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水循環利用的方法范文1
關鍵詞：水循環經濟；開發利用；可持續發展；發展模式
水是重要的自然資源，是人類賴以生存和社會發展的必要資源。隨著社會經濟的發展，“水危機”日益顯現，人們對于水資源的開發利用研究也經歷了由低級向高級發展的過程。起初人們對水資源的研究僅僅局限于對水資源的開發利用，研究水資源的時空分布規律和運動規律，即著重于水資源自然屬性的研究。隨著人類的進步和社會的發展，特別是現代科技革命，使人們對水資源的研究產生了一個質的飛躍，逐步從水資源自然屬性的研究過渡到水資源的社會經濟屬性研究，從社會經濟系統的角度廣泛開展對水資源合理開發利用研究，這些研究領域包括水資源與經濟發展關系的研究、水環境安全的研究、水權水價的研究、水資源管理體制的研究等。隨著水資源的日益短缺，以水資源的節約使用、清潔生產、水循環利用、污水資源化為核心的水循環經濟理論與發展模式的研究逐漸成為當今水資源合理開發利用研究的最新方向。
1水循環經濟的概念與特征
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?？傮w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。
水循環利用的方法范文2
關鍵詞： 醫院 再生水 循環利用
Abstract: The recycling of recycled water is the hospital's effective way to achieve energy saving. It should be widely applied in medical institutions and other departments and units because it has the advantages of low cost 、great benefit and promote universal. The rational use of recycled water not only has good economic benefits, but also has enormous social and ecological benefits.
Key words: Hospital Recycled water Recycling
節約水資源，減少醫院污水排放量，實現節能減排降耗是每個醫院都要遇到的問題。浙江省湖州市中心醫院將醫院污水處理流程進行改造，新的污水處理工藝增設一套凈化設備，把經過常規處理后已達到排放標準的醫院污水進行凈化處理后，用于醫院污水處理系統設備二氧化氯發生器的耗水，脫氯處理后用于綠化澆灌和建筑用水。
醫院污水再生循環利用能顯著降低醫院用水總量，有效節約水資源，是醫院實現節能減排目標的有效途徑。
醫院污水再生循環利用有嚴格的條件限制，但也可以根據使用目的針對性地用于一些水質要求不高的場合，如醫院內廁所沖洗、綠化等。我院再生水主要用于消毒劑發生器（食鹽電解產生二氧化氯的設備），即通過電解食 鹽產生二氧化氯［1］，二氧化氯發生器每天大約需要500噸水用于電解食鹽產生消毒劑，占醫院用水總量的25%-30%。新的污水處理工藝對處理流程進行改造，處理后的水質標準達到再生水相應指標，電解食鹽后連同消毒劑直接進入污水消毒池，利用過程安全，節水效果明顯。
湖州市中心醫院在2007年上半年，自行設計研發了醫院污水處理及再生水循環利用系統即“湖州市中心醫院污水處理中水回用工程”，主體設備是壓力過濾凈化塔，占地面積10m2，安裝在醫院污水處理區域。在醫院污水無害化處理達到標準排放的基礎上，將排放水“回爐”處理后進行再利用，成為醫院的第二水源。至今已運行兩年多，大大節約了醫院的用水量和水費成本支出。
一、設計方案
（一）設計依據
設計依據包括：醫院污水處理設計規范；污水綜合排放標準和醫療機構污水排放標準；醫院污水處理排放水的水質指標。
（二）設計原則
運行穩定，管理簡單；運行成本低，使用壽命長，投資相對較少；設備布置合理、美觀。
（三）設計水量
排放量：1800 t/d
（四）設計水質
水質標準：CODcr:≤50 mg/L; SS:≤10 mg/L; BOD5: ≤10 mg/L; pH: 6-9。
