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污水循環利用的方法范文1
1.1水循環經濟的概念
關于水循環經濟的概念，到目前為止學術界并未明確提出，大多數是在循環經濟的概念基礎上，從城市或產業的角度提出了一些近似的概念。
陳琨[1]從實施水循環經濟的模式方面，提出水資源循環經濟應該至少包括兩層內涵：一是在用水環節，對于跑、冒、滴、漏、污實現最小量化，最大限度地實現水的凈化、回收、循環利用，達到或接近水的零排放；二是尊重自然界水的循環規律，在區域范圍內，通過經濟、工程技術、立法等手段調整水的時空合理分布和利用，維護水的自然循環系統，使水資源得以永續利用。張鋇[2]從社會水循環的角度，提出了水產業循環經濟的概念，他認為，水產業的循環經濟應是一種在對水資源不斷循環利用基礎上的經濟發展模式，其中污水處理資源化、減量化和無害化，是水產業循環經濟的一條重要原則和標志。
正確而又合理的水循環經濟定義是水循環經濟系統分析、核算與制定水循環經濟發展模式的基礎。綜上所述，在對水循環經濟及其應用這一研究過程中，雖然各位學者給水循環經濟所下的定義，規定的研究對象、研究范圍等都有所不同，然而隨著社會的進步和研究成果的大量問世，彼此間的差異將逐步縮小。本文認為，水循環經濟首先是一種先進的水資源經濟發展模式，它是建立在社會水循環系統分析的基礎上，遵循循環經濟的思想，按照水資源節約、水環境友好的原則，在人們在生產和生活過程中，在水資源開發利用的各個環節，始終貫穿“減量化、再利用、再循環”的原則，重視采用新技術、新材料、新工藝，并以完善的制度建設、管理體制、運行機制和法律體系為保障，提高水的利用效益和效率，最大限度地減輕和降低污染，來實現社會發展的最終可持續性。
1.2水循環經濟的特征
根據水循環經濟的定義，通過傳統水資源利用模式和水循環經濟模式的對比分析可以得出，水循環經濟作為一種先進的經濟發展模式具有如下特征。
1.2.1發展目標上追求效率、效益和可持續的統一性
水循環經濟模式在發展目標追求水資源利用的效率、效益和可持續性三者的統一，要求水資源利用模式必須按這三大目標進行重新構建。
（1）效率特征要求水資源利用注重節水，節水應在不降低人民生活質量和經濟社會發展能力的前提下，在先進科學技術的支撐下，采取綜合措施減少用水過程中的損失、消耗和污染，提高水的利用效率，高效利用水資源。
（2）效益特征表現在中觀上水資源配置的高效益，要構建節水型經濟系統和節水型社會系統。例如，非農產業的用水效益大大高于農業，低耗水產業的用水效益高于高耗水產業，經濟作物的用水效益高于種植業，這要求通過結構調整優化配置水資源，將水從低效益用途配置到高效益領域，提高單位水資源消耗的經濟產出。
（3）可持續性是指水資源利用充分考慮了對生態環境的保護，不以犧牲生態環境為代價，這是水循環經濟模式追求的最高目標?？沙掷m性主要體現在宏觀層面，要求區域發展與水資源承載能力相適應，塑造持續發展型社會；要求一個流域或地區量水而行，以水定發展，打造與當地資源稟賦相適應的產業結構；要求通過統籌規劃、合理布局和精心管理，協調好生活、生產和生態用水的關系，將農業、工業的結構布局和城市人口的發展規?？刂圃谒Y源承載能力范圍之內。
1.2.2管理環節上追求供水、用水和排水等環節的健康循環
發展水循環經濟的最終目的是為人類提供健康的水資源生存環境，水循環經濟要求水資源利用的各個環節和途徑都應追求健康循環，且貫穿于整個水的社會循環過程中。水循環經濟的健康、良性循環特征體現在水資源利用的各個環節中，需要貫徹以下三個基本原則。
（1）輸入端的減量化原則（Reduce）。要求在供水環節，減少進入生產和消費流程的水資源量，即用較少的水資源投入滿足既定的生產或消費需求，在經濟活動的源頭就做到節約水資源和減少污染。在生產中，要求采用清潔生產技術、節水技術和節水實踐，從而減少生產過程中對水資源的需求量；在生活中，要求人們使用節水器具和采用節水實踐來減少對水資源的過度需求，從而達到減少廢水排放的目的。
（2）過程控制的再利用原則（Reuse）。為了提高水資源的利用效率，要求從上一工序或過程排出的水資源能夠直接為下一工序或過程所用，水資源在生產過程中盡量多次重復利用。在生產中，要求企業采用清潔生產和先進技術，以便于排出的水能夠不經任何處理就能為另一用途所用；在生活中，鼓勵人們采取措施將生活水重復使用后用于沖廁、灌溉等用途。
（3）輸出端的再循環原則（Recycle）。要求生產和消費過程中的污水重新變成可以利用的資源而不是無用的廢水。廢水資源化通常有兩種方式：一是水資源循環利用后形成與原來相同的產品，二是水資源循環利用后形成不同的新產品，廢水資源化后形成不同的產品可用于不同的用途。再循環原則要求水資源相關者將失去功能的廢水恢復功能，從而可以再利用，以使水資源整個流程實現閉合。
1.2.3利用手段上追求科學技術、經濟與行政手段的一體化
先進的科學技術是循環經濟的核心競爭力，如果沒有先進技術的輸入，水循環經濟所追求的經濟和環境多目標將難以從根本上實現。水循環經濟的技術支持體系由五類構成，包括替代技術、減量化技術、再利用技術、污水資源化技術、系統化技術等。
有效的經濟政策是水循環經濟發展的重要推動力和必要保障。水循環經濟發展模式要求應充分發揮市場機制對水資源配置的基礎作用，充分利用價格、稅收和財政等各種經濟手段，包括建立征收水資源稅制度、上下游生態補償制度、污水資源化稅收優惠制度等，從而實現符合水循環經濟發展要求的3R原則。
法律和法規作為一種強制手段可以有效地推動水循環經濟的發展，也是所有發達國家普遍采用的重要手段。從目前法制建設的需要來看，我國在水循環經濟立法中存在著很多立法空白，極大地影響了水資源循環利用的順利進行，迫切需要制定新的法律法規來規范各種水資源利用的行為，例如：建立《節水型社會基本法》、《污水資源化利用管理條例》等法律和制度，是水循環經濟發展模式在管理手段上的重要特點。2水循環經濟國內外研究進展
在水循環的研究與實踐應用方面，近年來許多國家和地區結合自己的實際做了大量的工作。這些國家和地區包括：澳大利亞、美國、加拿大、納米比亞、日本、歐盟成員國以及西亞、非洲、拉丁美洲等國家。Asano等[3]認為水資源需求的數量和調配的范圍隨著人類生活與社會生產力的發展而不斷擴大，一方面社會生產力的發展需要擴展水資源的調配范圍；另一方面社會生產力的發展也提高了調水的經濟和技術實力。Metcalf[4]從污水再生的角度系統論述了污水處理、處置和回用的基本原理。Beekman[5]從節水減污的角度系統論述了水體保護、循環利用的基本原理。Lund[6]對調水的成本與風險交易以及對自然、經濟的影響進行了分析。Glenn-Marie[7]建立了國家層面水資源循環體系和水實物量核算投入產出表，并用于南部非洲國家（如納米比亞）的水資源核算，進而分析水資源對各部門經濟的影響，提出產業發展政策。
其中，澳大利亞無論在水循環研究方面，還是實踐方面，都頗為成功。從1977年開始，澳大利亞有關部門便開始著手再生水項目的可行性研究，為了成功舉辦2000年悉尼奧運會，澳大利亞政府相繼出臺了《國家水資源管理戰略框架》和《NSW城市和社區循環水利用導則》，并建立了相應的循環水管理機構、管理制度和標準；目前，在澳大利亞大約有500個污水處理廠，其中有一半從事循環水的開發，每年大約有150GL到200GL的廢水被循環利用。2004年，在澳大利亞國會資助下，澳大利亞技術科學與工程學院出版了《澳大利亞的水循環研究》報告。這份研究報告介紹了澳大利亞當前水循環利用情況，主要強調生活和工業廢水的處理程度和循環利用問題。報告討論了一系列問題，既有國際的，又有國內的經驗，并提出了未來水循環利用和管理的24條建議：水循環的定義、水循環經濟的必要性、循環水的水權問題、相關制度和標準的修訂和建立、循環水項目的可行性研究、循環水成本與價格方案與操作辦法、對污水處理過程的技術創新、循環水項目的投融資方式、國家水資源管理機構改革、公眾參與循環水項目的必要性等[8]。
