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1.1水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的概念
關(guān)于水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的概念,到目前為止學(xué)術(shù)界并未明確提出,大多數(shù)是在循環(huán)經(jīng)濟(jì)的概念基礎(chǔ)上,從城市或產(chǎn)業(yè)的角度提出了一些近似的概念。
陳琨[1]從實(shí)施水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的模式方面,提出水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)應(yīng)該至少包括兩層內(nèi)涵:一是在用水環(huán)節(jié),對(duì)于跑、冒、滴、漏、污實(shí)現(xiàn)最小量化,最大限度地實(shí)現(xiàn)水的凈化、回收、循環(huán)利用,達(dá)到或接近水的零排放;二是尊重自然界水的循環(huán)規(guī)律,在區(qū)域范圍內(nèi),通過(guò)經(jīng)濟(jì)、工程技術(shù)、立法等手段調(diào)整水的時(shí)空合理分布和利用,維護(hù)水的自然循環(huán)系統(tǒng),使水資源得以永續(xù)利用。張鋇[2]從社會(huì)水循環(huán)的角度,提出了水產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的概念,他認(rèn)為,水產(chǎn)業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)應(yīng)是一種在對(duì)水資源不斷循環(huán)利用基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,其中污水處理資源化、減量化和無(wú)害化,是水產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一條重要原則和標(biāo)志。
正確而又合理的水循環(huán)經(jīng)濟(jì)定義是水循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分析、核算與制定水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的基礎(chǔ)。綜上所述,在對(duì)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)及其應(yīng)用這一研究過(guò)程中,雖然各位學(xué)者給水循環(huán)經(jīng)濟(jì)所下的定義,規(guī)定的研究對(duì)象、研究范圍等都有所不同,然而隨著社會(huì)的進(jìn)步和研究成果的大量問(wèn)世,彼此間的差異將逐步縮小。本文認(rèn)為,水循環(huán)經(jīng)濟(jì)首先是一種先進(jìn)的水資源經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,它是建立在社會(huì)水循環(huán)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想,按照水資源節(jié)約、水環(huán)境友好的原則,在人們?cè)谏a(chǎn)和生活過(guò)程中,在水資源開(kāi)發(fā)利用的各個(gè)環(huán)節(jié),始終貫穿“減量化、再利用、再循環(huán)”的原則,重視采用新技術(shù)、新材料、新工藝,并以完善的制度建設(shè)、管理體制、運(yùn)行機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)社會(huì)發(fā)展的最終可持續(xù)性。
1.2水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特征
根據(jù)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的定義,通過(guò)傳統(tǒng)水資源利用模式和水循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的對(duì)比分析可以得出,水循環(huán)經(jīng)濟(jì)作為一種先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式具有如下特征。
1.2.1發(fā)展目標(biāo)上追求效率、效益和可持續(xù)的統(tǒng)一性
水循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式在發(fā)展目標(biāo)追求水資源利用的效率、效益和可持續(xù)性三者的統(tǒng)一,要求水資源利用模式必須按這三大目標(biāo)進(jìn)行重新構(gòu)建。
(1)效率特征要求水資源利用注重節(jié)水,節(jié)水應(yīng)在不降低人民生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展能力的前提下,在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的支撐下,采取綜合措施減少用水過(guò)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(xiàn)在中觀上水資源配置的高效益,要構(gòu)建節(jié)水型經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和節(jié)水型社會(huì)系統(tǒng)。例如,非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的用水效益大大高于農(nóng)業(yè),低耗水產(chǎn)業(yè)的用水效益高于高耗水產(chǎn)業(yè),經(jīng)濟(jì)作物的用水效益高于種植業(yè),這要求通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化配置水資源,將水從低效益用途配置到高效益領(lǐng)域,提高單位水資源消耗的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。
(3)可持續(xù)性是指水資源利用充分考慮了對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù),不以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià),這是水循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式追求的最高目標(biāo)??沙掷m(xù)性主要體現(xiàn)在宏觀層面,要求區(qū)域發(fā)展與水資源承載能力相適應(yīng),塑造持續(xù)發(fā)展型社會(huì);要求一個(gè)流域或地區(qū)量水而行,以水定發(fā)展,打造與當(dāng)?shù)刭Y源稟賦相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);要求通過(guò)統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局和精心管理,協(xié)調(diào)好生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水的關(guān)系,將農(nóng)業(yè)、工業(yè)的結(jié)構(gòu)布局和城市人口的發(fā)展規(guī)模控制在水資源承載能力范圍之內(nèi)。
1.2.2管理環(huán)節(jié)上追求供水、用水和排水等環(huán)節(jié)的健康循環(huán)
發(fā)展水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的最終目的是為人類(lèi)提供健康的水資源生存環(huán)境,水循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求水資源利用的各個(gè)環(huán)節(jié)和途徑都應(yīng)追求健康循環(huán),且貫穿于整個(gè)水的社會(huì)循環(huán)過(guò)程中。水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的健康、良性循環(huán)特征體現(xiàn)在水資源利用的各個(gè)環(huán)節(jié)中,需要貫徹以下三個(gè)基本原則。
(1)輸入端的減量化原則(Reduce)。要求在供水環(huán)節(jié),減少進(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)流程的水資源量,即用較少的水資源投入滿足既定的生產(chǎn)或消費(fèi)需求,在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的源頭就做到節(jié)約水資源和減少污染。在生產(chǎn)中,要求采用清潔生產(chǎn)技術(shù)、節(jié)水技術(shù)和節(jié)水實(shí)踐,從而減少生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)水資源的需求量;在生活中,要求人們使用節(jié)水器具和采用節(jié)水實(shí)踐來(lái)減少對(duì)水資源的過(guò)度需求,從而達(dá)到減少?gòu)U水排放的目的。
(2)過(guò)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(guò)程排出的水資源能夠直接為下一工序或過(guò)程所用,水資源在生產(chǎn)過(guò)程中盡量多次重復(fù)利用。在生產(chǎn)中,要求企業(yè)采用清潔生產(chǎn)和先進(jìn)技術(shù),以便于排出的水能夠不經(jīng)任何處理就能為另一用途所用;在生活中,鼓勵(lì)人們采取措施將生活水重復(fù)使用后用于沖廁、灌溉等用途。
(3)輸出端的再循環(huán)原則(Recycle)。要求生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中的污水重新變成可以利用的資源而不是無(wú)用的廢水。廢水資源化通常有兩種方式:一是水資源循環(huán)利用后形成與原來(lái)相同的產(chǎn)品,二是水資源循環(huán)利用后形成不同的新產(chǎn)品,廢水資源化后形成不同的產(chǎn)品可用于不同的用途。再循環(huán)原則要求水資源相關(guān)者將失去功能的廢水恢復(fù)功能,從而可以再利用,以使水資源整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)閉合。
1.2.3利用手段上追求科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與行政手段的一體化
先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,如果沒(méi)有先進(jìn)技術(shù)的輸入,水循環(huán)經(jīng)濟(jì)所追求的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境多目標(biāo)將難以從根本上實(shí)現(xiàn)。水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)支持體系由五類(lèi)構(gòu)成,包括替代技術(shù)、減量化技術(shù)、再利用技術(shù)、污水資源化技術(shù)、系統(tǒng)化技術(shù)等。
有效的經(jīng)濟(jì)政策是水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力和必要保障。水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式要求應(yīng)充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制對(duì)水資源配置的基礎(chǔ)作用,充分利用價(jià)格、稅收和財(cái)政等各種經(jīng)濟(jì)手段,包括建立征收水資源稅制度、上下游生態(tài)補(bǔ)償制度、污水資源化稅收優(yōu)惠制度等,從而實(shí)現(xiàn)符合水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的3R原則。
法律和法規(guī)作為一種強(qiáng)制手段可以有效地推動(dòng)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也是所有發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的重要手段。從目前法制建設(shè)的需要來(lái)看,我國(guó)在水循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法中存在著很多立法空白,極大地影響了水資源循環(huán)利用的順利進(jìn)行,迫切需要制定新的法律法規(guī)來(lái)規(guī)范各種水資源利用的行為,例如:建立《節(jié)水型社會(huì)基本法》、《污水資源化利用管理?xiàng)l例》等法律和制度,是水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式在管理手段上的重要特點(diǎn)。2水循環(huán)經(jīng)濟(jì)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
在水循環(huán)的研究與實(shí)踐應(yīng)用方面,近年來(lái)許多國(guó)家和地區(qū)結(jié)合自己的實(shí)際做了大量的工作。這些國(guó)家和地區(qū)包括:澳大利亞、美國(guó)、加拿大、納米比亞、日本、歐盟成員國(guó)以及西亞、非洲、拉丁美洲等國(guó)家。Asano等[3]認(rèn)為水資源需求的數(shù)量和調(diào)配的范圍隨著人類(lèi)生活與社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展而不斷擴(kuò)大,一方面社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展需要擴(kuò)展水資源的調(diào)配范圍;另一方面社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展也提高了調(diào)水的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實(shí)力。Metcalf[4]從污水再生的角度系統(tǒng)論述了污水處理、處置和回用的基本原理。Beekman[5]從節(jié)水減污的角度系統(tǒng)論述了水體保護(hù)、循環(huán)利用的基本原理。Lund[6]對(duì)調(diào)水的成本與風(fēng)險(xiǎn)交易以及對(duì)自然、經(jīng)濟(jì)的影響進(jìn)行了分析。Glenn-Marie[7]建立了國(guó)家層面水資源循環(huán)體系和水實(shí)物量核算投入產(chǎn)出表,并用于南部非洲國(guó)家(如納米比亞)的水資源核算,進(jìn)而分析水資源對(duì)各部門(mén)經(jīng)濟(jì)的影響,提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。
其中,澳大利亞無(wú)論在水循環(huán)研究方面,還是實(shí)踐方面,都頗為成功。從1977年開(kāi)始,澳大利亞有關(guān)部門(mén)便開(kāi)始著手再生水項(xiàng)目的可行性研究,為了成功舉辦2000年悉尼奧運(yùn)會(huì),澳大利亞政府相繼出臺(tái)了《國(guó)家水資源管理戰(zhàn)略框架》和《NSW城市和社區(qū)循環(huán)水利用導(dǎo)則》,并建立了相應(yīng)的循環(huán)水管理機(jī)構(gòu)、管理制度和標(biāo)準(zhǔn);目前,在澳大利亞大約有500個(gè)污水處理廠,其中有一半從事循環(huán)水的開(kāi)發(fā),每年大約有150GL到200GL的廢水被循環(huán)利用。2004年,在澳大利亞國(guó)會(huì)資助下,澳大利亞技術(shù)科學(xué)與工程學(xué)院出版了《澳大利亞的水循環(huán)研究》報(bào)告。這份研究報(bào)告介紹了澳大利亞當(dāng)前水循環(huán)利用情況,主要強(qiáng)調(diào)生活和工業(yè)廢水的處理程度和循環(huán)利用問(wèn)題。報(bào)告討論了一系列問(wèn)題,既有國(guó)際的,又有國(guó)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn),并提出了未來(lái)水循環(huán)利用和管理的24條建議:水循環(huán)的定義、水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必要性、循環(huán)水的水權(quán)問(wèn)題、相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)的修訂和建立、循環(huán)水項(xiàng)目的可行性研究、循環(huán)水成本與價(jià)格方案與操作辦法、對(duì)污水處理過(guò)程的技術(shù)創(chuàng)新、循環(huán)水項(xiàng)目的投融資方式、國(guó)家水資源管理機(jī)構(gòu)改革、公眾參與循環(huán)水項(xiàng)目的必要性等[8]。
隨著水資源的日益緊缺,在中國(guó),許多城市將廢水循環(huán)利用作為滿足日益增長(zhǎng)水資源需求的一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略措施,對(duì)于水資源節(jié)約利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)水循環(huán)利用的研究也逐漸開(kāi)展起來(lái),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(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀建設(shè)節(jié)水防污型社會(huì)研究”,賈紹鳳[10]的“社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)水循環(huán)研究進(jìn)展”和陳琨[1]的“我國(guó)實(shí)施水循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的途徑”等,這些成果對(duì)節(jié)水型社會(huì)的建立、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)水循環(huán)的研究方向、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)水循環(huán)的評(píng)價(jià)、水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式進(jìn)行了研究。在實(shí)踐方面,廢水循環(huán)利用主要在以下幾方面:農(nóng)業(yè)灌溉,同時(shí)改善河流質(zhì)量;作為工業(yè)冷卻水;市政用水,如草地和樹(shù)林;酒店和居民區(qū)沖洗廁所;經(jīng)過(guò)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(xiàng)目執(zhí)行的可行性,許多水資源短缺和污染嚴(yán)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(yè)園區(qū)作為試點(diǎn)。