（五）設計用途
二氧化氯發生器用水；綠化澆灌用水；墻面、道路清洗用水；沖洗廁所用水；基建用水。
（六）控制要求
全自動控制。
二、工藝流程
原水是指醫院已處理過的污水，經變頻水泵供水，泵出口最高壓力為0.4 MPa，實際供水壓力不小于0.2 Mpa，過濾器配以多路閥組，實現定時自動反沖洗，反沖時間可自行控制，一般15～30分鐘，一般每4小時反沖一次，每次30分鐘，每天反沖6次，共3小時。為保持連續供水，在自動沖洗時段用市政自來水直接供水，過濾器沖洗完畢后，自來水供水自動停止，又切換到中水回用設備供水，如圖1所示。
三、主要技術經濟指標
表1顯示，中水回用的能耗成本和人工成本每年是5.11萬元；表2顯示，中水回用設備等前期工程總投資約13.63萬元，使用壽命估算為15年，每年折舊費用0.9萬元左右，運行后每年維護以及中水檢測等費用大約0.5萬元，一年總的運行成本是6.5萬元左右。污水處理中水回用系統運行后每天能節約自來水500~550噸，一年節約18.25～20.08萬噸，按目前我市水價4元/m3，每年減少水費支出70～80萬元，去除運轉成本，凈節省醫院開支65～73萬元。除了經濟效益顯著,更重要的是節約水資源、減少醫院污水排放總量。
四、可行性論證
湖州市中心醫院委托“湖州市工業和醫療廢物處置中心有限公司”對“湖州市中心醫院污水處理中水回用工程”項目進行可行性論證。中水回用的電氣布置設計方案委托浙江省環境保護科學設計研究院設計。工程項目具有科學性、可操作性。
再生水使用安全可行性論證方法：采用再生水衛生安全評價方法，即評價再生水中病原體微生物對人體健康的影響―現實風險評價方法，以流行病學研究為基礎，結合現有污水處理技術對病原體的處理效果，分析再生水回用的健康風險。
五、安裝使用
（一）中水回用流程如圖2所示
（二）中水檢測結果
檢測結果表明，醫院污水處理設施出水pH值、CODcr、BOD5、SS、NH3-N濃度均符合GB 18466-2005《醫療機構水污染物排放標準》表2中的排放標準，同時符合設計方案中水質標準。水質標準高于“日本有害物質統一排水標準―生活環境項目”[2]。
六、實施成果
湖州市中心醫院2007年全年用水總量是631646噸，2008年1月開始運行新的污水處理設備系統，2008年全年用水總量是556510噸，比2007年減少75136噸,首次出現負增長，環比下降11.9%。2007年、2008年用水量明細詳見表3。
從表3中看出，醫院的生產生活用水量年增長為24%，分析原因是醫院建筑物的增加，業務量的擴大，醫院員工及病人數量的增加所致。中水回用工程運行后，醫院有了充足的第二水源， 二氧化氯發生器、綠化澆灌、路面墻面清洗、基建項目等用水，都通過醫院的第二水源進行取水，經測算，每年節省自來水18-20萬噸左右，直接節約水費支出70萬元左右。節約了水資源，保護了環境，產生了顯著的環境效益、經濟效益和社會效益。
七、經驗總結
通過在醫院實施再生水循環利用的實踐，從財務報表分析發現，醫院的生產生活用水隨著業務的增加同時增加，增長幅度與醫院的業務總收入增長率相當，在20%以上。而二氧化氯發生器用水和其他用水采用中水循環利用后，直接減少了對上游水資源的需求量，每年節省自來水18～20萬噸左右，直接節約水費支出70萬元左右，而且隨著水價的提升，經濟效益越發顯著。在本地區的其他醫院已推廣應用。
湖州地處杭嘉湖平原地區、太湖南岸，平原河網水系與太湖緊密相連，境內東、西苕溪是浙江省水系之一。湖州水體總量并不缺乏，但水資源環境不容樂觀，水質主要為Ⅱ類至劣Ⅴ類[3]。國家環境保護部向媒體通報了2010年上半年全國環境質量狀況：全國地表水總體中度污染，太湖、滇池重度污染[4]。而目前我國的生活排污處理水平和污染防治水平還相當滯后[5]，而且，廢水排放量逐年增加，其中生活廢水增速較快[3]，醫院是生活廢水的排放大戶。
再生水是該院的第二水源，再生水的循環利用也是未來城市發展的必然趨勢。城市污水再生利用是提高水資源綜合利用率，減少污水排放，減輕水體污染的有效途徑之一，再生水合理回用既能減少水環境污染，又可以緩解水資源緊缺，是可持續發展的重要措施。該院根據自身需要，對再生水進行循環利用，是局域改造低成本、收益高、依靠科技節能減排的有效嘗試。