隨著水資源的日益緊缺，在中國，許多城市將廢水循環利用作為滿足日益增長水資源需求的一項重要的戰略措施，對于水資源節約利用、社會經濟系統水循環利用的研究也逐漸開展起來，但仍處于起步階段，研究深度不夠，成果較少。代表成果主要有：陳志愷[9]的“堅持科學發展觀建設節水防污型社會研究”，賈紹鳳[10]的“社會經濟系統水循環研究進展”和陳琨[1]的“我國實施水循環經濟模式的途徑”等，這些成果對節水型社會的建立、社會經濟系統水循環的研究方向、社會經濟系統水循環的評價、水循環經濟發展模式進行了研究。在實踐方面，廢水循環利用主要在以下幾方面：農業灌溉，同時改善河流質量；作為工業冷卻水；市政用水，如草地和樹林；酒店和居民區沖洗廁所；經過處理的廢水再利用于城市景觀綠化；為了更加明確再生水項目執行的可行性，許多水資源短缺和污染嚴重的城市，如北京、天津、太原、大連和青島，已選擇部分地方和工業園區作為試點。
綜上所述，隨著水資源危機逐漸加劇以及人類對可持續發展目標的追求，傳統的以“擴大水資源供給”為目的的工程水利管理方式以及對水資源不合理的開發、利用方式已經不能適應可持續發展戰略對水資源合理開發利用的要求。傳統的單一管理方式逐步向水資源與經濟社會協調利用的循環經濟方式轉變，水資源與社會經濟之間關系的研究也逐步由過去的單一水文學向多學科交叉延伸。
3水循環經濟研究的新理論支柱
關于水循環經濟研究的理論基礎呈現出多學科交叉發展，可持續發展理論、物質代謝理論以及產業生態學理論逐步成為該領域研究的主要理論支柱。
3.1可持續發展理論
產業革命以來，人類活動對自然的兩重性愈加明顯，隨著人口問題、資源問題、環境問題——即全球問題的提出，可持續發展成為我國，也成為全世界二十一世紀發展經濟的主題。這就要求要將水資源合理開發利用提高到人口、經濟、資源和環境共同協調發展的高度來認識。可見，“可持續發展”的思想將推進水資源的開發和管理，并由此構成未來水資源管理的新理論。
首先，可持續發展理論要求水資源利用要關注流域尺度或區域驚尺度的可持續發展。由于水資源與水環境系統以流域尺度為基本單元，可持續發展在協調水環境系統與經濟系統的關系時，必須以流域整體思想為指導?；謴秃椭鸩礁纳屏饔蛩Y源環境系統的功能，是謀求可持續發展的必由之路。
其次，可持續發展理論要求定量描述并分析水環境系統與經濟系統的關系，使得水環境核算研究成為當前水環境經濟領域的最前沿課題。水環境核算包括實物量核算與價值量核算，實物核算是建立在水循環定量分析的基礎上，用實物單位描述經濟系統與水資源的輸入輸出關系；價值核算集中在水環境價值的內涵、類型及量化方法上，水資源價值核算將為水權、水價、排污權等水環境保護市場機制的形成奠定理論基礎。
最后，可持續發展理論要求水資源利用從循環經濟的角度考慮。循環經濟作為生態效率高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少的經濟生產模式，在全球范圍受到廣泛的重視，是對可持續發展的重要貢獻。
3.2物質代謝理論
人類社會發展的實質是物質生產和消費方式在不同時期的動態演進，也是人類對自然世界不斷進行改造的歷史。早在19世紀中葉，馬克思就曾注意到城市迅速發展導致養分循環代謝斷裂的問題（MetabolicRift），并且指出人類社會與自然界之間存在著相互制約、相互影響的重要生態關聯[11]。但這以后，很少有學者在此基礎上進一步提出物質代謝研究的重要思想或分析方法。
直到20世紀60年代，Kneese與Ayres以及Leontief等經濟學家重新意識到現代經濟社會中物質代謝過程的重要性，明確指出應當盡早開展關于物質流系統的研究，并且基于經濟學理論和投入產出方法分別提出了物料平衡分析的初步方法，用以解釋經濟系統的生產與消費以及外部性問題，從而推動了物質代謝研究開始逐漸應用于識別產業經濟結構及其導致的環境影響。1988年Ayres首次提出物質代謝（IndustrialMetabolism，也叫產業代謝）的概念，并且指出所謂物質代謝就是現代經濟體系運用勞動力要素將原材料轉化為產品與廢物的一系列物質過程的集合，這標志著物質代謝研究范疇正式確立并得到廣泛認可[12]。
進入20世紀90年代，產業生態學的建立和進一步發展為物質代謝理論和成果應用提供了切實的理論依據，促進了現代物質代謝分析技術的發展與繁榮，使得人們逐漸認識到現有的物質生產和消費模式，即物質社會代謝的結構與組織形式，是導致人類社會與自然生態系統之間尖銳沖突的本質根源。由此，以優化或重組物質代謝過程為目標，從根本上轉變現行經濟結構使之更加符合自然生態規律，已成為實踐可持續發展道路的主流方向之一。同樣，水循環經濟發展模式的研究也需要分析生產、消費等環節的水資源物質流代謝過程，從根本上提出符合水資源節約、高效的經濟發展模式，因此，物質代謝理論成為了水循環經濟研究的基礎理論之一。
3.3產業生態學理論
產業生態學主要以物質和能量代謝為主要研究內容。其主要采用物質利用強度、物質生產力、循環利用率三種指標分析社會經濟的物質代謝效率[13]。以生產部門的水資源為例，物質利用強度通過分析部門水資源消耗強度與其相應的經濟產出在整個經濟系統中所占比例，識別水資源利用效率；物質生產力則將水資源投入作為生產力要素之一，采用單位水資源的產品或產值指標來衡量水資源生產力水平。水資源利用強度越低、水資源生產力水平越高，說明經濟體系對于水資源投入的依賴性越小，系統的封閉性越好；水資源循環利用率則用于表征經濟系統內部產生的“廢水”或“水污染物”的再循環、再利用程度，循環利用率越高，說明耗散損失進入環境的水污染物越小，經濟活動對水資源、水環境的壓力就越小，而系統的穩定性也越高。
應當指出，雖然自然生態系統的構成與運行模式為重新組織現代經濟生產方式與消費提供了一個參照系，但是到目前為止產業生態學并未提出標準的社會經濟發展模式來保證這一戰略目標的實現，目前關注的焦點問題主要包括：（1）自然生態系統的資源代謝過程的組織和協調機理如何？對于現代社會的生產和消費以及污染物的循環利用有哪些現實意義？例如，水資源在社會經濟系統中的代謝規律如何進行定量描述？如何提高廢水循環利用率？（2）自然生態系統中的物質分解和再利用的方式有哪些？它們對發現水循環利用的新途徑有哪些啟示？例如，如何避免經濟系統中污水回收和再利用過程本身也可能導致的環境污染？盡管產業生態學理論尚未發展完善，但是其提出的一系列理論方法為水資源的社會經濟系統分析和循環經濟發展模式制定提供了重要參考價值，使水資源循環經濟按照自然生態系統的組成結構、運行規則重構社會經濟系統成為可能和可行。4水循環經濟研究新方法與手段
在對水循環與經濟發展關系研究的方法上，由于水的流動與循環，水環境系統與水社會經濟系統在不同時空尺度下進行能量、物質的交換并交互影響，現代水資源與經濟發展關系研究必須從系統的角度出發，研究水環境系統與水社會經濟系統的整體行為、演化規律及其相互作用，從區域、流域方面加強水資源循環、定量分析。為此，物質流分析技術（MaterialFlowAnalysis,MFA）與投入產出分析技術（Inputandoutput,I/O）成為了水循環經濟研究的主流方法。
4.1物質流分析技術（MFA）