綜上所述,隨著水資源危機(jī)逐漸加劇以及人類(lèi)對(duì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的追求,傳統(tǒng)的以“擴(kuò)大水資源供給”為目的的工程水利管理方式以及對(duì)水資源不合理的開(kāi)發(fā)、利用方式已經(jīng)不能適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)水資源合理開(kāi)發(fā)利用的要求。傳統(tǒng)的單一管理方式逐步向水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)方式轉(zhuǎn)變,水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間關(guān)系的研究也逐步由過(guò)去的單一水文學(xué)向多學(xué)科交叉延伸。
3水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的新理論支柱
關(guān)于水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的理論基礎(chǔ)呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉發(fā)展,可持續(xù)發(fā)展理論、物質(zhì)代謝理論以及產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)理論逐步成為該領(lǐng)域研究的主要理論支柱。
3.1可持續(xù)發(fā)展理論
產(chǎn)業(yè)革命以來(lái),人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然的兩重性愈加明顯,隨著人口問(wèn)題、資源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題——即全球問(wèn)題的提出,可持續(xù)發(fā)展成為我國(guó),也成為全世界二十一世紀(jì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的主題。這就要求要將水資源合理開(kāi)發(fā)利用提高到人口、經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境共同協(xié)調(diào)發(fā)展的高度來(lái)認(rèn)識(shí)??梢?jiàn),“可持續(xù)發(fā)展”的思想將推進(jìn)水資源的開(kāi)發(fā)和管理,并由此構(gòu)成未來(lái)水資源管理的新理論。
首先,可持續(xù)發(fā)展理論要求水資源利用要關(guān)注流域尺度或區(qū)域驚尺度的可持續(xù)發(fā)展。由于水資源與水環(huán)境系統(tǒng)以流域尺度為基本單元,可持續(xù)發(fā)展在協(xié)調(diào)水環(huán)境系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系時(shí),必須以流域整體思想為指導(dǎo)。恢復(fù)和逐步改善流域水資源環(huán)境系統(tǒng)的功能,是謀求可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
其次,可持續(xù)發(fā)展理論要求定量描述并分析水環(huán)境系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系,使得水環(huán)境核算研究成為當(dāng)前水環(huán)境經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的最前沿課題。水環(huán)境核算包括實(shí)物量核算與價(jià)值量核算,實(shí)物核算是建立在水循環(huán)定量分析的基礎(chǔ)上,用實(shí)物單位描述經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與水資源的輸入輸出關(guān)系;價(jià)值核算集中在水環(huán)境價(jià)值的內(nèi)涵、類(lèi)型及量化方法上,水資源價(jià)值核算將為水權(quán)、水價(jià)、排污權(quán)等水環(huán)境保護(hù)市場(chǎng)機(jī)制的形成奠定理論基礎(chǔ)。
最后,可持續(xù)發(fā)展理論要求水資源利用從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度考慮。循環(huán)經(jīng)濟(jì)作為生態(tài)效率高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式,在全球范圍受到廣泛的重視,是對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)。
3.2物質(zhì)代謝理論
人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)生產(chǎn)和消費(fèi)方式在不同時(shí)期的動(dòng)態(tài)演進(jìn),也是人類(lèi)對(duì)自然世界不斷進(jìn)行改造的歷史。早在19世紀(jì)中葉,馬克思就曾注意到城市迅速發(fā)展導(dǎo)致養(yǎng)分循環(huán)代謝斷裂的問(wèn)題(MetabolicRift),并且指出人類(lèi)社會(huì)與自然界之間存在著相互制約、相互影響的重要生態(tài)關(guān)聯(lián)[11]。但這以后,很少有學(xué)者在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出物質(zhì)代謝研究的重要思想或分析方法。
直到20世紀(jì)60年代,Kneese與Ayres以及Leontief等經(jīng)濟(jì)學(xué)家重新意識(shí)到現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)中物質(zhì)代謝過(guò)程的重要性,明確指出應(yīng)當(dāng)盡早開(kāi)展關(guān)于物質(zhì)流系統(tǒng)的研究,并且基于經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和投入產(chǎn)出方法分別提出了物料平衡分析的初步方法,用以解釋經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的生產(chǎn)與消費(fèi)以及外部性問(wèn)題,從而推動(dòng)了物質(zhì)代謝研究開(kāi)始逐漸應(yīng)用于識(shí)別產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)致的環(huán)境影響。1988年Ayres首次提出物質(zhì)代謝(IndustrialMetabolism,也叫產(chǎn)業(yè)代謝)的概念,并且指出所謂物質(zhì)代謝就是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系運(yùn)用勞動(dòng)力要素將原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品與廢物的一系列物質(zhì)過(guò)程的集合,這標(biāo)志著物質(zhì)代謝研究范疇正式確立并得到廣泛認(rèn)可[12]。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代,產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)的建立和進(jìn)一步發(fā)展為物質(zhì)代謝理論和成果應(yīng)用提供了切實(shí)的理論依據(jù),促進(jìn)了現(xiàn)代物質(zhì)代謝分析技術(shù)的發(fā)展與繁榮,使得人們逐漸認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有的物質(zhì)生產(chǎn)和消費(fèi)模式,即物質(zhì)社會(huì)代謝的結(jié)構(gòu)與組織形式,是導(dǎo)致人類(lèi)社會(huì)與自然生態(tài)系統(tǒng)之間尖銳沖突的本質(zhì)根源。由此,以優(yōu)化或重組物質(zhì)代謝過(guò)程為目標(biāo),從根本上轉(zhuǎn)變現(xiàn)行經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)使之更加符合自然生態(tài)規(guī)律,已成為實(shí)踐可持續(xù)發(fā)展道路的主流方向之一。同樣,水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的研究也需要分析生產(chǎn)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)的水資源物質(zhì)流代謝過(guò)程,從根本上提出符合水資源節(jié)約、高效的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,因此,物質(zhì)代謝理論成為了水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的基礎(chǔ)理論之一。
3.3產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)理論
產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)主要以物質(zhì)和能量代謝為主要研究?jī)?nèi)容。其主要采用物質(zhì)利用強(qiáng)度、物質(zhì)生產(chǎn)力、循環(huán)利用率三種指標(biāo)分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)代謝效率[13]。以生產(chǎn)部門(mén)的水資源為例,物質(zhì)利用強(qiáng)度通過(guò)分析部門(mén)水資源消耗強(qiáng)度與其相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出在整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中所占比例,識(shí)別水資源利用效率;物質(zhì)生產(chǎn)力則將水資源投入作為生產(chǎn)力要素之一,采用單位水資源的產(chǎn)品或產(chǎn)值指標(biāo)來(lái)衡量水資源生產(chǎn)力水平。水資源利用強(qiáng)度越低、水資源生產(chǎn)力水平越高,說(shuō)明經(jīng)濟(jì)體系對(duì)于水資源投入的依賴(lài)性越小,系統(tǒng)的封閉性越好;水資源循環(huán)利用率則用于表征經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的“廢水”或“水污染物”的再循環(huán)、再利用程度,循環(huán)利用率越高,說(shuō)明耗散損失進(jìn)入環(huán)境的水污染物越小,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)水資源、水環(huán)境的壓力就越小,而系統(tǒng)的穩(wěn)定性也越高。
應(yīng)當(dāng)指出,雖然自然生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成與運(yùn)行模式為重新組織現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方式與消費(fèi)提供了一個(gè)參照系,但是到目前為止產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)并未提出標(biāo)準(zhǔn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式來(lái)保證這一戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),目前關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題主要包括:(1)自然生態(tài)系統(tǒng)的資源代謝過(guò)程的組織和協(xié)調(diào)機(jī)理如何?對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)和消費(fèi)以及污染物的循環(huán)利用有哪些現(xiàn)實(shí)意義?例如,水資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的代謝規(guī)律如何進(jìn)行定量描述?如何提高廢水循環(huán)利用率?(2)自然生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)分解和再利用的方式有哪些?它們對(duì)發(fā)現(xiàn)水循環(huán)利用的新途徑有哪些啟示?例如,如何避免經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中污水回收和再利用過(guò)程本身也可能導(dǎo)致的環(huán)境污染?盡管產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)理論尚未發(fā)展完善,但是其提出的一系列理論方法為水資源的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分析和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式制定提供了重要參考價(jià)值,使水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)按照自然生態(tài)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)行規(guī)則重構(gòu)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)成為可能和可行。4水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究新方法與手段
在對(duì)水循環(huán)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系研究的方法上,由于水的流動(dòng)與循環(huán),水環(huán)境系統(tǒng)與水社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在不同時(shí)空尺度下進(jìn)行能量、物質(zhì)的交換并交互影響,現(xiàn)代水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系研究必須從系統(tǒng)的角度出發(fā),研究水環(huán)境系統(tǒng)與水社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的整體行為、演化規(guī)律及其相互作用,從區(qū)域、流域方面加強(qiáng)水資源循環(huán)、定量分析。為此,物質(zhì)流分析技術(shù)(MaterialFlowAnalysis,MFA)與投入產(chǎn)出分析技術(shù)(Inputandoutput,I/O)成為了水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的主流方法。
4.1物質(zhì)流分析技術(shù)(MFA)
物質(zhì)流分析是根據(jù)工業(yè)代謝和社會(huì)代謝的概念,依自然環(huán)境為經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)提供的物質(zhì)輸入,通過(guò)加工、貿(mào)易、使用、回收、廢棄等過(guò)程形成的系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ),以及返回到自然環(huán)境中的物質(zhì)輸出等環(huán)節(jié)過(guò)程進(jìn)行各類(lèi)物質(zhì)統(tǒng)計(jì)。根據(jù)物質(zhì)守恒定律,整個(gè)系統(tǒng)中的輸入量應(yīng)等于輸出量與存儲(chǔ)量之和。物質(zhì)流分析中,主要衡量的是社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的物質(zhì)投入、產(chǎn)出和物質(zhì)利用效率,只考慮通過(guò)研究系統(tǒng)邊界的物質(zhì)輸入/輸出流,而對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)不再細(xì)化反映。物質(zhì)流分析提供了關(guān)于環(huán)境與經(jīng)濟(jì)體系運(yùn)行機(jī)制的整體理解,使得決策者能夠確定關(guān)鍵問(wèn)題所在、選擇優(yōu)先控制目標(biāo)和相應(yīng)政策方案,從而通過(guò)改善整個(gè)經(jīng)濟(jì)體系的物質(zhì)代謝效率來(lái)解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因此,物質(zhì)流分析已成為20世紀(jì)90年代以來(lái)環(huán)境管理和政策制訂的重要技術(shù)方法,廣泛為發(fā)達(dá)國(guó)家和國(guó)際組織所采用[14]。
從物質(zhì)流分析和水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的相互關(guān)系來(lái)看,物質(zhì)流分析的調(diào)控作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)減少水資源供應(yīng)總量。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中,需水的多少直接決定水資源的供應(yīng)量和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度,水資源消耗的減少意味著水資源供應(yīng)的減少,其對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的意義是極為重要的。通過(guò)物質(zhì)流分析,可以發(fā)現(xiàn)各部門(mén)、各環(huán)節(jié)水資源輸入量的多少,進(jìn)而通過(guò)技術(shù)和管理手段,不斷提高水資源利用率和增加水資源循環(huán)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(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系,其中生產(chǎn)技術(shù)和工藝是提高水資源利用效率的核心。通過(guò)物質(zhì)流分析,我們可以分析和掌握水資源消耗和產(chǎn)值之間的關(guān)系,并通過(guò)技術(shù)、工藝改造和更新,減少水資源的消耗定額,達(dá)到盡可能少的水資源消耗獲得預(yù)期經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的目的。
(3)增加水資源重復(fù)利用量。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的水資源利用的物質(zhì)流分析,尋求提高水資源的重復(fù)利用率的途徑,可以增加水資源的循環(huán)使用量,延長(zhǎng)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(yè)內(nèi)部、產(chǎn)業(yè)間的水資源重復(fù)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(fù)利用的重要內(nèi)容和形式。
(4)減少最終水污染排放量。實(shí)際上,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中,通過(guò)提高水資源利用率、增加水資源循環(huán)利用量,不但可能減少水資源投入總量(新鮮水量),同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)減少污水排放的目的。因此,在發(fā)展水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中,可以通過(guò)提高水資源利用率和循環(huán)利用率,實(shí)行節(jié)約用水,達(dá)到減少水污染物排放的目的。
