废物资源综合利用技术丛书–城镇污水资源综合利用

1.针对性强，本书针对我国污水处理现状提出了针对性的解决措施和技术。

 

本书共8章，基于污染物去除这一城镇污水资源综合利用的前提，介绍了城镇污水资源综合利用的现状、城镇污水污染物去除与资源回收利用、城镇污水资源利用途径与方式、城镇污水污泥特性与土地处置利用、城镇污水污泥资源化利用技术、城镇污水热能的回收利用、城镇污水热能利用系统运行效能与利用潜力以及城镇污水深度处理及资源利用工程实例。本书理论联系实际，具有较强的理论性、技术性和实用性，可供从事城镇污水处理处置等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校环境工程、市政工程及相关专业师生参阅。

尹军，吉林省科学技术协会，副主席、教授、博士生导师，长期从事水污染控制和污水资源化技术的研究，在饮用水深度处理技术、水质安全保障技术、城市污水热能回收利用技术、污水高级氧化处理技术、污水回用及中水道技术、污泥处理及资源化技术、污水生态治理工程技术及水污染流域综合治理技术等方面的研究工作中取得了一系列突出成果。近30年来，主持和参与完成了30多项科研项目，其中10多项获省部级科技进步一、二、三等奖，并有30余项科研项目通过省级鉴定，有10多项成果被认为达到先进水平，出版学术专著10部。

