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污水循环利用的方法范文1
1.1水循环经济的概念
关于水循环经济的概念，到目前为止学术界并未明确提出，大多数是在循环经济的概念基础上，从城市或产业的角度提出了一些近似的概念。
陈琨[1]从实施水循环经济的模式方面，提出水资源循环经济应该至少包括两层内涵：一是在用水环节，对于跑、冒、滴、漏、污实现最小量化，最大限度地实现水的净化、回收、循环利用，达到或接近水的零排放；二是尊重自然界水的循环规律，在区域范围内，通过经济、工程技术、立法等手段调整水的时空合理分布和利用，维护水的自然循环系统，使水资源得以永续利用。张钡[2]从社会水循环的角度，提出了水产业循环经济的概念，他认为，水产业的循环经济应是一种在对水资源不断循环利用基础上的经济发展模式，其中污水处理资源化、减量化和无害化，是水产业循环经济的一条重要原则和标志。
正确而又合理的水循环经济定义是水循环经济系统分析、核算与制定水循环经济发展模式的基础。综上所述，在对水循环经济及其应用这一研究过程中，虽然各位学者给水循环经济所下的定义，规定的研究对象、研究范围等都有所不同，然而随着社会的进步和研究成果的大量问世，彼此间的差异将逐步缩小。本文认为，水循环经济首先是一种先进的水资源经济发展模式，它是建立在社会水循环系统分析的基础上，遵循循环经济的思想，按照水资源节约、水环境友好的原则，在人们在生产和生活过程中，在水资源开发利用的各个环节，始终贯穿“减量化、再利用、再循环”的原则，重视采用新技术、新材料、新工艺，并以完善的制度建设、管理体制、运行机制和法律体系为保障，提高水的利用效益和效率，最大限度地减轻和降低污染，来实现社会发展的最终可持续性。
1.2水循环经济的特征
根据水循环经济的定义，通过传统水资源利用模式和水循环经济模式的对比分析可以得出，水循环经济作为一种先进的经济发展模式具有如下特征。
1.2.1发展目标上追求效率、效益和可持续的统一性
水循环经济模式在发展目标追求水资源利用的效率、效益和可持续性三者的统一，要求水资源利用模式必须按这三大目标进行重新构建。
（1）效率特征要求水资源利用注重节水，节水应在不降低人民生活质量和经济社会发展能力的前提下，在先进科学技术的支撑下，采取综合措施减少用水过程中的损失、消耗和污染，提高水的利用效率，高效利用水资源。
（2）效益特征表现在中观上水资源配置的高效益，要构建节水型经济系统和节水型社会系统。例如，非农产业的用水效益大大高于农业，低耗水产业的用水效益高于高耗水产业，经济作物的用水效益高于种植业，这要求通过结构调整优化配置水资源，将水从低效益用途配置到高效益领域，提高单位水资源消耗的经济产出。
（3）可持续性是指水资源利用充分考虑了对生态环境的保护，不以牺牲生态环境为代价，这是水循环经济模式追求的最高目标。可持续性主要体现在宏观层面，要求区域发展与水资源承载能力相适应，塑造持续发展型社会；要求一个流域或地区量水而行，以水定发展，打造与当地资源禀赋相适应的产业结构；要求通过统筹规划、合理布局和精心管理，协调好生活、生产和生态用水的关系，将农业、工业的结构布局和城市人口的发展规模控制在水资源承载能力范围之内。
1.2.2管理环节上追求供水、用水和排水等环节的健康循环
发展水循环经济的最终目的是为人类提供健康的水资源生存环境，水循环经济要求水资源利用的各个环节和途径都应追求健康循环，且贯穿于整个水的社会循环过程中。水循环经济的健康、良性循环特征体现在水资源利用的各个环节中，需要贯彻以下三个基本原则。
（1）输入端的减量化原则（Reduce）。要求在供水环节，减少进入生产和消费流程的水资源量，即用较少的水资源投入满足既定的生产或消费需求，在经济活动的源头就做到节约水资源和减少污染。在生产中，要求采用清洁生产技术、节水技术和节水实践，从而减少生产过程中对水资源的需求量；在生活中，要求人们使用节水器具和采用节水实践来减少对水资源的过度需求，从而达到减少废水排放的目的。
（2）过程控制的再利用原则（Reuse）。为了提高水资源的利用效率，要求从上一工序或过程排出的水资源能够直接为下一工序或过程所用，水资源在生产过程中尽量多次重复利用。在生产中，要求企业采用清洁生产和先进技术，以便于排出的水能够不经任何处理就能为另一用途所用；在生活中，鼓励人们采取措施将生活水重复使用后用于冲厕、灌溉等用途。
（3）输出端的再循环原则（Recycle）。要求生产和消费过程中的污水重新变成可以利用的资源而不是无用的废水。废水资源化通常有两种方式：一是水资源循环利用后形成与原来相同的产品，二是水资源循环利用后形成不同的新产品，废水资源化后形成不同的产品可用于不同的用途。再循环原则要求水资源相关者将失去功能的废水恢复功能，从而可以再利用，以使水资源整个流程实现闭合。
1.2.3利用手段上追求科学技术、经济与行政手段的一体化
先进的科学技术是循环经济的核心竞争力，如果没有先进技术的输入，水循环经济所追求的经济和环境多目标将难以从根本上实现。水循环经济的技术支持体系由五类构成，包括替代技术、减量化技术、再利用技术、污水资源化技术、系统化技术等。
有效的经济政策是水循环经济发展的重要推动力和必要保障。水循环经济发展模式要求应充分发挥市场机制对水资源配置的基础作用，充分利用价格、税收和财政等各种经济手段，包括建立征收水资源税制度、上下游生态补偿制度、污水资源化税收优惠制度等，从而实现符合水循环经济发展要求的3R原则。
法律和法规作为一种强制手段可以有效地推动水循环经济的发展，也是所有发达国家普遍采用的重要手段。从目前法制建设的需要来看，我国在水循环经济立法中存在着很多立法空白，极大地影响了水资源循环利用的顺利进行，迫切需要制定新的法律法规来规范各种水资源利用的行为，例如：建立《节水型社会基本法》、《污水资源化利用管理条例》等法律和制度，是水循环经济发展模式在管理手段上的重要特点。2水循环经济国内外研究进展
在水循环的研究与实践应用方面，近年来许多国家和地区结合自己的实际做了大量的工作。这些国家和地区包括：澳大利亚、美国、加拿大、纳米比亚、日本、欧盟成员国以及西亚、非洲、拉丁美洲等国家。Asano等[3]认为水资源需求的数量和调配的范围随着人类生活与社会生产力的发展而不断扩大，一方面社会生产力的发展需要扩展水资源的调配范围；另一方面社会生产力的发展也提高了调水的经济和技术实力。Metcalf[4]从污水再生的角度系统论述了污水处理、处置和回用的基本原理。Beekman[5]从节水减污的角度系统论述了水体保护、循环利用的基本原理。Lund[6]对调水的成本与风险交易以及对自然、经济的影响进行了分析。Glenn-Marie[7]建立了国家层面水资源循环体系和水实物量核算投入产出表，并用于南部非洲国家（如纳米比亚）的水资源核算，进而分析水资源对各部门经济的影响，提出产业发展政策。
其中，澳大利亚无论在水循环研究方面，还是实践方面，都颇为成功。从1977年开始，澳大利亚有关部门便开始着手再生水项目的可行性研究，为了成功举办2000年悉尼奥运会，澳大利亚政府相继出台了《国家水资源管理战略框架》和《NSW城市和社区循环水利用导则》，并建立了相应的循环水管理机构、管理制度和标准；目前，在澳大利亚大约有500个污水处理厂，其中有一半从事循环水的开发，每年大约有150GL到200GL的废水被循环利用。2004年，在澳大利亚国会资助下，澳大利亚技术科学与工程学院出版了《澳大利亚的水循环研究》报告。这份研究报告介绍了澳大利亚当前水循环利用情况，主要强调生活和工业废水的处理程度和循环利用问题。报告讨论了一系列问题，既有国际的，又有国内的经验，并提出了未来水循环利用和管理的24条建议：水循环的定义、水循环经济的必要性、循环水的水权问题、相关制度和标准的修订和建立、循环水项目的可行性研究、循环水成本与价格方案与操作办法、对污水处理过程的技术创新、循环水项目的投融资方式、国家水资源管理机构改革、公众参与循环水项目的必要性等[8]。
