兴源视界

摘要：由于水资源日益紧张，水体污染日益严重，为了缓解水资源短缺的压力，本文分析了城市小区生活用水和污水的特征，详细阐述了目前小区生活污水的中水回用技术和工艺流程，阐述了小区生活污水中水回用的发展趋势和与应用前景。
关键词：生活污水  回用  处理工艺
1. 水资源现状
由于人类生产活动广泛的发展和生活水平不断提高，淡水被污染的程度日益加重，人们日益认识到水资源并不是取之不尽，用之不竭的自然资源。我国淡水资源总量与世界各地区其他国家相比并不丰富，而且时间和空间分布也很不均匀。要使淡水资源既能满足社会主义建设发展的需要，又不破坏自然生态平衡，除了国策、法律、政策在宏观方面控制外，还必须大力推进节水技术的发展。
地球上的水分布在冰川、雪山、海洋、湖泊、沼泽、河流、大气、生物体、土壤和地层之中，在地球上形成一个完整的水系统。全球水资源96.5%分布在海洋中， 占地球表面积的71%， 剩下的 3.5%中有3/ 4 固定在南北两极的冰山、冰川中。适合人类饮用的淡水和河流的水量不到地球总水量的1%，并且分布极不均匀，最丰富的地区是赤道带，而水资源缺乏的地区是非洲的沙漠地区和亚洲的阿拉伯地区。
据有关部门统计表明，我国水资源总量为28124亿m3，其中年径流总量2.7 万亿m3，相当于全球陆地年径流总量的5.5%，位居世界第六位。人均水资源2710m3，占世界人均的 1/ 4，列世界第88 位，每公顷土地平均也只有 26550m3，相当于世界平均数的2/ 3左右。
目前我国的水资源利用存在诸多的问题，如局部地区缺水严重、水资源浪费严重，加剧水资源短缺、水利工程及过量开采对水资源的影响、水污染使淡水资源减少等。这些问题直接导致了我国大多数城市及乡村缺水，而且有越来越严重的趋势。如果不采取节水措施，相信在不久的将来，继油荒之后将会有水荒，由于水是不可替代的资源，水荒将导致人类面临生存的挑战。因此，为了避免出现人为导致的悲剧，应当重视水资源的保护、开采、利用及可持续发展。而中水回用技术将极大的缓解水资源的短缺问题，但并不能根治，治本的方法是环境的保护，需要全社会各行各业的努力。
2. 中水回用的必要条件 
作为节水技术之一，中水回用已引起人们日益关注。简单地说，中水回用就是把民用或建筑小区中人们生活中用过的或生产活动中属生活排放的污水、冷却水等，经集流、污水处理、深度处理、输配等技术措施，回用于建筑或建筑小区内，从而达到节约用水的目的。 

Sololift+污水提升器，设计用于处理家庭废污水，共有7种型号，分别配有一个或多个接口，连接不同的卫生洁具与设施。有了Sololift+，用户能在任何地方安装卫生洁具，重新安排居住空间。

