我国城镇污水再生利用技术研究进展

doi:10.11894/iwt.2020-0160

工业水处理 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (1): 18-24, 37. doi: 10.11894/iwt.2020-0160

我国城镇污水再生利用技术研究进展

符家瑞¹(),周艾珈¹,刘勇¹,吴一楠^1,²,李风亭^1,²,王小军^3,^4,*()

1. 同济大学环境科学与工程学院, 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 上海 200092
2. 上海污染控制与生态安全研究院, 上海 200092
3. 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210029
4. 水利部应对气候变化研究中心, 江苏南京 210029

收稿日期:2020-10-01 出版日期:2021-01-20 发布日期:2021-01-27
通讯作者: 王小军 E-mail:1930541@tongji.edu.cn;xjwang@nhri.cn
作者简介:符家瑞(1996-), 硕士研究生。电话:15901860672, E-mail:1930541@tongji.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划课题(2017YFC0403506);中央财政水资源节约、管理与保护项目(126302001000150005)

Research progress of urban sewage reclamation technology in China

Jiarui Fu¹(),Aijia Zhou¹,Yong Liu¹,Yi'nan Wu^1,²,Fengting Li^1,²,Xiaojun Wang^3,^4,*()

1. College of Environmental Science and Engineering, State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, Tongji University, Shanghai 200092, China
2. Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security, Shanghai 200092, China
3. Nanjing Hydraulic Research Institute, State Key Laboratory of Hydrology Water Resources and Hydraulic Engineering, Nanjing 210029, China
4. Research Center for Climate Change, Ministry of Water Resources, Nanjing 210029, China

Received:2020-10-01 Online:2021-01-20 Published:2021-01-27
Contact: Xiaojun Wang E-mail:1930541@tongji.edu.cn;xjwang@nhri.cn

摘要/Abstract

摘要：

我国水资源供需矛盾突出，城镇污水再生回用是解决水资源短缺的有效途径。近年来，污水再生与利用技术发展迅速，实践应用逐步成熟。再生利用城镇污水逐步被广泛接受并应用于不同部门。全面综述了国内城镇污水再生利用的发展过程，系统梳理了主要水处理技术的工艺特点，对比分析了不同工艺的效果、应用和成本，以期为我国污水再生回用的进一步发展和应用提供参考。

关键词: 污水再生, 水资源, 水处理, 应用途径

Abstract:

The contradiction between water supply and demand in China is prominent. Urban sewage reuse is an important way to solve the problem of water resources shortage. In recent years, the technology of wastewater regeneration and reuse has been developed rapidly, and its practical application has become more and more mature. The recycling of urban sewage has been widely accepted and put into different sectors. The development status of domestic municipal wastewater reuse is systematically summarized, and the main characteristics of water treatment technologies are analyzed. Also the effects, applications and costs of different processes are compared. It hopes to provide references for the further development and application of wastewater reuse in China.

Key words: sewage reclamation, water resource, water treatment, application routes

中图分类号:

X703

符家瑞,周艾珈,刘勇,吴一楠,李风亭,王小军. 我国城镇污水再生利用技术研究进展[J]. 工业水处理, 2021, 41(1): 18-24, 37.

Jiarui Fu,Aijia Zhou,Yong Liu,Yi'nan Wu,Fengting Li,Xiaojun Wang. Research progress of urban sewage reclamation technology in China[J]. Industrial Water Treatment, 2021, 41(1): 18-24, 37.