據有關資料統計，城市供水的80%轉化為污水，經收集處理后，其中70%的再生水可以再次循環使用。這意味著通過污水回用，可以在現有供水量不變的情況下，使城市的可用水量至少增加50%以上。世界各國無不重視再生水利用，再生水作為一種合法的替代水源,正在得到越來越廣泛的利用，并成為城市水資源的重要組成部分。
八、結束語
再生水循環利用是醫院實現節能減排的有效途徑。在醫療機構及其他部門各單位值得推廣應用，具有成本低廉、效益巨大的優勢。再生水合理利用不但有很好的經濟效益，而且其社會效益和生態效益也是顯著的。首先，隨著城市自來水價格的提高，再生水運行成本相對較低，經濟效益將會越來越突出。
其次，再生水合理利用能節約大量水資源，對城市的水資源緊缺狀況起到了積極的緩解作用，具有長遠的社會效益。
第三，再生水循環利用的生態效益體現在不但可以節約水資源，更重要的是能夠大幅度減少醫院污水的排放量，改變傳統的“開采一利用一排放”的模式，實現水資源合理利用的良性循環，有效維持生態平衡，促進人類與自然、社會與環境的和諧。
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水循環利用的方法范文3
【關鍵詞】住宅建筑；節能；設計
目前，城市化的步伐越來越快，人們居住環境和水平也有所改善，高質量環境已經成為了現階段的人們的追求，房地產的崛起加快了人們對好環境追求的步伐，為了滿足人們的需求，越來越多的建筑崛地而起，但是，這也面臨著資源的消耗問題，目前我國的資源并沒有想象中那么樂觀，因此，“節能、環保、綠色、低碳”成為了各設計者的追求目標。
一、住宅建筑節能設計的總體規劃
住宅的節能設計存在著涉及學科廣，專業針對性較強，在涉及前要先進行合理的規劃，要始終將節能環保的理念貫徹在整個設計中，節能涉及的前提首先是環境的特點，包括地區的氣候，天氣狀況，日照等各方面因素，《考工記》中“天有時，地有氣，材有美，工有巧，合此四者，然后可以為良”，雖然設計理念相對現代有些久遠，但是所蘊含的道理亙古不變，因此這是設計師長久以來所遵循的設計宗旨，遵循自然規律，因地制宜，這樣才能將設計發揮到更好的水平。在涉及中，需要對住在的外觀，朝向，還有空間的布局，等各方面的細節都要做到合理的規劃，同樣，也要根據所選擇的環境特點選擇相匹配的材料和周圍的綠環，可行性的設計規劃能夠幫助解決許多的施工問題，還能夠保證節能設計的有效發揮，減少能源的浪費，比如說，北方氣候四級分明，冬季寒冷干燥，所以在設計中注重偏向采光好又能避風的一側，夏季則相對炎熱，因此，在住宅朝向的設計中，往往注重冬季選擇采光好，夏季需要避免陽光直射，并且需要保持足夠的通風環境，再者就是住宅的間距，住宅的間距往往取決于樓層的高低，設計師根據容積的大小來計算間距，以便利于通風。最后是對熱環境的相關規劃，住宅往往都是設計成南北朝向，這樣避免了東西朝向存在的缺陷，但是在非常特殊的條件下，東西朝向的房間也要本著冬季朝陽且避風的原則，有利于控制圍護結構的散熱量【1】。
二、住宅設計中的節能設施
（一）外墻結構的節能設計
怎樣降低外墻面熱能的損失是在住宅設計中的重要問題。外墻維護結構是住宅設計中節能保溫的環節，外墻維護結構的面積的大小關乎著節能保溫的設計與處理，對住宅的室內的溫度環境的控制和減少資源消耗有著重要的意義，現今的建筑設計運用了較為輕質高效的保溫隔熱的材料，在防水層和外墻以及屋面之間放置輕質高效的隔熱層能夠有效的起到隔熱保溫的作用，一般的隔熱保溫材料要遵循的標準是低容重、低吸水率、低導熱系數。此外，將保溫隔熱層放置在防水層上，能夠有利的保護好保溫隔熱的材料，能夠使防水層因為環境問題所遇到的損壞有效的降到最低，能夠盡量的延長防水層的使用壽命，目前，我國大部分的住宅建筑都是取用的坡屋面，可以將保溫隔熱，降低能耗和高效排水有機結合【2】。
（二）門窗結構的節能設計
消費者對住宅的窗戶也存在著許多的要求，往往注重的是門窗的水密性，氣密性和抗風壓性這幾個特點，與此同時，門窗的保溫性和隔熱性也是住宅是否舒適的重要原因之一，普通單玻實腹鋼窗的保溫性不高，氣密性也存在著不足，基本上已被市場所淘汰，現今普遍使用的是內襯鋼材窗框，甚至還有的客戶已經采用了斷熱型鋁合金窗，斷熱型鋁合金窗能夠有效的提高保溫節能的效果，更好的發揮好住宅的舒適性。在設計中，導熱系數是門窗主要考慮的重點之一，要降低門窗的導熱性，還要增加玻璃的厚度，這樣才能夠合理的保證住宅設計的節能性【3】?，F在的門窗的玻璃多采用的是中控結構玻璃或者是平板片結構玻璃，將隔框分開然后再進行密封，還有一種方式是在密閉的空間中放入干燥劑，達到內外溫差的平衡，保持好窗戶的潔凈程度和透明程度，同時，由于密閉空間中空氣無法流動，因而保證了窗戶的保溫性，再者也根據門窗洞口設計的大小來設計好窗戶的大小。