应用场合

Sololift+污水提升器适用于泵送私人住宅内无法直接通过重力作用，自然排放至下水道的废污水。

地下室盥洗室Ø

附加的浴室Ø

Ø简易房内的卫生间

办公室或商用房屋内的洁具改装与移位Ø

应用条件

Sololift+WC/WC-1/WC-3/CWC-3/PWC-3

泵送液体：

淋浴房、洗手盆排放的废水Ø

Ø座便器排放，含厕纸与粪便的污水；

常用卫生设备的清洗剂Ø

液体温度：0˚C-40˚C

PH值：4-10

Sololift+D-3

泵送液体：

淋浴房、洗手盆、浴缸排放的废水Ø

Ø常用卫生设备的清洗剂

液体温度：0˚C-40˚C

PH值：4-10

Sololift+C-3

泵送液体：

洗衣机、洗碗机、洗手盆排放的废水Ø

Ø常用卫生设备的清洗剂

液体温度：0˚C-40˚C，可持续泵送70˚C高温的液体2分钟。

所有型号提升器，均不可处理含化学物质或溶媒，及夹带塑料、硬纸板、卫生巾、卫生棉塞、尿片、头发、金属物等物质的液体。

建议在淋浴房内安装过滤装置，去除头发。

电子元器件的制造需要大量高品质的纯水、超纯水,电子级超纯水是目前世界上纯净品质要求最高的水.电子工业用的超纯水，例如广泛用于生产计算机硬盘，集成电路芯片，半
 
导体，显像管，液晶显示器，线路板等用的纯水，对水的纯度要求较高，对出水电阻率的要求达到上（MΩ.cm）级。

        随着电子工业的发展对高纯水提出了越来越高的要求。例如，制作16K位DRAM允许水中TOC（总有机碳）为500ppb、金属离子为1ppb、≥0.2μm的颗粒为100个/毫升；而制作16M位DRAM时，则要求TOC＜5ppb、金属离子＜0.2ppb、水中≥0.1μm颗粒数为0.6个/升。

        可以说在电子级超纯水制备系统中汇集了当前水处理技术最先进的工艺和设备,如超滤、微滤、反渗透、膜脱气、电去离子(EDI)等,其中反渗透装置是整个纯水、超纯水制备系统工程中一关键的设备.它能有效地去除原水中97%以上的溶解性无机物质、99%以上的相对分子质量大于300的有机物、99%以上的包括细菌在内的各种微粒和95%以上的二氯化硅.

        反渗透工艺在纯水、超纯水制备系统工程中的应用,不但能提高了产水品质,降低生产成本,而且防止环境污染,有力地推进了电子工业的进步,同时也促进了纯水、超纯水制造技术的发展.

        在我国RO应用于电子工业水处理的报道，最早可追溯到1981年，RO技术就己成功应用于大规模集成电路超纯水制备。此后，不断出现RO制取超纯水工艺流程研究和更大规模超纯水制备的报道。2004年4月，国家海洋局杭州水处理技术开发中心为乐金飞利浦曙光电子有限公司设计和建成的13Om3/hRO彩色显象管废水回收项目是RO纯水制备技术在电子工业领域应用的拓展。该项目是迄今我国第一个较大规模进行彩色显象管生产企业废水回用项目。

        通过国家“七五”、“八五”科技攻关项目的实施我国超纯水制备系统工程设计和成套能力有了很大的提高,掌握了整套工程的系统工艺设计、设备制造和成套、安装调试、技术培训等关键技术,工程应用技术已达到了国际水平。

1、重金属废水处理
        Ozaki等采用Aromaticpolyamide(ES20)超低压反渗透膜分离稀溶液中的Cu2+、Ni2+和Cr6+离子,结果表明截留率随进料压力的增大而增加,当压差从100kPa升到500kPa,Cu2+的截留率从97.3%增大到99.6%,Ni2+的截留率从97.2%增大到99.5%,Cr6+的截留率从98.2%增大到99.9%。离子价态也能影响截留率,当压力为500kPa时,Cr6+截留率为99.9%,比Cu2+和Ni2+的截留率要高(两者都为99.5%)。

        1985年日本将RO膜应用到电镀工业水回收。他们建立了3套RO系统。系统A处理量为2.5m3/h,水回收率为80%;系统B和系统C的处理量均为10m3/h,水回收率为80%。现在日本的绝大部分电镀厂已采用膜分离技术。孙丽用反渗透浓缩法处理咸阳彩虹集团电镀镍钨生产线的清洗废水,发现反渗透膜分离工艺对镍和COD具有很高的去除率,分别为93.49%和
93.4%。夏俊方用反渗透膜处理法处理含铜离子的电镀废水,研究发现在!P=3.0MPa,T=20～25℃条件下浓缩,可以使料液浓缩近10倍。
        
        UJANGZ采用复合低压反渗透膜,在含Zn2+和Cu2+的废水中加入适量的ED-TA后进行处理,发现二者的脱除率均达到99%以上。Jae-Wook Lee等用反渗透处理高电导率的韩国某一钢铁公司的二次处理废水(2700～3000"s/cm),成功地除去其中的单价和二价离子。据报道反渗透可使废液中的铜、铅、汞、镍、锑、铍、砷、铬、银、硒、铊、锌等离子脱除率达90%～99%。

        2、印染废水
        纺织、印染、染色废水,水量大,色度高,成分复杂,废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐等,染料结构中的硝基和胺类化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有比较大的生物毒素,如果直接排放严重污染环境。