4.2投入產(chǎn)出分析技術(shù)(I/O)
投入產(chǎn)出分析起源于美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家瓦西里•列昂惕夫的“投入產(chǎn)出分析”。列昂惕夫1931年開(kāi)始研究“投入產(chǎn)出分析”,主要用于研究美國(guó)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),1968年聯(lián)合國(guó)把它推薦為國(guó)民經(jīng)濟(jì)核算方法,現(xiàn)已在許多國(guó)家得到推廣和應(yīng)用。我國(guó)于1974年開(kāi)始編制了部分產(chǎn)品的1973年投入產(chǎn)出表。一些省市和一些大中城市也編制了投入產(chǎn)出表。1988年底完成了國(guó)家1987年的投入產(chǎn)出表的編制工作。同時(shí),各省、市、自治區(qū)(除、臺(tái)灣外)也都編制了本地區(qū)的1987年投入產(chǎn)出表。這些投入產(chǎn)出表不同程度地為中央和地方各有關(guān)部門(mén)應(yīng)用于管理、決策,并取得了顯著成效[15]。
投入產(chǎn)出模型應(yīng)用于資源環(huán)境問(wèn)題的研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代,Leontief和Ford[16]用投入產(chǎn)出模型研究空氣污染問(wèn)題,Carter和Ireri[17]用地區(qū)間投入產(chǎn)出模型研究加利福利亞和亞利桑那州的水資源調(diào)配問(wèn)題,Thoss和Wiik[18]用投入產(chǎn)出模型研究水資源管理問(wèn)題,Hendricks[19]用投入產(chǎn)出模型研究水資源的供需平衡問(wèn)題,謝梅等人[20]用投入產(chǎn)出模型研究北京的城市水資源系統(tǒng),陳錫康[21]建立了山西省水資源經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出模型并研究水資源價(jià)值問(wèn)題。
將水資源和環(huán)境問(wèn)題納入投入產(chǎn)出模型中進(jìn)行研究,為觀察經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的水資源消耗強(qiáng)度和水污染物排放強(qiáng)度(即計(jì)算水資源消耗系數(shù)和水污染物排放系數(shù))提供了前提,同時(shí)也為進(jìn)一步利用投入產(chǎn)出表的消耗系數(shù),將水資源消耗和水污染物排放置于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的普遍聯(lián)系之中,為水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)流分析和價(jià)值流核算、循環(huán)水價(jià)格的制定等提供了良好的分析工具;此外,可以將投入產(chǎn)出模型與計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型相結(jié)合,預(yù)測(cè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部門(mén)未來(lái)水資源消耗量和水污染物產(chǎn)生量、排放量,根據(jù)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo),提出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的合理化建議,為水資源可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)模式的探索奠定了基礎(chǔ)。
5水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的重點(diǎn)問(wèn)題
水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的目標(biāo)首先是建立科學(xué)的水循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論體系;其次是技術(shù)體系適宜,經(jīng)濟(jì)保持適度發(fā)展;第三是選擇合適的水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式;第四是要建立良好的水循環(huán)經(jīng)濟(jì)管理體制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制,這也是今后一個(gè)時(shí)期水循環(huán)經(jīng)濟(jì)需研究的重點(diǎn)問(wèn)題。
5.1水循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論體系構(gòu)建的研究
水循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論體系的構(gòu)建是水循環(huán)經(jīng)濟(jì)走向?qū)嵺`的重要基礎(chǔ),需要從以下幾個(gè)方面著手:(1)不斷地尋求理論創(chuàng)新,建立起符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)律的水循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論與方法體系,從而更好地指導(dǎo)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)踐;(2)加強(qiáng)對(duì)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的研究和經(jīng)濟(jì)學(xué)分析,從而不斷提高水循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的運(yùn)行效率,促進(jìn)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的推廣;(3)加強(qiáng)對(duì)于流域、區(qū)域、城市和工業(yè)園區(qū)等水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的長(zhǎng)期分析,探索水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律,并逐步試點(diǎn)示范,從而更好地服務(wù)于水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略與政策的制訂;(4)加強(qiáng)對(duì)于水循環(huán)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的多角度分析,如市場(chǎng)、價(jià)格、技術(shù)、規(guī)劃、法律等,從而不斷充實(shí)和完善水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)容體系;(5)加強(qiáng)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)與相關(guān)學(xué)科的對(duì)比與借鑒研究,從而不斷推進(jìn)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的完善與發(fā)展。
5.2水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式選擇問(wèn)題的研究
水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的選擇體現(xiàn)在水循環(huán)體系的各個(gè)環(huán)節(jié)之中,包括供水、生產(chǎn)和生活用水、污水資源化、雨水利用等。其目的很清楚,一是節(jié)水,減少對(duì)自然水資源的索取,二是減少排放,減少對(duì)自然水生態(tài)的擾動(dòng)。水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式在人類(lèi)實(shí)踐中早有應(yīng)用,如節(jié)水器具,節(jié)水的綠色建筑,還有各種中水的回用等。總體來(lái)看,對(duì)這些模式的研究和分析還不夠深入,沒(méi)有更好地提煉總結(jié),尤其是從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度的分析還有待加強(qiáng)。由于水循環(huán)經(jīng)濟(jì)概念出現(xiàn)的時(shí)間較短,還難以評(píng)價(jià)各種模式實(shí)施的效果,這也都需要加以系統(tǒng)分析[1]。
(1)節(jié)約用水模式研究。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)采用大漫灌的灌溉方式,用水量大,利用率低,浪費(fèi)嚴(yán)重??梢?jiàn),我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力相當(dāng)可觀,應(yīng)大力研究和分析農(nóng)業(yè)節(jié)水模式,通過(guò)節(jié)水灌溉和節(jié)水農(nóng)業(yè)相結(jié)合的辦法實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水。要加強(qiáng)對(duì)工業(yè)行業(yè)節(jié)水的經(jīng)濟(jì)學(xué)研究,通過(guò)產(chǎn)業(yè)布局的調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,達(dá)到水資源節(jié)約利用和水環(huán)境污染控制的目的。在城鎮(zhèn),要加強(qiáng)水的循環(huán)利用研究,控城鎮(zhèn)生活的用水浪費(fèi),減少城市給水管網(wǎng)和用水器具漏水損失,充分發(fā)揮節(jié)水的潛力。要研究和分析各種節(jié)水模式的成本和效益,通過(guò)成本和效益的比較,選擇最優(yōu)的節(jié)約用水模式。
(2)清潔生產(chǎn)模式研究。近年來(lái),世界上大力推廣清潔生產(chǎn),廣泛采用循環(huán)利用經(jīng)過(guò)處理的工業(yè)廢水。由于采取這一措施,20年來(lái),日本和德國(guó)的工業(yè)用水的數(shù)量沒(méi)有增加。美國(guó)鋼鐵業(yè)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(huán)水。至2000年,我國(guó)工業(yè)廢水的重復(fù)利用率已經(jīng)達(dá)到70%以上,但與世界先進(jìn)水平的90%~95%相比,還有不少的差距。根據(jù)我國(guó)目前的工業(yè)用水效率預(yù)計(jì),2020年我國(guó)工業(yè)的年用水量將由現(xiàn)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(yè)用水過(guò)程的研究,多角度地選擇清潔生產(chǎn)模式,改進(jìn)工藝和流程,進(jìn)一步提高多次重復(fù)循環(huán)用水,提高用水的效率。
(3)污水資源化模式研究。工業(yè)廢水資源化的觀念是對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)廢水末端治理的革命,是工業(yè)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(chǎng)所是居民住宅的屋頂。通過(guò)在城市建立中水系統(tǒng),將生活、生產(chǎn)污水處理之后再次使用,從而節(jié)約大量的日常用水。經(jīng)處理過(guò)的回用中水,主要可用于沖廁、體育場(chǎng)館、高爾夫球場(chǎng)、澆灌花草樹(shù)木、清潔道路、清洗車(chē)輛或基建施工、設(shè)備冷卻、工業(yè)用水及其他可接受其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的用水。我國(guó)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(yè)廢水)以每年6.5%的速度增加,預(yù)計(jì)到2020年城市污水產(chǎn)生量將達(dá)到600億t以上。因此,污水資源化應(yīng)是我國(guó)21世紀(jì)城市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的著眼點(diǎn),需要大力研究污水處理技術(shù)水平和污水資源化應(yīng)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(guó)北方地區(qū),尤其是西北黃土高原的部分地區(qū)極度缺水。按可利用水資源統(tǒng)計(jì),當(dāng)?shù)厝司衫盟Y源占用量只有110m3,是全國(guó)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(guó)的西部地區(qū)有近1000萬(wàn)人的飲用水極度困難。數(shù)百年來(lái),西部地區(qū)居民積累了豐富的雨水匯集和利用的經(jīng)驗(yàn),使他們得以在這里生存。面對(duì)發(fā)展的需要,這種傳統(tǒng)的集水方式受到了資金短缺的制約。為此,今后需要大力開(kāi)展對(duì)西北地區(qū)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(guó)擁有1萬(wàn)8千多公里的海岸線和300多萬(wàn)平方公里的海洋管轄區(qū),海水利用和淡化是解決淡水緊缺問(wèn)題的有效途徑。據(jù)測(cè)算,中國(guó)城市的用水中約80%是工業(yè)用水,工業(yè)用水中約80%是工業(yè)冷卻用水。如果能夠用海水替代現(xiàn)有工業(yè)冷卻用淡水總用量的30%,就可以使沿海城市節(jié)約近20%的淡水資源,同時(shí)減少冷卻水對(duì)環(huán)境的污染。我國(guó)的海水淡化起步于20世紀(jì)60年代,目前在技術(shù)上還不夠成熟。今后,需要加強(qiáng)對(duì)海水淡化技術(shù)、海水對(duì)工業(yè)設(shè)備的腐蝕、海水淡化成本與效益、海水淡化產(chǎn)業(yè)化等方面的研究,使海水淡化利用成為我國(guó)解決缺水問(wèn)題的重要選擇之一。
5.3水循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)創(chuàng)新問(wèn)題的研究
“節(jié)流”與“開(kāi)源”是解決水資源短缺的兩個(gè)主要途徑,在水資源供應(yīng)不斷減少的今天,其核心在于水的循環(huán)利用,即通過(guò)污水資源化、雨水資源化、節(jié)約用水等措施,增加水資源的間接供應(yīng),盡量減少水的使用量,這樣不僅可以減少無(wú)效需求,減輕供水壓力,還可以相應(yīng)減少污水排放和污水處理的負(fù)擔(dān),減少對(duì)環(huán)境的污染。為此,循環(huán)用水可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的重要戰(zhàn)略措施。循環(huán)用水需要采取工程、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理等各項(xiàng)綜合措施,特別需要不斷更新的污水處理技術(shù)、節(jié)水技術(shù)與設(shè)備的支持。
技術(shù)創(chuàng)新是為了實(shí)現(xiàn)一定的系統(tǒng)目標(biāo),考慮系統(tǒng)內(nèi)外客觀因素的制約,對(duì)各種可能得到的技術(shù)手段進(jìn)行分析比較,不斷研究和尋找新的最佳方案。對(duì)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)創(chuàng)新研究,主要是從事技術(shù)科學(xué)的學(xué)者,要將水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念與思路引入水的供應(yīng)、輸送、使用、排放、處理和回用等過(guò)程中,通過(guò)對(duì)循環(huán)過(guò)程中水資源消耗、水循環(huán)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(huán)的工程流程或技術(shù)建議。
例如,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中用水部門(mén)與行業(yè)中,各用水部門(mén)與行業(yè)都存在節(jié)水技術(shù)與相關(guān)設(shè)備;在污水處理廠,要實(shí)現(xiàn)污水的資源化利用,必須不斷更新處理設(shè)施和技術(shù),以提高污水的處理水平;同樣,要實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)利用,需要對(duì)飲用水、循環(huán)水的管道系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度,還需要考慮不同技術(shù)項(xiàng)目的成本與效益,如引入新的生產(chǎn)流程與工藝以提高水循環(huán)利用效率所需要的投入及預(yù)期產(chǎn)出。對(duì)于企業(yè)和區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)看,還要對(duì)比分析采取水循環(huán)技術(shù)的長(zhǎng)期成本和短期成本,從而確定水循環(huán)技術(shù)的可行性。這些工作,需要根據(jù)各地的水資源條件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r、科學(xué)技術(shù)水平等因素,對(duì)各類(lèi)循環(huán)水的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的分類(lèi),并提出相關(guān)的技術(shù)識(shí)別評(píng)價(jià)指標(biāo),以為水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供理論指導(dǎo)。
5.4水循環(huán)經(jīng)濟(jì)管理體制及經(jīng)濟(jì)機(jī)制問(wèn)題的研究
關(guān)鍵詞:城市 水資源 再生循環(huán)利用
中圖分類(lèi)號(hào): B834 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
在城市發(fā)展的過(guò)程中,對(duì)水資源的需求非常巨大,如何有效的滿足城市生產(chǎn)與生活用水成為一個(gè)必須面對(duì)的問(wèn)題,城市水資源循環(huán)利用是解決這個(gè)問(wèn)題的有效途徑。將城市的污水廢水看成是一種資源,將這種資源進(jìn)行合理的回收處理利用,達(dá)到區(qū)域內(nèi)本流域水環(huán)境平衡,保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)良性的可持續(xù)發(fā)展,構(gòu)筑資源節(jié)約型城市。
二、目前的城市水資源現(xiàn)狀
在流域的城市群中,大多數(shù)城市都是臨水而建,通過(guò)若干年的建設(shè)與發(fā)展,從城市功能上基本連成一體,一個(gè)城市的下游同時(shí)是另一個(gè)下游城市的上游。作為良好的水環(huán)境并不是局部地域而是整個(gè)流域。
