废水资源化

xCO2 + yH2O
植物光合作用
Cx(H2O)y + xO2
3.1生物质概述
3.1.2 生物质的资源量及重要性 地球上蕴藏的生物质：18000亿吨；植物光合作用生成的 生物质：1440亿~1800亿吨/年（干重）；生物质能源的 年生产量相当于现在世界能源消费总和的10倍；我国生物 质的生产量：60亿吨/年，仅农作物秸秆就有6亿吨。 重要性：在各种可再生能源（风能、水能、潮汐能、生物 能、太阳能）中，生物质是唯一可再生的碳资源，可转化 为常规的固态、液态和气态燃料以及其他化工原料和产品。 目前只有2%左右的生物质能被开发利用，但在世界能源 消耗中，生物质能占总能耗的14%，其中在发展中国家， 生物质能源消耗占到35~40%，欠发达地区甚至占到60%。 据估计，到2050年，生物质可提供世界年能源消耗量中 近一半的能量。
• 1.3.2.4工业回用
• 电厂凝结水（进入内循环的软水）系统中除盐包括混床离子 交换除盐系统（需采用高分离效率的再生系统）、分床离子 交换除盐系统（阳床、阴床、阳床，不易交叉污染、占地大 ）、粉末树脂覆盖过滤器除盐系统（兼有过滤、除盐，新型 空冷机组多采用此法，发展速度快）。
1.3水回用的途径 • 1.3.3市政杂用水
浓缩倍数 K= Sc/Ss 一般<5 温度 脱COБайду номын сангаас 浓缩 作用
1.4水回用的安全性与稳定性 • 1.4.3 风险评估 污水回用风险评价的主要内容：回用水对人体健康、 生态环境和用户设备与产品的影响。 （1）风险评估 ①危害识别 ②暴露评估 ③剂量响应评估 ④风险特性的描述（生态影响特性的描述） （2）风险管理 （3）水回用风险评估的不足：普遍性不具备相对性； 微生物二次污染考虑不充分；有效的剂量-响应数 据可用性有局限性。
3.2 生物质能概述
3.2.1 生物质能的概念 生物质能是太阳能以化学能的形式蕴藏在生物 质中的一种能量形式，它直接或间接的来源于植物 的光和作用，是以生物质为载体的能量。将树木、 农作物及其秸秆、林业加工残余物和各类有机垃圾 等生物质所蕴藏的能量，可以转化为常规的固态、 液态和气态燃料的可再生能源。如燃料乙醇、沼气、 氢气、固体成型燃料、生物柴油等就是生物质能产 品。
分类
范围
农田灌溉
示
例
种籽与育种、粮食与饲料作物、经 济作物 种籽、苗木、苗圃、观赏植物 畜牧、家畜、家禽 淡水养殖
农、林、 牧、渔业 用水
造林育苗 畜牧养殖 水产养殖
1.3水回用的途径 • 1.3.2工业回用
分类 范围
冷却用水 洗涤用水 工业 用水 锅炉用水 工艺用水
示
电厂循环冷却水
例
冲渣、冲灰、消烟除尘、清洗 软水，包括电厂凝结水和补给水等 溶料、水浴、蒸煮、漂洗、水力开采 、水力输送、增湿、稀释、搅拌、选 矿、油田回注
• 市政污水水量大而稳定，是一种比较可靠的水资源，已将其 成功应用于电力、化工、机械、冶金等行业中。
• 主要处理流程如下：
• （1）石灰处理 • 二级处理后污水 生物滤池 清 双滤料过滤器 蓄水池 • （2）膜处理 • 二级处理后污水 超滤 反渗透 除碳器 淡水箱 按用途后续深度处理 石灰（苏打+石灰）二级澄 循环冷却水或其他用途
pH
溶解氧 CODCr BOD5 ≤10 ≤1500 ≤5 ≤10 ≤15 ≤1500 ≤10 ≤10
6.0~9.0
≥1 — ≤20 ≤10 ≤1000 ≤5 ≤10 ≤15 — ≤20 ≤20
悬浮物SS
溶解性总固体 浊度 (NTU) 氨氮 总磷 (以P计) 总氮 石油类
—
≤1000 ≤10 ≤20 — — —
太阳能
太阳能－生物质－生物能源
燃料乙醇、丁醇、生物柴 油、二甲醚等液态燃料
生物质固体成型燃料
生物氢能、沼气、生物 燃气等气态燃料
3.2 生物质能概述
3.2.2 生物质能的地位 生物质能是人类用火以来最早直接应用的能源。
产品用水
浆料、化工制剂、涂料
1.3水回用的途径
• 1.3.2工业回用