（三） 水循環系統的節能設計
熱水循環系統的設計主要圍繞著節能、節水、環保為原則。將無污染，可再生的資源作為熱水循環系統的主要熱源，比如，太陽能就是最好的熱水系統的主要熱源，太陽能可以循環利用，并且綠色環保，充分的利用太陽能能夠減少對煤電的使用量，在國外的許多國家都很重視太陽能的利用與開發，我國的太陽能資源相對豐厚，尤其是北方的地區日照時間長，強度也高，為太陽能資源的利用提供了得天獨厚的自然條件，充足的日照為住宅的節能設計提供了有利的保障，現如今科技的發展，已經能夠讓太陽能在設計中占據了越來越重要的地位。 另外，地熱能也是作為水循環的重要熱源的首選，有些地熱能充足的地方，能夠有效的利用到取暖，空調等多個方面，此外，人們在生活或者生產中的余熱廢熱也可以運用到熱水系統中去，有效的做到節能節水。熱水循環系統本著以循環節能為原則。干管循環是在循環系統中費水量最大的部分，而干管、立管、支管往往是費水量最小的部分，所以，有效的利用減壓閥讓冷熱水達到平衡是很有效的方法，這樣能夠降低成本，達到節能的作用。采用中水處理系統，將人們在日常生活中產生的廢水，污水進行技術處理，成為符合標準的再生水，這樣能夠除引用之外的其他方面達到循環利用的功能，緩解了用水緊張等多種問題，同時有效的循環利用了水資源，減少了水的浪費。
（四）強化綠化環境
綠化對空氣起著凈化作用，同時也美化了環境，在設計中，綠化的布置是不能忽視的，合理的增加綠化有助于改善熱環境，從而降低能耗。大部分的居民區都再用了大型數目作為綠化的主要植物，比如說喬木，能夠起到節能的作用。
總結
合理的建筑設計為人們的生產生活提供了更好的環境，隨著國家的不斷發展，人們與對住宅的重視程度越來越高，要求也越來越多，住宅已經不能夠只局限于滿足人們的居住了，更多的人們在遮風避雨的同時還追求著享受，這讓現今的社會又重新的審視了建筑在人們的生活中所占的比例，目前，住宅建筑方面仍舊存在著許多的弊端，還需要不斷的努力，只有堅持不懈的研究與發展，才能夠更好的改變人們的生活環境，解決資源浪費是目前刻不容緩的大問題。
參考文獻
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作者簡介：
水循環利用的方法范文4
【關鍵詞】水利工程 計算機技術 價值分析
二十一世紀是信息化的世紀，計算機技術在社會各個領域得到廣泛應用，常見的有汽車行業的定位導航、地質災害中的預測分析、水利工程方面的管理分析等，尤其是后者，計算機與水利工程的結合，大大減少水文預測工作量，精確度上更高，計算機技術指導下的廢水循環利用技術在很大程度上緩解了我國水資源緊張的壓力，我國水利工程建設不斷發展，取得理想的治理效果。
一、進行網絡信息傳輸，實現資源分布共享
計算機完善的網絡信息傳遞系統為水利工程中信息的交流與共享提供了可能，大大減少文件下達時間，在短時間內工作人員可以借助完善的信息網絡獲取最新的水利系統動態，了解最新的水利政策及要聞，上行下效，獲得較好的執行力度，通過建立水利工程項目通訊網站，一旦出現緊急情況，迅速實現人員聚集與部署為搶險贏得寶貴時間。在2012年臺風“?？钡絹砬跋?，水利工程技術人員借助計算機技術事先明顯探測出影響?？南嚓P運行情況，對“?？憋L暴的風速、云量及溫度等有著清晰的掌控，對于“?？钡倪\行路徑與強度借助計算機網絡信息通道及時與更新，通知部分區域提前做好防護工作，在水利工程中借助計算機技術的信息交流共享，能大大減少國家與人民的財產與生命安全。
二、組織開展水情、水文及水工的監測與預報