水是人類(lèi)生存和發(fā)展不可替代的資源,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),而我國(guó)目前卻面臨著嚴(yán)重的水資源短缺問(wèn)題。近年來(lái)我國(guó)連續(xù)遭受?chē)?yán)重干旱,旱災(zāi)發(fā)生的頻率和影響范圍擴(kuò)大,不僅使得農(nóng)作物灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、甚至連人們的日常生活都受到嚴(yán)重影響,水問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前備受關(guān)注的話題之一。資料顯示,我國(guó)人均水資源量約為2200立方米,占有率不足世界平均水平的1/4,是日本的1/2,美國(guó)的1/4,俄羅斯的1/12,在世界上名列121位,是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。同時(shí)我國(guó)水資源還存在時(shí)空分布明顯不均的情況,長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū),國(guó)土面積只占全國(guó)的36.5%,其水資源量卻占全國(guó)的81%;其以北地區(qū),國(guó)土面積占全國(guó)的63.5%,其水資源量?jī)H占全國(guó)的19%。而在全國(guó)600多座城市中就有400多座城市存在缺水問(wèn)題,其中100多座嚴(yán)重缺水;在32個(gè)百萬(wàn)人口以上的特大城市中,有30個(gè)長(zhǎng)期受缺水困擾,14個(gè)沿海開(kāi)放城市中就有9個(gè)嚴(yán)重缺水。北京、天津、青島、大連等城市缺水都比較嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)正常年份缺水量約在400億立方米,日缺水量為1600萬(wàn)噸。而隨著人口的增長(zhǎng),到2030年我國(guó)人均水資源占有量將從現(xiàn)在的2200立方米降至1700至1800立方米,缺水問(wèn)題將更加突出
三、目前國(guó)內(nèi)外在水資源再循環(huán)利用方面的情況
水循環(huán)經(jīng)濟(jì)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 在水循環(huán)的研究與實(shí)踐應(yīng)用方面,近年來(lái)許多國(guó)家和地區(qū)結(jié)合自己的實(shí)際做了大量的工作。這些國(guó)家和地區(qū)包括:澳大利亞、美國(guó)、加拿大、納米比亞、日本、歐盟成員國(guó)以及西亞、非洲、拉丁美洲等國(guó)家。Asano等認(rèn)為水資源需求的數(shù)量和調(diào)配的范圍隨著人類(lèi)生活與社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展而不斷擴(kuò)大,一方面社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展需要擴(kuò)展水資源的調(diào)配范圍;另一方面社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展也提高了調(diào)水的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實(shí)力。Metcalf從污水再生的角度系統(tǒng)論述了污水處理、處置和回用的基本原理。Beekman從節(jié)水減污的角度系統(tǒng)論述了水體保護(hù)、循環(huán)利用的基本原理。Lund對(duì)調(diào)水的成本與風(fēng)險(xiǎn)交易以及對(duì)自然、經(jīng)濟(jì)的影響進(jìn)行了分析。Glenn-Marie建立了國(guó)家層面水資源循環(huán)體系和水實(shí)物量核算投入產(chǎn)出表,并用于南部非洲國(guó)家(如納米比亞)的水資源核算,進(jìn)而分析水資源對(duì)各部門(mén)經(jīng)濟(jì)的影響,提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。其中,澳大利亞無(wú)論在水循環(huán)研究方面,還是實(shí)踐方面,都頗為成功。
從1977年開(kāi)始,澳大利亞有關(guān)部門(mén)便開(kāi)始著手再生水項(xiàng)目的可行性研究,為了成功舉辦2000年悉尼奧運(yùn)會(huì),澳大利亞政府相繼出臺(tái)了《國(guó)家水資源管理戰(zhàn)略框架》和《NSW城市和社區(qū)循環(huán)水利用導(dǎo)則》,并建立了相應(yīng)的循環(huán)水管理機(jī)構(gòu)、管理制度和標(biāo)準(zhǔn);目前,在澳大利亞大約有500個(gè)污水處理廠,其中有一半從事循環(huán)水的開(kāi)發(fā),每年大約有150 GL到200 GL的廢水被循環(huán)利用。2004年,在澳大利亞國(guó)會(huì)資助下,澳大利亞技術(shù)科學(xué)與工程學(xué)院出版了《澳大利亞的水循環(huán)研究》報(bào)告。這份研究報(bào)告介紹了澳大利亞當(dāng)前水循環(huán)利用情況,主要強(qiáng)調(diào)生活和工業(yè)廢水的處理程度和循環(huán)利用問(wèn)題。報(bào)告討論了一系列問(wèn)題,既有國(guó)際的,又有國(guó)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn),并提出了未來(lái)水循環(huán)利用和管理的24條建議。
四、再生水的利用
我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家。近些年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,水資源的緊缺顯得日益突出,在城市尤為嚴(yán)峻。水資源短缺致使城市地表水與地下水的可開(kāi)采空間越來(lái)越小,水位逐年下降,某些大城市甚至出現(xiàn)了地面下沉的嚴(yán)重后果,然而,水資源的供求矛盾依然沒(méi)有得到緩解,并且有加劇的趨勢(shì)。許多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)水資源的利用方式已發(fā)生重大變化,即從控制水、開(kāi)發(fā)水、利用水轉(zhuǎn)變?yōu)橐运Y源再生為核心的水的循環(huán)再用和水生態(tài)的修復(fù)和恢復(fù),從根本上實(shí)現(xiàn)水生態(tài)的良性循環(huán),保障水資源的可持續(xù)利用。
解決城市缺水,要節(jié)流先行,充分利用再生水。鑒于再生水具有諸多優(yōu)點(diǎn),對(duì)其充分利用變得尤為迫切和必要,這也是符合可持續(xù)發(fā)展規(guī)律的。一個(gè)城市的發(fā)展必須立足于當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件,即對(duì)自然資源的開(kāi)發(fā)利用既要滿足當(dāng)代人的需求,又不危及后代人滿足其需要。污水再生回用既可有效節(jié)約清潔水資源,又可減輕水污染。
據(jù)統(tǒng)計(jì),城市供水的80轉(zhuǎn)化為污水,污水經(jīng)收集處理后,其中,70的再生水可循環(huán)使用,這就意味著,通過(guò)對(duì)再生水的充分利用,可使城市供水量增加56左右。對(duì)再生水的利用不僅有很好的經(jīng)濟(jì)效益,而且,有巨大的生態(tài)效益和社會(huì)效益。首先,隨著城市自來(lái)水價(jià)格的提高,再生水運(yùn)行成本的進(jìn)一步降低,以及回用水量的增大,經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)越來(lái)越突出。合理利用再生水能維持生態(tài)平衡,有效地保護(hù)水資源,改變傳統(tǒng)的開(kāi)采―利用―排放的用水模式,實(shí)現(xiàn)水資源的良性循環(huán)。
再生水使用方式很多,按與用戶的關(guān)系可分為直接使用與間接使用,直接使用又可以分為就地使用與集中使用。多數(shù)國(guó)家的再生水主要用于農(nóng)田灌溉,以間接使用為主;日本等少數(shù)國(guó)家的再生水則主要用于城市非飲用水,以就地使用為主;新趨勢(shì)是用于城市環(huán)境水景觀的環(huán)境用水。
五、城市污水再生利用的具體措施
1.安全供水是促進(jìn)污水再生利用產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的保障
嚴(yán)格再生水水質(zhì)管理,市水務(wù)局委托市排水監(jiān)測(cè)站定期對(duì)正常運(yùn)行的再生水設(shè)施化驗(yàn),水質(zhì)市疾病預(yù)防控制中心定期對(duì)再生水的衛(wèi)生指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)督檢測(cè),確保安全供水開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用。
2.公共財(cái)政資金注入是加快再生水輸送管網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)度保障
要高度重視再生水回用管網(wǎng)建設(shè)滯后的問(wèn)題,管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的難度和所需資金遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于再生水處理廠建設(shè)本身,因此必須建立穩(wěn)定規(guī)范的財(cái)政資金注入渠道,加大投資力度,加快配套管網(wǎng)建設(shè)確保污水再生利用設(shè)施發(fā)揮效益。
3.合理的價(jià)格激勵(lì)機(jī)制是污水再生利用市場(chǎng)化運(yùn)作的基礎(chǔ)
目前北京市為鼓勵(lì)使用再生水定價(jià)只能彌補(bǔ)中水廠運(yùn)營(yíng)成本,還不能使再生水廠形成良性的可贏利的運(yùn)營(yíng)機(jī)制,再生水水價(jià)根本沒(méi)有考慮管網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用目前還未形成合理的價(jià)格機(jī)制,再生水收費(fèi)與實(shí)際成本價(jià)格相比相差較大,不能涵蓋企業(yè)維護(hù)運(yùn)行投資回收及利潤(rùn)回報(bào)制約了污水再生利用市場(chǎng)的發(fā)展目前再生水的應(yīng)用處于推廣階段還需政府的相應(yīng)補(bǔ)貼。
4.加強(qiáng)政府協(xié)調(diào)力度是落實(shí)污水再生利用規(guī)劃的保證
再生水主要用于園林綠化河道、景觀補(bǔ)水、道路沖刷、工業(yè)用水、沖廁、洗車(chē)施工等方面主要用戶是政府和工業(yè)用戶。由于園林綠化河道景觀補(bǔ)水道路沖刷都是政府埋單具體使用單位沒(méi)有使用再生水的積極性,站在各自企業(yè)的利益上,尋找各種理由抵制使用再生水。所以政府的主導(dǎo)作用就顯得十分重要,應(yīng)成立相應(yīng)機(jī)構(gòu)承擔(dān)推動(dòng)和監(jiān)督工作,出臺(tái)節(jié)水的強(qiáng)制性法律法規(guī),逐步落實(shí)再生水回用規(guī)劃。
5.提高宣傳力度是公眾克服污水再利用心理障礙的保證
要大力宣傳發(fā)達(dá)國(guó)家和我們已有的使用中水的實(shí)例,在廣大群眾中普及中水回用知識(shí),大力開(kāi)展利用再生水會(huì)產(chǎn)生資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)綜合效益的宣傳教育活動(dòng),宣傳正確的可持續(xù)發(fā)展的資源觀使本市全體公民掌握科學(xué)的水資源知識(shí),樹(shù)立污水可再生利用成為城市重要水源的正確觀念。
六、結(jié)束語(yǔ):
進(jìn)一步擴(kuò)展再生水的利用渠道,因地制宜,根據(jù)需要確定利用途徑,促進(jìn)對(duì)再生水的利用。如今,可持續(xù)發(fā)展已成為社會(huì)的發(fā)展方向,也是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必由之路。水作為城市發(fā)展的基礎(chǔ)性資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源,其重要性在城市發(fā)展進(jìn)程中日益明顯。應(yīng)牢固樹(shù)立節(jié)約用水,可持續(xù)利用水資源的科學(xué)理念,政府及相關(guān)部門(mén)更要重視對(duì)再生水的利用,以促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,為廣大市民營(yíng)造一個(gè)經(jīng)濟(jì)繁榮、生態(tài)優(yōu)良的宜居環(huán)境。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:城市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)
一、城市水循環(huán)提出的重要性
水是社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源。但是,近年由于人們多注重水資源的經(jīng)濟(jì)性,忽略其循環(huán)的自然規(guī)律和健康性,導(dǎo)致水資源短缺、水環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題,這些問(wèn)題的出現(xiàn)嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。21世紀(jì)是協(xié)調(diào)人口、資源、環(huán)境與發(fā)展的世紀(jì),人類(lèi)社會(huì)只有建立起物質(zhì)循環(huán)型的城市才能持續(xù)發(fā)展。張杰院士認(rèn)為,社會(huì)用水的健康循環(huán)是循環(huán)型社會(huì)的基礎(chǔ),通過(guò)實(shí)現(xiàn)健康水循環(huán),可以使水的社會(huì)小循環(huán)與自然大循環(huán)相輔相成、協(xié)調(diào)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展,維系良好的水環(huán)境。
城市是人類(lèi)生存環(huán)境給自然系統(tǒng)所加的最重負(fù)擔(dān)。城市水生態(tài)環(huán)境是一個(gè)建立在自然環(huán)境之上的高度人工化的環(huán)境,既具有自然環(huán)境的復(fù)雜性、易變性、難于恢復(fù)性,還具有人工環(huán)境獨(dú)有的人類(lèi)活動(dòng)主導(dǎo)性,易受外界干擾性的開(kāi)放性,輸入輸出不均衡性。城市化的進(jìn)展直接或間接地改變著水環(huán)境,影響城市居民的生活質(zhì)量和社會(huì)福利。據(jù)預(yù)測(cè),到2020年我國(guó)城市化水平將達(dá)到50%左右。為此,必須深刻地研究城市化對(duì)城市水循環(huán)要素的影響,采取科學(xué)的對(duì)策,健全城市水循環(huán)系統(tǒng),提高城市水資源承載能力和水環(huán)境容量,促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。在加快城市化進(jìn)程的同時(shí),需處理好城市水循環(huán)與城市發(fā)展的關(guān)系,搞好城市水資源開(kāi)發(fā)及保護(hù)以確保城市化進(jìn)程的順利進(jìn)行。
循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有減量化、再利用、再循環(huán)三大操作原則,即3R原則。減量化屬于輸人端方法,旨在減少進(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中物質(zhì)和能源的流量;再利用屬于過(guò)程性方法,目的是延長(zhǎng)產(chǎn)品和服務(wù)的時(shí)間強(qiáng)度;再循環(huán)屬于輸出端方法,要求物品完成使用功能后重新變成再生資源。實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和城市水循環(huán)也要遵循這三個(gè)原則。水循環(huán)經(jīng)濟(jì)是指運(yùn)用自然生態(tài)系統(tǒng)中水循環(huán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律重構(gòu)水經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),使水社會(huì)循環(huán)能和諧地納入自然生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)過(guò)程中,形成健康的社會(huì)水循環(huán),建立一種新形態(tài)的水閉路循環(huán)流動(dòng)性經(jīng)濟(jì)。其內(nèi)涵是要實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,建立水循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的社會(huì)。把經(jīng)濟(jì)社會(huì)建立在水資源循環(huán)利用的基礎(chǔ)上,改變過(guò)去水資源――使用消費(fèi)――污水排放的單向流動(dòng)的線性經(jīng)濟(jì);變成水資源――使用消費(fèi)――污水再生處理――水再循環(huán),形成水資源在經(jīng)濟(jì)――社會(huì)――環(huán)境復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中的往復(fù)循環(huán)流動(dòng)的閉路循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
二、影響城市水循環(huán)的因素
(一)人口規(guī)模的增大對(duì)城市水循環(huán)造成影響
人口規(guī)模的擴(kuò)大對(duì)用水需求的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是直接影響。人類(lèi)飲用、清潔都需要淡水資源,人口增加首先增加的是生活用水,這一用水量的增加基本上與人口同比例增加。而且,伴隨人們生活水平的提高,人均生活用水量的增加可能會(huì)快于人口增加的速度。二是間接影響?,F(xiàn)代社會(huì)人口的增加往往還伴隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,無(wú)論工業(yè)、農(nóng)業(yè)還是服務(wù)業(yè),其規(guī)模的增長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致用水量的增加。不過(guò),這種規(guī)律只反映了人類(lèi)發(fā)展的一般進(jìn)程,具體到一個(gè)地區(qū),鑒于不同產(chǎn)業(yè)對(duì)水資源消耗量的差異,地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向會(huì)對(duì)間接用水產(chǎn)生較大的影響。在特定地域、特定階段,因人口規(guī)模擴(kuò)大導(dǎo)致的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)而造成的用水需求變動(dòng)的方向是不確定的。
在水資源供給方面,北京市水務(wù)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,北京水資源由兩部分構(gòu)成:一是本地區(qū)降雨形成的水量;二是上游入境水量。北京市水資源公報(bào)顯示,北京多年平均降水總量98億立方米,蒸發(fā)約60億立方米,形成總量約為37.4億立方米的水資源;北京多年平均入境水量16.1億立方米,二者合計(jì)53.5億立方米。實(shí)際上,北京平均每年可以利用的地表水總量?jī)H約為14億立方米,加上25.6億立方米地下水,共計(jì)約40億立方米。