• 其中耗水量大的工业代表为火力发电厂。国外先进火力发电 厂每百万千瓦时耗水量为0.7-0.9m3/s，我国火力发电厂每百 万千瓦时耗水量为1.5-1.6m3/s。 • 火力发电厂主要用水包括循环冷却水、补给水、排污水、凝 结水，此外还有些清扫废水、生活污水及含油废水等。
≤20
—
≤10
—
—
≤5 ≤5
≤1.0
≤0.5 ≤15 ≤1.0 ≤0.5 — — — —
≤1.0
≤0.5
1.4水回用的安全性与稳定性
我国目前还没有专门的农业回用水水质标准，一般可参照 《农田灌溉水质标准》（GB5084-92），确定回用水水质控制 指标。 • 补充水源有补充地表水和补充地下水两类，我国还没有专门 的水质控制标准。地表水的补充是将经处理过的城市污水放 流到地表水体，水质可按《地表水环境质量标准》（GB38382002），结合环境评价等要求综合确定。 • 为引导污水回用健康发展，确保回用水的安全使用，我国已 制订污水回用设计规范 ： • 《污水再生利用工程设计规范》（GB50335－2002） ； • 《建筑中水设计规范》（GB50336-2002 ） • 《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）
江河 湖泊
农业用水
景观水体
工业企 业用水
市政与公共 建筑用水
居民生 活用水
深度处理 （再生水厂）
污水处理厂 图例： 回用水
污水收集管网
给水
排水
城市污水回用系统
1.4水回用的安全性与稳定性 • 1.4.1 再生标准
污水回用标准（美国EPA）
处理 水平 消毒 的三 级处 理水 消毒 的二 级处 理水 回用形式 城市回用食用作物 的灌溉 娱乐用人工湖 再生水质量 pH＝6～9 BOD5≤10mg/L 大肠杆菌＝无 余氯≥1mg/L pH＝6～9 BOD5＝30mg/L 大肠杆菌＝ 200mg/L 余氯≥1mg/L 再生水监测 pH，每周一次 BOD5每周一次 大肠杆菌，每 天 余氯，连续 pH，每周一次 BOD5每周一次 大肠杆菌，每 天 余氯，连续 对距离 的要求 至饮用 水井15 米
第二讲
废水资源与能源的回收与利用
By 李贺
目录
废水的再生与回用
废水处理中产甲烷资源化
废水中生物质能利用 废水能源化
第一部分
废水再生与回用
1.废水的再生与回用 1.1水回用的概念及废水中主要组分分类
概念：污水回用也称再生利用，是指污水经处理达到回
用水水质要求后，回用于工业、农业、城市杂用、景观娱 乐、补充地表水和地下水等。
1.4水回用的安全性与稳定性
• 1.4.2稳定性
• 水中的碳酸体系对水质起着多方面的作用。当水 中的碳酸体系在某条件下处于平衡时，水中的碱 度、pH、硬度及各离子态物质均达到一平衡的定 值。此时的水质既不会出现碳酸钙的沉淀倾向， 也不会出现水中游离CO2对设备与管道的侵蚀倾向 ，此水质为稳定性水质。 • 影响水质稳定的因素：
分 类 范围
城市绿化 冲厕 道路清扫 城 市 杂 用 水 车辆冲洗 建筑施工 消防 厕所便器冲洗 城市道路的冲洗及喷洒 各种车辆冲洗 施工场地清扫、浇洒、灰尘抑制、 混凝土制备与养护、施工中的混凝 土构件和建筑物冲洗 消火栓、消防水炮 娱乐性景观河道（游泳池）、观赏性景观河道 、湖泊及喷泉、恢复自然湿地、营造人工湿地
1.废水的再生与回用 1.1水回用的概念及废水中主要组分分类
废水中主要组分分类如下：
1.2 水回用的主要技术（污水处理厂）对比
1.3水回用的途径 • 1.3.1农业灌溉
• 最主要途径
• 最早应用——土地废水处理系统，后来生活污水灌溉，缺点：土地盐碱化 、特殊离子毒性【作物减慢生长：钠、硼（洗涤剂、工业）、氯化物】、 降低土壤渗透性、产品是否能得到市场的认可。
第二部分
生物质能开发与利用
3.1生物质概述
3.1.1生物质的概念 生物质直接或间接来自于植物。广义的讲，生物质是 一切直接或间接利用绿色植物进行光合作用而形成的 有机物质，它包括世界上所有的动物、植物和微生物， 以及由这些生物产生的排泄物和代谢物。此外，煤炭、 石油和天然气也是地质时代的绿色植物在地质时代的 绿色植物在地质作用影响下转化而成的。侠义的说， 生物质是指来源于草本植物、藻类、树木和农作物的 有机质。 侠义的生物质是一种可再生资源，即可以在短的时间 周期内重新生成。