随着水资源的日益紧缺，在中国，许多城市将废水循环利用作为满足日益增长水资源需求的一项重要的战略措施，对于水资源节约利用、社会经济系统水循环利用的研究也逐渐开展起来，但仍处于起步阶段，研究深度不够，成果较少。代表成果主要有：陈志恺[9]的“坚持科学发展观建设节水防污型社会研究”，贾绍凤[10]的“社会经济系统水循环研究进展”和陈琨[1]的“我国实施水循环经济模式的途径”等，这些成果对节水型社会的建立、社会经济系统水循环的研究方向、社会经济系统水循环的评价、水循环经济发展模式进行了研究。在实践方面，废水循环利用主要在以下几方面：农业灌溉，同时改善河流质量；作为工业冷却水；市政用水，如草地和树林；酒店和居民区冲洗厕所；经过处理的废水再利用于城市景观绿化；为了更加明确再生水项目执行的可行性，许多水资源短缺和污染严重的城市，如北京、天津、太原、大连和青岛，已选择部分地方和工业园区作为试点。
综上所述，随着水资源危机逐渐加剧以及人类对可持续发展目标的追求，传统的以“扩大水资源供给”为目的的工程水利管理方式以及对水资源不合理的开发、利用方式已经不能适应可持续发展战略对水资源合理开发利用的要求。传统的单一管理方式逐步向水资源与经济社会协调利用的循环经济方式转变，水资源与社会经济之间关系的研究也逐步由过去的单一水文学向多学科交叉延伸。
3水循环经济研究的新理论支柱
关于水循环经济研究的理论基础呈现出多学科交叉发展，可持续发展理论、物质代谢理论以及产业生态学理论逐步成为该领域研究的主要理论支柱。
3.1可持续发展理论
产业革命以来，人类活动对自然的两重性愈加明显，随着人口问题、资源问题、环境问题——即全球问题的提出，可持续发展成为我国，也成为全世界二十一世纪发展经济的主题。这就要求要将水资源合理开发利用提高到人口、经济、资源和环境共同协调发展的高度来认识。可见，“可持续发展”的思想将推进水资源的开发和管理，并由此构成未来水资源管理的新理论。
首先，可持续发展理论要求水资源利用要关注流域尺度或区域惊尺度的可持续发展。由于水资源与水环境系统以流域尺度为基本单元，可持续发展在协调水环境系统与经济系统的关系时，必须以流域整体思想为指导。恢复和逐步改善流域水资源环境系统的功能，是谋求可持续发展的必由之路。
其次，可持续发展理论要求定量描述并分析水环境系统与经济系统的关系，使得水环境核算研究成为当前水环境经济领域的最前沿课题。水环境核算包括实物量核算与价值量核算，实物核算是建立在水循环定量分析的基础上，用实物单位描述经济系统与水资源的输入输出关系；价值核算集中在水环境价值的内涵、类型及量化方法上，水资源价值核算将为水权、水价、排污权等水环境保护市场机制的形成奠定理论基础。
最后，可持续发展理论要求水资源利用从循环经济的角度考虑。循环经济作为生态效率高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的经济生产模式，在全球范围受到广泛的重视，是对可持续发展的重要贡献。
3.2物质代谢理论
人类社会发展的实质是物质生产和消费方式在不同时期的动态演进，也是人类对自然世界不断进行改造的历史。早在19世纪中叶，马克思就曾注意到城市迅速发展导致养分循环代谢断裂的问题（MetabolicRift），并且指出人类社会与自然界之间存在着相互制约、相互影响的重要生态关联[11]。但这以后，很少有学者在此基础上进一步提出物质代谢研究的重要思想或分析方法。
直到20世纪60年代，Kneese与Ayres以及Leontief等经济学家重新意识到现代经济社会中物质代谢过程的重要性，明确指出应当尽早开展关于物质流系统的研究，并且基于经济学理论和投入产出方法分别提出了物料平衡分析的初步方法，用以解释经济系统的生产与消费以及外部性问题，从而推动了物质代谢研究开始逐渐应用于识别产业经济结构及其导致的环境影响。1988年Ayres首次提出物质代谢（IndustrialMetabolism，也叫产业代谢）的概念，并且指出所谓物质代谢就是现代经济体系运用劳动力要素将原材料转化为产品与废物的一系列物质过程的集合，这标志着物质代谢研究范畴正式确立并得到广泛认可[12]。
进入20世纪90年代，产业生态学的建立和进一步发展为物质代谢理论和成果应用提供了切实的理论依据，促进了现代物质代谢分析技术的发展与繁荣，使得人们逐渐认识到现有的物质生产和消费模式，即物质社会代谢的结构与组织形式，是导致人类社会与自然生态系统之间尖锐冲突的本质根源。由此，以优化或重组物质代谢过程为目标，从根本上转变现行经济结构使之更加符合自然生态规律，已成为实践可持续发展道路的主流方向之一。同样，水循环经济发展模式的研究也需要分析生产、消费等环节的水资源物质流代谢过程，从根本上提出符合水资源节约、高效的经济发展模式，因此，物质代谢理论成为了水循环经济研究的基础理论之一。
3.3产业生态学理论
产业生态学主要以物质和能量代谢为主要研究内容。其主要采用物质利用强度、物质生产力、循环利用率三种指标分析社会经济的物质代谢效率[13]。以生产部门的水资源为例，物质利用强度通过分析部门水资源消耗强度与其相应的经济产出在整个经济系统中所占比例，识别水资源利用效率；物质生产力则将水资源投入作为生产力要素之一，采用单位水资源的产品或产值指标来衡量水资源生产力水平。水资源利用强度越低、水资源生产力水平越高，说明经济体系对于水资源投入的依赖性越小，系统的封闭性越好；水资源循环利用率则用于表征经济系统内部产生的“废水”或“水污染物”的再循环、再利用程度，循环利用率越高，说明耗散损失进入环境的水污染物越小，经济活动对水资源、水环境的压力就越小，而系统的稳定性也越高。
应当指出，虽然自然生态系统的构成与运行模式为重新组织现代经济生产方式与消费提供了一个参照系，但是到目前为止产业生态学并未提出标准的社会经济发展模式来保证这一战略目标的实现，目前关注的焦点问题主要包括：（1）自然生态系统的资源代谢过程的组织和协调机理如何？对于现代社会的生产和消费以及污染物的循环利用有哪些现实意义？例如，水资源在社会经济系统中的代谢规律如何进行定量描述？如何提高废水循环利用率？（2）自然生态系统中的物质分解和再利用的方式有哪些？它们对发现水循环利用的新途径有哪些启示？例如，如何避免经济系统中污水回收和再利用过程本身也可能导致的环境污染？尽管产业生态学理论尚未发展完善，但是其提出的一系列理论方法为水资源的社会经济系统分析和循环经济发展模式制定提供了重要参考价值，使水资源循环经济按照自然生态系统的组成结构、运行规则重构社会经济系统成为可能和可行。4水循环经济研究新方法与手段
在对水循环与经济发展关系研究的方法上，由于水的流动与循环，水环境系统与水社会经济系统在不同时空尺度下进行能量、物质的交换并交互影响，现代水资源与经济发展关系研究必须从系统的角度出发，研究水环境系统与水社会经济系统的整体行为、演化规律及其相互作用，从区域、流域方面加强水资源循环、定量分析。为此，物质流分析技术（MaterialFlowAnalysis,MFA）与投入产出分析技术（Inputandoutput,I/O）成为了水循环经济研究的主流方法。
4.1物质流分析技术（MFA）