在水利工程管理中水情、水文及水工的監測預報是最基礎性的工作，為水利工程的后期開展與問題探究提供指導與參考。傳統的水情、水文及水工監測由人力完成，耗時長，誤差大，一定程度上對水利工程的發展帶來消極影響。隨著計算機技術在水利工程中的普及應用，特別是計算機與水利工程相結合產生的水文自動測報系統可以提供當前時間段最可靠的水文數據，有效收集水文信息，進行水文信息的傳遞，我們根據水文自動測報系統提供的數據部署工作，預測旱汛期，提前做好防旱澇準備工作，減少災情來臨時的手忙腳亂。水文自動測報系統由三大部分組成，分別為水文站、雨量站及中心站，三部分協調工作借助無線系統進行各監測點雨量、水量及蒸發量的數據收集，參考同年月份雨量數據，繪制形成具有極大參考價值的月份雨量數據變化圖，為下一季旱澇情況進行預測分析，提前做好下一步的工作計劃與安排。將水文站與無線網進行連接，可以有效解決監測分散及數據采納不方便等問題，降低工作強度，節約建設資金，其中監測站體積較小，安裝簡單，避免外接電路，保證整體系統運行安全、可靠。
三、優化檔案管理，提升管理效率
水利工程中國檔案管理涉及數據眾多，操作繁瑣，成為制約水利發展的重要方面。計算機技術與水利工程的結合，使得檔案管理更加優化，大大提升原有管理效率，管理精確度也有明顯提高。真正實現了圖案檔案的采集、存取、檢索與傳輸。通過掃描儀的圖片矢量處理，實現圖形與文字的電子化處理，最終以光盤的形式進行檔案儲存。相對于傳統的紙質檔案存儲穩定性更強，容量性更大，方便用戶操作管理。借助電子文件夾形式進行層次分級，方便后期查詢與檢索，為后期水利工程管理提供真實的參考數據。此外，計算機檔案管理安全性更高，通過嚴格的保密安全設置，只有特定人員可以查閱，為國家各項大型具有保密性的水利工程開展提供保障。在水利工程檔案管理中引入計算機技術，無論是是操作上還是管理上都較傳統的檔案管理形式更先進、科學。
四、積極推進廢水循環利用，構建和諧社會
隨著經濟的發展，人口膨脹，工業與生活用水猛增，在對水利工程設施造成巨大壓力的同時，也引發了水循環利用的思索。就目前我國水資源的利用情況來看，人均水資源量低，長期的地下開采導致多種問題，嚴重者造成房屋倒塌。在客觀因素的制約下，廢水循環利用系統在資源節約中發揮了重要作用。計算機技術指導下的廢水循環利用系統對廢水進行凈化分化，并重新投入使用，一方面緩解水資源緊缺的現狀，另一方面減少污水排放量，增強環保力度，我國衍生該思路建設的南水北調工程利用先進的計算機技術，取得了不錯的治理效果，北方旱情在很大程度上得到緩解。
五、推動水能開發，走可持續發展之路
當各種既有資源面臨枯竭，生態可持續發展理念深入人心，開發新型水能，走可持續發展之路在我國得到了廣泛認可與推廣，三峽水庫成為該思想指導下最為成功的水能開發案例。計算機技術指導水力生產，在汛期做到及時防洪，運用科學方法進行泄洪量的估算，積極做好農田防護；在旱期，可以進行蓄水抗旱，積極緩解下游的旱情，最重要的是巨大水位差下形成的水能帶動發電，解決當地的供電問題，并由此并衍生出諸多經濟性項目。傳統的燃煤供電被新型水利發電所代替，在節約資源的同時，最大限度降低環境污染，積極推動環保型社會的構建。在先進的計算機技術的支撐下，三峽工程的開展實施為當地為全國造福謀利。
結束語：水利工程作為一項關乎國計民生的建設與開發項目，其因涉及內容眾多，牽涉問題復雜，在管理與開展上難度較大。傳統的水利工程管理與發展中人起了主要作用，但是在實際操作的過程中弊端也逐漸顯現。隨著信息化時代的到來，計算機技術在各行各業中得到推廣與應用，為水利工程的發展提供了新思路。先進的數值計算、科學的數據預測、項目的研究估算、檔案管理的優化高效等都極大地推動了水利工程的管理與開發，大型水利工程項目在計算機技術的輔助下相繼成功開展，我國水利工程建設不斷取得突破。
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水循環利用的方法范文5
關鍵詞：重金屬廢水處理；循環利用；環保；水資源
在水資源嚴重缺乏的情況下，環境污染所導致的質量型缺水也日益嚴重。據相關數據統計，我國年均廢水排放量為500億m3，其中重金屬廢水占到了55%以上。加之重金屬廢水污染持續時間長，危害性大，因此一直是我國環保部門的重點關注對象。
1重金屬廢水的來源與處理現狀
具體到我國工業生產來說，重金屬廢水污染主要來自于冶金、電鍍以及采礦等行業。例如有色金屬冶煉廠、電鍍廠等即會排放大量的廢水，其中含有各種重金屬離子，造成許多重金屬隨著廢水滲入到生態系統中。目前來說重金屬廢水的處理主要有化學法、物理化學法以及生物法三種。
1.1化學法處理重金屬廢水