物質流分析是根據工業代謝和社會代謝的概念，依自然環境為經濟社會系統提供的物質輸入，通過加工、貿易、使用、回收、廢棄等過程形成的系統內存儲，以及返回到自然環境中的物質輸出等環節過程進行各類物質統計。根據物質守恒定律，整個系統中的輸入量應等于輸出量與存儲量之和。物質流分析中，主要衡量的是社會經濟系統中的物質投入、產出和物質利用效率，只考慮通過研究系統邊界的物質輸入/輸出流，而對系統內部的物質流動結構不再細化反映。物質流分析提供了關于環境與經濟體系運行機制的整體理解，使得決策者能夠確定關鍵問題所在、選擇優先控制目標和相應政策方案，從而通過改善整個經濟體系的物質代謝效率來解決生態環境問題。因此，物質流分析已成為20世紀90年代以來環境管理和政策制訂的重要技術方法，廣泛為發達國家和國際組織所采用[14]。
從物質流分析和水循環經濟的相互關系來看，物質流分析的調控作用主要體現在以下幾個方面：
（1）減少水資源供應總量。在社會經濟活動中，需水的多少直接決定水資源的供應量和對生態環境的影響程度，水資源消耗的減少意味著水資源供應的減少，其對整個社會經濟和環境的意義是極為重要的。通過物質流分析，可以發現各部門、各環節水資源輸入量的多少，進而通過技術和管理手段，不斷提高水資源利用率和增加水資源循環利用量。
（2）提高水資源利用效率。水資源利用效率反映了水資源消耗與經濟發展之間的關系，其中生產技術和工藝是提高水資源利用效率的核心。通過物質流分析，我們可以分析和掌握水資源消耗和產值之間的關系，并通過技術、工藝改造和更新，減少水資源的消耗定額，達到盡可能少的水資源消耗獲得預期經濟與環境可持續發展的目的。
（3）增加水資源重復利用量。通過對生產過程的水資源利用的物質流分析，尋求提高水資源的重復利用率的途徑，可以增加水資源的循環使用量，延長水資源的使用壽命，減少水資源的初始投入，從而最終減少水資源的投入量。企業內部、產業間的水資源重復利用，中水回用，雨水和污水資源化利用等都是提高水資源重復利用的重要內容和形式。
（4）減少最終水污染排放量。實際上，在社會經濟活動中，通過提高水資源利用率、增加水資源循環利用量，不但可能減少水資源投入總量（新鮮水量），同時也可以實現減少污水排放的目的。因此，在發展水循環經濟的過程中，可以通過提高水資源利用率和循環利用率，實行節約用水，達到減少水污染物排放的目的。
4.2投入產出分析技術（I/O）
投入產出分析起源于美國經濟學家瓦西里•列昂惕夫的“投入產出分析”。列昂惕夫1931年開始研究“投入產出分析”，主要用于研究美國的經濟結構，1968年聯合國把它推薦為國民經濟核算方法，現已在許多國家得到推廣和應用。我國于1974年開始編制了部分產品的1973年投入產出表。一些省市和一些大中城市也編制了投入產出表。1988年底完成了國家1987年的投入產出表的編制工作。同時，各省、市、自治區（除、臺灣外）也都編制了本地區的1987年投入產出表。這些投入產出表不同程度地為中央和地方各有關部門應用于管理、決策，并取得了顯著成效[15]。
投入產出模型應用于資源環境問題的研究開始于20世紀70年代，Leontief和Ford[16]用投入產出模型研究空氣污染問題，Carter和Ireri[17]用地區間投入產出模型研究加利福利亞和亞利桑那州的水資源調配問題，Thoss和Wiik[18]用投入產出模型研究水資源管理問題，Hendricks[19]用投入產出模型研究水資源的供需平衡問題，謝梅等人[20]用投入產出模型研究北京的城市水資源系統，陳錫康[21]建立了山西省水資源經濟投入產出模型并研究水資源價值問題。
將水資源和環境問題納入投入產出模型中進行研究，為觀察經濟活動的水資源消耗強度和水污染物排放強度（即計算水資源消耗系數和水污染物排放系數）提供了前提，同時也為進一步利用投入產出表的消耗系數，將水資源消耗和水污染物排放置于國民經濟各部門的普遍聯系之中，為水循環經濟的物質流分析和價值流核算、循環水價格的制定等提供了良好的分析工具；此外，可以將投入產出模型與計量經濟模型相結合，預測社會經濟各部門未來水資源消耗量和水污染物產生量、排放量，根據水循環經濟發展目標，提出產業結構調整的合理化建議，為水資源可持續發展經濟模式的探索奠定了基礎。
5水循環經濟研究的重點問題
水循環經濟研究的目標首先是建立科學的水循環經濟理論體系；其次是技術體系適宜，經濟保持適度發展；第三是選擇合適的水循環經濟發展模式；第四是要建立良好的水循環經濟管理體制和經濟運行機制，這也是今后一個時期水循環經濟需研究的重點問題。
5.1水循環經濟理論體系構建的研究
水循環經濟理論體系的構建是水循環經濟走向實踐的重要基礎，需要從以下幾個方面著手：（1）不斷地尋求理論創新，建立起符合社會經濟規律的水循環經濟理論與方法體系，從而更好地指導水循環經濟發展的實踐；（2）加強對水循環經濟發展模式的研究和經濟學分析，從而不斷提高水循環經濟模式的運行效率，促進水循環經濟模式的推廣；（3）加強對于流域、區域、城市和工業園區等水循環經濟發展的長期分析，探索水循環經濟發展的內在規律，并逐步試點示范，從而更好地服務于水循環經濟發展戰略與政策的制訂；（4）加強對于水循環經濟運行的多角度分析，如市場、價格、技術、規劃、法律等，從而不斷充實和完善水循環經濟的內容體系；（5）加強水循環經濟與相關學科的對比與借鑒研究，從而不斷推進水循環經濟理論的完善與發展。
5.2水循環經濟發展模式選擇問題的研究
水循環經濟發展模式的選擇體現在水循環體系的各個環節之中，包括供水、生產和生活用水、污水資源化、雨水利用等。其目的很清楚，一是節水，減少對自然水資源的索取，二是減少排放，減少對自然水生態的擾動。水循環經濟發展模式在人類實踐中早有應用，如節水器具，節水的綠色建筑，還有各種中水的回用等。總體來看，對這些模式的研究和分析還不夠深入，沒有更好地提煉總結，尤其是從經濟學角度的分析還有待加強。由于水循環經濟概念出現的時間較短，還難以評價各種模式實施的效果，這也都需要加以系統分析[1]。
（1）節約用水模式研究。長期以來我國農業采用大漫灌的灌溉方式，用水量大，利用率低，浪費嚴重?？梢?，我國農業節水潛力相當可觀，應大力研究和分析農業節水模式，通過節水灌溉和節水農業相結合的辦法實現農業節水。要加強對工業行業節水的經濟學研究，通過產業布局的調整和產業結構的調整，達到水資源節約利用和水環境污染控制的目的。在城鎮，要加強水的循環利用研究，控城鎮生活的用水浪費，減少城市給水管網和用水器具漏水損失，充分發揮節水的潛力。要研究和分析各種節水模式的成本和效益，通過成本和效益的比較，選擇最優的節約用水模式。
（2）清潔生產模式研究。近年來，世界上大力推廣清潔生產，廣泛采用循環利用經過處理的工業廢水。由于采取這一措施，20年來，日本和德國的工業用水的數量沒有增加。美國鋼鐵業在每噸鋼需要的280t水中，只有14t是注入的新水，其余用的都是循環水。至2000年，我國工業廢水的重復利用率已經達到70%以上，但與世界先進水平的90%～95%相比，還有不少的差距。根據我國目前的工業用水效率預計，2020年我國工業的年用水量將由現在的1100億m3增加到2000億m3，增加用水量約1倍。這就要求我們必須重視工業用水過程的研究，多角度地選擇清潔生產模式，改進工藝和流程，進一步提高多次重復循環用水，提高用水的效率。
（3）污水資源化模式研究。工業廢水資源化的觀念是對傳統工業廢水末端治理的革命，是工業廢水治理的努力方向；城市生活污水的處理可以考慮變集中處理為分散處理，分散處理的主要場所是居民住宅的屋頂。通過在城市建立中水系統，將生活、生產污水處理之后再次使用，從而節約大量的日常用水。經處理過的回用中水，主要可用于沖廁、體育場館、高爾夫球場、澆灌花草樹木、清潔道路、清洗車輛或基建施工、設備冷卻、工業用水及其他可接受其水質標準的用水。我國90%以上的城市水域遭到污染，城市污水（包括生活污水和工業廢水）以每年6.5%的速度增加，預計到2020年城市污水產生量將達到600億t以上。因此，污水資源化應是我國21世紀城市水循環經濟的著眼點，需要大力研究污水處理技術水平和污水資源化應用的方向。