物质流分析是根据工业代谢和社会代谢的概念，依自然环境为经济社会系统提供的物质输入，通过加工、贸易、使用、回收、废弃等过程形成的系统内存储，以及返回到自然环境中的物质输出等环节过程进行各类物质统计。根据物质守恒定律，整个系统中的输入量应等于输出量与存储量之和。物质流分析中，主要衡量的是社会经济系统中的物质投入、产出和物质利用效率，只考虑通过研究系统边界的物质输入/输出流，而对系统内部的物质流动结构不再细化反映。物质流分析提供了关于环境与经济体系运行机制的整体理解，使得决策者能够确定关键问题所在、选择优先控制目标和相应政策方案，从而通过改善整个经济体系的物质代谢效率来解决生态环境问题。因此，物质流分析已成为20世纪90年代以来环境管理和政策制订的重要技术方法，广泛为发达国家和国际组织所采用[14]。
从物质流分析和水循环经济的相互关系来看，物质流分析的调控作用主要体现在以下几个方面：
（1）减少水资源供应总量。在社会经济活动中，需水的多少直接决定水资源的供应量和对生态环境的影响程度，水资源消耗的减少意味着水资源供应的减少，其对整个社会经济和环境的意义是极为重要的。通过物质流分析，可以发现各部门、各环节水资源输入量的多少，进而通过技术和管理手段，不断提高水资源利用率和增加水资源循环利用量。
（2）提高水资源利用效率。水资源利用效率反映了水资源消耗与经济发展之间的关系，其中生产技术和工艺是提高水资源利用效率的核心。通过物质流分析，我们可以分析和掌握水资源消耗和产值之间的关系，并通过技术、工艺改造和更新，减少水资源的消耗定额，达到尽可能少的水资源消耗获得预期经济与环境可持续发展的目的。
（3）增加水资源重复利用量。通过对生产过程的水资源利用的物质流分析，寻求提高水资源的重复利用率的途径，可以增加水资源的循环使用量，延长水资源的使用寿命，减少水资源的初始投入，从而最终减少水资源的投入量。企业内部、产业间的水资源重复利用，中水回用，雨水和污水资源化利用等都是提高水资源重复利用的重要内容和形式。
（4）减少最终水污染排放量。实际上，在社会经济活动中，通过提高水资源利用率、增加水资源循环利用量，不但可能减少水资源投入总量（新鲜水量），同时也可以实现减少污水排放的目的。因此，在发展水循环经济的过程中，可以通过提高水资源利用率和循环利用率，实行节约用水，达到减少水污染物排放的目的。
4.2投入产出分析技术（I/O）
投入产出分析起源于美国经济学家瓦西里•列昂惕夫的“投入产出分析”。列昂惕夫1931年开始研究“投入产出分析”，主要用于研究美国的经济结构，1968年联合国把它推荐为国民经济核算方法，现已在许多国家得到推广和应用。我国于1974年开始编制了部分产品的1973年投入产出表。一些省市和一些大中城市也编制了投入产出表。1988年底完成了国家1987年的投入产出表的编制工作。同时，各省、市、自治区（除、台湾外）也都编制了本地区的1987年投入产出表。这些投入产出表不同程度地为中央和地方各有关部门应用于管理、决策，并取得了显著成效[15]。
投入产出模型应用于资源环境问题的研究开始于20世纪70年代，Leontief和Ford[16]用投入产出模型研究空气污染问题，Carter和Ireri[17]用地区间投入产出模型研究加利福利亚和亚利桑那州的水资源调配问题，Thoss和Wiik[18]用投入产出模型研究水资源管理问题，Hendricks[19]用投入产出模型研究水资源的供需平衡问题，谢梅等人[20]用投入产出模型研究北京的城市水资源系统，陈锡康[21]建立了山西省水资源经济投入产出模型并研究水资源价值问题。
将水资源和环境问题纳入投入产出模型中进行研究，为观察经济活动的水资源消耗强度和水污染物排放强度（即计算水资源消耗系数和水污染物排放系数）提供了前提，同时也为进一步利用投入产出表的消耗系数，将水资源消耗和水污染物排放置于国民经济各部门的普遍联系之中，为水循环经济的物质流分析和价值流核算、循环水价格的制定等提供了良好的分析工具；此外，可以将投入产出模型与计量经济模型相结合，预测社会经济各部门未来水资源消耗量和水污染物产生量、排放量，根据水循环经济发展目标，提出产业结构调整的合理化建议，为水资源可持续发展经济模式的探索奠定了基础。
5水循环经济研究的重点问题
水循环经济研究的目标首先是建立科学的水循环经济理论体系；其次是技术体系适宜，经济保持适度发展；第三是选择合适的水循环经济发展模式；第四是要建立良好的水循环经济管理体制和经济运行机制，这也是今后一个时期水循环经济需研究的重点问题。
5.1水循环经济理论体系构建的研究
水循环经济理论体系的构建是水循环经济走向实践的重要基础，需要从以下几个方面着手：（1）不断地寻求理论创新，建立起符合社会经济规律的水循环经济理论与方法体系，从而更好地指导水循环经济发展的实践；（2）加强对水循环经济发展模式的研究和经济学分析，从而不断提高水循环经济模式的运行效率，促进水循环经济模式的推广；（3）加强对于流域、区域、城市和工业园区等水循环经济发展的长期分析，探索水循环经济发展的内在规律，并逐步试点示范，从而更好地服务于水循环经济发展战略与政策的制订；（4）加强对于水循环经济运行的多角度分析，如市场、价格、技术、规划、法律等，从而不断充实和完善水循环经济的内容体系；（5）加强水循环经济与相关学科的对比与借鉴研究，从而不断推进水循环经济理论的完善与发展。
5.2水循环经济发展模式选择问题的研究
水循环经济发展模式的选择体现在水循环体系的各个环节之中，包括供水、生产和生活用水、污水资源化、雨水利用等。其目的很清楚，一是节水，减少对自然水资源的索取，二是减少排放，减少对自然水生态的扰动。水循环经济发展模式在人类实践中早有应用，如节水器具，节水的绿色建筑，还有各种中水的回用等。总体来看，对这些模式的研究和分析还不够深入，没有更好地提炼总结，尤其是从经济学角度的分析还有待加强。由于水循环经济概念出现的时间较短，还难以评价各种模式实施的效果，这也都需要加以系统分析[1]。
（1）节约用水模式研究。长期以来我国农业采用大漫灌的灌溉方式，用水量大，利用率低，浪费严重。可见，我国农业节水潜力相当可观，应大力研究和分析农业节水模式，通过节水灌溉和节水农业相结合的办法实现农业节水。要加强对工业行业节水的经济学研究，通过产业布局的调整和产业结构的调整，达到水资源节约利用和水环境污染控制的目的。在城镇，要加强水的循环利用研究，控城镇生活的用水浪费，减少城市给水管网和用水器具漏水损失，充分发挥节水的潜力。要研究和分析各种节水模式的成本和效益，通过成本和效益的比较，选择最优的节约用水模式。
（2）清洁生产模式研究。近年来，世界上大力推广清洁生产，广泛采用循环利用经过处理的工业废水。由于采取这一措施，20年来，日本和德国的工业用水的数量没有增加。美国钢铁业在每吨钢需要的280t水中，只有14t是注入的新水，其余用的都是循环水。至2000年，我国工业废水的重复利用率已经达到70%以上，但与世界先进水平的90%～95%相比，还有不少的差距。根据我国目前的工业用水效率预计，2020年我国工业的年用水量将由现在的1100亿m3增加到2000亿m3，增加用水量约1倍。这就要求我们必须重视工业用水过程的研究，多角度地选择清洁生产模式，改进工艺和流程，进一步提高多次重复循环用水，提高用水的效率。
（3）污水资源化模式研究。工业废水资源化的观念是对传统工业废水末端治理的革命，是工业废水治理的努力方向；城市生活污水的处理可以考虑变集中处理为分散处理，分散处理的主要场所是居民住宅的屋顶。通过在城市建立中水系统，将生活、生产污水处理之后再次使用，从而节约大量的日常用水。经处理过的回用中水，主要可用于冲厕、体育场馆、高尔夫球场、浇灌花草树木、清洁道路、清洗车辆或基建施工、设备冷却、工业用水及其他可接受其水质标准的用水。我国90%以上的城市水域遭到污染，城市污水（包括生活污水和工业废水）以每年6.5%的速度增加，预计到2020年城市污水产生量将达到600亿t以上。因此，污水资源化应是我国21世纪城市水循环经济的着眼点，需要大力研究污水处理技术水平和污水资源化应用的方向。