化學法處理重金屬廢水是最為常用的一種，具體來說是利用化學方法將廢水中的重金屬離子進行中和、沉淀等，進而消除其毒性。例如在處理廢水中的呈硫化物時，就可以在廢水中投入硫化機，Na2S等；也可以采用鐵氧體沉淀法，能夠一次去除多種重金屬離子；還有鋇鹽沉淀法處理含有鉻金屬的廢水；也有采用電解法，利用電極讓廢水中的重金屬離子發生化學反應，消除其毒性，但是這種方法對于電能的消耗較大。
1.2物理化學法處理重金屬廢水
物理化學法處理重金屬廢水，主要是通過物理與化學結合的方法，來提高重金屬廢水處理的質量。例如采用物理吸附法，可以借助吸附劑（活性炭、褐煤、風化煤）將廢水中的重金屬離子進行吸附。這種方法能夠同時吸附多種重金屬離子，但是也存在吸附劑使用壽命較短的弊端。另外一種重要物理方法即是液膜法，液體膜分散于重金屬廢水時,流動載體在膜外相界面有選擇地絡合重金屬離子,然后在液膜內擴散，在膜內相界面上解絡,重金屬離子進入膜內相得到富集，流動載體返回膜外相界面，如此過程不斷進行，廢水得到凈化。該方法工藝簡單而且分離效率較高，但是穩定性較差。第三種是反滲透法和電滲析法。這兩種即是相對可靠而且廢水處理成本較低，但是對于濃縮重金屬離子濃度有一定的限度。
1.3生物法處理重金屬廢水
在日常生活中人們發現水藻類等一些水生物能夠起到一定的水資源凈化作用，而且對一些重金屬也有較強的富集能力。在此基礎上，逐步發現放線菌、霉菌等都能夠有效的吸附水中的重金屬離子，然后以生物代謝的方式將重金屬與生物體內的蛋白結合，進而實現重金屬的沉淀。當然還有一些生物吸附法、生物沉淀法，具有成本低、易回收重金屬的特點。綜合來看，隨著科學技術的進步，重金屬廢水的處理方法不斷增加，但是每一種又個具優缺點。例如較為常用的化學沉淀法，雖然廢水處理效率高，但是也存在廢水回收利用困難的缺點。而其他活性炭吸附法、電滲析法等廢水處理質量較高，但是也存在廢水處理成本高的缺點，難以大規模的推廣使用。因此成本低、廢水處理效果好的生物技術，成為了未來重金屬廢水處理中的最優選擇。
2重金屬廢水處理后的循環利用
目前由于技術條件和資金投入的限制，我國在重金屬處理中大多采用沉淀法，雖然對于緩解重金屬廢水污染具有一定的作用，但是也產生了二次污染問題。因此在環保需求日益高漲的情況下，重金屬廢水“零排放”成為了政府和人民的要求。需要企業不斷改進技術，多多引進現代的廢水處理工藝和技術，減少重金屬廢水的排放量，實現水資源的循環利用，最終實現社會效益和經濟效益的雙提升。因此本文在結合生產的基礎上，開發一種新型水處理活動因子，實現重金屬廢水的處理與循環利用。
2.1某金屬冶煉企業廢水特點
在本文研究中以某金屬冶煉企業為例，對其廢水中的重金屬富含情況進行了研究，結果發現廢水中的重金屬離子較多，而且濃度高。因此采用常規技術進行廢水處理的難度較大，凈化后的廢水PH值較高，無法達到排放標準。
2.2石灰中和工藝的改進
要實現重金屬廢水的循環利用，就必須改進現有的石灰中和工藝，有效解決廢水循環過程中的鈣離子導致結垢與腐蝕問題后進行循環利用。因此本技術將廢水中鈣離子的處理作為研究重點，在廢水的底泥中投入一定的的聚丙烯酸（PAA）等。然后通過泥漿泵將混合底泥直接輸送至石灰乳的投放池，在攪拌后與重金屬離子發生反應，促進重金屬離子的沉淀。形成的底泥在加入一定量的隊等聚合物后開始新一輪的循環。改進工藝后發生的反應主要有：中和反應：H2SO4+Ca(OH)22H2O+CaSO4Ca2++2AsO2-Ca(AsO2)2水解反應：Zn2++2OH-Zn(OH)2Pb2++2OH-Pb(OH)2Cu2++2OH-Cu(OH)2Cd2++2OH-Cd(OH)2
2.3實驗與檢驗
在獲取以上反應后，本技術對某金屬冶煉廠的重金屬廢水進行了實驗，檢驗該技術在重金屬廢水中的應用。結果顯示處理后的重金屬廢水PH值在8.5時，各重金屬離子含量降低，符合了國家排放和企業循環利用標準。當PH值在9以上時，即可以完全達到國家標準，這一實驗結果為進一步開展重金屬廢水的處理與循環利用奠定了堅實的基礎。
3結語
水資源污染讓本以缺乏的生態系統更加脆弱，尤其是面對重金屬廢水的污染時，更是需要我們不斷創新技術，來提高廢水處理的質量，實現重金屬廢水的處理與回收利用。本文在對常用廢水處理技術進行論述的基礎上，討論了各個方法的優缺點，進而結合企業實際生產現狀，對傳統石灰石處理技術進行了改進，實現了重金屬廢水的高質量處理與達標排放。