示
公共绿地、住宅小区绿化
例
景观用水
1.3水回用的途径 • 1.3.4地表水与地下水的补充
分类
范围
补充地表水 河流、湖泊
示
例
补充 水源水 补充地下水
水源补给、防止海水入侵、防止地 面沉降
城市污水回用将给水和排水联系起来，实现水资源的良 性循环，促进城市水资源动态平衡 。
地下水 取水 给水处理 给水管网
1.3水回用的途径
• 1.3.2.2再生水作为补给水
• 石灰处理法特点：基建投资及运行成本低，出水水质稳定， 适应能力强，但维护工作量大，占地面积大，经验技术成熟
• 膜处理法特点：基建投资及运行成本高，总体出水水质好， 出水稳定，技术先进，自动化程度高，运行操作简单，但对 水质适用性差，不同水质膜通量不同，国外已有应用技术， 国内刚起步。随着膜成本降低，将有巨大的应用前景。 • 循环冷却水有损失：蒸发损失、风吹损失、排污损失及泄漏 损失等。需要补充水，补充水需要处理【简单处理（加入硫 酸、阻垢剂和杀菌剂）、深度处理（石灰处理：混凝剂+石 灰、弱酸离子交换处理及反渗透处理）】。
——
锅炉补给水
工艺与产品 用水
6.5~8.5 ≤60 ≤10 — ≤5 ≤10 ≤1.0
— ≤30 ≤30 ≤1000 — — — —
石油类
—
≤1.0
—
≤1.0
《城市污水再生利用 城市杂用水水质》 (GB/T18920－2002)
项目 基本要求 色度 (度) 嗅 冲厕 道路清扫 消防 城市 绿化 — ≤30 无不快感 车辆 冲洗 建筑 施工
• 污垢形成原因有尘土、菌藻、腐蚀产物及微粒等。形成污垢 会使得管壁受热不均，造成爆炸，影响生产生活。 • 主要从（1）降低补充水浊度、（2）增加旁滤设备来降低循 环冷却水中的浊度及（3）向水中投加阻垢剂和分散剂。
1.3水回用的途径
• 1.3.2工业回用
• 1.3.2.1再生水作为循环冷却水水源水
食用作物的灌溉 非食用作物的灌溉 景观湖泊
至饮用 水井90 米
《城市污水再生利用 工业用水水质》(GB/T 19923－2005)
项目 基本要求 色度 (度) 嗅 pH 溶解氧 CODCr BOD5 悬浮物SS 溶解性总固体 浊度 (NTU) 氨氮 总磷 (以P计) 总氮 — — — ≤5 ≤10① ≤1.0 — ≤30 ≤30 ≤60 ≤10 — 6.0~9.0 6.5~8.5 冷却用水 直流式 敞开式 洗涤用水 — ≤30 — 6.0~9.0
《城市污水再生利用 景观环境用水水质》(GB/T18921－2002)
项目 BOD5 观赏性景观环境用水 河道类 ≤10 湖泊类 ≤6 水景类 娱乐性景观环境用水 河道类 湖泊类 ≤6 水景类
悬浮物SS
溶解性总固体 浊度 (NTU) 氨氮 总磷 (以P计) 总氮 石油类 阴离子表面活性 剂 铁 锰 氯离子 二氧化硅
1.4水回用的安全性与稳定性
• 1.4.4安全措施和监测控制 (1)污水回用系统的设计和运行应保证供水水质稳定、水量可 靠，并应备用新鲜水供应系统； ⑵ 回用水厂与用户之间保持畅通的信息联系； ⑶ 回用水管道严禁与饮用水管道连接，并有防渗防漏措施； ⑷ 回用水管道与给水管道、排水管道平行埋设时，其水平净 距不得小于0.5m；交叉埋设时，回用水管道应位于给水管 道下面、排水管道上面，净距均不得小于0.5m； ⑸ 不得间断运行的回用水水厂，供电按一级负荷设计； ⑹ 回用水厂的主要设施应设故障报警装置； ⑺ 在回用水水源收集系统中的工业废水接入口，应设置水质 监测点和控制闸门； ⑻ 回用水厂和用户应设置水质和用水设备监测设施，控制用 水质量。
1.3水回用的途径
• 1.3.2.3排污再生水回收再利用
• 循环冷却水所含杂质盐类不至于浓缩增长至极限值而必须排 出一部分水，再加入补给水稀释降低盐类浓度。因此，回收 此部分水成为电厂废水资源化、节约用水的一个重要手段。
• 主要方法同补给水相似，包括石灰处理系统、反渗透处理系 统和弱酸处理系统。
1.3水回用的途径