在水資源需求方面,北京每年生產(chǎn)生活用水總量約為34.5億立方米(2006年全市總用水量為34.3億平方米,2007年為34.8億平方米,2008年為35.1億平方米),40億立方米供給,34.5億立方米需求,北京的水似乎夠用。但近年來(lái)北京降水量明顯減少,入境水量也連續(xù)9年減少,從10億立方米逐年下降到7億立方米,與常年平均數(shù)據(jù)16.1億立方米相差甚遠(yuǎn)。供給方面,北京可利用水資源往往不足40億立方米;需求方面,隨著大量外來(lái)人員涌入北京,用水量也在隨著增加,導(dǎo)致北京地表水流出量少于流入量,以及地下水逐年減少。為解決水資源短缺問(wèn)題,北京市采取了大量行之有效的措施,農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水都有所下降。但就目前情況來(lái)看,節(jié)水空間已經(jīng)非常有限。況且,人口擴(kuò)張,工業(yè)、服務(wù)業(yè)等生產(chǎn)用水也會(huì)隨之增加。同時(shí),隨著公眾對(duì)生態(tài)環(huán)境要求提高,生態(tài)用水也應(yīng)當(dāng)?shù)玫阶銐虮WC。就目前形勢(shì),一旦北京遇上連續(xù)干旱,情況就很危急。
(二)城市化的發(fā)展對(duì)水資源循環(huán)利用的影響
隨著城市的快速發(fā)展,居民的生活及工作環(huán)境在很大程度上得到了改善。但是隨之出現(xiàn)的是城市大面積的天然植被和土壤被街道、工廠、住宅等建筑物所代替,使下面的不透水面積增大,從而減少了降水的滲入量。城市化形成了新的人工地貌,改變了自然區(qū)域的蒸發(fā)條件。在城市化條件下,蒸發(fā)的變化相當(dāng)復(fù)雜。城市較大的受熱量造成了蒸發(fā)能力提高,然而城市水文循環(huán)的短路化使城區(qū)可供蒸發(fā)的水量較少。城市化前,蒸發(fā)量占40%,地面徑流量占10%,入滲地下水占50%;城市化后,蒸發(fā)量占25%,地面徑流占30%,屋頂徑流占13%,入滲地下水占32%。下墊面的變化已經(jīng)在很大程度上改變了城市區(qū)域水循環(huán)途徑,對(duì)涵養(yǎng)城市水源產(chǎn)生了不利影響。城市化的主要特點(diǎn)之一是城市人口、產(chǎn)業(yè)的集中和快速發(fā)展,從而城市化水平的提高導(dǎo)致了城市需水量的迅速增長(zhǎng),而水又作為運(yùn)輸媒介搬運(yùn)工業(yè)和生活廢物排入水環(huán)境,因此在某種程度上講,如不能辯證地處理城市水資源開(kāi)發(fā)、保護(hù)與城市發(fā)展的關(guān)系,城市化將會(huì)出現(xiàn)資源型缺水和污染型缺水并存。
(三)生活污水對(duì)城市水循環(huán)的影響
城市污水主要來(lái)源于工業(yè)廢水與生活污水。傳統(tǒng)的污水管理模式業(yè)已導(dǎo)致我國(guó)90%以上的城市水域遭到污染。目前,我國(guó)城市污水在以每年6.5%的速度增加,預(yù)計(jì)到2020年城市污水產(chǎn)生量將達(dá)到600億噸以上。因此,必須加速我國(guó)城市污水管理模式的轉(zhuǎn)變。工業(yè)廢水資源化理念是對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)廢水末端治理的革命,是工業(yè)廢水治理的新方向;而城市生活污水的處理則可考慮變集中處理為分散處理,分散處理的主要場(chǎng)所可設(shè)在居民住宅的屋頂。通過(guò)在城市建立中水系統(tǒng)將生活、生產(chǎn)污水處理之后再次使用,從而節(jié)約大量的日常用水。經(jīng)過(guò)處理的回用中水,可用于沖廁、澆灌花草樹(shù)木、清潔道路、清洗車(chē)輛或基建施工、設(shè)備冷卻、工業(yè)用水及其他可接受其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的用水。污水資源化應(yīng)是我國(guó)21世紀(jì)城市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的著眼點(diǎn),目前需要大力研究污水處理技術(shù)和提高污水資源化的應(yīng)用水平。所謂污水資源化,即將污水視為一種資源,通過(guò)各種處理技術(shù),使其凈化達(dá)到某種用水標(biāo)準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)大部分凈化水的循環(huán)再利用,同時(shí)減少污水排放對(duì)環(huán)境造成的不良影響。在解決水資源短缺的對(duì)策中,應(yīng)當(dāng)將節(jié)水和污水資源化放到首位。通過(guò)節(jié)水,可以減少不必要的浪費(fèi),通過(guò)實(shí)施污水資源化,實(shí)現(xiàn)水資源的重復(fù)利用,從而緩解水資源緊張問(wèn)題。污水資源化是解決我國(guó)水資源短缺的必由之路。
三、實(shí)現(xiàn)城市的良性水循環(huán)
(一)改善城市下墊面狀況,涵養(yǎng)水源
城市下墊面狀況直接影響到降水的入滲及其對(duì)地下水的補(bǔ)給,增加城市下墊面的透水性,可以改善城市水自然循環(huán)的條件,涵養(yǎng)水源。對(duì)于城市來(lái)講,應(yīng)盡量減少不透水面積,降低污染,如在人行道和停車(chē)場(chǎng)等地應(yīng)采用多孔地面和草皮磚充分利用降水,增加人類(lèi)可用量來(lái)促使水形成良性循環(huán)。加強(qiáng)對(duì)科技投入的力度,加速科技產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程??萍歼M(jìn)步對(duì)水資源的可持續(xù)利用起到關(guān)鍵性作用。政府部門(mén)應(yīng)引導(dǎo)和鼓勵(lì)企業(yè)對(duì)科技的投入,推進(jìn)科技產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。采用新型建筑材料,建設(shè)透水型人行道,增加雨水入滲量。采用各種雨水滲透設(shè)施間接利用,削減城市雨洪徑流、減輕城市熱島效應(yīng)和污染,主要通過(guò)透水地、滲透溝、滲透管、滲透槽、滲透池等加大對(duì)雨水的就地下滲量,讓雨水回灌地下,減少水澇、海水倒灌和緩減地面沉降等城市問(wèn)題。
(二)著力發(fā)展污水處理行業(yè)
水資源是自然界不可替代但可再生的資源,在人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用水資源的同時(shí),只要遵循其自然循環(huán)的規(guī)律,地球上有限的淡水資源就能夠?yàn)槿祟?lèi)重復(fù)地、永續(xù)地利用。因此,需對(duì)排入自然界的污水進(jìn)行深度處理,將排污量控制在水環(huán)境納污能力以內(nèi),以保證水資源能夠持續(xù)地健康循環(huán)。我國(guó)需加大城市污水處理的深度及力度,保護(hù)水資源環(huán)境,為城市水健康循環(huán)創(chuàng)造客觀條件。另一方面,經(jīng)深度處理后的污水可根據(jù)用水戶對(duì)水質(zhì)的不同要求,進(jìn)行重復(fù)利用。城市污水是城市穩(wěn)定的淡水資源,污水的再生利用既減少了對(duì)新水的需求量,又減少了污水排放對(duì)水環(huán)境的污染,同時(shí)有利于污水處理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,它是城市水健康循環(huán)的有效措施。目前,我國(guó)城市污水的回用率還很低,西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有了許多成功的實(shí)例。據(jù)報(bào)道,美國(guó)自上世紀(jì)50年代起即開(kāi)始著手這方面的工作,美國(guó)357個(gè)城市實(shí)現(xiàn)了污水回用,其中回用于農(nóng)業(yè)占53%,回用于工業(yè)占40.5%。日本早在1962年就開(kāi)始污水回用的實(shí)踐,70年代東京、名古屋和大阪等城市就已將城市污水處理后回用于工業(yè)。國(guó)外在城市污水回用方面發(fā)展很快,美國(guó)2000年污水回用率高達(dá)72%,日本1995年污水回用率為77.2%
積極扶植城市污水處理行業(yè)的發(fā)展,在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平條件下,加大人力、物力在污水處理技術(shù)上的投入,控制水污染,這是發(fā)展水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)城市污水處理行業(yè)的扶持,包括資金和技術(shù)的支持。政府要大力支持污水處理廠繼續(xù)研發(fā)新的污水處理工藝,不斷提高污水處理水平。同時(shí),注意降低污水處理成本。政府也要給污水處理行業(yè)一些減免稅的優(yōu)惠政策,如較合理的低價(jià)格的電價(jià),污水處理費(fèi)要按照排出廢水的水量和水質(zhì)實(shí)行綜合指標(biāo)計(jì)費(fèi)和收費(fèi)等。
(三)扶持循環(huán)再利用水處理技術(shù)行業(yè)
由于市場(chǎng)對(duì)循環(huán)再利用水處理新技術(shù)的認(rèn)可度較低,且新興行業(yè)往往投資風(fēng)險(xiǎn)較大,人們是否接受循環(huán)再制水,都有一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程。為了盡快實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)再利用,政府可以籌資建設(shè)示范工程,授權(quán)經(jīng)營(yíng),在示范工程的運(yùn)行過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn),檢驗(yàn)新技術(shù)并用于宣傳教育,提高對(duì)水資源的稀缺性、節(jié)水必要性、循環(huán)再利用等的認(rèn)識(shí),為培育循環(huán)水市場(chǎng)創(chuàng)造條件。同時(shí),制定和完善有效的城市循環(huán)水開(kāi)發(fā)和利用的優(yōu)惠政策。如稅收優(yōu)惠、循環(huán)水項(xiàng)目的財(cái)政投入和補(bǔ)貼政策等,鼓勵(lì)城市高層建筑、辦公場(chǎng)所、社區(qū)內(nèi)部、娛樂(lè)場(chǎng)所、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地及綠地澆灌等進(jìn)行循環(huán)水利用以及工廠內(nèi)部的循環(huán)水利用,有關(guān)部門(mén)還應(yīng)出臺(tái)明確的強(qiáng)制性政策推動(dòng)循環(huán)水的利用。
(四)努力拓寬城市再生水的利用渠道
要大力推行城市清潔生產(chǎn)管理。清潔生產(chǎn)是指對(duì)產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程持續(xù)運(yùn)用整體預(yù)防的環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略,清潔生產(chǎn)是要引起全社會(huì)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)及使用全過(guò)程對(duì)環(huán)境影響的關(guān)注,使污染物產(chǎn)生量、流失量和治理量達(dá)到最小,資源充分利用是一種積極、主動(dòng)的態(tài)度。清潔生產(chǎn)具有巨大的節(jié)水潛力,近年來(lái)世界各國(guó)大力推廣清潔生產(chǎn),廣泛循環(huán)利用經(jīng)過(guò)處理的工業(yè)廢水。目前,我國(guó)工業(yè)廢水的重復(fù)利用率已經(jīng)達(dá)到70%以上,但與世界先進(jìn)水平(90%-95%)相比,還有不小的差距。根據(jù)我國(guó)目前的工業(yè)用水效率預(yù)計(jì),到2020年我國(guó)工業(yè)的年用水量將由現(xiàn)在的1100億m3增加到2000億m3,用水量增加約1倍。因此,必須重視工業(yè)用水過(guò)程的研究,多角度地選擇清潔生產(chǎn)模式,改進(jìn)工藝和流程,進(jìn)一步提高多次重復(fù)循環(huán)用水,提高用水的效率。
(五)建立健全與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制相適應(yīng)的水價(jià)體制
依據(jù)水資源的價(jià)值,合理的水價(jià)應(yīng)該從自然水價(jià)值、可供利用的水的價(jià)值和已利用過(guò)的水的價(jià)值等方面來(lái)決定。其中,自然水的價(jià)值決定水資源費(fèi)、可供利用的水的價(jià)值決定供水成本,已利用過(guò)的水的價(jià)值決定污水處理費(fèi),這三者共同構(gòu)成了能夠反映水資源稀缺性的水價(jià)。水資源費(fèi)體現(xiàn)水資源的稀缺性,它是為防止水資源的濫用而使水資源使用者付出代價(jià)的貨幣表現(xiàn);供水價(jià)格是通過(guò)具體的或抽象的物化勞動(dòng)把資源水變成產(chǎn)品水,進(jìn)入市場(chǎng)成為商品水所花費(fèi)的代價(jià),包括建設(shè)工程費(fèi)、管理運(yùn)行費(fèi)和其他費(fèi)用的代價(jià);污水處理費(fèi)是指經(jīng)使用水體排出用戶范圍后污染了他人和公共的水環(huán)境,為污染治理和水環(huán)境保護(hù)所需要的代價(jià),也是為達(dá)到某種水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而付出的水環(huán)境經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。應(yīng)盡快通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制形成合理水價(jià),同時(shí),根據(jù)水資源稀缺的供求情況,盡快制定出反映水資源供給和需求狀況的價(jià)格政策,發(fā)揮價(jià)格機(jī)制對(duì)水資源配置的調(diào)節(jié)作用。
(六)加大宣傳力度,提高節(jié)水意識(shí)
無(wú)論從水量的角度還是從水質(zhì)的角度來(lái)說(shuō),水都是任何生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的一部分,水量的減少和水質(zhì)的下降都將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此,必須加大宣傳力度,使人們認(rèn)識(shí)到水不僅具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值,而且具有社會(huì)和環(huán)境價(jià)值,使廣大公民樹(shù)立正確的用水觀念,掌握科學(xué)的用水知識(shí),改變落后的用水習(xí)慣。在水資源的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中必須考慮環(huán)境的需要,堅(jiān)持開(kāi)源、節(jié)流與治污并重,節(jié)流優(yōu)先的原則,提高人們的節(jié)水意識(shí)。
水資源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源,城市的發(fā)展必須有足夠(水量與水質(zhì))的水資源作為支撐。在加快城市化進(jìn)程的過(guò)程中,應(yīng)遵循城市水循環(huán)的規(guī)律,完善管理體制,合理開(kāi)發(fā)利用水資源,提高水的利用效率及效益,加大污水的深度處理及回用,真正做到城市水務(wù)一體化管理,使水資源的可再生性得以體現(xiàn),建立起城市水健康循環(huán),促進(jìn)城市水資源的可持續(xù)利用,達(dá)到人與水的和諧發(fā)展,從而促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的和諧發(fā)展。
控制人口過(guò)度集聚增長(zhǎng),建設(shè)組群式城市結(jié)構(gòu),既能減少集中開(kāi)采與需水壓力,又能減少生活污水的排放量,從而減輕對(duì)水資源環(huán)境的過(guò)度開(kāi)發(fā)和污染。在控制人口的同時(shí),調(diào)整優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局,大力壓縮耗水量大、污染重的產(chǎn)業(yè),嚴(yán)格限制高耗水型工業(yè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā),強(qiáng)化源頭和過(guò)程控制,推行清潔生產(chǎn),提倡發(fā)展節(jié)水型產(chǎn)業(yè)。
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關(guān)鍵詞:定時(shí) 光伏效應(yīng) 太陽(yáng)能水泵
中圖分類(lèi)號(hào):TH318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2012)09-0227-02
1、背景
早在1839年,法國(guó)科學(xué)家貝克雷爾就發(fā)現(xiàn),光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差,這種現(xiàn)象后來(lái)被稱(chēng)為“光生伏特效應(yīng)”,簡(jiǎn)稱(chēng)“光伏效應(yīng)”。1954年,美國(guó)科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽(yáng)電池,誕生了將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)[1]。20世紀(jì)以來(lái),世界范圍的污染問(wèn)題日益嚴(yán)重,傳統(tǒng)的能源隨著開(kāi)采越來(lái)越少,這個(gè)時(shí)候,由于新能源(可再生能源)具有清潔無(wú)污染和取之不盡、用之不竭的特點(diǎn),許多國(guó)家都將目光投向這種新能源形式。要實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用,發(fā)展新能源、提高能源利用效率、減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)是人類(lèi)發(fā)展的必然選擇[2]。豐富的太陽(yáng)能是重要的能源,是無(wú)污染、廉價(jià)、人類(lèi)能夠自由利用的能源。太陽(yáng)能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬(wàn)千瓦,假如把地球表面0.1%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為電能,轉(zhuǎn)變率5%,每年發(fā)電量可達(dá)5.6×1012千瓦小時(shí),相當(dāng)于世界上能耗的40倍[3]。