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水循環利用的方法范文6
電力工業部在“九五”電力規劃中也明確提出,到2000年投入運行和在建的脫硫設備對應裝機容量將達10000MW。控制火電廠SO2排放已列入電力工業發展的議事日程。在眾多SO2控制工藝中,濕法石灰石－石膏脫硫是火電廠應用最為普遍的煙氣脫硫主導工藝。但其產生的脫硫廢水呈酸性,如向外排入需加入堿性物質來中和污染物。因此脫硫廢水也成了廢水處理領域一個需要解決的新問題。利用目前電廠渣漿濃縮后澄清水和煙氣脫硫所產生的廢水的特點,二者相結合,以廢治廢,達到降低成本的目的。
1電廠濃縮池澄清水再利用現狀
目前,火電廠沖灰系統多數采用水力沖灰,其最大缺點是用水量大并含有多種污染物。隨著水資源的日益緊缺,環保力度的加大,以及電力改革促使發電成本的降低,電廠的沖灰系統成為了節水節能、降低成本的主要對象。對沖灰系統的節水改造,目前主要是進行沖灰水的循環利用。在電廠中,最普遍的灰水循環利用方式有兩種:一種是灰場水經灰壩、回水泵、回水池返回到廠內進行循環沖灰;另一種是稀漿沖灰到濃縮池,其溢流澄清水進行再次沖灰,濃漿輸送到灰場。不論哪種循環運行方式,由于灰與沖灰水都有復雜的理化性質,因此,在循環沖灰過程中,經過不斷接觸,容易造成循環系統的嚴重結垢。多年來,雖然對回水循環系統研究比較多,但對濃縮池澄清水沖灰系統的研究卻比較少。
2濃縮池澄清水的形成
由渣漿泵輸送來的含有細粒物體的漿料,經槽架給入濃縮池中心部分某一深度處,料漿做均勻輻射狀態向周邊緩慢流動,在漫游中料漿的固體顆粒自上而沉降,最初由于濃度較低顆?；旧献鲎杂沙两?沉速較快的繼而沉入濃積帶,沉速較慢最后沉到下部一沉積帶,也是濃度較高的壓縮區,水分以沉降顆粒間隙中不斷析出,在耙架連續回轉時,沉積物沿池底的錐形坡面逐級推向池底的中心處,最后由該處的排料口排出,在耙架推進沉積物時,也是刮板對沉積物的一個壓縮過程,這也大大的促使析水作用的加強,因而排出的沉積物是經過濃縮的料漿,池上部是澄清帶,澄清水由池邊溢流槽流入回水箱,經回水泵輸送至鍋爐沖灰使用。
3濃縮池溢流澄清水的沖灰特點
濃縮溢流沖灰系統一般流程為:渣漿池—渣漿泵—濃縮池(溢流水)—回水箱—回水泵—渣漿池。經此流程后,灰水比可從稀漿輸送的1∶15～1∶20降至1∶3～1∶5,灰水經濃縮池二級制漿后,濃漿送入灰場,而60％～70％的灰水經濃縮池澄清后循環沖灰。
由于機組運行參數、除塵器型式、除灰工藝流程、燃燒方式、燃煤種類、沖灰原水水質及粉煤灰的理化特性等參數的不同,致使水力沖灰系統的基本狀況差異較大,循環利用系統出現的問題也不同,解決方法也不同。如在不同的除塵方式下,濃縮池溢流水的pH值可以從3～12,甚至超過12,波動范圍很大,在處理上差別也很大。
4沖灰水的水質特點及對電廠的危害
燃煤電廠爐渣和除塵器收集的飛灰一般都含有活性氧化鈣(FCaO)等堿性物質,這是灰渣在水力輸送過程中,由于FCaO等堿性物質的溶出,使沖灰水質惡化,pH值升高,Ca2＋濃度增大,同時含有重金屬等污染物質,其結果是由灰場排出沖灰水水質超出國家規定的《污水綜合排放標準》(GB8978－96)中最高允許排放限值。
沖灰水中的pH、F-超標,使沖灰水廢水成為燃煤電廠又一污染源,不但污染水體,而且電廠必須承擔巨額排污和超標費用。除此之外,由于沖灰水pH升高和Ca2＋濃度增大,沖灰水中HCO3－轉變為CO32－,使沖灰水中的CaCO3過飽和并析出CaCO3沉淀。當這些CaCO3沉淀附著于系統內壁時,即造成系統結垢。它是干灰中游離CaO和沖灰水在水力輸送條件下相互作用的產物。干灰中游離CaO溶于水,發生如下反應。
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2=Ca2++2OH-
游離氧化鈣從煤粉中的碳酸鈣轉移到管壁的過程。使系統阻力增大,輸灰動力消耗增加,嚴重時危及電廠生產安全,而且電廠每年要支付數十萬乃至上百萬的除灰系統清洗除垢費用。因此沖灰水必須進行處理。
5濃縮池溢流水再利用途徑
根據濃縮池溢流澄清水的特點,為了解決其pH值波動大、回水利用系統易腐蝕、結垢及堵塞等問題,國內外常用方法有以下幾種。
(1)溢流水箱進行隔絕大氣處理,即無碳水處理。首先,將回水與沖灰補充水在機械攪拌澄清池中進行混合、反應,然后進入無碳水池,通過無碳水泵進行沖灰。此法投資大,對運行的要求比較嚴格,且占地面積大,運行維護費用高。