（4）雨水资源化模式研究。由于自然和历史的原因，在我国北方地区，尤其是西北黄土高原的部分地区极度缺水。按可利用水资源统计，当地人均可利用水资源占用量只有110m3，是全国可利用水资源占有量720m3的15.3%，是世界人均可利用水资源占有量2970m3的3.7%。目前在我国的西部地区有近1000万人的饮用水极度困难。数百年来，西部地区居民积累了丰富的雨水汇集和利用的经验，使他们得以在这里生存。面对发展的需要，这种传统的集水方式受到了资金短缺的制约。为此，今后需要大力开展对西北地区雨水利用方式、雨水利用投融资方式等方面的研究。
（5）海水淡化模式研究。我国拥有1万8千多公里的海岸线和300多万平方公里的海洋管辖区，海水利用和淡化是解决淡水紧缺问题的有效途径。据测算，中国城市的用水中约80%是工业用水，工业用水中约80%是工业冷却用水。如果能够用海水替代现有工业冷却用淡水总用量的30%，就可以使沿海城市节约近20%的淡水资源，同时减少冷却水对环境的污染。我国的海水淡化起步于20世纪60年代，目前在技术上还不够成熟。今后，需要加强对海水淡化技术、海水对工业设备的腐蚀、海水淡化成本与效益、海水淡化产业化等方面的研究，使海水淡化利用成为我国解决缺水问题的重要选择之一。
5.3水循环经济技术创新问题的研究
“节流”与“开源”是解决水资源短缺的两个主要途径，在水资源供应不断减少的今天，其核心在于水的循环利用，即通过污水资源化、雨水资源化、节约用水等措施，增加水资源的间接供应，尽量减少水的使用量，这样不仅可以减少无效需求，减轻供水压力，还可以相应减少污水排放和污水处理的负担，减少对环境的污染。为此，循环用水可以说是实现水资源可持续利用的重要战略措施。循环用水需要采取工程、技术、经济和管理等各项综合措施，特别需要不断更新的污水处理技术、节水技术与设备的支持。
技术创新是为了实现一定的系统目标，考虑系统内外客观因素的制约，对各种可能得到的技术手段进行分析比较，不断研究和寻找新的最佳方案。对水循环经济的技术创新研究，主要是从事技术科学的学者，要将水循环经济的理念与思路引入水的供应、输送、使用、排放、处理和回用等过程中，通过对循环过程中水资源消耗、水循环利用、污水处理、水污染排放的分析，提出减量化、再使用、再循环的工程流程或技术建议。
例如，在社会经济系统中用水部门与行业中，各用水部门与行业都存在节水技术与相关设备；在污水处理厂，要实现污水的资源化利用，必须不断更新处理设施和技术，以提高污水的处理水平；同样，要实现污水的循环利用，需要对饮用水、循环水的管道系统进行技术改造。从经济学的角度，还需要考虑不同技术项目的成本与效益，如引入新的生产流程与工艺以提高水循环利用效率所需要的投入及预期产出。对于企业和区域社会经济发展来看，还要对比分析采取水循环技术的长期成本和短期成本，从而确定水循环技术的可行性。这些工作，需要根据各地的水资源条件、经济社会发展状况、科学技术水平等因素，对各类循环水的技术和设备进行系统的分类，并提出相关的技术识别评价指标，以为水循环经济的发展提供理论指导。
5.4水循环经济管理体制及经济机制问题的研究
污水循环利用的方法范文2
关键词：水循环；化肥；废水；循环利用；高压脉冲法
我国水资源现状与日益增加的需求之间出现的矛盾令人堪忧。据估计，我国人均水资源占有量仅2200m3，相当于世界人均水资源的25%，并且我国水污染现状严重。干旱缺水已成为制约我国经济发展的主要因素之一。在有限的水资源中水污染问题又加剧了我国的水资源短缺。为了促进我国社会和经济的和谐发展，对工业用水，特别是化肥工业，既要厉行节约，又要综合治理，变废为宝，循环利用，大力发展循环经济。
1 化肥工业污废水
化肥工业中的污废水主要包括：原水处理滤池和冷却塔回水旁滤池的反洗水、脱盐系统的再生废水、冷却塔排污水、生活污水、厂区工艺水及锅炉排污水等。这些工业污废水，直接排放，对环境有极大的污染。传统水处理工艺中采用的吸附、絮凝及生物法往往不能达到满意的去除效果。
2 化肥工业污废水处理
化肥工业污废水是一种工业废水，其中含有大量的NH3-N、悬固物、酸碱盐、重金属、有机物、胶状物、氧化剂、油脂等，这种污废水的脏污程度主要用以下的指标表示：NH3-N浓度、悬固物含量（TDS）、酸碱度（pH）、COD、BOD以及色度等。
所谓pH值是指污废水中的酸碱度，反映工业废水排放的酸碱的程度。当pH值大于7时，废水呈碱性；当pH值小于7时，废水呈酸性；当pH值等于7时，该水呈中性。所谓COD是指化学需氧量。化学需氧量是指在酸性条件下，用该氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量。
一般处理污废水的方法有：物理法、化学法、生物法等，然后再加以循环利用。在化肥工业近期综合整改中采用多种方法并用的水处理措施，文献［2］［4］对污废水中NH3-N浓度提出了治理方法，其它污废水经去污处理后达到国家环保标准直接排放，有些污废水经去污处理后再循环利用。但这些方法或工艺技术工程较大，水处理过程较复杂，成本较高，并且在一定程度上还存在环境污染问题。
3 高压脉冲法原理
近年来高电压技术在环境保护中的应用研究越来越多，应用高压脉冲放电对污染废水进行处理也引起了各国研究人员的兴趣。
高压脉冲法降解废水的基本原理：高功率瞬态脉冲放电所产生的大量氧化能力极强的羟基自由基团和高速等离子体流，可以破坏结构稳定的污染有机物分子；脉冲放电产生大量自由电荷可以吸附在悬浮物颗粒上从而使悬浮物颗粒带电易于沉淀；脉冲电压加在电极上形成强电场使重金属离子和各种盐离子沿电场运动从而在电极上析出重金属，可以使废水的色度、COD、BOD等指标大大改善。脉冲高压处理各类典型污染物分子还有着处理速度快，效果明显等优点。
有人提出一种高压脉冲法的电源线路如图1所示。该电路是由高压脉冲电压电路、直流电压电路和电源保护器三部分组成。高压脉冲电压电路可产生电压约20kV、脉宽约250ns、重复频率10～25Hz的脉冲电压；直流电压电路可产生10～100V可调直流电压，其电流可达数十至数百安培；电源保护器是为了防止高压脉冲电压击坏直流电路而设置的，因为直流电压只有10～100V，而脉冲电压可达20kV，假如没有电源保护器的话，直流电源将会击穿；当用了电源保护器后，可保证高压脉冲电压施加至废水处理池，也能获得10～100V的直流电源，但直流电源不至于损坏。
4 高压脉冲法在化肥工业水循环中的应用
在化肥工业中实行包括综合水处理、废水处理、水循环以及产品回收在内的水管理的基础上，可以把高压脉冲法应用于化肥工业水管理中的废水处理过程。该处理方式是将各股排水如滤池反洗水、树脂床层再生水、冷却塔排污水、生活污水等均集中统一处理，主要措施就是在各废水处理池中增加电极装置，将图1所示的高压脉冲电源加在电极装置上。由于高压脉冲放电产生的大量的具有强氧化能力的羟基自由基团和高速等离子体流，能破坏稳定的有机分子结构；高压脉冲放电产生强磁场和大量的自由电荷，使得废水中的悬浮颗粒和胶状物荷电，利于吸附和沉淀，并且重金属可在电极装置处析出。高压脉冲法体积小，成本不高，并且由于具有较强的去污能力，减轻了物理、化学和生物法去污装置的去污压力，可以简化整个废水处理和水循环系统，节省去污物料，降低污废水综合治理成本。
5 结论
利用高压脉冲法，综合治理和循环利用工业废水，形成循环利用链，不仅环保，而且可以节省大量水费和缓解当前水资源紧张局面，是化肥工业实现和谐发展的一项重要举措。
参考文献
［1］张继亨.化肥工业中的水管理［J］.2005，（1）.