（4）雨水資源化模式研究。由于自然和歷史的原因，在我國北方地區，尤其是西北黃土高原的部分地區極度缺水。按可利用水資源統計，當地人均可利用水資源占用量只有110m3，是全國可利用水資源占有量720m3的15.3%，是世界人均可利用水資源占有量2970m3的3.7%。目前在我國的西部地區有近1000萬人的飲用水極度困難。數百年來，西部地區居民積累了豐富的雨水匯集和利用的經驗，使他們得以在這里生存。面對發展的需要，這種傳統的集水方式受到了資金短缺的制約。為此，今后需要大力開展對西北地區雨水利用方式、雨水利用投融資方式等方面的研究。
（5）海水淡化模式研究。我國擁有1萬8千多公里的海岸線和300多萬平方公里的海洋管轄區，海水利用和淡化是解決淡水緊缺問題的有效途徑。據測算，中國城市的用水中約80%是工業用水，工業用水中約80%是工業冷卻用水。如果能夠用海水替代現有工業冷卻用淡水總用量的30%，就可以使沿海城市節約近20%的淡水資源，同時減少冷卻水對環境的污染。我國的海水淡化起步于20世紀60年代，目前在技術上還不夠成熟。今后，需要加強對海水淡化技術、海水對工業設備的腐蝕、海水淡化成本與效益、海水淡化產業化等方面的研究，使海水淡化利用成為我國解決缺水問題的重要選擇之一。
5.3水循環經濟技術創新問題的研究
“節流”與“開源”是解決水資源短缺的兩個主要途徑，在水資源供應不斷減少的今天，其核心在于水的循環利用，即通過污水資源化、雨水資源化、節約用水等措施，增加水資源的間接供應，盡量減少水的使用量，這樣不僅可以減少無效需求，減輕供水壓力，還可以相應減少污水排放和污水處理的負擔，減少對環境的污染。為此，循環用水可以說是實現水資源可持續利用的重要戰略措施。循環用水需要采取工程、技術、經濟和管理等各項綜合措施，特別需要不斷更新的污水處理技術、節水技術與設備的支持。
技術創新是為了實現一定的系統目標，考慮系統內外客觀因素的制約，對各種可能得到的技術手段進行分析比較，不斷研究和尋找新的最佳方案。對水循環經濟的技術創新研究，主要是從事技術科學的學者，要將水循環經濟的理念與思路引入水的供應、輸送、使用、排放、處理和回用等過程中，通過對循環過程中水資源消耗、水循環利用、污水處理、水污染排放的分析，提出減量化、再使用、再循環的工程流程或技術建議。
例如，在社會經濟系統中用水部門與行業中，各用水部門與行業都存在節水技術與相關設備；在污水處理廠，要實現污水的資源化利用，必須不斷更新處理設施和技術，以提高污水的處理水平；同樣，要實現污水的循環利用，需要對飲用水、循環水的管道系統進行技術改造。從經濟學的角度，還需要考慮不同技術項目的成本與效益，如引入新的生產流程與工藝以提高水循環利用效率所需要的投入及預期產出。對于企業和區域社會經濟發展來看，還要對比分析采取水循環技術的長期成本和短期成本，從而確定水循環技術的可行性。這些工作，需要根據各地的水資源條件、經濟社會發展狀況、科學技術水平等因素，對各類循環水的技術和設備進行系統的分類，并提出相關的技術識別評價指標，以為水循環經濟的發展提供理論指導。
5.4水循環經濟管理體制及經濟機制問題的研究
污水循環利用的方法范文2
關鍵詞：水循環；化肥；廢水；循環利用；高壓脈沖法
我國水資源現狀與日益增加的需求之間出現的矛盾令人堪憂。據估計，我國人均水資源占有量僅2200m3，相當于世界人均水資源的25%，并且我國水污染現狀嚴重。干旱缺水已成為制約我國經濟發展的主要因素之一。在有限的水資源中水污染問題又加劇了我國的水資源短缺。為了促進我國社會和經濟的和諧發展，對工業用水，特別是化肥工業，既要厲行節約，又要綜合治理，變廢為寶，循環利用，大力發展循環經濟。
1 化肥工業污廢水
化肥工業中的污廢水主要包括：原水處理濾池和冷卻塔回水旁濾池的反洗水、脫鹽系統的再生廢水、冷卻塔排污水、生活污水、廠區工藝水及鍋爐排污水等。這些工業污廢水，直接排放，對環境有極大的污染。傳統水處理工藝中采用的吸附、絮凝及生物法往往不能達到滿意的去除效果。
2 化肥工業污廢水處理
化肥工業污廢水是一種工業廢水，其中含有大量的NH3-N、懸固物、酸堿鹽、重金屬、有機物、膠狀物、氧化劑、油脂等，這種污廢水的臟污程度主要用以下的指標表示：NH3-N濃度、懸固物含量（TDS）、酸堿度（pH）、COD、BOD以及色度等。
所謂pH值是指污廢水中的酸堿度，反映工業廢水排放的酸堿的程度。當pH值大于7時，廢水呈堿性；當pH值小于7時，廢水呈酸性；當pH值等于7時，該水呈中性。所謂COD是指化學需氧量?；瘜W需氧量是指在酸性條件下，用該氧化劑將有機物氧化為CO2、H2O所消耗的氧量。
一般處理污廢水的方法有：物理法、化學法、生物法等，然后再加以循環利用。在化肥工業近期綜合整改中采用多種方法并用的水處理措施，文獻［2］［4］對污廢水中NH3-N濃度提出了治理方法，其它污廢水經去污處理后達到國家環保標準直接排放，有些污廢水經去污處理后再循環利用。但這些方法或工藝技術工程較大，水處理過程較復雜，成本較高，并且在一定程度上還存在環境污染問題。
3 高壓脈沖法原理
近年來高電壓技術在環境保護中的應用研究越來越多，應用高壓脈沖放電對污染廢水進行處理也引起了各國研究人員的興趣。
高壓脈沖法降解廢水的基本原理：高功率瞬態脈沖放電所產生的大量氧化能力極強的羥基自由基團和高速等離子體流，可以破壞結構穩定的污染有機物分子；脈沖放電產生大量自由電荷可以吸附在懸浮物顆粒上從而使懸浮物顆粒帶電易于沉淀；脈沖電壓加在電極上形成強電場使重金屬離子和各種鹽離子沿電場運動從而在電極上析出重金屬，可以使廢水的色度、COD、BOD等指標大大改善。脈沖高壓處理各類典型污染物分子還有著處理速度快，效果明顯等優點。
有人提出一種高壓脈沖法的電源線路如圖1所示。該電路是由高壓脈沖電壓電路、直流電壓電路和電源保護器三部分組成。高壓脈沖電壓電路可產生電壓約20kV、脈寬約250ns、重復頻率10～25Hz的脈沖電壓；直流電壓電路可產生10～100V可調直流電壓，其電流可達數十至數百安培；電源保護器是為了防止高壓脈沖電壓擊壞直流電路而設置的，因為直流電壓只有10～100V，而脈沖電壓可達20kV，假如沒有電源保護器的話，直流電源將會擊穿；當用了電源保護器后，可保證高壓脈沖電壓施加至廢水處理池，也能獲得10～100V的直流電源，但直流電源不至于損壞。
4 高壓脈沖法在化肥工業水循環中的應用
在化肥工業中實行包括綜合水處理、廢水處理、水循環以及產品回收在內的水管理的基礎上，可以把高壓脈沖法應用于化肥工業水管理中的廢水處理過程。該處理方式是將各股排水如濾池反洗水、樹脂床層再生水、冷卻塔排污水、生活污水等均集中統一處理，主要措施就是在各廢水處理池中增加電極裝置，將圖1所示的高壓脈沖電源加在電極裝置上。由于高壓脈沖放電產生的大量的具有強氧化能力的羥基自由基團和高速等離子體流，能破壞穩定的有機分子結構；高壓脈沖放電產生強磁場和大量的自由電荷，使得廢水中的懸浮顆粒和膠狀物荷電，利于吸附和沉淀，并且重金屬可在電極裝置處析出。高壓脈沖法體積小，成本不高，并且由于具有較強的去污能力，減輕了物理、化學和生物法去污裝置的去污壓力，可以簡化整個廢水處理和水循環系統，節省去污物料，降低污廢水綜合治理成本。
5 結論
利用高壓脈沖法，綜合治理和循環利用工業廢水，形成循環利用鏈，不僅環保，而且可以節省大量水費和緩解當前水資源緊張局面，是化肥工業實現和諧發展的一項重要舉措。
參考文獻
［1］張繼亨.化肥工業中的水管理［J］.2005，（1）.