第1章绪论

1.1城镇污水的组成与排水体制001

1.1.1城镇污水的组成001

1.1.2城镇排水体制003

1.2城镇污水综合利用相关水质指标005

1.2.1城镇污水的物理指标005

1.2.2城镇污水的化学指标006

1.2.3城镇污水的生物指标013

1.3水资源状况与污水资源综合利用014

1.3.1水资源状况及其特征014

1.3.2水资源危机及解决对策018

1.3.3城镇污水水质特征020

1.4城镇污水资源综合利用发展状况及前景022

1.4.1城镇污水资源综合利用的意义022

1.4.2国外城镇污水资源综合利用发展状况023

1.4.3国内城镇污水资源综合利用状况027

1.5城镇污水综合利用存在的问题与对策030

1.5.1城镇污水综合利用主要问题030

1.5.2城镇污水综合利用的主要对策032

1.5.3我国城镇排水系统的改进措施033

参考文献037

第2章城镇污水污染物去除与资源回收利用

2.1城镇污水有机污染物去除技术038

2.1.1有机污染物的生物处理原理038

2.1.2活性污泥法040

2.1.3生物膜法044

2.2城镇污水脱氮处理技术047

2.2.1生物脱氮机理047

2.2.2生物脱氮处理工艺049

2.2.3生物脱氮处理工艺主要影响因素051

2.3城镇污水除磷技术053

2.3.1化学除磷技术053

2.3.2生物除磷技术055

2.4城镇污水悬浮物与浊度去除技术060

2.4.1混凝处理技术060

2.4.2过滤处理技术064

2.5城镇污水消毒处理技术071

2.5.1消毒原理071

2.5.2化学氧化剂消毒072

2.5.3光电技术消毒077

2.5.4协同消毒078

2.6城镇污水生物处理新技术079

2.6.1膜生物反应器(MBR)工艺079

2.6.2腐殖活性污泥技术082

2.6.3新型污泥减量技术085

2.7污水中的资源回收利用技术086

2.7.1金属离子的回收087

2.7.2酸碱物质的回收093

2.7.3油类物质的回收097

2.7.4有机原料的回收099

2.7.5污水中磷的回收102

参考文献107

第3章城镇污水资源利用途径与方式

3.1城镇污水再生利用类型与水质要求108

3.1.1城镇污水再生利用的主要类型108

3.1.2不同利用途径的水质要求108

3.2城镇污水资源利用方式116

3.2.1城镇污水回用于工业用水117

3.2.2城镇污水回用于农业用水121

3.2.3城镇污水回用于景观水体124

3.2.4城镇污水用于地下水回灌125

3.2.5城镇污水回用于建筑中水126

3.2.6城镇污水回用于生活杂用水127

3.3城镇污水资源利用若干问题128

3.3.1城镇污水资源利用的技术要求128

3.3.2城镇污水回用于农业灌溉的问题131

3.3.3城镇污水回用于工业用水的问题132

3.3.4城镇污水回用于娱乐景观用水的问题133

3.3.5城镇污水回用于地下水回灌的问题133

3.3.6与城镇供水系统的关系134

3.4污水再生回收利用系统水质模型135

3.4.1部分回用系统水质模式135

3.4.2全部回用系统水质模式136

3.4.3污水再生回收利用系统水质模型分析137

3.4.4污水再生回收利用系统水质模型分析结果139

3.5城镇污水资源利用项目的目标与规划139

3.5.1城镇污水资源利用的目标139

3.5.2城镇污水资源利用项目的规划方法141

3.5.3城镇污水资源利用项目的规划方案141

3.5.4城镇污水资源利用项目的规划范围142

3.6城镇污水资源利用市场信息调查与评估142

3.6.1城镇污水资源利用市场信息调查142

3.6.2城镇污水资源利用市场评估144

3.7城镇污水资源利用工程的设计原则144

3.7.1城镇污水资源利用工程设计的特点144

3.7.2城镇污水资源利用工程设计的组织147

3.7.3城镇污水资源利用工程项目的合同147

3.8城镇污水资源利用工程项目的经济分析149

3.8.1经济分析的目的149

3.8.2经济分析的方法150

3.8.3经济评价的敏感性分析154

参考文献154

第4章城镇污水污泥特性与土地处置利用

4.1城镇污水污泥的来源与分类157

4.1.1城镇污水污泥的来源157

4.1.2城镇污水污泥的分类158

4.2我国城镇污水污泥的特性160

4.2.1污泥中的化学成分160

4.2.2污泥的微生物学特性164

4.2.3污泥中的有毒有机物166

4.3城镇污水污泥的土地处置利用167

4.3.1农田利用167

4.3.2林地利用168

4.3.3园林绿化利用169

4.3.4土地改良169

4.3.5污泥土地利用应注意的问题170

4.3.6污泥土地资源化利用准则173

4.4国内外城镇污水污泥处理处置与资源化利用状况及趋势175

4.4.1我国城镇污水污泥处理处置状况175

4.4.2国外城镇污水污泥处理处置状况176

4.4.3我国城镇污水污泥处理处置中存在的问题177

4.4.4我国城镇污水污泥处理处置与资源化利用对策181

参考文献182

第5章城镇污水污泥资源化利用技术

5.1城镇污水污泥的堆肥184

5.1.1堆肥的基本原理185

5.1.2污泥堆肥工艺及其控制187

5.2城镇污水污泥在建材方面的利用207

5.2.1烧结建材208

5.2.2污泥制水泥210

5.2.3污泥制生化纤维板213

5.2.4污泥制陶粒215

5.3污泥两相厌氧消化制沼气218

5.3.1两相厌氧消化工艺基本原理218

5.3.2两相厌氧消化工艺处理混合污泥的效能219