污水循环利用的方法范文3
关键词：马铃薯淀粉；废水；蒸发器；设备设计
中图分类号：X703．3；TQ051．6＋2 文献标识码：A 文章编号：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
以西吉县为代表的宁夏南部山区，素有马铃薯之乡的美称，但是该地区生态环境恶劣，十年九旱，是我国贫困地区之一，目前马铃薯加工业是该地区经济发展的支柱。西吉县人均水资源占有量比联合国规定的极端缺水地区人均占有量500 m3的标准还低164 m3［1，2］，而目前马铃薯淀粉工业生产用水均来自地下水资源，每年约有250万m3地下水用于马铃薯淀粉加工，是西吉全县人口年日常用水总量120万m3的2倍多。生产过程中废水的无处理排放严重污染了环境，这种高耗水、高排污量的生产同时也制约了企业的发展，马铃薯淀粉工业废水的循环利用是该地区经济发展的瓶颈［3，4］。为此，结合西吉地区水资源极其缺乏的现状，采用多效蒸发的方法实现废水循环利用，在前期工艺设计和研究的基础上对工艺过程中的关键设备多效蒸发器进行选型和结构设计。
1 废水循环利用蒸发单元的工艺流程
废水经预处理和预热后，在闪蒸罐中一部分被蒸发，之后经真空脱滤机分离絮凝蛋白，滤清液在多效蒸发器中浓缩蒸发，浓缩液有机液体肥从底部流溢出后被收集送往有机肥集存池，蒸馏水经冷却系统收集后回生产线。该工艺过程的核心为多效蒸发技术，关键设备为多效蒸发器［5，6］。淀粉生产废水循环利用工艺流程见图1。
2 多效蒸发器的设备选型和结构设计
马铃薯淀粉工业废水的特点是处理的速度较慢，且因溶液的循环使蒸发器中溶液的浓度接近完成液的浓度，溶液的沸点高，传热温差小，可用中央循环管式和降膜式蒸发器。考虑投资成本可选用中央循环管式蒸发器，这种蒸发器结构紧凑，操作可靠，传热效果好。另外，马铃薯淀粉工业废水中含有一定量的有机质如蛋白质、油脂、氨基酸、淀粉等，属于有害无毒有机废水，对设备有不同程度的腐蚀，所以选低合金钢（16MnR）作为壳体材料。马铃薯淀粉工业废水属于非电解质溶液，其沸点升高较小，选用四效蒸发器较为经济［7］。
2．1 多效蒸发器设计参数的确定
根据前期对废水蒸发循环利用的工艺计算研究结果，已确定的蒸发设备的工艺参数和设计参数［7］见表1。管程（马铃薯淀粉工业废水）设计温度60 ℃，设计压力0．11 MPa；壳程（1．2 MPa饱和蒸汽） 设计温度200 ℃，设计压力1．26 MPa。
2．2 多效蒸发器设备结构尺寸的确定
1）加热管的选择和管数的确定。蒸发器的加热管选用直径（d0）38 mm，厚度3 mm的无缝钢管。由于淀粉污水较易结垢，并且溶液有一定的起泡性，综合考虑应选管长规格为2 m的管子。初步估计所需的管子数n。
n=■=■=963.79
式中，S为蒸发器的传热面积，由工艺计算所得；d0为加热管外径；L为加热管长度。取整数为964根加热管［8］。
2）中央循环管的选择。循环管的截面积以循环阻力尽量小为原则，可取加热管总面积的40%~100％，对于加热面积大的蒸发器，可取加热管总面积的70%。循环管的长度与加热管相等，循环管的表面积不记入传热面积。
则■D21＝70%n■d20，可计算出D1＝978.12 mm，选取管径相近的标准件，圆整为D1＝1 000 mm 。
3）加热室直径及加热管数目的确定。加热室的内径取决于加热管和循环管的规格、数目及在管板上的排列方式。加热管在管板上的排列方式采用三角形排列，管心距的标准化数值为t＝48 mm。
管束中心线上管数nc＝1.1■，nc＝34．15，圆整为35。
加热室内径：Di＝t（nc-1）＋2b′
式中，b′＝1．25d0＝1．25×38＝47．5 mm，圆整为50 mm。
Di＝t（nc-1）＋2b′＝48×（35－1）＋2×50＝1 732 mm
查标准可知，考虑到腐蚀性［9］圆整为Di＝1 800 mm。
4）壳体壁厚的确定。确定工作压力为1．2 MPa，最高蒸汽温度为187．5 ℃，根据容器设计要求可得：
容器的设计压力P＝1．05×1．2＝1．26 MPa
液体的静压力Pl＝ρgh＝1000×9．8×7．2＝70 560 Pa，其大于工作压力的5%（0.06 MPa），因此容器的实际设计压力需计入液体静压力，即实际设计压力PC＝Pl＋P＝0．06＋1．26＝1．32 MPa。
材料16MnR在190 ℃时，许用应力［σ］t＝170 MPa，则壁厚在4．5～16．0 mm；
δe＝■，δe＝8．26 mm
其中，?准为焊接接头系数，采用双面对接，?准＝0．85。马铃薯淀粉废水含有有机物质，有一定的腐蚀性，以及周围的环境等因素综合考虑，则：
加热室壳体名义厚度δn＝δe＋C1＋C2＋Δ
式中，δn为名义厚度（mm），δe为有效厚度（mm），C1为腐蚀余量（mm），C2为钢板负偏差（mm），δn＝8．26＋0．6＋1．0＋Δ＝10 mm。
5）分离室直径与高度及壁厚的确定。分离室的直径与高度取决于分离室的体积，而分离室的体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关。一般情况下，各部分的二次蒸发量和密度不同，考虑实际生产可取平均值。
V＝■，V=■D2×H
式中，V为分离室的体积，m3；W为第四效蒸发器的二次蒸汽量，8 527．48 kg／h；U为蒸发体积强度，允许值1．1~1．5 m3/（m3・s）；ρ为第四效蒸发器二次蒸汽密度，0．155 kg／m3。
分离室的高度与直径之比H／D＝1～2，H不得小于1 800 mm；在条件允许的情况下，要使分离室结构尽量简单，制造和安装方便。现取分离室中U＝1．25 m3/（m3・s）。
计算得V＝12．23 m3时，适宜的分离器高度和直径为H＝2．7 m，D＝2．4 m。
因此分离室筒体的有效壁厚
δe=■=■=10.99 mm
分离室筒体名义厚度δn =10.99+0.6+1.0+Δ=14 mm。
6）封头的确定。在设备结构设计中，变径筒体需两个不等径的封头， 根据封头的设计和受力情况，材料为16 MnR，采用标准椭圆封头（K＝1），承受压力的能力比较好，设计也较容易，在此条件下的许用应力为［σ］t＝170 MPa。
加热室封头的有效厚度：δe=■
δe＝8．24 mm
封头名义厚度δn＝δe＋C1＋C2＋Δ＝10 mm
分离室封头的有效厚度：
δe=■=■=10.99mm
封头名义厚度δn=δe+C1+C2+Δ=14 mm
7）壳体的校核。通过水压试验可对壳体的强度进行校核，水压试验压力校核时所选材料的屈服应力为345 MPa。
PT＝1.25PC ■ PT＝1．575 MPa
水压试验应力校核：
σT＝■142．5 MPa
142．5 MPa＜0．9σs?准＝0．9×345×0．85＝263.9 MPa
由以上计算可知，水压试验满足强度要求［10］。
8）接管尺寸的确定。接管直径取决于处理量和适宜的流速，同时还要考虑结构的协调及强度要求。因四效蒸发量大、真空度最大，蒸汽流速快，故可按第四效计算，管程进出口接管按物料处理量最大的第一效计算。D1＝■，取接管内液体流速为1．2 m／s， 管程进出口接管直径D＝115 mm，圆整后可取直径125 mm、厚度3．5 mm规格管。
同理蒸发室壳程流体进口接管直径D1＝150 mm，圆整后可取直径157 mm、厚度4 mm规格管。为了防止液体流动时产生的冲力，在蒸汽进口设计直径为180 mm的防冲挡板，厚度为5 mm，材料为Q235－AF。
冷凝水的排出一般属于液体自然流动，接管直径应由各效加热蒸汽消耗量较大者确定。冷凝水出口接管直径D＝54 mm，圆整后可取直径57 mm、厚度3．5 mm规格管。
9）开设人孔。由于设备尺寸较大，为了安装维修方便需开设人孔。选用回转盖板式平焊法兰人孔，公称直径为450 mm，公称压力为1．6 MPa，H1＝240 mm，RF型密封面，材料为Q235－AF。
10）气液分离器的确定。蒸发操作时二次蒸汽中夹带大量的液体，虽在分离室得到初步的分离，但为了防止损失或防止污染冷凝器，还需设置气液分离器。为使雾沫中的液体聚集并与二次蒸汽分离，设置丝网式除沫器，金属网一般采用3层或4层，与筒体内径等径，厚度为90 mm。
11）支座的确定。为了制造方便、结构简单，采用耳式支座，设备公称直径大于900 mm，壁厚大于3 mm，容器壳体材料与支座材料选用Q235－AF，所以不设置垫板。
安装尺寸：D＝■+2×（l2-s1）
式中,D为支座安装尺寸，mm；Di为容器内径，mm；δn为壳体名义厚度，mm；b2，δ2，l2，s1为耳式支座尺寸