污水循環利用的方法范文3
關鍵詞：馬鈴薯淀粉；廢水；蒸發器；設備設計
中圖分類號：X703．3；TQ051．6＋2 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2012）07－1460-04
The Design of Waste Water Evaporator Recycling Equipment in the Potato Starch Production
XU Jing1，LI Hong－yan2
（1． School of Chemical Engineering， North University for Nationalities， Yinchuan 750021， China；
2． School of Mechanical Engineering， Ningxia University， Yinchuan 750021， China）
Abstract： In accordance with Ningxia southern mountain potato starch waste water recycling project parameters， the key for recycled equipment of evaporator was analyzed and designed based on the determined process and four－effect evaporation parameters． The results showed that the device design parameters were reasonable， it provided a theoretical basis to solve the comprehensive utilization of waste water and water pollution problems．
Key words： potato starch； waste water； evaporator； equipment design
以西吉縣為代表的寧夏南部山區，素有馬鈴薯之鄉的美稱，但是該地區生態環境惡劣，十年九旱，是我國貧困地區之一，目前馬鈴薯加工業是該地區經濟發展的支柱。西吉縣人均水資源占有量比聯合國規定的極端缺水地區人均占有量500 m3的標準還低164 m3［1，2］，而目前馬鈴薯淀粉工業生產用水均來自地下水資源，每年約有250萬m3地下水用于馬鈴薯淀粉加工，是西吉全縣人口年日常用水總量120萬m3的2倍多。生產過程中廢水的無處理排放嚴重污染了環境，這種高耗水、高排污量的生產同時也制約了企業的發展，馬鈴薯淀粉工業廢水的循環利用是該地區經濟發展的瓶頸［3，4］。為此，結合西吉地區水資源極其缺乏的現狀，采用多效蒸發的方法實現廢水循環利用，在前期工藝設計和研究的基礎上對工藝過程中的關鍵設備多效蒸發器進行選型和結構設計。
1 廢水循環利用蒸發單元的工藝流程
廢水經預處理和預熱后，在閃蒸罐中一部分被蒸發，之后經真空脫濾機分離絮凝蛋白，濾清液在多效蒸發器中濃縮蒸發，濃縮液有機液體肥從底部流溢出后被收集送往有機肥集存池，蒸餾水經冷卻系統收集后回生產線。該工藝過程的核心為多效蒸發技術，關鍵設備為多效蒸發器［5，6］。淀粉生產廢水循環利用工藝流程見圖1。
2 多效蒸發器的設備選型和結構設計
馬鈴薯淀粉工業廢水的特點是處理的速度較慢，且因溶液的循環使蒸發器中溶液的濃度接近完成液的濃度，溶液的沸點高，傳熱溫差小，可用中央循環管式和降膜式蒸發器。考慮投資成本可選用中央循環管式蒸發器，這種蒸發器結構緊湊，操作可靠，傳熱效果好。另外，馬鈴薯淀粉工業廢水中含有一定量的有機質如蛋白質、油脂、氨基酸、淀粉等，屬于有害無毒有機廢水，對設備有不同程度的腐蝕，所以選低合金鋼（16MnR）作為殼體材料。馬鈴薯淀粉工業廢水屬于非電解質溶液，其沸點升高較小，選用四效蒸發器較為經濟［7］。
2．1 多效蒸發器設計參數的確定
根據前期對廢水蒸發循環利用的工藝計算研究結果，已確定的蒸發設備的工藝參數和設計參數［7］見表1。管程（馬鈴薯淀粉工業廢水）設計溫度60 ℃，設計壓力0．11 MPa；殼程（1．2 MPa飽和蒸汽） 設計溫度200 ℃，設計壓力1．26 MPa。
2．2 多效蒸發器設備結構尺寸的確定
1）加熱管的選擇和管數的確定。蒸發器的加熱管選用直徑（d0）38 mm，厚度3 mm的無縫鋼管。由于淀粉污水較易結垢，并且溶液有一定的起泡性，綜合考慮應選管長規格為2 m的管子。初步估計所需的管子數n。
n=■=■=963.79
式中，S為蒸發器的傳熱面積，由工藝計算所得；d0為加熱管外徑；L為加熱管長度。取整數為964根加熱管［8］。
2）中央循環管的選擇。循環管的截面積以循環阻力盡量小為原則，可取加熱管總面積的40%~100％，對于加熱面積大的蒸發器，可取加熱管總面積的70%。循環管的長度與加熱管相等，循環管的表面積不記入傳熱面積。
則■D21＝70%n■d20，可計算出D1＝978.12 mm，選取管徑相近的標準件，圓整為D1＝1 000 mm 。
3）加熱室直徑及加熱管數目的確定。加熱室的內徑取決于加熱管和循環管的規格、數目及在管板上的排列方式。加熱管在管板上的排列方式采用三角形排列，管心距的標準化數值為t＝48 mm。
管束中心線上管數nc＝1.1■，nc＝34．15，圓整為35。
加熱室內徑：Di＝t（nc-1）＋2b′
式中，b′＝1．25d0＝1．25×38＝47．5 mm，圓整為50 mm。
Di＝t（nc-1）＋2b′＝48×（35－1）＋2×50＝1 732 mm
查標準可知，考慮到腐蝕性［9］圓整為Di＝1 800 mm。
4）殼體壁厚的確定。確定工作壓力為1．2 MPa，最高蒸汽溫度為187．5 ℃，根據容器設計要求可得：
容器的設計壓力P＝1．05×1．2＝1．26 MPa
液體的靜壓力Pl＝ρgh＝1000×9．8×7．2＝70 560 Pa，其大于工作壓力的5%（0.06 MPa），因此容器的實際設計壓力需計入液體靜壓力，即實際設計壓力PC＝Pl＋P＝0．06＋1．26＝1．32 MPa。
材料16MnR在190 ℃時，許用應力［σ］t＝170 MPa，則壁厚在4．5～16．0 mm；
δe＝■，δe＝8．26 mm
其中，?準為焊接接頭系數，采用雙面對接，?準＝0．85。馬鈴薯淀粉廢水含有有機物質，有一定的腐蝕性，以及周圍的環境等因素綜合考慮，則：
加熱室殼體名義厚度δn＝δe＋C1＋C2＋Δ
式中，δn為名義厚度（mm），δe為有效厚度（mm），C1為腐蝕余量（mm），C2為鋼板負偏差（mm），δn＝8．26＋0．6＋1．0＋Δ＝10 mm。
5）分離室直徑與高度及壁厚的確定。分離室的直徑與高度取決于分離室的體積，而分離室的體積又與二次蒸汽的體積流量及蒸發體積強度有關。一般情況下，各部分的二次蒸發量和密度不同，考慮實際生產可取平均值。
V＝■，V=■D2×H
式中，V為分離室的體積，m3；W為第四效蒸發器的二次蒸汽量，8 527．48 kg／h；U為蒸發體積強度，允許值1．1~1．5 m3/（m3?s）；ρ為第四效蒸發器二次蒸汽密度，0．155 kg／m3。
分離室的高度與直徑之比H／D＝1～2，H不得小于1 800 mm；在條件允許的情況下，要使分離室結構盡量簡單，制造和安裝方便。現取分離室中U＝1．25 m3/（m3?s）。
計算得V＝12．23 m3時，適宜的分離器高度和直徑為H＝2．7 m，D＝2．4 m。
因此分離室筒體的有效壁厚
δe=■=■=10.99 mm
分離室筒體名義厚度δn =10.99+0.6+1.0+Δ=14 mm。
6）封頭的確定。在設備結構設計中，變徑筒體需兩個不等徑的封頭， 根據封頭的設計和受力情況，材料為16 MnR，采用標準橢圓封頭（K＝1），承受壓力的能力比較好，設計也較容易，在此條件下的許用應力為［σ］t＝170 MPa。
加熱室封頭的有效厚度：δe=■
δe＝8．24 mm
封頭名義厚度δn＝δe＋C1＋C2＋Δ＝10 mm
分離室封頭的有效厚度：
δe=■=■=10.99mm
封頭名義厚度δn=δe+C1+C2+Δ=14 mm
7）殼體的校核。通過水壓試驗可對殼體的強度進行校核，水壓試驗壓力校核時所選材料的屈服應力為345 MPa。
PT＝1.25PC ■ PT＝1．575 MPa
水壓試驗應力校核：
σT＝■142．5 MPa
142．5 MPa＜0．9σs?準＝0．9×345×0．85＝263.9 MPa
由以上計算可知，水壓試驗滿足強度要求［10］。
8）接管尺寸的確定。接管直徑取決于處理量和適宜的流速，同時還要考慮結構的協調及強度要求。因四效蒸發量大、真空度最大，蒸汽流速快，故可按第四效計算，管程進出口接管按物料處理量最大的第一效計算。D1＝■，取接管內液體流速為1．2 m／s， 管程進出口接管直徑D＝115 mm，圓整后可取直徑125 mm、厚度3．5 mm規格管。