https://www.iwt.cn/CN/Y2021/V41/I1/18

图/表 4

参考文献 36

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单元技术		主要去除指标	缺点	优点
深度处理	混凝沉淀	SS、TP、COD、胶体颗粒、色度	处理效果与混凝剂相关性较大；铝盐混凝剂的混凝体沉降速度慢，对含油废水和某些高悬浮物高浓度有机废水处理的能力有限	经济、简便、适用范围广；去除浊度和色度效果较好
	砂滤	TP、SS	占地面积和水头损失较大	简单、经济、实用，运行稳定可靠；具有一定的除磷效果
	滤布滤池	TP、SS	滤布易发生污染和堵塞	节省能耗，一般是常规反冲滤池能耗的1/3；过滤水头小、占地面积小、维护使用简便
	生物过滤	COD、TN、NH₃-N	对碳源投加控制要求高，供应不足时会产生亚硝酸盐积累；可能出现生物堵塞滤床问题	占地面积小，可同步除氮和有机物
	微滤/超滤	COD、SS、胶体颗粒	成本较高，膜组件需要清洗更换	高效去除SS和胶体颗粒，占地面积小，出水水质好，自动化程度高
	反渗透	COD、盐类	对进水水质要求高，能耗较高；产生大量高无机盐和有机质的浓水；反渗透膜易污染，需定期清洗更换	出水水质好，有机质和无机盐含量远低于其他膜处理技术
	臭氧	COD、色度、嗅味	强氧化性，接触设施需耐氧化；有毒，须防泄漏	有效去除色度、嗅味和部分有毒有害有机物以及病原微生物；现场制备，操作简便
	臭氧-过氧化氢	COD、色度、嗅味	高温下易分解，储存管理难度较大	比臭氧具有更强的氧化能力；不受浊度影响，反应时间短
	紫外-过氧化氢	COD、色度、嗅味	紫外灯管表面的积垢易降低紫外线消毒效率；紫外灯管寿命有限，会产生含重金属的废弃灯管	比臭氧具有更强的氧化能力；具有一定的除色除嗅效果
消毒技术	氯消毒	细菌、病毒	易产生卤代消毒副产物；对病原性原虫灭活效果差	持续杀菌、技术成熟，成本低，剂量控制灵活可变
	二氧化氯	细菌、病毒	需现场制备，产生亚氯酸盐等消毒副产物	一定的持续杀菌作用
	紫外线	细菌、病毒、原虫	需现场制备，浊度对消毒效果的影响较大，无持续消毒效果	消毒接触时间短，基本上不产生消毒副产物；有效灭活细菌、病毒和原虫
	臭氧	细菌、病毒、原虫	需现场制备，无持续消毒效果	同时具有去除色度、嗅味和部分有毒有害有机物的作用；有效灭活细菌、病毒和原虫

单元技术		主要去除指标	缺点	优点
深度处理	混凝沉淀	SS、TP、COD、胶体颗粒、色度	处理效果与混凝剂相关性较大；铝盐混凝剂的混凝体沉降速度慢，对含油废水和某些高悬浮物高浓度有机废水处理的能力有限	经济、简便、适用范围广；去除浊度和色度效果较好
	砂滤	TP、SS	占地面积和水头损失较大	简单、经济、实用，运行稳定可靠；具有一定的除磷效果
	滤布滤池	TP、SS	滤布易发生污染和堵塞	节省能耗，一般是常规反冲滤池能耗的1/3；过滤水头小、占地面积小、维护使用简便
	生物过滤	COD、TN、NH₃-N	对碳源投加控制要求高，供应不足时会产生亚硝酸盐积累；可能出现生物堵塞滤床问题	占地面积小，可同步除氮和有机物
	微滤/超滤	COD、SS、胶体颗粒	成本较高，膜组件需要清洗更换	高效去除SS和胶体颗粒，占地面积小，出水水质好，自动化程度高
	反渗透	COD、盐类	对进水水质要求高，能耗较高；产生大量高无机盐和有机质的浓水；反渗透膜易污染，需定期清洗更换	出水水质好，有机质和无机盐含量远低于其他膜处理技术
	臭氧	COD、色度、嗅味	强氧化性，接触设施需耐氧化；有毒，须防泄漏	有效去除色度、嗅味和部分有毒有害有机物以及病原微生物；现场制备，操作简便
	臭氧-过氧化氢	COD、色度、嗅味	高温下易分解，储存管理难度较大	比臭氧具有更强的氧化能力；不受浊度影响，反应时间短
	紫外-过氧化氢	COD、色度、嗅味	紫外灯管表面的积垢易降低紫外线消毒效率；紫外灯管寿命有限，会产生含重金属的废弃灯管	比臭氧具有更强的氧化能力；具有一定的除色除嗅效果
消毒技术	氯消毒	细菌、病毒	易产生卤代消毒副产物；对病原性原虫灭活效果差	持续杀菌、技术成熟，成本低，剂量控制灵活可变
	二氧化氯	细菌、病毒	需现场制备，产生亚氯酸盐等消毒副产物	一定的持续杀菌作用
	紫外线	细菌、病毒、原虫	需现场制备，浊度对消毒效果的影响较大，无持续消毒效果	消毒接触时间短，基本上不产生消毒副产物；有效灭活细菌、病毒和原虫
	臭氧	细菌、病毒、原虫	需现场制备，无持续消毒效果	同时具有去除色度、嗅味和部分有毒有害有机物的作用；有效灭活细菌、病毒和原虫