D＝■+2×（300-130）＝2 773 mm。
12）管板尺寸的确定。影响管板刚度的主要因素有管束对管板的支撑作用、管孔对管板的削弱作用、管板边缘的固定形式和壳壁与管壁的温度差。根据设计的压力和设计温度，参考δ＝34 mm，采用固定管板兼作法兰，材料采用碳素钢。管板公称直径DN＝1 960 mm，厚度为55 mm。
2．3 多效蒸发器设计结果汇总
在前期工艺设计研究基础上，通过对多效蒸发设备的主体、加热室、分离室、加热管和中央循环管等主要结构进行选型和设计，得到合理可行的马铃薯淀粉工业废水循环利用蒸发设备的设计结果，汇总如表2。
3 小结
研究的主导思想是将马铃薯淀粉工业废水变废为宝，对极度干旱地区实现工业废水循环利用是马铃薯淀粉生产健康可持续发展的基础，而废水蒸发工艺和关键设备的设计是废水循环利用实现的前提。在前期工艺设计研究基础上，对废水蒸发循环利用关键设备的主体、加热室、分离室等进行了较详细地选型分析和结构设计，结果表明设备设计参数合理，方案可行，为解决废水污染和水资源综合利用问题提供了理论依据。四效蒸发操作的主要费用来自于蒸发消耗的能量，也是整个工艺操作中控制成本、节能降耗的关键因素。因此在后续的工作中还将进一步根据工艺设计的结果提出控制方案，综合考虑能量的合理利用和工程实际，提出马铃薯淀粉工业废水循环利用完整、可行的方案。
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污水循环利用的方法范文4
关键词：氯碱化工业 冷却水循环系统 流程
一、引言
众所周知，在很多的化工行业甚至是公共服务行业领域里，其生产过程中会产生大量的冷却水，而这些冷却水会引起腐蚀、结垢和粘泥等一些比较有害的物质，这些有害物质对整个系统的长期有效的运行产生了很多不利的影响，不仅增加了不必要的能源的消耗甚至会减少制冷设备的寿命，长此以往就会大大提高企业和服务部门的生产成本，不利于它们的可持续发展。因此这一现象就引起了业界人士广泛的注意，在对冷却水的处理问题上进行了不同程度的研究，而冷却水处理工艺的研究也是冷却水处理技术的开发的主要内容之一。
二、氯碱化工行业中冷却水处理循环系统的类型及存在问题
由于在氯碱化工企业的运行过程中，对冷却水的处理是一个比较重要的工艺流程，因此，采用何种方式对冷却水进行处理就比较关键。伴随着化工处理技术的发展，技术人员在对冷却水的处理问题上一般采用两种冷却水的处理系统即直接冷却水处理系统和循环冷却水系统：
1.循环冷却水系统的类型
循环冷却水系统是目前大部分化工企业所采用的处理冷却水的主要方式。它的基本任务是防止或者缓减系统的腐蚀和结垢及微生物的危害，确保冷却水系统能够高效的安全的运行。循环冷却水系统主要包括封闭式循环冷却水系统和敞开式循环冷却水系统两种，这两种冷却水循环系统各有利弊。
封闭式冷却水循环系统处理水质的方法简单，容易维护，而且在处理过程中需要补充的水量很少，这样就有利于节约水资源，但是封闭式冷却水循环系统对冷却水处理的效率比较低，而且，循环系统的基础造价和能耗较高，成本很大，这种冷却水处理方法一般用于发电机、内燃机、和有特殊要求的单台换热设备。
敞开式循环冷却水系统便可节约大量的冷却水，排放的污水量相对减少。敞开式循环冷却水系统是目前应用最为广泛的一种循环冷却水系统。
2.循环冷却水存在的问题
由于冷却水在循环系统中是不断重复、循环使用的，其水温早升高、、蒸发、变化的过程中，会导致各种无机离子和有机物质的浓缩，以及设备的结构和材料在多种外在因素的综合作用下产生了很多亟待解决的问题，包括水垢附着、设备腐蚀和微生物的滋生与粘泥等。水垢是碳酸氢盐在蒸发过程中由于浓度不断增加而产生的一种微溶性盐类，如果水垢不断累积就会产生很多问题，例如降低换热器传热效率，甚至会使换热器堵塞，生产能耗增加，产量下降，严重时会造成企业停产；循环冷却水系统中的设备大部分是由金属制造的，长期使用循环冷却水，就会发生腐蚀穿孔。如果设备有穿孔就会出现渗漏的情况，最终也会影响正常的生产；最后是关于微生物的滋生与粘泥问题，粘泥的微生物会附着在金属上，引起大面积腐蚀，进而降低冷却水的冷却效率。
3.工业中循环冷却水循环利用的意义
冷却水长期循环使用后，必然会带来结垢、腐蚀和微生物滋生问题，在工业尤其是氯碱化工行业中对冷却水循环系统进行研究具有积极的意义：一方面，工业中通过冷却水循环系统对冷却水循环利用不仅节约了生产过程中所需要的水资源，降低了企业的生产成本，而且还减少了对环境的污染，保护了人类共有的环境；另一方面，也节约了生产过程中所需要的钢材，既稳定了生产又提高了经济效益，有利于企业的长远发展的战略目标。
三、冷却水的循环工艺
针对上述的情况，业界人士进行研究，针对出现的问题具体分析，对结垢、污垢、腐蚀和微生物等几个方面的控制，找到了很好的解决方法即水垢的控制、污垢的控制和循环冷却水系统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过离子交换树脂法和石灰软化法两种方式从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子的方法：前者适合于循环水系统中补充的水量较少的工业，后者适于原水钙含量高，补充水量较大的循环冷却水系统；加酸或通入CO2气体，降低PH值，使重碳酸盐处于稳定状态的方法，这种方法被一些化肥厂、化工厂及电厂等有CO2气体源的企业采用，具有很好的经济效益；投加阻垢剂以减少水垢的方法，阻垢剂可以破坏CaCO3的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的，加阻垢剂的方法也是目前应用最广的控制水垢的方法。
2.污垢的控制
要做好污垢控制就必须做好水循环中水质的处理、对补充水的处理同时要加入分散剂，增加旁滤设备，以减少污垢的形成。
3.循环冷却水系统微生物的控制
除了水垢和污垢的控制外，我们还必须加强对循环水系统中产生的微生物的控制。一方面，要控制循环水中的氧含量、PH值、悬浮物和微生物的养料等水质的指标；另一方面还可以对补充水进行混凝沉淀的预处理以及目前比较流行的噬菌体法等，是微生物不能得以繁殖，以减少对设备的腐蚀。
除了以上的方法之外，向循环水中添加杀生剂也是目前最有效和最常用的方法如氯、氯化异氰尿酸、臭氧、季铵盐、有机胺类、有机硫化物、次氯酸盐、二氧化氯、溴及溴化物、氯酚类、有机锡化物等。
四、结语
伴随着现代科学技术的发展，越来越多的循环冷却水方法在化工行业中得到应用并取得了很好的效果，既节约了企业的原材料，节省了生产的成本，提高了企业的经济效益，另一方面，也减少向环境中排放有害物质，保护了环境，符合了企业的长远发展的目标。
参考文献：
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[2]井出哲夫、加藤建司.理论与应用.[J]技报堂出版株式会社，昭和51年。
污水循环利用的方法范文5
关键词：制糖；废水治理
中图分类号：X792 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）21-0177-02
我国是世界上主要的食糖生产和消费大国。食糖是国家认定的重要消费品和必备的战略物质，是人民生活的必需品，同时也是食品加工、制药工业等产业的原材料。
广西是全国的产糖大省，全区有九十六家糖厂，年产白砂糖占全国产量的约60%，蔗糖产业已经成为广西经济支柱产业之一。但是，每榨1 t甘蔗产生废水量高达12～18 t，糖业废水已成为广西第一大水污染源。
由于地域性差异，技术水平低，设备陈旧，使得我区大部分糖厂都还采用直流供水或部分循环供水方式，造成了水资源的极大浪费，又向环境排放大量的有机污染物和废水，对当地的水资源环境造成严重污染。
制糖工业废水治理成为制约行业和发展的关键，废水达标治理的严峻形势已突出地摆在我们面前。广西糖业废水污染治理与回收利用任务艰巨。所以制糖废水的高效处理一直是水处理研究工作者研究的一个重点课题。
我区糖厂废水排放量大，水循环利用率较低，排水量大，整个水系统效率低。制糖工业废水有如下特点：有机物浓度高，酸度大，颜色深，固形物比例大，且排污水量大。虽然制糖企业这些年来花了很大笔资金进行废水治理，例如糖厂都进行冲灰水循环、冷却水部分循环、改造吸滤机等，在减少污染上取得了一定的效果。本文就广西糖厂企业在制糖废水治理方法做一个简要综述。
1 制糖企业废水处理方法