由于太陽(yáng)能的這些獨(dú)特優(yōu)勢(shì),20世紀(jì)80年代后,太陽(yáng)能電池的種類(lèi)不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場(chǎng)規(guī)模也逐步擴(kuò)大。20世紀(jì)90年代光伏發(fā)電快速發(fā)展。到2008 年全球太陽(yáng)能安裝總量已累計(jì)達(dá)15 GW。美國(guó)為最早制定光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃的國(guó)家,1997年又提出 百萬(wàn)屋頂計(jì)劃,[4]其他國(guó)家也都有相應(yīng)的太陽(yáng)能利用計(jì)劃。我國(guó)中西部廣大地區(qū),陽(yáng)光資源豐富,可建設(shè)多個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電站,但是充分利用當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源的同時(shí)也面臨著一個(gè)問(wèn)題,由于當(dāng)?shù)仡l繁的風(fēng)沙天氣使長(zhǎng)期暴露在外的太陽(yáng)能電池板、集熱管表面積聚了厚厚的灰塵,這不僅僅降低了太陽(yáng)能的利用率,也對(duì)裝置本身的壽命帶來(lái)威脅。于是我們想能否設(shè)計(jì)一套清洗裝置,用本身光伏發(fā)電提供的電力驅(qū)動(dòng)其工作,通過(guò)電路控制部分使其自動(dòng)的對(duì)光伏板,集熱管進(jìn)行清洗,并將污水實(shí)現(xiàn)再循環(huán)利用,以此來(lái)解決上述出現(xiàn)的問(wèn)題。
2、主要研究思路
本課題組考慮到光伏電池有著廣泛的應(yīng)用,并且主要暴露于塵埃中,而塵埃會(huì)破壞地球上的太陽(yáng)能設(shè)備,例如,阿聯(lián)酋的一個(gè)大型10兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電廠就因?yàn)樯硥m暴而使電力生產(chǎn)減少了40%,而清洗電池板會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間,需要昂貴的自動(dòng)設(shè)備,并且消耗大量水。因此,課題組提出了設(shè)計(jì)一套裝置利用光伏發(fā)電本身帶動(dòng)一微型水泵,進(jìn)行光伏板及太陽(yáng)能熱水管等設(shè)備的定時(shí)清洗裝置。
本設(shè)計(jì)主要目的是解決在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中定時(shí)控制的問(wèn)題以及水循環(huán)再利用的管路問(wèn)題。思路如下:
(1)定時(shí)控制部分:
作為整套設(shè)備的關(guān)鍵,定時(shí)系統(tǒng)可以采用模擬線路或者單片機(jī)控制兩種方法[5],根據(jù)實(shí)際情況,本課題組設(shè)計(jì)了一套單片機(jī)控制系統(tǒng),專(zhuān)門(mén)根據(jù)不同地域不同需求設(shè)計(jì)了三套定時(shí)工作模式。
工作模式1:一天清洗一次,每次五分鐘;
工作模式2:三天清洗一次,每次十分鐘;
工作模式3:一周清洗一次,每次十五分鐘;
(2)水循環(huán)系統(tǒng):由10mm橡膠水管,閥門(mén)兩個(gè),太陽(yáng)能集熱管兩根,軟墊,水箱,自制噴頭兩個(gè),12V,25W的微型水泵一個(gè)組成。等待時(shí)間到后,單片機(jī)給P1.7端口置高電平,使繼電器閉合,電流導(dǎo)通,從而使水泵正常工作。水泵從水箱抽水,通過(guò)兩個(gè)閥門(mén)的開(kāi)合可分別對(duì)集熱管和電池板沖洗,污水再順著引流裝置回到水箱中繼續(xù)循環(huán)利用。工作時(shí)間到,單片機(jī)P1.7口置低電平,繼電器斷開(kāi),水泵停止工作,進(jìn)入下一個(gè)等待時(shí)間。
3、裝置組成及原理
本裝置主要由光伏發(fā)電系統(tǒng),單片機(jī)電路控制系統(tǒng),集水清洗系統(tǒng)和污水循環(huán)系統(tǒng)四部分組成。
(1)光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、充放電控制器和蓄電池組成,電池板利用光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能,并通過(guò)充放電控制器和蓄電池將電能有效地提供給所接負(fù)載使用。
(2)單片機(jī)電路控制系統(tǒng)(如圖1)。
(3)集水清洗系統(tǒng):10mm橡膠水管,閥門(mén)兩個(gè),太陽(yáng)能集熱管兩根,軟墊,水箱,自制噴頭兩個(gè),12V25W微型水泵一個(gè)組成
(4)污水循環(huán)系統(tǒng):水槽,污水收集瓶,活性炭,濾紙,引流管組成??蓪⑶逑春蟮奈鬯?jīng)過(guò)濾引流到水箱中,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,不產(chǎn)生污染。
4、設(shè)計(jì)主要功能及特點(diǎn)
由于太陽(yáng)能集熱管和電池板常年暴露在外,表面因此積有大量灰塵,降低了太陽(yáng)能的綜合利用率,本裝置通過(guò)太陽(yáng)能電池板提供的電力驅(qū)動(dòng)水泵和單片機(jī)的工作,利用自制的單片機(jī)定時(shí)控制器實(shí)現(xiàn)水泵對(duì)集熱管和電池板的自動(dòng)定時(shí)清洗,清洗后的污水還可循環(huán)再利用。并可通過(guò)按鍵修改清洗和等待時(shí)間以更好的滿足實(shí)際需要。(下附太陽(yáng)能管清洗前后的節(jié)能數(shù)據(jù)對(duì)比)如表1。
顯然,其相比大型電力水泵有著節(jié)能減排,環(huán)保無(wú)污染,無(wú)需人為操作,操作簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)適用,有效提高太陽(yáng)能的利用率,減少資源的浪費(fèi)等種種優(yōu)點(diǎn)。并且項(xiàng)目研制的整套裝置體積小,投入低,在全國(guó)范圍內(nèi)都有很大的實(shí)用價(jià)值。
5、設(shè)計(jì)所存在的不足
基于現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)條件所限,我們沒(méi)能很好的設(shè)計(jì)一套更為快速、集約的凈水系統(tǒng),目前使用的僅僅是簡(jiǎn)單的活性炭?jī)羲绞剑欠窨刹捎酶玫膬羲J剑看送猓?yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)有很大的優(yōu)越性,但其發(fā)電效率受到環(huán)境因素很大的影響如碰上陰雨天氣,其輸出功率會(huì)大受影響[6],也可以考慮另接一其它能源供應(yīng)系統(tǒng),在陰雨天時(shí)替換使用。這些在日后都有很大的改良空間,也是課題組進(jìn)一步研究的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:淺析;循環(huán)水;水處理劑;實(shí)際生產(chǎn);應(yīng)用
一、循環(huán)水處理劑概述
(一)循環(huán)水處理劑的基本介紹
水循環(huán)處理劑的出現(xiàn)是伴隨著人們節(jié)水意識(shí)的不斷增強(qiáng),以及循環(huán)水處理技術(shù)不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一種對(duì)廢水進(jìn)行處理的產(chǎn)品,它的出現(xiàn)有效較好的解決了廢水處理問(wèn)題,對(duì)提高工業(yè)用水的循環(huán)利用貢獻(xiàn)巨大。因此,西方發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)循環(huán)水處理劑,已經(jīng)提出了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)概念,即圍繞著水處理劑的生產(chǎn)可以分為產(chǎn)品制造、技術(shù)服務(wù)和系統(tǒng)建造等。產(chǎn)品的制造又可以分為兩部分,一部分是水處理相關(guān)設(shè)施設(shè)備的生產(chǎn),另一部分才是真正的處理劑產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。而技術(shù)服務(wù)則是指循環(huán)水處理措施、處理劑的使用以及循環(huán)水分析等方面的技術(shù)服務(wù),一般來(lái)說(shuō)技術(shù)的提供者與處理劑的生產(chǎn)者是同一廠商。系統(tǒng)建造主要是指循環(huán)水處理系統(tǒng)工程的建造。
(二)循環(huán)水處理劑的發(fā)展現(xiàn)狀
源于歷史的原因和現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)條件、科學(xué)水平的限制,我國(guó)在循環(huán)水處理劑的生產(chǎn)、研發(fā)、使用方面與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比還有很大的差距。首先從循環(huán)水處理劑的種類(lèi)上來(lái)說(shuō),根據(jù)不同的使用效果或者說(shuō)是用途,處理劑主要包含金屬緩腐蝕劑、分散劑、氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑等,我國(guó)在積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)努力進(jìn)行了創(chuàng)新開(kāi)發(fā),差距正在縮小,當(dāng)前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的主要有殺菌劑有次氯酸鈉、二氧化氯、季銨鹽等幾種,質(zhì)量尚且有待提高。其次是在水循環(huán)技術(shù)服務(wù)方面,尤其是國(guó)內(nèi)的小廠商,受限于資金條件和經(jīng)濟(jì)效益等方面的困擾,在水處理上技術(shù)投入有限,導(dǎo)致單位生產(chǎn)耗水量是國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的幾倍乃至十幾倍之多,水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。
二、循環(huán)水處理劑在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用
(一)循環(huán)水處理劑的阻垢作用
水溶液中,溶質(zhì)以離子或者單分子的形態(tài)而存在,在溶液未能達(dá)到飽和狀態(tài)的時(shí)候,這些分子并不容易聚集在一起,但如果溶液飽和度增加,其中某種物資的離子或單分子數(shù)量較多,則容易凝結(jié)成晶體,從而出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。由于循環(huán)水一般直接使用的地表水,鈣鎂等硬質(zhì)元素含量較高,水中結(jié)垢現(xiàn)象普遍。這種結(jié)垢一般發(fā)生在溫度較高、管道表面粗糙和水流緩慢的地方。要有效的應(yīng)對(duì)結(jié)垢問(wèn)題的一種方法是軟化水,這種方法較為麻煩,且效益不高;另一種方法就是加入具有阻垢功效的循環(huán)水處理劑可以較好的解決結(jié)垢問(wèn)題,其工作原理是通過(guò)阻止鈣鎂離子與碳酸根、氧氧根離子反應(yīng)生成聚類(lèi)晶體。這種阻垢劑的用量非常小,也即是在水溶液中只需要加入濃度很低的阻垢循環(huán)水處理劑,就能達(dá)到良好的阻垢效果,經(jīng)濟(jì)效益較好。
(二)循環(huán)水處理劑的緩腐作用
金屬物質(zhì)長(zhǎng)期與水接觸很容易發(fā)生氧化腐蝕的問(wèn)題,輕則出現(xiàn)局部腐蝕或者點(diǎn)狀腐蝕,重者則會(huì)出現(xiàn)大面積的腐蝕問(wèn)題,給生產(chǎn)設(shè)備造成嚴(yán)重破壞。由于氧原子的無(wú)處不在,因此要避免腐蝕幾乎是不可避免的事情。但是通過(guò)研究表明,在水中添加一定具有緩腐功效的循環(huán)水處理劑,能夠在一定程度上保護(hù)金屬設(shè)備減緩腐蝕問(wèn)題。同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,緩腐蝕劑濃度在25. 62?29. 65mg/L時(shí)腐蝕速率控制較好,濃度增大時(shí)金屬設(shè)備的腐蝕問(wèn)題反而更加嚴(yán)重。因此,緩腐處理劑的應(yīng)用一定要堅(jiān)持適度的原則,避免用量過(guò)度。此外,處理劑的PH值也是影響緩腐效果的一個(gè)重要因素,只有當(dāng)處理劑PH值處在8.23到8.55時(shí),才能達(dá)到一個(gè)較為理想的緩腐狀態(tài)。
(三)循環(huán)水處理劑的抗微生物作用
循環(huán)水在使用過(guò)程中很容易滋生各類(lèi)微生物,如真菌或者藻類(lèi)生物等,這些微生物的存在對(duì)生產(chǎn)的安全性和設(shè)備都具有很大的危害,在進(jìn)行水處理的過(guò)程中剔除微生物或者有效的抑制微生物生長(zhǎng),對(duì)保護(hù)循環(huán)水的純凈性有很大幫助,能夠增加水循環(huán)使用的效率,減少水資源浪費(fèi)。由于不同種類(lèi)的微生物其生長(zhǎng)機(jī)制不一樣,所以在處理劑的選取上也必須有所區(qū)別,而且還要同時(shí)解決好保護(hù)環(huán)境與抑制微生物生長(zhǎng)之間的矛盾。
三、循環(huán)水處理劑在應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
循環(huán)水處理劑畢竟只是一種工具,其功效并非萬(wàn)能的,在綜合使用的過(guò)程中依然需要把握一定的使用原則和度量。
首先,在其功效方面,如果要增強(qiáng)處理劑的阻垢和緩解腐蝕的性能,就要通過(guò)控制有機(jī)磷的使用,根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究,一般有機(jī)磷的用量在每毫升水含1.5mol時(shí)效果最佳。而如果水中氯離子含量較高時(shí),就需要加大處理劑的用量,方能較好的達(dá)到阻垢緩蝕的目的。從水的PH值來(lái)看,當(dāng)pH值大于9.2的時(shí)候,結(jié)垢現(xiàn)象十分明顯,如果水質(zhì)特殊PH值急劇上升,則可以通過(guò)添加硫酸進(jìn)行調(diào)節(jié),將PH值控制在9以內(nèi),循環(huán)水基本上就不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢的問(wèn)題。此外,在新設(shè)備的投入使用前期,循環(huán)水中容易出現(xiàn)銅離子急劇增加的問(wèn)題,一般是由于水系統(tǒng)未進(jìn)行鍍膜所致,在這種情況下可用水溶性唑類(lèi)直接投加或者通過(guò)添加硫酸亞鐵控制水PH值保持在6.5上下。
四、結(jié)語(yǔ)
循環(huán)水處理劑未來(lái)的發(fā)展方向?qū)?huì)朝著多功能、綜合性高、綠色環(huán)保的方向繼續(xù)進(jìn)步,我們通過(guò)對(duì)循環(huán)水處理劑在實(shí)際中的有效應(yīng)用進(jìn)行了探討,實(shí)踐表明水處理劑的出現(xiàn)可以較好的達(dá)到保護(hù)水資源的目的,提高水資源循環(huán)利用效率,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)都有著重要意義。因此在未來(lái)的發(fā)展中下大力氣搞好水處理劑的研究和應(yīng)用,將成為解決工業(yè)廢水,降低工業(yè)生產(chǎn)能耗的有效手段。
參考文獻(xiàn):
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1對(duì)策
1.1把節(jié)約用水放在解決我國(guó)城市水資源問(wèn)題的優(yōu)先地位,并作為一項(xiàng)國(guó)策,大力加強(qiáng)節(jié)水宣傳教育,增強(qiáng)全民節(jié)水意識(shí)
以節(jié)水為先,即將節(jié)水作為解決城市水資源問(wèn)題的基本出發(fā)點(diǎn)和首要對(duì)策。從水資源可持續(xù)利用高度看,節(jié)約用水是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的長(zhǎng)期任務(wù),應(yīng)通過(guò)堅(jiān)持不懈的節(jié)水宣傳教育,在全民中樹(shù)立對(duì)水資源的憂患意識(shí),使節(jié)水成為全民行動(dòng)和社會(huì)風(fēng)尚,使我國(guó)逐步成為節(jié)水型社會(huì)的國(guó)度,其潛在作用是深遠(yuǎn)的。
應(yīng)特別注重對(duì)兒童和青少年的節(jié)水教育,開(kāi)展多種形式生動(dòng)活潑的宣傳教育活動(dòng)。
1.2加強(qiáng)全國(guó)城市與工業(yè)節(jié)水工作統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)與管理
城市與工業(yè)節(jié)水是一項(xiàng)涉及面廣、情況復(fù)雜、政策性與技術(shù)性極強(qiáng)的工作,應(yīng)實(shí)行在全國(guó)水資源主管部門(mén)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下的各有關(guān)行政與行業(yè)主管部門(mén)分工負(fù)責(zé)的管理體制。以克服目前存在的政出多門(mén)、管理松馳、無(wú)序狀態(tài),使節(jié)水工作納入科學(xué)的、以全局利益為重的統(tǒng)一協(xié)調(diào)的管理軌道。
1.3全面制定和實(shí)施城市與工業(yè)節(jié)水規(guī)劃與計(jì)劃
在科學(xué)分析評(píng)價(jià)全國(guó)、各地區(qū)和城市水資源條件與用水(節(jié)水)狀況的基礎(chǔ)上,結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求、城市和工業(yè)生產(chǎn)用水特點(diǎn),自上而下地制定全國(guó)及各地區(qū)的城市與工業(yè)近遠(yuǎn)期節(jié)水規(guī)劃。規(guī)劃應(yīng)明確水資源供需平衡情況、節(jié)水目標(biāo)、節(jié)水指標(biāo)、節(jié)水計(jì)劃與措施。更為重要的是應(yīng)將節(jié)水規(guī)劃納入相應(yīng)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃或經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展計(jì)劃、分步實(shí)施。節(jié)水規(guī)劃目標(biāo)或計(jì)劃指標(biāo)應(yīng)列入相應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)序列,定期審查公布。
1.4加強(qiáng)立法,統(tǒng)一制定有關(guān)節(jié)約用水的法律、法令和條例規(guī)定等,建立相應(yīng)的節(jié)水技術(shù)法規(guī)體系
依法治水管水,是依法治國(guó)的重要組成部分。節(jié)水的統(tǒng)一立法,是改變目前“多龍治水”、政出多門(mén)而又無(wú)法可依、管理松馳的無(wú)序的狀態(tài),將節(jié)水工作納入法制軌道的重要步驟。隨節(jié)水工作的深入發(fā)展,原有技術(shù)法規(guī)在數(shù)量和技術(shù)上已日顯不足,為此須從我國(guó)國(guó)情、城市與工業(yè)行業(yè)實(shí)際情況和節(jié)水實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā),制定一系列有關(guān)節(jié)水的技術(shù)法規(guī)體系,包括標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程、方法、指標(biāo)、規(guī)定等,使之與節(jié)約用水的有關(guān)法律、法令和條例等配套實(shí)施,以便將節(jié)水工作納入科學(xué)化、制度化的軌道。其中至少應(yīng)包括:
(1)基礎(chǔ)性節(jié)水技術(shù)法規(guī),如名詞術(shù)語(yǔ)定義,節(jié)水考核指標(biāo)定義、計(jì)算方法,節(jié)水指標(biāo)體系等;