5.3.3预处理对低有机质污泥厌氧消化性能的改善221

5.4污泥气化法223

5.4.1基本原理与工艺流程223

5.4.2应用实例223

5.5污泥的其他方面资源化利用途径224

5.5.1污泥制动物饲料224

5.5.2污泥制吸附剂225

5.5.3污泥作黏结剂225

5.5.4污泥替代部分纸浆用于造纸226

参考文献226

第6章城镇污水热能的回收利用

6.1城镇污水的热能资源228

6.1.1城镇污水的热能特征229

6.1.2城镇污水处理厂水温变化特性分析230

6.1.3城镇污水热能资源利用的意义235

6.1.4城镇污水热能资源利用发展状况236

6.2热泵原理与特性237

6.2.1热泵工作原理237

6.2.2热泵的基本运行239

6.2.3不同热源的热泵种类244

6.2.4热泵的特性245

6.3城镇污水热能资源利用系统原理及方式250

6.3.1热回收热泵系统250

6.3.2污水热源泵的组成及工作原理251

6.3.3城镇污水热能资源利用系统工作原理252

6.3.4城镇污水热能资源利用基本方式253

6.3.5城镇污水热能资源利用热力学分析255

6.3.6其他水源热能资源回收利用系统256

6.3.7热泵集中供热(冷)系统257

6.3.8城镇污水的热能在融雪方面利用258

6.4城镇原生污水热能资源利用技术分析259

6.4.1城镇原生污水热能回收利用方式分类及特点259

6.4.2城镇原生污水热能资源利用方式分析及比较264

6.4.3城镇原生污水热能资源利用系统污水水质控制265

参考文献267

第7章城镇污水热能利用系统运行效能与利用潜力

7.1城镇污水热能利用系统评价指标的计算与分析268

7.1.1节能性评价指标的计算与分析268

7.1.2经济性评价指标的计算与分析269

7.1.3环保性评价指标的计算与分析270

7.2处理后污水热能资源利用系统运行效能分析270

7.2.1用于供暖时的运行效能分析271

7.2.2用于空调制冷时的运行状况272

7.3原生污水热能资源利用系统运行效能分析273

7.3.1用于供暖时的运行效能分析274

7.3.2用于空调制冷时的运行效能分析275

7.4不同换热形式的污水热能资源利用系统运行工艺分析277

7.4.1直接换热式污水热泵系统运行工况分析277

7.4.2间接换热式污水热泵系统运行工况分析278

7.4.3两种换热形式的运行效果280

7.5城镇污水热能资源利用节能潜力和经济性的分析281

7.5.1计算和分析方法281

7.5.2节能潜力与经济性284

7.6城镇污水热能资源利用对减少大气污染的作用285

7.6.1计算和分析方法286

7.6.2减少大气污染的作用287

参考文献288

第8章城镇污水深度处理及资源利用工程实例

8.1国内某城镇污水深度处理及景观利用工程实例289

8.1.1概况289

8.1.2污水处理流程及主要构筑物290

8.1.3底部曝气氧化沟系统的特点与运行控制要点294

8.1.4底部曝气氧化沟中试启动试验297

8.1.5污水深度处理工艺301

8.1.6污水处理厂运行效果302

8.2国内某城镇污水处理厂升级改造工程实例307

8.2.1概况307

8.2.2改造前污水处理厂工艺流程308

8.2.3升级改造工程的相关试验研究310

8.2.4污水生物处理升级改造工程措施与工艺311

8.2.5升级改造后运行效果313

8.2.6升级改造后改善受纳水体作用317

8.3国内某城镇污水处理厂剩余污泥高温好氧堆肥工程实例317

8.3.1概况317

8.3.2污泥好氧发酵堆肥工艺分析318

8.3.3污泥好氧发酵堆肥工艺运行分析321

8.3.4污泥好氧发酵堆肥工艺技术经济分析324

8.4国内某城镇污水热能回收利用研究实例325

8.4.1试验流程及条件325

8.4.2与其他供能方式的比较326

8.5国内某城镇污水处理厂二级出水热能利用实例328

8.5.1二级出水热泵系统328

8.5.2运行维护329

8.5.3基建投资和运行成本330

8.6国内某住宅建筑污水热能利用实例331

8.6.1地下环路式水源热泵系统331

8.6.2地下水式水源热泵系统332

8.6.3水环式水源热泵系统332

8.7日本城镇污水热能回收利用工程实例333

8.7.1利用城镇污水的热能供热和制冷333

8.7.2直接利用城镇污水的热能融雪334

参考文献337

索引

近年来随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，城镇化和工业化进程的加速，水体污染严重和水资源短缺问题日显突出，已成为我国经济社会发展和城镇化的制约因素。人们在认识到水污染治理和水资源保护重要性的同时，对城镇污水资源综合利用的意义和作用也达成了共识。经济和社会的持续发展应与水环境的保护和水资源的合理开发利用同步，开展城镇污水资源综合利用既有利于水环境的保护，又有助于水资源的合理开发利用。

人们对城镇污水资源综合利用有一个认识过程。实际上，潜意识的城镇污水资源利用一直在进行。对自然界的很多江河而言，往往依江河上下游两侧会有多座城镇坐落，此时流经下游城镇的河水中总是会含有上游城镇排入的城镇污水，因此在河流终排入海洋或某一湖泊之前必然作为水资源被重复利用多次，而且这种问题不但涉及一个地区、一个国家甚至多个国家，且是一种普遍现象。河水的这种自然回用方式在人类文明的发展进程中始终存在，只是不易引起人们的重视。只有当河流污染导致水质变差，影响其使用功能时，人们才会发现问题的严重性，才会认识到水的自然净化能力是有限的，需要通过外界的现代科学技术手段来维护水体自然回用，从而推动城镇污水资源综合利用技术的不断进步。