同理蒸發室殼程流體進口接管直徑D1＝150 mm，圓整后可取直徑157 mm、厚度4 mm規格管。為了防止液體流動時產生的沖力，在蒸汽進口設計直徑為180 mm的防沖擋板，厚度為5 mm，材料為Q235－AF。
冷凝水的排出一般屬于液體自然流動，接管直徑應由各效加熱蒸汽消耗量較大者確定。冷凝水出口接管直徑D＝54 mm，圓整后可取直徑57 mm、厚度3．5 mm規格管。
9）開設人孔。由于設備尺寸較大，為了安裝維修方便需開設人孔。選用回轉蓋板式平焊法蘭人孔，公稱直徑為450 mm，公稱壓力為1．6 MPa，H1＝240 mm，RF型密封面，材料為Q235－AF。
10）氣液分離器的確定。蒸發操作時二次蒸汽中夾帶大量的液體，雖在分離室得到初步的分離，但為了防止損失或防止污染冷凝器，還需設置氣液分離器。為使霧沫中的液體聚集并與二次蒸汽分離，設置絲網式除沫器，金屬網一般采用3層或4層，與筒體內徑等徑，厚度為90 mm。
11）支座的確定。為了制造方便、結構簡單，采用耳式支座，設備公稱直徑大于900 mm，壁厚大于3 mm，容器殼體材料與支座材料選用Q235－AF，所以不設置墊板。
安裝尺寸：D＝■+2×（l2-s1）
式中,D為支座安裝尺寸，mm；Di為容器內徑，mm；δn為殼體名義厚度，mm；b2，δ2，l2，s1為耳式支座尺寸
D＝■+2×（300-130）＝2 773 mm。
12）管板尺寸的確定。影響管板剛度的主要因素有管束對管板的支撐作用、管孔對管板的削弱作用、管板邊緣的固定形式和殼壁與管壁的溫度差。根據設計的壓力和設計溫度，參考δ＝34 mm，采用固定管板兼作法蘭，材料采用碳素鋼。管板公稱直徑DN＝1 960 mm，厚度為55 mm。
2．3 多效蒸發器設計結果匯總
在前期工藝設計研究基礎上，通過對多效蒸發設備的主體、加熱室、分離室、加熱管和中央循環管等主要結構進行選型和設計，得到合理可行的馬鈴薯淀粉工業廢水循環利用蒸發設備的設計結果，匯總如表2。
3 小結
研究的主導思想是將馬鈴薯淀粉工業廢水變廢為寶，對極度干旱地區實現工業廢水循環利用是馬鈴薯淀粉生產健康可持續發展的基礎，而廢水蒸發工藝和關鍵設備的設計是廢水循環利用實現的前提。在前期工藝設計研究基礎上，對廢水蒸發循環利用關鍵設備的主體、加熱室、分離室等進行了較詳細地選型分析和結構設計，結果表明設備設計參數合理，方案可行，為解決廢水污染和水資源綜合利用問題提供了理論依據。四效蒸發操作的主要費用來自于蒸發消耗的能量，也是整個工藝操作中控制成本、節能降耗的關鍵因素。因此在后續的工作中還將進一步根據工藝設計的結果提出控制方案，綜合考慮能量的合理利用和工程實際，提出馬鈴薯淀粉工業廢水循環利用完整、可行的方案。
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污水循環利用的方法范文4
關鍵詞：氯堿化工業 冷卻水循環系統 流程
一、引言
眾所周知，在很多的化工行業甚至是公共服務行業領域里，其生產過程中會產生大量的冷卻水，而這些冷卻水會引起腐蝕、結垢和粘泥等一些比較有害的物質，這些有害物質對整個系統的長期有效的運行產生了很多不利的影響，不僅增加了不必要的能源的消耗甚至會減少制冷設備的壽命，長此以往就會大大提高企業和服務部門的生產成本，不利于它們的可持續發展。因此這一現象就引起了業界人士廣泛的注意，在對冷卻水的處理問題上進行了不同程度的研究，而冷卻水處理工藝的研究也是冷卻水處理技術的開發的主要內容之一。
二、氯堿化工行業中冷卻水處理循環系統的類型及存在問題
由于在氯堿化工企業的運行過程中，對冷卻水的處理是一個比較重要的工藝流程，因此，采用何種方式對冷卻水進行處理就比較關鍵。伴隨著化工處理技術的發展，技術人員在對冷卻水的處理問題上一般采用兩種冷卻水的處理系統即直接冷卻水處理系統和循環冷卻水系統：
1.循環冷卻水系統的類型
循環冷卻水系統是目前大部分化工企業所采用的處理冷卻水的主要方式。它的基本任務是防止或者緩減系統的腐蝕和結垢及微生物的危害，確保冷卻水系統能夠高效的安全的運行。循環冷卻水系統主要包括封閉式循環冷卻水系統和敞開式循環冷卻水系統兩種，這兩種冷卻水循環系統各有利弊。
封閉式冷卻水循環系統處理水質的方法簡單，容易維護，而且在處理過程中需要補充的水量很少，這樣就有利于節約水資源，但是封閉式冷卻水循環系統對冷卻水處理的效率比較低，而且，循環系統的基礎造價和能耗較高，成本很大，這種冷卻水處理方法一般用于發電機、內燃機、和有特殊要求的單臺換熱設備。
敞開式循環冷卻水系統便可節約大量的冷卻水，排放的污水量相對減少。敞開式循環冷卻水系統是目前應用最為廣泛的一種循環冷卻水系統。
2.循環冷卻水存在的問題
由于冷卻水在循環系統中是不斷重復、循環使用的，其水溫早升高、、蒸發、變化的過程中，會導致各種無機離子和有機物質的濃縮，以及設備的結構和材料在多種外在因素的綜合作用下產生了很多亟待解決的問題，包括水垢附著、設備腐蝕和微生物的滋生與粘泥等。水垢是碳酸氫鹽在蒸發過程中由于濃度不斷增加而產生的一種微溶性鹽類，如果水垢不斷累積就會產生很多問題，例如降低換熱器傳熱效率，甚至會使換熱器堵塞，生產能耗增加，產量下降，嚴重時會造成企業停產；循環冷卻水系統中的設備大部分是由金屬制造的，長期使用循環冷卻水，就會發生腐蝕穿孔。如果設備有穿孔就會出現滲漏的情況，最終也會影響正常的生產；最后是關于微生物的滋生與粘泥問題，粘泥的微生物會附著在金屬上，引起大面積腐蝕，進而降低冷卻水的冷卻效率。
3.工業中循環冷卻水循環利用的意義
冷卻水長期循環使用后，必然會帶來結垢、腐蝕和微生物滋生問題，在工業尤其是氯堿化工行業中對冷卻水循環系統進行研究具有積極的意義：一方面，工業中通過冷卻水循環系統對冷卻水循環利用不僅節約了生產過程中所需要的水資源，降低了企業的生產成本，而且還減少了對環境的污染，保護了人類共有的環境；另一方面，也節約了生產過程中所需要的鋼材，既穩定了生產又提高了經濟效益，有利于企業的長遠發展的戰略目標。
三、冷卻水的循環工藝
針對上述的情況，業界人士進行研究，針對出現的問題具體分析，對結垢、污垢、腐蝕和微生物等幾個方面的控制，找到了很好的解決方法即水垢的控制、污垢的控制和循環冷卻水系統微生物的控制等方式和方法。
1.水垢的控制
水垢的控制的方法一般有通過離子交換樹脂法和石灰軟化法兩種方式從補充冷卻水中除去成垢的鈣、鎂離子的方法：前者適合于循環水系統中補充的水量較少的工業，后者適于原水鈣含量高，補充水量較大的循環冷卻水系統；加酸或通入CO2氣體，降低PH值，使重碳酸鹽處于穩定狀態的方法，這種方法被一些化肥廠、化工廠及電廠等有CO2氣體源的企業采用，具有很好的經濟效益；投加阻垢劑以減少水垢的方法，阻垢劑可以破壞CaCO3的結晶增長過程，以達到控制水垢形成的目的，加阻垢劑的方法也是目前應用最廣的控制水垢的方法。
2.污垢的控制
要做好污垢控制就必須做好水循環中水質的處理、對補充水的處理同時要加入分散劑，增加旁濾設備，以減少污垢的形成。
3.循環冷卻水系統微生物的控制
除了水垢和污垢的控制外，我們還必須加強對循環水系統中產生的微生物的控制。一方面，要控制循環水中的氧含量、PH值、懸浮物和微生物的養料等水質的指標；另一方面還可以對補充水進行混凝沉淀的預處理以及目前比較流行的噬菌體法等，是微生物不能得以繁殖，以減少對設備的腐蝕。
除了以上的方法之外，向循環水中添加殺生劑也是目前最有效和最常用的方法如氯、氯化異氰尿酸、臭氧、季銨鹽、有機胺類、有機硫化物、次氯酸鹽、二氧化氯、溴及溴化物、氯酚類、有機錫化物等。
四、結語
伴隨著現代科學技術的發展，越來越多的循環冷卻水方法在化工行業中得到應用并取得了很好的效果，既節約了企業的原材料，節省了生產的成本，提高了企業的經濟效益，另一方面，也減少向環境中排放有害物質，保護了環境，符合了企業的長遠發展的目標。
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污水循環利用的方法范文5
關鍵詞：制糖；廢水治理
中圖分類號：X792 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0177-02
我國是世界上主要的食糖生產和消費大國。食糖是國家認定的重要消費品和必備的戰略物質，是人民生活的必需品，同時也是食品加工、制藥工業等產業的原材料。
廣西是全國的產糖大省，全區有九十六家糖廠，年產白砂糖占全國產量的約60%，蔗糖產業已經成為廣西經濟支柱產業之一。但是，每榨1 t甘蔗產生廢水量高達12～18 t，糖業廢水已成為廣西第一大水污染源。
由于地域性差異，技術水平低，設備陳舊，使得我區大部分糖廠都還采用直流供水或部分循環供水方式，造成了水資源的極大浪費，又向環境排放大量的有機污染物和廢水，對當地的水資源環境造成嚴重污染。