(2)節(jié)水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與考核指標(biāo)的上報(bào)、審核規(guī)程及分析評(píng)價(jià)制度;
(3)水量平衡測(cè)試方法、規(guī)程;
(4)企業(yè)用水合理化分析評(píng)價(jià)方法及實(shí)施辦法;
(5)循環(huán)用水和冷卻塔使用管理規(guī)定;
(6)城市與工業(yè)廢水回用(包括中水回用)規(guī)定;
(7)冷卻塔、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及廢水回用(包括中水回用)系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo);
(8)節(jié)水裝置、器具使用規(guī)定;節(jié)水裝置、器具質(zhì)量審查標(biāo)準(zhǔn)、方法及審查辦法。
1.5水資源市場(chǎng)化,建立科學(xué)合理的水費(fèi)體制
水資源市場(chǎng)化是推動(dòng)節(jié)水工作最直接、最有效、最便捷的對(duì)策之一。水資源是國(guó)有資源,但從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看,作為一種特殊商品,應(yīng)有償使用。為此應(yīng)改變傳統(tǒng)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)用水模式與狀態(tài),發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿的作用。其關(guān)鍵是,建立科學(xué)合理的城市與工業(yè)水費(fèi)體制,以促進(jìn)水資源的合理開(kāi)發(fā)與利用。
水費(fèi)體制的建立是水資源市場(chǎng)化的核心,應(yīng)兼顧水的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會(huì)效益。水費(fèi)體制包括水費(fèi)類(lèi)別、標(biāo)準(zhǔn)(基準(zhǔn))系列及收費(fèi)制度。應(yīng)改變目前簡(jiǎn)單化的水費(fèi)類(lèi)別、比較單一的水費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),建立各種水費(fèi)類(lèi)別與標(biāo)準(zhǔn),全面推行浮動(dòng)、累進(jìn)收費(fèi)制度。水費(fèi)體制的建立,應(yīng)在國(guó)家有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下有計(jì)劃地逐步推行,應(yīng)采取系統(tǒng)優(yōu)化與社會(huì)公平原則,應(yīng)考慮不同地區(qū)及其城市的水資源特點(diǎn),應(yīng)有利于提高城市供水部門(mén)的自我發(fā)展能力,促進(jìn)城市供水事業(yè)的發(fā)展、水資源利用和水污染防治的良性循環(huán)。水費(fèi)體制的建立是一項(xiàng)社會(huì)性、政策性、技術(shù)性極強(qiáng)的綜合性課題,應(yīng)專(zhuān)門(mén)立項(xiàng)研究。
1.6在工業(yè)節(jié)水中,研究引入節(jié)水機(jī)制——激勵(lì)機(jī)制與制約機(jī)制
目前,在我國(guó)絕大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)成本中用水成本不及1%,因此在經(jīng)濟(jì)杠桿尚不能充分發(fā)揮作用之前,在工業(yè)節(jié)水中引入節(jié)水機(jī)制具有特殊重要意義。
對(duì)生產(chǎn)者運(yùn)用節(jié)水鼓勵(lì)性對(duì)策,以激勵(lì)其節(jié)水積極性和創(chuàng)造性,增強(qiáng)其節(jié)水的主人翁觀念;對(duì)生產(chǎn)管理者,通過(guò)運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿和實(shí)行節(jié)水計(jì)劃目標(biāo)責(zé)任制等,以加強(qiáng)約束。這樣,可以補(bǔ)充用水(節(jié)水)計(jì)劃管理的不足。工業(yè)節(jié)水的激勵(lì)機(jī)制和制約機(jī)制具有豐富而深刻的內(nèi)涵,應(yīng)作為節(jié)水管理科學(xué)課題,加強(qiáng)研究。
1.7提高工業(yè)用水效率
提高用水效率是工業(yè)節(jié)水的核心。從廣義上講,它體現(xiàn)了從提高用水系統(tǒng)的重復(fù)利用率、企業(yè)改革、發(fā)展生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模、生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)步、到實(shí)行清潔生產(chǎn)和科學(xué)管理等所產(chǎn)生的全部節(jié)水效果。因此,提高工業(yè)用水效率是一項(xiàng)涉及面廣、科學(xué)技術(shù)性強(qiáng)和影響深遠(yuǎn)的系統(tǒng)工程。它與一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高同步,不可能一蹴而就。從總體上講,提高工業(yè)用水效率,近期應(yīng)側(cè)重于系統(tǒng)節(jié)水和管理節(jié)水,以后應(yīng)逐步把節(jié)水工作的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向工藝節(jié)水。有關(guān)技術(shù)措施后述。
1.8鼓勵(lì)和提倡利用城市污水(處理回用水,包括中水)、其它低質(zhì)水和海水
回用水、低質(zhì)水和海水的利用,均會(huì)在不同程度上受到水質(zhì)、可利用范圍、地點(diǎn)或地域等客觀條件的限制,應(yīng)因地制宜地判別其適宜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件,解決好有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策、管理以至社會(huì)問(wèn)題,應(yīng)在取得經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上逐步推行。
1.9控制污(廢)水對(duì)水環(huán)境的污染,改善水源水質(zhì)
1.10以科技為先導(dǎo),加大城市與工業(yè)節(jié)水的科技與資金投入
城市與工業(yè)節(jié)水具有豐富的科技內(nèi)涵。從發(fā)展觀點(diǎn)看,不加強(qiáng)節(jié)水的科技導(dǎo)向和投入,將難以推動(dòng)節(jié)水工作向深入持續(xù)方向發(fā)展。另一方面,單純依靠目前節(jié)水技術(shù)力量也難以承受日益復(fù)雜的綜合性很強(qiáng)的節(jié)水任務(wù)。因此,必須提高節(jié)水人員素質(zhì),加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)力量的橫向聯(lián)合,此外必須加大節(jié)水資金投入,注重節(jié)水技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,以提高節(jié)水經(jīng)濟(jì)效益。
上述各項(xiàng)對(duì)策是互相關(guān)聯(lián)的整體,采取這些對(duì)策是我國(guó)城市與工業(yè)集約化發(fā)展的必由之路。
2關(guān)鍵技術(shù)
2.1加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)基礎(chǔ)工作
技術(shù)基礎(chǔ)工作薄弱,至今仍是全國(guó)、各城市和工業(yè)節(jié)水系統(tǒng)的突出問(wèn)題,而加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)基礎(chǔ)工作又是作好城市與工業(yè)節(jié)水工作不可逾越的首當(dāng)其沖的重要環(huán)節(jié)。其主要內(nèi)容有:
(1)提高節(jié)水基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量
節(jié)水基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接關(guān)系到節(jié)水統(tǒng)計(jì)、分析、評(píng)價(jià)是否正確和判斷的準(zhǔn)確性。這方面須迫切解決的問(wèn)題是:
·按“國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)”和相關(guān)統(tǒng)計(jì)口徑,嚴(yán)格進(jìn)行節(jié)水統(tǒng)計(jì)中的行業(yè)分類(lèi);
·統(tǒng)一節(jié)水名詞術(shù)語(yǔ)、節(jié)水考核指標(biāo)、指標(biāo)計(jì)量單位與計(jì)算方法;
·通過(guò)統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)、上報(bào)、匯總和審核,確保統(tǒng)計(jì)資料的正確性、完整性和連貫性;
·分析、篩選、審定各水平年(1985、1990、1995、2000年)的基本節(jié)水考核指標(biāo)數(shù)據(jù)與節(jié)水水平。
(2)建立較完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)
其中應(yīng)包括有關(guān)水資源開(kāi)采利用數(shù)據(jù)、相關(guān)宏觀經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、城市和工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、用水節(jié)水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、節(jié)水考核指標(biāo)等,使資源共享。
(3)建立各城市、各工業(yè)行業(yè)和企業(yè)的用水、冷卻水、回用水系統(tǒng)技術(shù)資料庫(kù)、冷卻塔技術(shù)資料庫(kù)。
2.2完善并加強(qiáng)水量平衡測(cè)試工作,開(kāi)展企業(yè)用水合理化分析
水量平衡測(cè)試是開(kāi)展企業(yè)節(jié)水工作的基礎(chǔ)。原來(lái)的水量平衡測(cè)試成果已逐漸失去實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,應(yīng)在新方法和規(guī)程指導(dǎo)下定期開(kāi)展水量平衡測(cè)試工作,并切實(shí)進(jìn)行用水合理化分析,判定實(shí)際用水效率與節(jié)水潛力,為開(kāi)展企業(yè)節(jié)水工作提供科學(xué)依據(jù)。
2.3提高冷卻水循環(huán)利用率和冷卻效率
提高冷卻水循環(huán)利用率和冷卻效率是系統(tǒng)節(jié)水的主要途徑。
應(yīng)根據(jù)有關(guān)法規(guī)對(duì)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻塔實(shí)行科學(xué)監(jiān)督管理,以提高冷卻水循環(huán)利用率和冷卻效率。按文獻(xiàn)規(guī)定目標(biāo),我國(guó)各類(lèi)城市的有關(guān)指標(biāo)如表1所示。
我國(guó)各類(lèi)城市冷卻水系統(tǒng)效率指標(biāo)表1
指標(biāo)
Pr(%)
Pcy
冷卻效率(%)
濃縮倍數(shù)
城市類(lèi)別
2000
2010
2000
2010
2000
2010
2000
2010
一
75
85
85~90
95~97
65~75
75~80
2.6~3.0
3.1~3.5
二
70
80
80~85
92~95
55~65
6~75
2.1~3.5
2.6~3.0
三
65
75
≥80
≥90
≥55
≥60
1.5~2.0
2.1~2.5
注:城市類(lèi)別:一類(lèi)為直轄市、開(kāi)放城市、重點(diǎn)城市;二類(lèi)為省會(huì)城市,日供水量大于40×104m3/d的城市;三類(lèi)為其余城市
為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),須采取的主要技術(shù)措施有:
·擴(kuò)大冷卻水循環(huán)利用范圍,這對(duì)大量的小型企業(yè)尤為重要;
·關(guān)停或改造一批質(zhì)量或性能不合格的冷卻塔;
·開(kāi)發(fā)、推廣使用新型、高效(冷卻效率>65%、吹散損失<0.2%~1.0%)、低噪音(<50dB)冷卻塔;
·推行循環(huán)冷卻水處理,提高冷卻水處理率,這是提高冷卻效率和濃縮倍的關(guān)鍵;
·全面監(jiān)測(cè)不同地區(qū)不同季節(jié)冷卻塔運(yùn)行情況,加強(qiáng)運(yùn)行管理;
·研究開(kāi)發(fā)適合于不同水質(zhì)條件、氣象條件下的水質(zhì)穩(wěn)定、殺生和旁流處理技術(shù)——處理方法、設(shè)備與水處理劑,并分析確定其優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件;
·研究推廣冷卻水系統(tǒng)(包括空調(diào)系統(tǒng))的清洗技術(shù),提高冷卻效率;
·研究運(yùn)用高效熱交換器及其優(yōu)化組合技術(shù)。
2.4因地制宜地研究推廣各種節(jié)約循環(huán)冷卻水量的其它技術(shù)
如空氣冷卻、汽化冷卻、人工制冷冷卻、大氣冷源技術(shù)和物料換熱技術(shù)。這些技術(shù)在一定條件下可大量減少冷卻水量或不用水冷卻,具有良好的應(yīng)用前景。
2.5提高廢水回用率
對(duì)于工業(yè)企業(yè),廢水回用是僅次于冷卻水循環(huán)利用的另一個(gè)主要節(jié)水途徑。
目前我國(guó)廢水回用總水量不過(guò)5×108m3/a,實(shí)際回用率很低,為此應(yīng)采取以下技術(shù)措施:
·提高工業(yè)廢水的回用范圍,例如將其用作冷卻補(bǔ)給水、鍋爐補(bǔ)給水、空調(diào)除塵水、洗滌水、清洗水、沖渣(灰)水、熄火降溫水和廠區(qū)部分生活雜用水等。從一定意義上講,在工業(yè)企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行廢水回用比外部污水回用經(jīng)濟(jì)可行。
·研究開(kāi)發(fā)一系列經(jīng)濟(jì)實(shí)用的工業(yè)廢水或其它廢棄資源的減污排放、處理回收或回用技術(shù)。
·研究開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)適用、高效的中小型工業(yè)廢水處理裝置,特別是含油、重金屬、有毒物質(zhì)和高濃度有機(jī)污染物的廢水處理裝置,提高這些廢水的回用量,以減少環(huán)境污染負(fù)荷。
·研究開(kāi)發(fā)工業(yè)回用水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定、殺生技術(shù)。
·對(duì)工業(yè)回用水系統(tǒng)的運(yùn)行情況實(shí)行監(jiān)控,加強(qiáng)運(yùn)行管理。
·擴(kuò)大城市污(廢)水處理回用規(guī)模和范圍。
擴(kuò)大城市污(廢)水處理回用范圍和規(guī)模的關(guān)鍵技術(shù)措施是:
·結(jié)合不同地區(qū)和城市的具體情況,進(jìn)行城市污(廢)水回用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件分析,確定污(廢)水直接回用的范圍和規(guī)模,作為制定污水回用發(fā)展規(guī)劃的依據(jù);
·制定不同回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),研究確定回用水(特別是與人體接觸的回用水)安全評(píng)價(jià)方法;
·研究開(kāi)發(fā)適用于不同地區(qū)和條件的適用經(jīng)濟(jì)的污(廢)水處理特別是深度處理技術(shù)及裝備;
·研究、推廣安全可靠的中水處理技術(shù)和設(shè)施;
·研究、建立城市、小區(qū)和建筑物的分質(zhì)供水系統(tǒng),其中城市分質(zhì)供水系統(tǒng)應(yīng)與工業(yè)企業(yè)、市政設(shè)施與農(nóng)業(yè)灌溉分質(zhì)供水系統(tǒng)相配套;
·污(廢)水回用系統(tǒng)的監(jiān)管技術(shù)措施。
從我國(guó)城市與工業(yè)廢水回用發(fā)展情況看,除受到廢水處理率(包括合格率目前二級(jí)生化處理i<5.6%)低和一些客觀條件限制外,歸根到底將受到經(jīng)濟(jì)條件的限制,估計(jì)回用率的年遞增率會(huì)遠(yuǎn)低于20%。在考慮廢水回用時(shí),應(yīng)考慮對(duì)人體健康和生產(chǎn)的影響。
2.6擴(kuò)大海水、低質(zhì)水可利用范圍,建立各類(lèi)分質(zhì)供水系統(tǒng)
據(jù)估計(jì),我國(guó)1995年海水利用總量約為100×108m3/a,2010年預(yù)計(jì)達(dá)350×108m3/a,后者還遠(yuǎn)低于目前日本、美國(guó)海水利用水量。為此,要研究經(jīng)濟(jì)、有效、安全可靠的海水利用技術(shù),如管路、冷卻系統(tǒng)防腐、海生物防治、水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)及海水淡化技術(shù)。應(yīng)積極研究開(kāi)發(fā)海水循環(huán)冷卻專(zhuān)用技術(shù)以取代海水直流冷卻系統(tǒng),同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)相應(yīng)專(zhuān)門(mén)技術(shù)研究,如專(zhuān)用水質(zhì)穩(wěn)定劑、海水冷卻塔等。此外,應(yīng)開(kāi)展海水沖廁污水處置問(wèn)題的研究。
2.7開(kāi)展工業(yè)生產(chǎn)工藝節(jié)水技術(shù)研究
近期可結(jié)合工業(yè)企業(yè)改革、結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)改造,加快工藝節(jié)水步伐。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,應(yīng)注重下列因素對(duì)工業(yè)節(jié)水的影響:
(1)經(jīng)濟(jì)規(guī)模與勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高;
(2)生產(chǎn)工藝方法、技術(shù)、流程與裝備的發(fā)展進(jìn)步;
(3)原料路線與政策的改進(jìn)或改變;
(4)清潔生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)施;
(5)工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)管理水平提高;
(6)市場(chǎng)因素變化。
以上因素都可對(duì)工業(yè)生產(chǎn)用水情況產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,而且從發(fā)展趨勢(shì)看絕大多數(shù)因素的變化都會(huì)在不同程度上不斷地促進(jìn)水資源合理利用,減少水污染,致使單位產(chǎn)品(或產(chǎn)值)用水量、取水量逐漸減小,使水環(huán)境得以改善。對(duì)此,應(yīng)按行業(yè)開(kāi)展專(zhuān)門(mén)研究。
2.8研究開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的節(jié)水器具采用節(jié)水器具,一般可節(jié)水10%~30%。