制糖废水主要来自制糖和副产品过程中产生的废水，废水水质属于高浓度有机废水，直接排放容易造成水体缺氧或富营养化，严重的导致水体恶化。由于制糖废水的可生化性好，目前采用生化法处理制糖废水，生化法主要有厌氧处理法、好氧处理法、好氧-厌氧处理法等。
1.1 好氧处理活性污泥法
好氧处理活性污泥法就是以存在于污水中的有机物为培养基，氧气氛围下，对各种微生物群体进行连续培养，消耗水中的有机物的过程。
众所周知，制糖行业属于季节性生产企业，活性污泥法在生产榨季开机时只需按照一定的程序开机3～5 a即可投入正常运行，而生物膜法需要20～30 a重新挂膜驯化才能正常运行。活性污泥法在运行过程中有多种有效监控手段，能及时发现问题，及时调整运行状态。并且活性污泥法建设费低，在处理效率上，50%的活性污泥法处理废水BOD5的去除率高于50%的生物膜法处理。考虑到二碳水中悬浮物和COD浓度高，不宜直接进入生化系统处理，所以要对其进行预处理。二碳水先经初沉池沉淀，去除大部分悬浮物和部分COD后再进入生化处理系统。
广西某糖厂设计日榨甘蔗量为10 000 t，预计废水产生量为16 000 m3/d。该项目产生的废水主要包括车间生产废水和部分制糖工艺冷却循环水，公司决定对项目投产后产生的制糖废水进行处理后达标排放。结合生产实际情况，分析比较采用活性污泥法的工艺方，并采用抗负荷冲击性强氧化沟的曝气池型以增强处理效果，确保废水处理后水质达到国家排放标准。
1.2 厌氧处理法
厌氧处理高含量有机废水时，污泥少，产生可利用的甲烷气体燃料，投资运营成本较低，在制糖工业废水处理方面得到广泛的应用。
南宁某糖业公司针对南宁公司制糖造纸厂蔗渣堆放和洗涤废水的水质特性，利用厌氧废水处理系统对该类废水进行了中试研究。重点是探讨出反应器处理蔗渣堆垛/喷淋废水的最佳工艺参数，使处理后的出水水质达到国家环保的水质标准（CODcr去除率≥80%；BOD5去除率≥80%）。
1.3 好氧-厌氧处理法
广西上思县某糖厂末端废水治理工程项目，根据公司的要求和结合公司水质水温的情况，公司设计的主要生物处理单元采用“活性污泥法+生物接触氧化法”组合生物好氧工艺。这种工艺方法与普通活性污泥法相比具有耐冲击负荷、操作简单、运行方便、易于管理维护，不产生污泥膨胀现象、污泥生成量少易沉淀、处理效率高、投资成本低、占地少等特点。
另一方面也具有活性污泥法液固充分接触的特点，去除效率高，出水水质稳定，是一种技术先进高效的糖类有机废水处理技术。经该工艺处理后排出的废水达到国家排放标准，实现节能减排的目标。
1.4 农田灌溉处理
利用农田来进行有机废水的灌溉，主要是利用农田、植被的净化功能，利用废水中的水分和有机物来促进农作物、林木的生长，是比较经济实惠处理制糖废水的方法。
广西湘桂公司在甘蔗科研基地建立大型蓄水池，用于储蓄经处理过达标后企业生化废液，以便用于灌溉蔗田。这些废液含有丰富的有机质，能促进甘蔗生长，还能改良土壤。公司在生产过程中引进国内创新科技，使制糖废水、废渣无害化、资源化处理，变废为宝，实现了清洁生产与资源循环利用，达到节能、降耗、减污、增效多重效果。
2 制糖废水处理发展方向
随着食糖需求量的急剧增加，制糖产生的废水也在逐年增加，传统处理工艺已经不能满足当今变化发展中的制糖工业产生的废水处理要求。因此，怎样高效处理制糖废水工艺是环保研究工作者研究的一个重点。
严格控制流入土地的水量，科学合理清洁生产，减少对环境的污染。加强制糖生产过程中管理，杜绝跑、冒、滴、漏等现象，同时改进相关节水工艺，鼓励员工节水等能措施。可以从三个方面入手：
①控制污染源，必须实施清洁生产工艺。采用先进设备，杜绝先进设备产生带来二次水污染。
②提高水循环利用率，以缓解水资源的消耗。比如煮糖、蒸发设备的冷凝水和冷却水，压榨动力汽轮机、真空吸滤机水喷泵和动力车间发电设备排出的冷却水等低浓度有机废水，可以循环使用，提高水的利用率，实现节约水资源。
③采用先进设备，最新技术，提高生产效益。
④废水的综合利用，制糖废水作为一种肥料在农业灌溉具有广阔的前景，土地灌溉工程操作简单易实施，制糖废水排放不会对当地水资源造成环境污染。
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污水循环利用的方法范文6
关键词:循环经济;环境整治;可持续发展
1循环经济
1．1循环经济的定义
所谓循环经济，又叫物质循环流动型经济，主要是指在人、自然资源以及科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及废弃的全过程中，将传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。其原则是资源使用的减量化、再利用、资源化再循环;其生产的基本特征是低消耗、低排放、高效率;是在物质的循环、再生、利用的基础上发展经济［1］。
1．2循环经济的目标与意义
以经济、社会可持续发展为目标，实现以较小的排放达到最好的社会经济发展;通过对废弃物进行无害化处理，利用新技术，提高资源在系统内的多次循环利用，从而提升资源的利用率和生态效率，实现经济增长、环境保护和资源的有效利用;以科学发展观为指导实现资源的产业化、无害化处理和循环利用;以人与自然和谐发展为依托，注重生态环境建设、生态环境保护与恢复，运用生态学原理和循环经济理论破解发展难题，从而加快推进新型工业化;依托现有的资源优势，加强技术创新和制度创新，优化资源利用［2］，降低废物排放，积极引进先进技术，实现生态保护、资源开发与工业发展的协调统一，建设资源节约型社会。
2“永定红”石材产业园区现状主要问题分析
2．1规划层面的问题分析
现状石材企业缺乏统一的规划建设，较为分散地分布在陈井塘、上山、半径、田梓4个片区，且主要沿公路而建，许多企业在公路两边随意堆放板材，影响交通安全，粉尘问题管理不到位，废水偷排，污染周边农田、溪流和龙湖水体，矿山业主无序开采，造成“青山挂白”，水土流失等问题。因此在规划层面上必须走集约化道路，通过合理的规划布局，以环境保护和生态工程建设为切入点，建设循环型经济工业产业园，规划粉尘、废石、废水、荒料的处理方式方法。通过规划，将循环经济落实到各个层面上，加快新型工业化进程。
2．2产业层面的问题分析
现状的石材产业没有形成规模的企业，总体层次较低且技术装备较为落后，生产利用率低下，大部分为小型私营企业，造成现状环境污染，资源浪费等一系列问题。目前我国传统的石材企业大都遵循单向式直线增长模式，即“资源—产品—废弃物”的模式，这种发展模式导致经济与环境之间的矛盾深化，不能实现资源在自然间的循环再利用，传统模式存在产业结构层次低、生态效率低下、资源利用率低、集约化程度低、产品竞争力低、环境污染等问题。因此，我国的石材产业必须打破原有的传统模式，应遵循“资源—产品—废弃物—再生资源”的发展模式，从而达到低排放、低消耗、低成本的标准，继而才能用无污染、无破坏、高效率、高利用、低成本的工艺流程来使企业达到良性循环，获得最大的社会、经济效益，使我国石材行业走新型工业化之路。
2．3政府层面的问题分析
矿山安全监管问题。目前，全乡矿山开采证均已到期，矿山断电关停，但市场对荒料需求紧，导致矿山企业在巨大的经济利益面前铤而走险，偷采盗采时有发生，打非治违工作压力大。由于石材产业政策不够明朗，多数企业认为近两年就会被政府责令关闭，所以不愿在环保方面投入资金进行技改提升。因此政府应制定相应的扶持政策，配套相应的基础设施，规范化管理。
3建设循环经济产业园的理念与措施
3．1循环经济理念
3．1．1引入循环经济理念，推进石材产业的可持续发展石材是不可再生资源，石材行业属于资源垄断型行业。要想发展壮大石材产业，就必须抓住石材的资源优势，从开采、荒料运输、板材加工到新产品的开发与资源再利用等环节入手［3］，引导石材产业向生态工业转型，由原来的资源牺牲型产业模式向低开采、高利用、低排放的循环经济模式转变，引导石材产业走可持续发展道路，如图1所示。3．1．2循环经济规划原则(1)减量化原则要求“永定红”石材产业园尽可能减少石材原料的开采，以投入最小化为目标，达到生产目的和消费目的。(2)资源化原则以废物利用率最大化为目标，加强石材企业间分工与协作，提高石材的再次利用次数，让资源得到更有效的利用［2］。(3)无害化原则以污染排放量最小化为目标，就石材产业链各环节所产生的废物，多次进行回收再造，实现废物的资源化，达到废物的最少排放。(4)重组化原则以生态经济系统最优化为目标，对产业链接的全过程进行把控，通过产业的转型或重组，从而使整个园区体系达到最优化。
3．2发展循环模式
石材产业园区发展模式:废水(循环使用)花岗石荒料板材边角料工艺品石浆(粉)碎石建材(免烧砖)