制糖工業廢水治理成為制約行業和發展的關鍵，廢水達標治理的嚴峻形勢已突出地擺在我們面前。廣西糖業廢水污染治理與回收利用任務艱巨。所以制糖廢水的高效處理一直是水處理研究工作者研究的一個重點課題。
我區糖廠廢水排放量大，水循環利用率較低，排水量大，整個水系統效率低。制糖工業廢水有如下特點：有機物濃度高，酸度大，顏色深，固形物比例大，且排污水量大。雖然制糖企業這些年來花了很大筆資金進行廢水治理，例如糖廠都進行沖灰水循環、冷卻水部分循環、改造吸濾機等，在減少污染上取得了一定的效果。本文就廣西糖廠企業在制糖廢水治理方法做一個簡要綜述。
1 制糖企業廢水處理方法
制糖廢水主要來自制糖和副產品過程中產生的廢水，廢水水質屬于高濃度有機廢水，直接排放容易造成水體缺氧或富營養化，嚴重的導致水體惡化。由于制糖廢水的可生化性好，目前采用生化法處理制糖廢水，生化法主要有厭氧處理法、好氧處理法、好氧-厭氧處理法等。
1.1 好氧處理活性污泥法
好氧處理活性污泥法就是以存在于污水中的有機物為培養基，氧氣氛圍下，對各種微生物群體進行連續培養，消耗水中的有機物的過程。
眾所周知，制糖行業屬于季節性生產企業，活性污泥法在生產榨季開機時只需按照一定的程序開機3～5 a即可投入正常運行，而生物膜法需要20～30 a重新掛膜馴化才能正常運行?；钚晕勰喾ㄔ谶\行過程中有多種有效監控手段，能及時發現問題，及時調整運行狀態。并且活性污泥法建設費低，在處理效率上，50%的活性污泥法處理廢水BOD5的去除率高于50%的生物膜法處理?？紤]到二碳水中懸浮物和COD濃度高，不宜直接進入生化系統處理，所以要對其進行預處理。二碳水先經初沉池沉淀，去除大部分懸浮物和部分COD后再進入生化處理系統。
廣西某糖廠設計日榨甘蔗量為10 000 t，預計廢水產生量為16 000 m3/d。該項目產生的廢水主要包括車間生產廢水和部分制糖工藝冷卻循環水，公司決定對項目投產后產生的制糖廢水進行處理后達標排放。結合生產實際情況，分析比較采用活性污泥法的工藝方，并采用抗負荷沖擊性強氧化溝的曝氣池型以增強處理效果，確保廢水處理后水質達到國家排放標準。
1.2 厭氧處理法
厭氧處理高含量有機廢水時，污泥少，產生可利用的甲烷氣體燃料，投資運營成本較低，在制糖工業廢水處理方面得到廣泛的應用。
南寧某糖業公司針對南寧公司制糖造紙廠蔗渣堆放和洗滌廢水的水質特性，利用厭氧廢水處理系統對該類廢水進行了中試研究。重點是探討出反應器處理蔗渣堆垛/噴淋廢水的最佳工藝參數，使處理后的出水水質達到國家環保的水質標準（CODcr去除率≥80%；BOD5去除率≥80%）。
1.3 好氧-厭氧處理法
廣西上思縣某糖廠末端廢水治理工程項目，根據公司的要求和結合公司水質水溫的情況，公司設計的主要生物處理單元采用“活性污泥法+生物接觸氧化法”組合生物好氧工藝。這種工藝方法與普通活性污泥法相比具有耐沖擊負荷、操作簡單、運行方便、易于管理維護，不產生污泥膨脹現象、污泥生成量少易沉淀、處理效率高、投資成本低、占地少等特點。
另一方面也具有活性污泥法液固充分接觸的特點，去除效率高，出水水質穩定，是一種技術先進高效的糖類有機廢水處理技術。經該工藝處理后排出的廢水達到國家排放標準，實現節能減排的目標。
1.4 農田灌溉處理
利用農田來進行有機廢水的灌溉，主要是利用農田、植被的凈化功能，利用廢水中的水分和有機物來促進農作物、林木的生長，是比較經濟實惠處理制糖廢水的方法。
廣西湘桂公司在甘蔗科研基地建立大型蓄水池，用于儲蓄經處理過達標后企業生化廢液，以便用于灌溉蔗田。這些廢液含有豐富的有機質，能促進甘蔗生長，還能改良土壤。公司在生產過程中引進國內創新科技，使制糖廢水、廢渣無害化、資源化處理，變廢為寶，實現了清潔生產與資源循環利用，達到節能、降耗、減污、增效多重效果。
2 制糖廢水處理發展方向
隨著食糖需求量的急劇增加，制糖產生的廢水也在逐年增加，傳統處理工藝已經不能滿足當今變化發展中的制糖工業產生的廢水處理要求。因此，怎樣高效處理制糖廢水工藝是環保研究工作者研究的一個重點。
嚴格控制流入土地的水量，科學合理清潔生產，減少對環境的污染。加強制糖生產過程中管理，杜絕跑、冒、滴、漏等現象，同時改進相關節水工藝，鼓勵員工節水等能措施?？梢詮娜齻€方面入手：
①控制污染源，必須實施清潔生產工藝。采用先進設備，杜絕先進設備產生帶來二次水污染。
②提高水循環利用率，以緩解水資源的消耗。比如煮糖、蒸發設備的冷凝水和冷卻水，壓榨動力汽輪機、真空吸濾機水噴泵和動力車間發電設備排出的冷卻水等低濃度有機廢水，可以循環使用，提高水的利用率，實現節約水資源。
③采用先進設備，最新技術，提高生產效益。
④廢水的綜合利用，制糖廢水作為一種肥料在農業灌溉具有廣闊的前景，土地灌溉工程操作簡單易實施，制糖廢水排放不會對當地水資源造成環境污染。
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污水循環利用的方法范文6
關鍵詞:循環經濟;環境整治;可持續發展
1循環經濟
1．1循環經濟的定義
所謂循環經濟，又叫物質循環流動型經濟，主要是指在人、自然資源以及科學技術的大系統內，在資源投入、企業生產、產品消費及廢棄的全過程中，將傳統的依賴資源消耗的線形增長的經濟，轉變為依靠生態型資源循環來發展的經濟。其原則是資源使用的減量化、再利用、資源化再循環;其生產的基本特征是低消耗、低排放、高效率;是在物質的循環、再生、利用的基礎上發展經濟［1］。
1．2循環經濟的目標與意義
以經濟、社會可持續發展為目標，實現以較小的排放達到最好的社會經濟發展;通過對廢棄物進行無害化處理，利用新技術，提高資源在系統內的多次循環利用，從而提升資源的利用率和生態效率，實現經濟增長、環境保護和資源的有效利用;以科學發展觀為指導實現資源的產業化、無害化處理和循環利用;以人與自然和諧發展為依托，注重生態環境建設、生態環境保護與恢復，運用生態學原理和循環經濟理論破解發展難題，從而加快推進新型工業化;依托現有的資源優勢，加強技術創新和制度創新，優化資源利用［2］，降低廢物排放，積極引進先進技術，實現生態保護、資源開發與工業發展的協調統一，建設資源節約型社會。
2“永定紅”石材產業園區現狀主要問題分析
2．1規劃層面的問題分析
現狀石材企業缺乏統一的規劃建設，較為分散地分布在陳井塘、上山、半徑、田梓4個片區，且主要沿公路而建，許多企業在公路兩邊隨意堆放板材，影響交通安全，粉塵問題管理不到位，廢水偷排，污染周邊農田、溪流和龍湖水體，礦山業主無序開采，造成“青山掛白”，水土流失等問題。因此在規劃層面上必須走集約化道路，通過合理的規劃布局，以環境保護和生態工程建設為切入點，建設循環型經濟工業產業園，規劃粉塵、廢石、廢水、荒料的處理方式方法。通過規劃，將循環經濟落實到各個層面上，加快新型工業化進程。
2．2產業層面的問題分析
現狀的石材產業沒有形成規模的企業，總體層次較低且技術裝備較為落后，生產利用率低下，大部分為小型私營企業，造成現狀環境污染，資源浪費等一系列問題。目前我國傳統的石材企業大都遵循單向式直線增長模式，即“資源—產品—廢棄物”的模式，這種發展模式導致經濟與環境之間的矛盾深化，不能實現資源在自然間的循環再利用，傳統模式存在產業結構層次低、生態效率低下、資源利用率低、集約化程度低、產品競爭力低、環境污染等問題。因此，我國的石材產業必須打破原有的傳統模式，應遵循“資源—產品—廢棄物—再生資源”的發展模式，從而達到低排放、低消耗、低成本的標準，繼而才能用無污染、無破壞、高效率、高利用、低成本的工藝流程來使企業達到良性循環，獲得最大的社會、經濟效益，使我國石材行業走新型工業化之路。
2．3政府層面的問題分析
礦山安全監管問題。目前，全鄉礦山開采證均已到期，礦山斷電關停，但市場對荒料需求緊，導致礦山企業在巨大的經濟利益面前鋌而走險，偷采盜采時有發生，打非治違工作壓力大。由于石材產業政策不夠明朗，多數企業認為近兩年就會被政府責令關閉，所以不愿在環保方面投入資金進行技改提升。因此政府應制定相應的扶持政策，配套相應的基礎設施，規范化管理。
3建設循環經濟產業園的理念與措施
3．1循環經濟理念
3．1．1引入循環經濟理念，推進石材產業的可持續發展石材是不可再生資源，石材行業屬于資源壟斷型行業。要想發展壯大石材產業，就必須抓住石材的資源優勢，從開采、荒料運輸、板材加工到新產品的開發與資源再利用等環節入手［3］，引導石材產業向生態工業轉型，由原來的資源犧牲型產業模式向低開采、高利用、低排放的循環經濟模式轉變，引導石材產業走可持續發展道路，如圖1所示。3．1．2循環經濟規劃原則(1)減量化原則要求“永定紅”石材產業園盡可能減少石材原料的開采，以投入最小化為目標，達到生產目的和消費目的。(2)資源化原則以廢物利用率最大化為目標，加強石材企業間分工與協作，提高石材的再次利用次數，讓資源得到更有效的利用［2］。(3)無害化原則以污染排放量最小化為目標，就石材產業鏈各環節所產生的廢物，多次進行回收再造，實現廢物的資源化，達到廢物的最少排放。(4)重組化原則以生態經濟系統最優化為目標，對產業鏈接的全過程進行把控，通過產業的轉型或重組，從而使整個園區體系達到最優化。