目前在谈论城镇污水资源综合利用问题时，大多还只是关注提升水质后的再生利用，对城镇污水的资源开发也更多是满足于将城镇污水作为水资源的补充利用，却忽视了城镇污水相关的其他资源潜能的开发利用。这种城镇污水资源的利用还不能说是真正意义上的城镇污水资源综合利用，只能说是城镇污水的再生利用，而真正意义上的城镇污水资源综合利用，应是随着经济发展与科学技术进步，在进一步扩大城镇污水的再生利用范围的基础上，将污水处理过程中产生的污泥作为一种资源进行开发利用，并回收利用城镇污水中所蕴藏的热能。

这些问题如在过去讲，人们会觉得很难去解决，认为得不偿失，或不值得去做，但在城镇污水二级处理已相当普及的今天，这些问题的解决不再困难。因为目前讨论问题的起点已发生明显变化，现在人们面对的不再是过去那种未经任何处理的城镇污水，而是已经达到一级A或一级B的城镇污水，这些处理达标的城镇污水再经若干处理很容易成为符合各种用途要求的再生水，人们很难通过五官来区分再生水和天然水，同时城镇污水的热能回收利用也比以前更容易实施，因此将处理后的污水直接排放实在可惜。此外，为了防止产生二次污染，也必须妥善处置污水处理过程中产生的污泥，使得污泥的资源型潜能得以重视，特别是现代污水处理与环境设备技术的不断进步，都为全面开展城镇污水资源综合利用创造了有利条件。

我们认为城镇污水资源综合利用的前提是去除污水中的各种污染物，现代污水资源综合利用技术应是集污水再生回用、污泥利用及污水热能利用为一体。城镇污水资源综合利用是变废为宝的过程，当今的城镇污水资源综合利用技术，不能仅仅满足于将城镇污水只作为水资源的补充利用，应将城镇污水视为一个潜力巨大的、具有多种潜能的资源，在不断深入研究和开发各种污水资源化技术基础上，进一步从不同角度挖掘、开发城镇污水资源化过程中蕴藏的各种潜能。

本书正是基于上述观点和认识，为了适应形势发展的需要，根据近年来国内外在城镇污水资源综合化利用领域所取得的科学技术进步成果，并结合我们近年来参加国家“十一五”和“十二五”水体污染控制与治理科技重大专项课题研究成果编著而成的。

本书在分析了城镇污水水质特征的基础上，针对我国城镇污水资源综合利用状况和存在的问题及发展趋势，基于城镇污水资源综合利用的前提是污染物去除、现代污水资源综合利用技术应是集污水再生回用、污泥利用及污水热能利用为一体的观点，介绍了近年来广泛采用的各种城镇污水污染物去除技术及新技术，论述了城镇污水再生利用类型与水质要求、城镇污水资源利用途径与方式、目标与规划评价及工程的设计原则，同时还介绍了城镇污水污泥特性、城镇污水污泥的主要资源化利用途径、技术方法及需考虑的工程技术问题，城镇污水热能回收利用系统的原理、技术方式、工艺技术与主要影响因素分析，并进行了若干较为详细的城镇污水深度处理及资源利用工程实例分析。

本书在反映国内外该领域的科研与应用成果基础上，理论联系实际，以使内容更加丰富，系统性更强，既具有较强的理论性和技术性，又具有一定的实用性。我们希望通过该书的出版，为进一步丰富和完善城镇污水资源综合利用理论与技术体系，推动我国城镇污水资源综合利用深入发展做出微薄贡献。

借此本书出版之际，十分感谢国家“十一五”和“十二五”水体污染控制与治理科技重大专项课题的帮助，吉林省环保厅、吉林建筑大学、长春水务集团、长春城乡规划设计研究院等单位的大力支持。正是由于得到了这些帮助和支持，才使本书顺利完成。在本书的编著过程中，由尹军负责全书各章的编著、统稿和定稿，张居奎、刘志生、陈雷、韦新东等参与了本书部分内容的资料整理和编著工作。

由于作者水平和时间所限，本书在编著过程中的不妥和疏漏之处在所难免，敬请读者予以批评指正。

编著者

2017年6月