3．3创新技术的运用
(1)提高石材开采成功率和资源利用率统筹规划，更有效地利用和开发石材资源，加强监督与管理，让勘察开发准入的条件更加健全，从而逐步限制和淘汰传统的开发模式，引进先进的设备、工艺，提高开采技术，减少资源破坏和浪费。同时，应注意延长洪山乡矿山的寿命，实现资源的保护性开发［3］。(2)走新循环经济模式过去石材产业采用的“传统模式”(即粗开发，高污染，走“资源—产品—废弃物”的单向线性道路)和“先污染再治理的模式”，这种模式已经不能满足现代化对石材产业的要求。因此需要引导石材产业进入“循环经济模式”，通过生态保护，废物利用等手段，实现“资源一产品一再生资源”的循环过程，最终达到“以最少的资源消耗，创造最高的财富”。此外，要实现园区的可持续发展，需要对石粉、碎石进行回收再利用，从而建立完善的废弃物集中控制处理中心。(3)循环利用废弃物石材工业园区在规划中应考虑对环境的影响，运用循环再利用的理念进行规划布局。企业通过利用新技术回收利用其他企业的副产品或废弃物，生产出新产品，不仅能减少污染排放，还增加了企业收益，使园区污染物零排放，各企业之间形成相互协作，资源、信息共享的状态［4］。(4)整治和利用第一，加强矿山的管理，做好环境保护、生态防护等措施;第二，要适当地提高矿山开采的条件，严格审批企业的开采申请，加强矿山的整治力度;第三，综合利用废弃的矿山，用其生产其他建筑材料。
4循环经济的运用
4．1总体控制
“永定红”石材产业要实现跨越式的发展，就要依据循环经济理念、工业生态学原理来设立新型生态工业园区。根据现阶段产业发展的主要功能定位，整合现状企业资源，将现状分散的企业，统一规划、集约发展、规范化管理，还需要科学地规划厂房布局，大力推行厂房的标准化建设。4．1．1产业定位产业定位:力争把石材产业打造成为全区支柱产业、特色产业、精品产业;创建闽粤赣周边区域性石材生产加工和贸易集散中心。(1)从整体上统筹园区规划，合理地开发利用土地资源，完善相应的配套服务设施，促进永定区“永定红”综合开发建设项目的开发建设，并逐步实施未来的发展目标。(2)构建园区生态体系和完善基础设施，打造“闽粤赣周边区域性石材生产加工和贸易集散中心”形象，实现园区科学有序的运营和管理，对企业进行规范化管理，确保园区能够健康有序地走可持续发展道路。(3)成为洪山乡重要的经济增长点，石材产业的聚集点。(4)成为现代化新型工业园区。4．1．2规划构思规划遵循注重生态、完善配套、功能明确、合理布局、发挥优势等原则，并根据洪山乡的发展条件合理地规划布局各功能区块。(1)产业区块:根据企业的特性和要求，确立不同类型的产业区块，从而形成东西两侧的石材生产加工主体部分。(2)商贸区块:以县道630为依托，设置以交易、商贸、商务办公为主，龙门吊转运为辅的功能区块，为整个园区提供商贸服务和安全保障。(3)居住及公园区块:依托山、水，合理设置居住、公园休憩功能区块，解决一部分工业区职工的安居需求。4．1．3区域协调发展用发展的眼光看待园区发展，着眼全局规划建设，注重区域间的协调、功能互补、基础设施建设等，鼓励和支持各地区开展多种形式的区域经济协作和技术、人才合作，把提高增长质量和经济效益放在首位，充实基础设施，改善投资创业环境，实现产业园区与周边地区共同发展。合理规划园区道路网络系统，在满足安全的基础上解决园区内外交通需求，使区内、区外的联系通道畅通无阻。为了更好地适应石材园区开发特点，道路系统应以格网状为主。4．1．4用地规模与人口规模规划区用地发展规模主要分为建设用地和非建设用地，建设用地主要为城市建设用地，用地面积为153．93hm2。非建设用地为园区内部的水系和山体，用地面积为54．12hm2，占总用地面积26．01%。工业园区人口规模由两部分构成，居住人口和就业人口。规划区总居住人口为6540人，该部分人口主要为园区的安居工人及集镇区迁移人口。预测产业工人总人数约为6800人。根据带眷系数公式计算:工业区总人口为1万人。4．1．5功能结构根据用地现状条件，建立合理的用地结构，实现人口、资源、环境和经济协调发展;创造健康的投资环境;实现土地的适度开发和合理控制下的利用;加强与完善园区功能，促进园区经济发展。结合用地布局、道路及生态格局，打造建设用地空间适度集中紧凑，生态空间开放开敞的空间形态，构建“一核两轴多片区”的空间发展格局，如图2所示。“一核”:围绕规划区中部的会展广场形成的绿核。“两轴”:分别为依托县道630，作为园区的对外道路发展轴、园区内东西向的道路主要景观轴。“多片区”:即精品大理石加工厂、石材工艺展览园、永定红精品加工厂、综合配套区、永定红面板加工区、条板及石材商铺、配套商业。4．1．6土地利用规划根据地方的有关要求，结合规划区实际情况，合理安排工业园区用地，如图3所示。规划二类居住用地为2．61hm2，在地块西北处以山体为依托，解决部分工业区职工的安居需求。沿产业二路两侧布置商住综合用地，便于对接集镇区，用地面积为2．16hm2。规划公共设施用地1．49hm2，主要用于石材的研发与技术的创新。规划商业服务设施用地11．34hm2，主要沿产业二路布置，以石材销售为主，形成“百里石材走廊”。园区主要以三类工业用地为主，规划用地面积68．03hm2。按企业的产业性质以企业簇群的方式，采用内聚的组团式布局。
4．2废弃物的循环利用
4．2．1“永定红”石材产业园废渣循环利用(1)根据规划要求，配套建设两处石渣堆放场，其容量符合石材加工区的配套要求，同时在用地间建设边沟渠。企业通过水喷雾形式，将空中石粉降解至就近边沟渠，并排向石粉处理站处理。A、B基本单元各设置一处石粉处理站，用地面积分别为7160m2、3144m2，如图5所示。(2)废物利用与环境管理。积极开展废物综合利用研究，加大荒料的利用力度，利用石粉生产更多副产品。建立垃圾统一清理转运制度，对各企业实行有偿服务，实行企业责任制，谁污染谁治理，促进企业的良性循环，实现园区生态环境的全面改善和建立良好的补偿机制［5］。传统石材产业产生的废物率约为50%，按照洪山乡2015年生产成品石材80.8万吨，产生废弃物约为75万吨，资源的浪费极大。利用循环经济理念，通过技术革新与企业间的协作，石材的利用率可以提升至80%～90%，按现有的产量计算，每年可以减少约58万吨的废弃物。4．2．2“永定红”石材产业园污水循环利用规划园区污水处理厂设置在中北部地势较低处，区内生活污水统一收集纳入市政污水管网系统，再排向园区污水处理厂处理，排水采用雨、污分流排放体制。生产废水及粉尘湿式收集后产生的废水通过排水明沟加盖板统一收集到粉尘处理站处理，处理后的废水再纳入市政污水管网排向园区污水处理厂处理。根据传统工业区计算，本区平均日污水量约为3000m3/d，其中生产废水量约为2000m3/d，生活污水量约为1000m3/d。利用循环技术可以将70%的废水循环再利用。因此，本区最终的日污水量约为900m3/d，每年大约可节约766500m3的水资源。4．2．3“永定红”石材产业园粉尘循环治理(1)在工艺上尽可能减少扬尘点，安装喷雾风扇，把水雾化后均匀地洒落到空气中降低扬尘浓度，少布置物料的转折点，在卸料点采用密封罩，建造粉尘收集室。(2)石材加工过程中选用密封性能好的输送设备，安装负压风机和收尘罩，安装强力抽排粉尘的除尘设备，减少粉尘在车间里面的含量和堆积。(3)粉尘源头位置安装粉尘吸风罩，安装管道抽风机连接管道，净化过滤沉淀在收集室内。储存成品、荒料的堆场等地方应经常洒水降尘，周边设置绿化带与边沟，防止粉尘飞扬。(4)道路主要通过种植绿化与洒水等方法防尘。
4．3政府引导与政策扶持
洪山乡政府应统一协调各相关部门，为循环生产技术的推广提供政策上的支持。通过设立科研机构，在技术上帮助企业建立以高效资源利用为基础的循环经济体系和发展模式，解决各种影响循环模式的生产技术推广方面的问题。制定相关扶持政策，加快基础设施建设，提高企业的责任感。建立相关制度，促进公众参与循环经济模式，实行排污总量企业责任制度，减少企业在生产过程中所产生的废弃物，减少能源消耗，从而使企业自觉走可持续发展的道路。分期建设规划如图7所示。
5结语
在循环经济背景下，石材产业园的可持续发展建设十分重要。在建设过程中需要政府、企业等利益相关者的相互协作。首先需要政府出台相关鼓励政策，引导企业的发展;其次企业应该引进新技术，调整产业结构，将循环经济的发展模式落实到各个层次中，加强企业间的合作，才能达到资源的高效利用与环境的科学保护。
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