(2)加酸中和pH。
加酸方式來中和灰水的堿性是根據酸堿中和的原理。雖然這是一種成熟工藝,處理工藝簡單,但由于灰水量大,耗酸量多。加酸地點根據管道除垢地方不同,有的加到去灰場的排放口,有的為了方便起見,加在渣漿泵入口灰漿池中。不管在何地方加都要掌握一個量的問題,避免管道腐蝕洗漏。尤其在渣漿泵入口加酸時,當加酸量大時,一方面易造成渣漿泵的腐蝕,另外稍有不慎還易造成渣漿池中垢塊的脫落,堵塞渣漿泵進口,給設備正常運行帶來隱患;當加酸量小時灰場出口排水以及濃縮池澄清水又難于控制在排放標準規定的pH值范圍內。加酸用量,宜以排水pH＝8．5左右來控制,即加酸中和至灰水中全部OH-堿度和1/2CO32-堿度為宜,以酚酞為指示劑時,中和到無色為止。所用的酸可以是HCl,也可以利用其它廢酸來中和灰水堿度,達到以廢治廢的目的。不過要注意的是,廢酸中所含雜質較多,選用前要作詳細分析調查,以免一些重金屬有毒元素隨沖灰水一起排入水體,污染自然水源。加酸處理廢水,除耗費大量酸外,還會增加灰水中SO42-和Cl-含量,即增加了水體的含鹽量,這無疑對排放水體是不利的。
(3)在回水池前或回水管中加入阻垢劑,即阻垢劑法。該法具有投資少、易操作且效果明顯的優勢,但在濃縮池溢流水中的應用研究卻比較少。這是因為一般的阻垢劑對水質中pH值要求比較苛刻,而濃縮池溢流水的pH值容易波動。為解決這一問題,通常的做法是先絮凝再阻垢,但這樣處理的成本就比單純阻垢高出幾倍,而且已建電廠的場地也是一個制約因素。
(4)爐煙處理灰水。
用爐煙處理灰水有兩種方式:一是采用爐煙中SO2;二是采用爐器中的CO2,但目的是相同的,都是利用它們吸收水的酸性來中和灰水的堿度,使之沖灰水pH值達到環保排放標準要求。
①爐煙SO2處理。
SO2+H2O=H2SO3=H++HSO3-=2H++SO32-
2H2SO3+O2=2H2SO4=4H++2SO42-
用爐煙中SO2處理沖灰水有一定的條件,燃煤要有一定含硫量,煙氣中SO2含量低不行。
②爐煙CO2處理灰水也是利用酸堿中和的原理,影響處理效果的因素很多,它取決于煙氣中CO2含量,又取決于CO2與灰水接觸時間氣水比、攪攔程度、水溫和液面上CO2平衡分壓。
因此,尋求一種既能適合濃縮池溢流澄清沖灰水特點又能阻止管道設備結垢并具有投資少、成本低的方法就成為一種研究方向。
6經以上分析
隨著我國火電廠SO2排放治理工作的深入,大多數燃煤電廠均要上脫硫、脫硝系統,以除去煙氣中的SO2、NOX等有害氣體。因此可以利用脫硫形成的酸水去中和灰水中的堿性,以達到降低PH值的目的。
脫硫形成的酸水中和灰水的工藝原理為。
在除灰系統中,飛灰中堿性物質是通過沖灰水而造成環境污染和系統結垢的,如果在沖灰水中加入中量的酸性物質中和飛灰溶出的堿性物質,則除灰系統的沖灰廢水水質超標和系統結垢問題便解決了。而通過脫硫塔的吸收液含有一定量的H2SO4和H2SO3。若用脫硫塔排出的吸收液作為沖灰水,當吸收液中含有的酸量與飛灰中含有堿量相等時,除灰系統的問題就解決了。另外,經過沖灰過程的吸收液,酸性物質被中和,可送回脫硫塔繼續吸收煙氣中SO2。這樣相當灰中的堿性物質在脫硫系統中得到利用。在工藝流程中為滿足除灰系統沖灰水的水質要求,脫硫吸收液的pH值控制較低。通過控制可以保持輸灰過程中灰漿pH＜8．5和灰場排水pH＜9．0,達到防止除灰系統結垢和沖灰廢水達標排放的目的。
脫硫形成的酸水中和灰水的特點為如下。
在實現煙氣脫硫的同時,解決了除灰系統長期無法解決的系統結垢和排水pH超標的問題。這樣,既利用了飛灰中的堿性物質,也利用了煙氣中的酸性物質,以廢治廢,降低了運行成本。
目前,我單位在濃縮池澄清水再利用方面雖然達到了利用量,但灰水PH值仍然很高,除灰管道結垢嚴重,兩年結垢有的管段就可達到50mm,必須花費大量資金進行全面酸洗以達到除垢目的,因此也可利用煙氣中的酸根離子來中和灰水以達到防垢和水質處理的目的,不但可以脫硫還可節約費用,一舉兩得。
7結語
燃煤電廠濃縮池澄清水處理雖然有很多種方法,但每種方法都有一定的利弊,如中和法,雖然簡單,但耗酸量大,同時增加水質中的含鹽量,對水體不利。而利用煙氣中的酸根離子來中和灰水的方法,來解決燃煤電廠灰水pH與結垢問題,值得深入研究并推廣應用。
參考文獻