3．2發展循環模式
石材產業園區發展模式:廢水(循環使用)花崗石荒料板材邊角料工藝品石漿(粉)碎石建材(免燒磚)
3．3創新技術的運用
(1)提高石材開采成功率和資源利用率統籌規劃，更有效地利用和開發石材資源，加強監督與管理，讓勘察開發準入的條件更加健全，從而逐步限制和淘汰傳統的開發模式，引進先進的設備、工藝，提高開采技術，減少資源破壞和浪費。同時，應注意延長洪山鄉礦山的壽命，實現資源的保護性開發［3］。(2)走新循環經濟模式過去石材產業采用的“傳統模式”(即粗開發，高污染，走“資源—產品—廢棄物”的單向線性道路)和“先污染再治理的模式”，這種模式已經不能滿足現代化對石材產業的要求。因此需要引導石材產業進入“循環經濟模式”，通過生態保護，廢物利用等手段，實現“資源一產品一再生資源”的循環過程，最終達到“以最少的資源消耗，創造最高的財富”。此外，要實現園區的可持續發展，需要對石粉、碎石進行回收再利用，從而建立完善的廢棄物集中控制處理中心。(3)循環利用廢棄物石材工業園區在規劃中應考慮對環境的影響，運用循環再利用的理念進行規劃布局。企業通過利用新技術回收利用其他企業的副產品或廢棄物，生產出新產品，不僅能減少污染排放，還增加了企業收益，使園區污染物零排放，各企業之間形成相互協作，資源、信息共享的狀態［4］。(4)整治和利用第一，加強礦山的管理，做好環境保護、生態防護等措施;第二，要適當地提高礦山開采的條件，嚴格審批企業的開采申請，加強礦山的整治力度;第三，綜合利用廢棄的礦山，用其生產其他建筑材料。
4循環經濟的運用
4．1總體控制
“永定紅”石材產業要實現跨越式的發展，就要依據循環經濟理念、工業生態學原理來設立新型生態工業園區。根據現階段產業發展的主要功能定位，整合現狀企業資源，將現狀分散的企業，統一規劃、集約發展、規范化管理，還需要科學地規劃廠房布局，大力推行廠房的標準化建設。4．1．1產業定位產業定位:力爭把石材產業打造成為全區支柱產業、特色產業、精品產業;創建閩粵贛周邊區域性石材生產加工和貿易集散中心。(1)從整體上統籌園區規劃，合理地開發利用土地資源，完善相應的配套服務設施，促進永定區“永定紅”綜合開發建設項目的開發建設，并逐步實施未來的發展目標。(2)構建園區生態體系和完善基礎設施，打造“閩粵贛周邊區域性石材生產加工和貿易集散中心”形象，實現園區科學有序的運營和管理，對企業進行規范化管理，確保園區能夠健康有序地走可持續發展道路。(3)成為洪山鄉重要的經濟增長點，石材產業的聚集點。(4)成為現代化新型工業園區。4．1．2規劃構思規劃遵循注重生態、完善配套、功能明確、合理布局、發揮優勢等原則，并根據洪山鄉的發展條件合理地規劃布局各功能區塊。(1)產業區塊:根據企業的特性和要求，確立不同類型的產業區塊，從而形成東西兩側的石材生產加工主體部分。(2)商貿區塊:以縣道630為依托，設置以交易、商貿、商務辦公為主，龍門吊轉運為輔的功能區塊，為整個園區提供商貿服務和安全保障。(3)居住及公園區塊:依托山、水，合理設置居住、公園休憩功能區塊，解決一部分工業區職工的安居需求。4．1．3區域協調發展用發展的眼光看待園區發展，著眼全局規劃建設，注重區域間的協調、功能互補、基礎設施建設等，鼓勵和支持各地區開展多種形式的區域經濟協作和技術、人才合作，把提高增長質量和經濟效益放在首位，充實基礎設施，改善投資創業環境，實現產業園區與周邊地區共同發展。合理規劃園區道路網絡系統，在滿足安全的基礎上解決園區內外交通需求，使區內、區外的聯系通道暢通無阻。為了更好地適應石材園區開發特點，道路系統應以格網狀為主。4．1．4用地規模與人口規模規劃區用地發展規模主要分為建設用地和非建設用地，建設用地主要為城市建設用地，用地面積為153．93hm2。非建設用地為園區內部的水系和山體，用地面積為54．12hm2，占總用地面積26．01%。工業園區人口規模由兩部分構成，居住人口和就業人口。規劃區總居住人口為6540人，該部分人口主要為園區的安居工人及集鎮區遷移人口。預測產業工人總人數約為6800人。根據帶眷系數公式計算:工業區總人口為1萬人。4．1．5功能結構根據用地現狀條件，建立合理的用地結構，實現人口、資源、環境和經濟協調發展;創造健康的投資環境;實現土地的適度開發和合理控制下的利用;加強與完善園區功能，促進園區經濟發展。結合用地布局、道路及生態格局，打造建設用地空間適度集中緊湊，生態空間開放開敞的空間形態，構建“一核兩軸多片區”的空間發展格局，如圖2所示?！耙缓恕?圍繞規劃區中部的會展廣場形成的綠核?！皟奢S”:分別為依托縣道630，作為園區的對外道路發展軸、園區內東西向的道路主要景觀軸。“多片區”:即精品大理石加工廠、石材工藝展覽園、永定紅精品加工廠、綜合配套區、永定紅面板加工區、條板及石材商鋪、配套商業。4．1．6土地利用規劃根據地方的有關要求，結合規劃區實際情況，合理安排工業園區用地，如圖3所示。規劃二類居住用地為2．61hm2，在地塊西北處以山體為依托，解決部分工業區職工的安居需求。沿產業二路兩側布置商住綜合用地，便于對接集鎮區，用地面積為2．16hm2。規劃公共設施用地1．49hm2，主要用于石材的研發與技術的創新。規劃商業服務設施用地11．34hm2，主要沿產業二路布置，以石材銷售為主，形成“百里石材走廊”。園區主要以三類工業用地為主，規劃用地面積68．03hm2。按企業的產業性質以企業簇群的方式，采用內聚的組團式布局。
4．2廢棄物的循環利用
4．2．1“永定紅”石材產業園廢渣循環利用(1)根據規劃要求，配套建設兩處石渣堆放場，其容量符合石材加工區的配套要求，同時在用地間建設邊溝渠。企業通過水噴霧形式，將空中石粉降解至就近邊溝渠，并排向石粉處理站處理。A、B基本單元各設置一處石粉處理站，用地面積分別為7160m2、3144m2，如圖5所示。(2)廢物利用與環境管理。積極開展廢物綜合利用研究，加大荒料的利用力度，利用石粉生產更多副產品。建立垃圾統一清理轉運制度，對各企業實行有償服務，實行企業責任制，誰污染誰治理，促進企業的良性循環，實現園區生態環境的全面改善和建立良好的補償機制［5］。傳統石材產業產生的廢物率約為50%，按照洪山鄉2015年生產成品石材80.8萬噸，產生廢棄物約為75萬噸，資源的浪費極大。利用循環經濟理念，通過技術革新與企業間的協作，石材的利用率可以提升至80%～90%，按現有的產量計算，每年可以減少約58萬噸的廢棄物。4．2．2“永定紅”石材產業園污水循環利用規劃園區污水處理廠設置在中北部地勢較低處，區內生活污水統一收集納入市政污水管網系統，再排向園區污水處理廠處理，排水采用雨、污分流排放體制。生產廢水及粉塵濕式收集后產生的廢水通過排水明溝加蓋板統一收集到粉塵處理站處理，處理后的廢水再納入市政污水管網排向園區污水處理廠處理。根據傳統工業區計算，本區平均日污水量約為3000m3/d，其中生產廢水量約為2000m3/d，生活污水量約為1000m3/d。利用循環技術可以將70%的廢水循環再利用。因此，本區最終的日污水量約為900m3/d，每年大約可節約766500m3的水資源。4．2．3“永定紅”石材產業園粉塵循環治理(1)在工藝上盡可能減少揚塵點，安裝噴霧風扇，把水霧化后均勻地灑落到空氣中降低揚塵濃度，少布置物料的轉折點，在卸料點采用密封罩，建造粉塵收集室。(2)石材加工過程中選用密封性能好的輸送設備，安裝負壓風機和收塵罩，安裝強力抽排粉塵的除塵設備，減少粉塵在車間里面的含量和堆積。(3)粉塵源頭位置安裝粉塵吸風罩，安裝管道抽風機連接管道，凈化過濾沉淀在收集室內。儲存成品、荒料的堆場等地方應經常灑水降塵，周邊設置綠化帶與邊溝，防止粉塵飛揚。(4)道路主要通過種植綠化與灑水等方法防塵。
4．3政府引導與政策扶持
洪山鄉政府應統一協調各相關部門，為循環生產技術的推廣提供政策上的支持。通過設立科研機構，在技術上幫助企業建立以高效資源利用為基礎的循環經濟體系和發展模式，解決各種影響循環模式的生產技術推廣方面的問題。制定相關扶持政策，加快基礎設施建設，提高企業的責任感。建立相關制度，促進公眾參與循環經濟模式，實行排污總量企業責任制度，減少企業在生產過程中所產生的廢棄物，減少能源消耗，從而使企業自覺走可持續發展的道路。分期建設規劃如圖7所示。
5結語
在循環經濟背景下，石材產業園的可持續發展建設十分重要。在建設過程中需要政府、企業等利益相關者的相互協作。首先需要政府出臺相關鼓勵政策，引導企業的發展;其次企業應該引進新技術，調整產業結構，將循環經濟的發展模式落實到各個層次中，加強企業間的合作，才能達到資源的高效利用與環境的科學保護。
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