        反渗透适合于脱除染色槽废水中的离子和大分子,据报道40m3/d反渗透设备已经用于处理易变化的废水,主要是棉纺、合成纤维和棉纺的混和染色废水。由于分散染料的存在,因而预处理包括铝凝聚和调节pH值至5.0～6.0,随后用由二级组成的错流微滤设备,第一级苦咸水用膜具有>96%脱除率,颜色脱除率90%,总碳脱除率87%,第二级脱除率>98%,颜色脱除
率94%。因此,回到染色车间的渗透液质量可与自来水相比。

        在反渗透压力8.0MPa,温度25℃的条件下,以中空纤维膜处理羊毛印染废水,发现经反渗透处理后废水的色度、电导率(盐含量)等指标都有明显降低。J.J.Porter探讨了RO处理染色废水所得的浓缩液和透过液重新利用的可行性,认为可减少染料使用量16%,透过液也可重新利用。

        3、化纤废水
        在黏胶纤维工业中,工艺用水对终端产品质量有直接的影响。同时,黏胶纤维行业属高用水行业,根据国家有关行业政策和可持续发展的相关规划,必须积极推行清洁生产,达到以质换量,废水减量化。采用反渗透工艺对化纤废水进行深度处理，可达到良好的处理效果，因此反渗透工艺在提高工业用水水质,加大水的重复利用率方面的优势明显,可使企业取得更大的经济效益和社会效益。
 

锅炉水的合理处理是保证锅炉能否正常运行的关键。如果锅炉水处理不当,则会使锅炉内部出现结垢、腐蚀和汽水蒸腾现象。结垢直接影响传热和汽水正常循环,不仅能够造成结垢下腐蚀、燃料浪费和缩短锅炉寿命，而且容易引发胀管、变形或爆管事故。腐蚀可以影响锅炉材料的强度，缩短锅炉寿命,造成裂纹甚至爆炸事故。汽水共腾直接影响蒸汽质量,可能导致过热器及其它用汽设备结垢甚至引起安全事故。因此,锅炉给水进入锅炉前必须进行水处理。

        针对国内高硬度、高碱度、高电导率给水地区，采用常规水处理方法无法满足锅炉给水的要求。随着水处理技术的发展，采用反渗透膜法水处理技术，替代离子交换法，可以有效地去除水中各种离子、分子、有机胶体、细菌、病毒、热源等，是一种高效、低耗、无污染的水处理技术，适用于处理含盐量较高的水质。

        反渗透技术在锅炉给水中的应用具有非常广泛的前景，该项技术能够保证用水安全，高效节能，将会逐渐取代传统锅炉水处理方法的高科技换代产品。在实际应用中，可以根据进水水质的不同，选配不同的工艺流程，来满足电站锅炉、工业锅炉等各种高、中、低压锅炉的供水要求。

 膜技术用于食品工业始于60年代未,首先应用于乳品加工,随后才逐渐用于果蔬汁饮料的无菌过滤、酒类精制和酶制剂的提纯和浓缩等方面。

       1、反渗透设备在果蔬汁浓缩加工中的应用

         果汁浓缩,可以减少果汁容积,便于运输贮藏能够提高果汁贮藏的稳定性。常规的果汁浓缩是采用多级真空蒸发法。由于热作用的影响易导致果汁芳香成分的逸散、褐变和焦糊味道的产生,耗能高。

       为了提高产品质量和降低能耗,。目前最有可能替代热浓缩的是膜分离技术。用于果蔬汁浓缩一般采用反渗透浓缩技术。它适用于分子量小于500道尔顿的低分子无机物或有机物水溶液的分离,操作压力也容易控制,一般为0.1~10Mpa。

      人们对反渗透浓缩苹果、梨、柑桔、菠萝、葡萄及蕃茄等果蔬汁在近20年的时间内作了大量的研究。果蔬汁浓缩多用醋酸纤维素反渗透膜,它对醇和有机酸的分离率较低,与蒸发法相比,反渗透浓缩的果汁可使浓缩果汁有更好的芳香感与清凉感。