年份	农林牧渔业用水		城市杂用水		工业用水		环境用水		补充水源水		合计
年份	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%
2013	7.2	15.0	2.1	4.3	13.9	29.1	24.6	51.0	0.3	0.6	48.2	100
2016	2.5	4.7	3.2	5.9	15.0	27.8	32.9	60.9	0.4	0.7	54.0	100

年份	农林牧渔业用水		城市杂用水		工业用水		环境用水		补充水源水		合计
年份	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%	再生水回用量/亿m³	回用比例/%
2013	7.2	15.0	2.1	4.3	13.9	29.1	24.6	51.0	0.3	0.6	48.2	100
2016	2.5	4.7	3.2	5.9	15.0	27.8	32.9	60.9	0.4	0.7	54.0	100

建议采用工艺	回用领域	满足水质标准
二级生物处理-臭氧-消毒	工业利用、绿地灌溉利用	《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005）、《城市污水再生利用绿地灌溉水质》（GB/T 25499—2010）
二级生物处理-混凝-超滤/微滤-反渗透-消毒	工业利用、地下水回灌	《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005）、《城市污水再生利用地下水回灌水质》（GB/T 19772—2005）
二级生物处理-混凝沉淀-介质过滤-消毒	工业利用、地下水回灌、绿地灌溉利用	《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005）、《城市污水再生利用绿地灌溉水质》（GB/T 25499—2010）、《城市污水再生利用地下水回灌水质》（GB/T 19772—2005）
二级生物处理-混凝沉淀-介质过滤-臭氧-消毒	工业利用、农田灌溉利用、城市杂用、地下水回灌、景观环境利用、绿地灌溉利用	《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005）、《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》（GB/T 20922—2007）、《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/ 18920—2002）、《城市污水再生利用地下水回灌水质》（GB/T 19772—2005）、《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T 18921—2019）、《城市污水再生利用绿地灌溉水质》（GB/T 25499—2010）
二级生物处理-混凝-超滤/微滤-臭氧-消毒	工业利用、农田灌溉利用、城市杂用、地下水回灌、景观环境利用、绿地灌溉利用	《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005）、《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》（GB/T 20922—2007）、《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）、《城市污水再生利用地下水回灌水质》（GB/T 19772—2005）、《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T 18921—2019）、《城市污水再生利用绿地灌溉水质》（GB/T 25499—2010）

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处理工艺	投资/（元·m^-3）	运行成本/（元·m^-3）
混凝/沉淀/过滤/消毒	800~1 000	0.5~0.8
连续式微絮凝/消毒	2 000~3 000	1.0~2.0
连续式微滤/反渗透/消毒	2 700~3 700	2.7~3.2
膜处理工艺/消毒	1 600~2 500	1.0~1.3
膜生物反应器（MBR）/消毒	3 000~4 000	1.7~2.3

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