       采用蒸发法浓缩的果汁,其中芳香成分几乎全部消失;采用速冻法浓缩的果汁芳香成分只保留8%,而采反渗透法芳香成分可保留30%~60%,而且脂溶性部分比水溶性部分保留更多,Vc、氨基酸及香气成份的损失均比真空蒸馏浓缩要小得多。果汁浓缩时膜的透水速率随果汁种类、操作条件以及预处理条件而异。透过膜的液体成分因膜种类而异,一般都含有一定量的无机盐和果酸,透过液可作为矿泉水或天然饮料的用水。利用醋酸纤维膜管式反渗透装置浓缩苹果汁可以得到高质量的浓缩苹果汁。用高脱除率和低脱除率二种卷式反渗透组件所组成的反渗透流程,可以制取相对高浓度的苹果浓缩汁。

       2、反渗透设备茶饮料

       茶饮料目前正值黄金上升期，茶饮料是由茶叶提取物，速溶茶粉、茶浓缩汁经过滤调配制得，其中速溶茶粉或浓缩汁对实现“集中生产主剂、分散灌装”的工业化生产起到很大作用。由于绿茶汁中含有丰富的叶绿素和多酚类营养保健物质，这些成份易氧化褐变，而应用反渗透膜低温浓缩方法工业化生产制得澄清、黄绿明亮具有原汁原味的绿茶风味。

       工艺流程：绿茶叶→浸提→过滤→制冷→超过滤→反渗透膜浓缩→绿茶浓缩汁→速溶茶粉

       绿茶汁在生产过程中易氧化褐变，温度高易使茶汁产生熟汤味，故在工艺中对绿茶汁进行制冷，冷却到15～18℃以达到护色、保质、延缓氧化褐变的目的。

       反渗透膜浓缩的前提是必须达到膜的进液要求，故对绿茶汁进行超过滤，去除大分子物质及一些杂质，使之达到要求。

       绿茶汁是利用500kg绿茶叶用1:20的水浸提，通过超滤后得到8500kg浓度为1.5%左右的澄清绿茶液。温度为15～18℃的绿茶汁在浓缩过程中，由于在闭路中循环，绿茶汁温度逐渐上升，所以在设备中配有换热器，将茶汁温度降低，以减弱茶水的热效应。浓缩结束时，温度控制在≤23℃，即温升控制在≤5℃。反渗透膜耐温≤45℃，实际控制为≤23℃。温度低，极大地抑制了绿茶汁的氧化褐变及熟汤味。

       利用反渗透膜低温浓缩绿茶汁极大地抑制了绿茶汁在生产过程中的氧化褐变以及熟汤味，可以得到色、香、味俱佳的浓缩绿茶汁。
 

海水淡化技术种类很多，有蒸馏法（多级闪蒸、多效蒸馏、压汽蒸馏等）、膜法（反渗透、电渗析、膜蒸发等）、离子交换法、冷冻法等，但适用于大规模淡化海水的方法只有多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）和反渗透法（RO）。

       反渗透法于20世纪70年代起用于海水淡化，经过几十年的发展，随着反渗透膜性能提高、预处理技术进步、能量回收效率的提高等，已成为投资最省、成本最低、应用范围广泛的海水淡化技术。

        反渗透法是一种膜分离淡化法，该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜将海水与淡水分隔开，若对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将通过半透膜进入到淡水中。反渗透海水淡化法（SWRO）技术使反渗透技术的发展有了更广阔的前景。经过几十年的不断发展，海水淡化反渗透膜的性能有了较大的提高，膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜等新型材料与高效膜。目前的反渗透膜，水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约为1978年的四分之一，价格稳中有降。

        反渗透法的适应性强，应用范围广，规模可大可小，建设周期短，不但可在陆地上建设，还适于在车辆、舰船、海上石油钻台、岛屿、野外等处使用。美国陆军在20世纪70年代初，在评价了若干方案后，选用反渗透技术为陆军使用的最合适的净化水技术，美国海军首先将此技术用于潜艇淡化水，后来又应用于其他舰船。近年来新造船舶或旧船上的更新换代海水淡化装置都已倾向于选用反渗透装置。

       美国海水淡化的研究重点是反渗透技术，西欧尤里卡计划中的首批尖端项目就包括“海水淡化渗透膜”，日本的“90年代产业基础研究开发制度”中列入了高效分离膜，由此可见反渗透膜法水处理技术在当代高科技中的竞争地位。1989年前，采用反渗透技术进行海水淡化的淡化水产量占世界海水淡化市场的6%，到1997年底已升至14%，近10年的市场占有率更是呈直线上升趋势。反渗透法在21世纪将与蒸馏法一起成为海水淡化的主导技术。