我國(guó)目前節(jié)水器具多處于低水平、盲目、重復(fù)研制開(kāi)發(fā)狀態(tài),近10年來(lái)幾無(wú)進(jìn)展,質(zhì)量低劣,因此有必要有組織地進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),其重點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣、使用頻繁、易造成浪費(fèi)的用水器具。例如,開(kāi)發(fā)推廣小容量(6L)或無(wú)“介質(zhì)”的成套衛(wèi)生潔具、限壓節(jié)流水龍頭、延時(shí)自閉水龍頭、冷熱水洗浴水龍頭等。應(yīng)堅(jiān)持對(duì)節(jié)水器具的基本要求。
2.9加強(qiáng)對(duì)重要節(jié)水問(wèn)題的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、研究,提高節(jié)水工作水平和節(jié)水效益
節(jié)約用水是關(guān)系到資源、環(huán)境、人民生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的大事,屬跨行業(yè)(專(zhuān)業(yè))的綜合技術(shù)領(lǐng)域。很多節(jié)水問(wèn)題的決擇,都須從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以至政策等方面權(quán)衡利弊、得失,而技術(shù)經(jīng)濟(jì)方法則是在這類(lèi)問(wèn)題的多方案比較中取得最佳效果的重要方法和手段。
當(dāng)前,對(duì)下列有關(guān)節(jié)水問(wèn)題的分析研究具有普遍意義,例如:
·地區(qū)或城市范圍內(nèi),水資源的優(yōu)化配置;
·地區(qū)或城市在長(zhǎng)距離調(diào)水與節(jié)約用水之間的權(quán)衡;
·地區(qū)或城市節(jié)水潛力分析、節(jié)水目標(biāo)的確立、節(jié)水基本對(duì)策的制定及其定量評(píng)價(jià);
·城市節(jié)水規(guī)劃的制定;
·地區(qū)、城市或企業(yè)范圍,循環(huán)用水、污(廢)水回用及低質(zhì)水或海水利用中的利弊權(quán)衡;
·循環(huán)冷卻水系統(tǒng)狀態(tài)優(yōu)化控制;
·污(廢)水回用方式——直接回用與間接回用的選擇與協(xié)調(diào);
·污(廢)水直接回用范圍規(guī)模與水質(zhì)指標(biāo);
·城市群污(廢)水回用與流域污染控制技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析;
關(guān)鍵詞:垃圾桶清洗;水循環(huán);高壓水射流技術(shù);水質(zhì)監(jiān)測(cè)
中圖分類(lèi)號(hào):X33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1674-9944(2016)06-0199-03
1 引言
隨著人民生活水平的不斷提高,我國(guó)城市垃圾桶數(shù)量不斷增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前平均一個(gè)城市的垃圾桶的數(shù)量已達(dá)2萬(wàn)個(gè),且隨著城市化進(jìn)程的加快,垃圾桶每年投入量也在成比例上升。垃圾桶是城市街道社區(qū)環(huán)境衛(wèi)生不可缺少的一部分,作為一種垃圾收集裝置,必須定時(shí)定點(diǎn)地對(duì)其進(jìn)行清洗和消毒,以免滋生大量的病毒細(xì)菌和蟲(chóng)蠅,影響人們的日常生活和身體健康。但目前垃圾桶清洗多半采用人工的方法:一邊用水沖洗一邊用刷子清刷,最后噴灑消毒液,若處理不當(dāng),容易造成二次污染。較為先進(jìn)的方法,環(huán)衛(wèi)工人手持水槍沖洗,但是由于沒(méi)有適當(dāng)?shù)膱?chǎng)地和設(shè)備,清洗完后的污水無(wú)法回收,殘留在原地,反而擴(kuò)大了垃圾污染面積。最嚴(yán)重是垃圾桶常年不清洗,只是用垃圾車(chē)統(tǒng)一回收垃圾。
針對(duì)上述清洗過(guò)程中造成二次污染以及清洗過(guò)程中水資源的浪費(fèi)問(wèn)題,引入自動(dòng)清洗和水循環(huán)利用的思想,設(shè)計(jì)了一款節(jié)水型城市垃圾桶自動(dòng)清洗裝置。該裝置兼具垃圾收集與垃圾桶清洗雙重功能,自動(dòng)對(duì)垃圾桶進(jìn)行全方位清洗,也可根據(jù)需求添加洗滌劑和消毒劑;同時(shí)水箱的存水可循環(huán)使用,節(jié)水省時(shí);作業(yè)效率高,成本低,結(jié)構(gòu)小巧。通過(guò)清洗從根本上消除垃圾桶細(xì)菌滋生的隱患,解決現(xiàn)階段城市垃圾桶的清潔問(wèn)題。
2 裝置介紹
圖1為節(jié)水型城市垃圾桶自動(dòng)清洗裝置示意圖。由清洗機(jī)構(gòu)、過(guò)濾機(jī)構(gòu)及外部支撐框架構(gòu)成。
2.1 清洗機(jī)構(gòu)
清洗機(jī)構(gòu)由自動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴頭、夾持機(jī)構(gòu)、網(wǎng)格架臺(tái)、水箱、高壓水泵組成。其中,自動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴頭與網(wǎng)格架臺(tái)中間的固定板螺紋連接;網(wǎng)格架臺(tái)焊接在框架上;高壓水泵通過(guò)管道與水箱相連。
水箱設(shè)有水箱進(jìn)水閥和水箱出水閥,用于作業(yè)前后的進(jìn)排水,箱口正對(duì)垃圾桶中內(nèi)膽的下方,以便于收集經(jīng)過(guò)濾機(jī)構(gòu)過(guò)濾后的污水。水箱的水經(jīng)水泵進(jìn)水管進(jìn)入高壓水泵加壓,再經(jīng)出水管流到自動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴頭,對(duì)垃圾桶中內(nèi)膽進(jìn)行清洗。
如圖2所示,夾持機(jī)構(gòu)由彈簧和滑塊組成,滑塊通過(guò)滑軌布置在網(wǎng)格架臺(tái)上,滑塊由彈簧與角架側(cè)板相連,角架側(cè)板與框架相連;滑軌上布置兩個(gè)擋板,分別阻擋住兩邊滑塊,使夾持機(jī)構(gòu)沒(méi)有固定垃圾桶時(shí)保持一定預(yù)緊力,滑塊的之間的距離略小于垃圾桶內(nèi)徑,便于不同尺寸的垃圾桶的裝夾。
2.2 過(guò)濾機(jī)構(gòu)
如圖3所示,過(guò)濾機(jī)構(gòu)由錐形漏斗和三層過(guò)濾網(wǎng)組成,三層濾網(wǎng)依次是第一層10目、第二層50目、第三層100目,第一層過(guò)濾網(wǎng)和第二層過(guò)濾網(wǎng)通過(guò)滑槽與框架連接,可由滑槽拉出濾網(wǎng)清理雜物;第三層過(guò)濾網(wǎng)通過(guò)螺釘固定在水箱端口,可取下清洗;錐形漏斗上沿與框架螺紋固定。
2.3 框架
如圖4所示,框架由多根角架通過(guò)螺栓組連接而成,為長(zhǎng)方體或正方體;該框架的底層設(shè)有鋼板,用于固定水箱和蓄電池;蓄電池上方設(shè)有夾板,用于固定高壓水泵;高壓水泵上方設(shè)有鋼板,用于固定垃圾收集箱。
3 清洗、循環(huán)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
3.1 清洗系統(tǒng)
清洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)針對(duì)目前垃圾桶清洗裝置不利于長(zhǎng)期作業(yè)的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了自動(dòng)清洗系統(tǒng)。自動(dòng)清洗系統(tǒng)由高壓水泵、旋轉(zhuǎn)噴頭組成。高壓清洗是世界公認(rèn)最科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的清潔方式之一。使用高壓水柱清理污垢,強(qiáng)力水壓所產(chǎn)生的泡沫即可將一般污垢帶走,清洗頑固油漬時(shí)可加入少許清潔劑。高壓水射流清洗技術(shù)是一種新興技術(shù)及工藝,通過(guò)動(dòng)力裝置使高壓柱塞泵產(chǎn)生高壓水來(lái)沖洗物體表面,水的沖擊力大于污垢與物體表面附著力,高壓水就會(huì)將污垢剝離并沖走,達(dá)到清洗物體表面的效果,適用于各類(lèi)(包括釜罐、艙)容器與管道內(nèi)外壁的清洗除銹。垃圾桶清洗裝置是在高壓清洗機(jī)的基礎(chǔ)上,配置進(jìn)給機(jī)構(gòu)和三維旋轉(zhuǎn)噴頭。進(jìn)給機(jī)構(gòu)安裝在入孔上,其垂直給傾斜、旋轉(zhuǎn)和曲臂功能保證了噴頭伸及容器內(nèi)壁每一部位,在裝置公轉(zhuǎn)的同時(shí),噴頭以20~40r/min的轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn),使水射流沖洗到垃圾桶內(nèi)壁的每一點(diǎn)。小直徑容器及各類(lèi)管道內(nèi)外壁的清洗則采用二維旋轉(zhuǎn)噴頭,它與環(huán)形旋轉(zhuǎn)噴頭共同實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)外壁的同步清洗。
高壓水射流清洗機(jī)是集高壓往復(fù)泵、安全閥、調(diào)壓溢流閥、噴槍、噴頭及軟管等為一體的成套設(shè)備。當(dāng)噴槍打開(kāi)后,高壓水經(jīng)噴嘴形成高速水射流柱進(jìn)行各種作業(yè);噴槍關(guān)閉后,調(diào)壓溢流閥自動(dòng)開(kāi)啟溢流。如果突發(fā)壓力驟升,當(dāng)超過(guò)調(diào)壓預(yù)置值時(shí),安全閥起跳卸荷,保護(hù)系統(tǒng)不過(guò)載。機(jī)組作業(yè)能力與其壓力、功率成正比。隨著壓力和功率的增大,其技術(shù)含量和成本就會(huì)增加。噴嘴孔徑?jīng)Q定了它的作業(yè)工況――壓力和流量。
3.2 水循環(huán)系統(tǒng)
水循環(huán)系統(tǒng)主要由噴嘴、水箱搭配過(guò)濾網(wǎng)、導(dǎo)流裝置錐形漏斗組成。垃圾桶倒置在清洗裝置上,洗滌水通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)、導(dǎo)流通道重新回到水箱,以實(shí)現(xiàn)水循環(huán)。三層不同規(guī)格濾網(wǎng)分別為10目、50目、100目,根據(jù)目數(shù)的增大,過(guò)濾垃圾的半徑減小。清洗過(guò)程中污水經(jīng)網(wǎng)格架臺(tái)分別流經(jīng)三層過(guò)濾網(wǎng),基本完成極為細(xì)密物質(zhì)的濾出,保證了過(guò)濾后水質(zhì)的清潔,分級(jí)過(guò)濾的水資源由錐形漏斗收集重新回到水箱,實(shí)現(xiàn)污水的二次利用。過(guò)濾系統(tǒng)為密封式結(jié)構(gòu),以有效防止污水四濺,濾網(wǎng)可通過(guò)滑軌取出,清理雜物方便,采用彈簧卡槽夾持機(jī)構(gòu)對(duì)垃圾桶固定,方便牢固。
3.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用濁度傳感器對(duì)水箱中循環(huán)水水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),濁度傳感器是利用光學(xué)原理,通過(guò)液體溶液中的透光率和散射率來(lái)綜合判斷濁度情況。將傳感器采集的濁度值傳遞給單片機(jī),利用單片機(jī)自身的AD轉(zhuǎn)換,換算得到對(duì)應(yīng)環(huán)境下的濁度情況,將實(shí)際濁度值利用LCD顯示屏顯示,清潔工可通過(guò)當(dāng)前水濁度值判斷是否應(yīng)該換水,進(jìn)一步提高了水的利用率,同時(shí)也避免了由于水質(zhì)過(guò)差阻塞噴頭,影響正常工作。
本文概述了鋼鐵工業(yè)中污水處理回用,對(duì)鋼鐵工業(yè)中污水處理資源化技術(shù)回用工藝進(jìn)行了探討分析。
【關(guān)鍵詞】鋼鐵工業(yè); 污水處理; 資源化技術(shù); 回用工藝
鋼鐵廠的污水主要來(lái)源于濁循環(huán)水系統(tǒng)的排污水和冷軋、硅鋼、焦化等經(jīng)單獨(dú)處理后達(dá)標(biāo)排放的特種工業(yè)廢水以及少部分生活污水、雨排水等。鋼鐵企業(yè)污水一般具有以下主要污染物:濁度、COD、硬度與堿度、油類(lèi)、鹽類(lèi)等。另外,基于污水的來(lái)源,排污水量和水質(zhì)隨生產(chǎn)周期、季節(jié)的變化而變化,波動(dòng)較大。一般在生產(chǎn)高峰和夏季,由于循環(huán)水系統(tǒng)用水量、蒸發(fā)量增大,導(dǎo)致系統(tǒng)的排污水量增加。
一、鋼鐵工業(yè)中污水處理回用的概述
污水處理是循環(huán)經(jīng)濟(jì)和污水生態(tài)化的具體體現(xiàn)。所謂循環(huán)經(jīng)濟(jì)本質(zhì)上是一種生態(tài)經(jīng)濟(jì),是將生態(tài)平衡理論與經(jīng)濟(jì)學(xué)相結(jié)合,按照"減量化、再利用、再循環(huán)原則"(即3R原則),運(yùn)用系統(tǒng)工程原理與方法論,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中物質(zhì)和能量循環(huán)利用的一種新型經(jīng)濟(jì)組織形式。簡(jiǎn)言之,它是物質(zhì)閉環(huán)流動(dòng)型的簡(jiǎn)稱(chēng)。它以環(huán)境友好的方式,利用自然資源和環(huán)境容
量來(lái)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、保護(hù)環(huán)境。通過(guò)提高資源利用效率、環(huán)境效益和發(fā)展質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的生態(tài)化,達(dá)到社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益的雙贏。
生態(tài)工業(yè)學(xué)是可持續(xù)發(fā)展的科學(xué),它要求人們盡可能優(yōu)化物質(zhì)--能源的整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。對(duì)鋼鐵工業(yè)系統(tǒng)而言,其生態(tài)化的核心就是物質(zhì)和能源的循環(huán),不向外排放廢棄物。為了從根本上解決鋼鐵工業(yè)污水對(duì)水環(huán)境的污染與生態(tài)破壞,必須把整套循環(huán)用水技術(shù)引入生產(chǎn)工藝全過(guò)程,使廢水和污染物都實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。鋼鐵企業(yè)把生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水及其污染物作為資源加以回收,并實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,其實(shí)質(zhì)是模擬自然生態(tài)的無(wú)廢料生產(chǎn)過(guò)程。盡量采用無(wú)廢工藝和無(wú)廢技術(shù)是為了使這個(gè)系統(tǒng)不超過(guò)負(fù)荷,能正常良好運(yùn)轉(zhuǎn),而工藝的自動(dòng)化在一定的程度上可以起到系統(tǒng)的調(diào)控機(jī)能。
所謂水循環(huán)經(jīng)濟(jì)就是把清潔生產(chǎn)與廢水綜合利用融為一體的經(jīng)濟(jì),建立在水資源不斷循環(huán)利用基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,按自然生態(tài)系統(tǒng)模式,組成一個(gè)資源--產(chǎn)品--再生資源的水資源反復(fù)循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程,實(shí)現(xiàn)污水最少量化與最大的循環(huán)利用。即對(duì)鋼鐵企業(yè)用水進(jìn)行污水減量化、無(wú)害化與資源化的模式研究過(guò)程:分質(zhì)供水--串級(jí)用水--一水多用的使用模式;
廢水--無(wú)害化--資源化的回用模式;污水--凈化--回用的循環(huán)利用模式。
這個(gè)最優(yōu)化循環(huán)經(jīng)濟(jì)過(guò)程稱(chēng)之為鋼鐵工業(yè)廢水生態(tài)化,它是節(jié)約水資源,保護(hù)水環(huán)境最有效的舉措。因此,最少量化、資源化、無(wú)害化、生態(tài)化用水技術(shù)必將成為控制鋼鐵工業(yè)水污染的最佳選擇,并將越來(lái)越受到人們的重視,是我國(guó)乃至世界鋼鐵工業(yè)水污染的綜合防治技術(shù)今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。
二、鋼鐵工業(yè)中污水處理資源化技術(shù)回用工藝的分析
當(dāng)前鋼鐵企業(yè)污水處理回用大多依靠傳統(tǒng)工藝,例如反應(yīng)沉淀系統(tǒng)采用混凝反應(yīng)池、機(jī)械加速澄清池和化學(xué)除油器,過(guò)濾系統(tǒng)采用快濾池、虹吸濾池或者高速過(guò)濾器等。以上幾種處理工藝屬于成熟工藝,在運(yùn)行安全及成本上具有一定優(yōu)勢(shì),但是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部通常設(shè)有原料、冶煉、焦化、電力等分廠,總排水水量、水質(zhì)變化幅度大、污水成分復(fù)雜,處理工藝
要求條件高,因此以上處理工藝用在鋼鐵企業(yè)綜合污水處理方面,又有以下缺點(diǎn):處理負(fù)荷較低,占地面積大;對(duì)來(lái)水水量、水質(zhì)變化吸納能力不足;控制較為繁瑣,自動(dòng)化程度不高。
1、預(yù)處理系統(tǒng)。污水預(yù)處理主要利用物理攔截去除大顆粒懸浮物和部分石油類(lèi),有利于污水后續(xù)處理設(shè)施運(yùn)行及節(jié)約藥劑消耗。污水預(yù)處理由機(jī)械格柵、沉砂池、調(diào)節(jié)池和污水提升泵房4部分組成。鋼鐵企業(yè)多為合流制排水系統(tǒng)。雨水初期時(shí)SS最大值、最小值、平均值;由于鋼鐵企業(yè)的地坪常有物料灑落集塵、沖洗地坪的廢水又進(jìn)入排水系統(tǒng),故廢水中固體含量較多,為利于后續(xù)處理工序,應(yīng)增設(shè)沉砂池。由于鋼廠排水具有不確定性和不均衡性,在沉砂池后部常設(shè)置調(diào)節(jié)池,以均質(zhì)、均量。另外在調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置較大功率的攪拌器,可以防止顆粒物在此大量沉積,影響池體容積并增加管理難度,從另一角度講減少了系統(tǒng)的外排污泥,精簡(jiǎn)處理環(huán)節(jié)。為去除廢水中漂浮石油類(lèi),在池中設(shè)置撇油刮渣設(shè)施,定期刮撇浮油。
2、核心工藝處理系統(tǒng)。主要由混合配水、澄清、過(guò)濾3部分組成。預(yù)處理后的廢水經(jīng)泵提升入混合配水井,廢水通過(guò)配水堰并按比例分配后,進(jìn)入高效澄清池的絮凝反應(yīng)區(qū)。在混合配水井的不同位置分別投加混凝劑和石灰,使廢水與藥劑混合均勻。澄清池類(lèi)型較多,應(yīng)根據(jù)占地、廢水特性和運(yùn)行管理等綜合因素考慮,根據(jù)近幾年內(nèi)用于國(guó)內(nèi)廢水處理廠和凈水廠的實(shí)踐與成功經(jīng)驗(yàn),該流程推薦采用新型澄清池--高效澄清池。它是集加藥混合、反應(yīng)、澄清、污泥濃縮于一體的高效水處理構(gòu)筑物。采用了濃縮污泥回流循環(huán)和斜管沉淀技術(shù)。通過(guò)在帶有快速攪拌混合區(qū)投加混凝劑和絮凝反應(yīng)區(qū)投加助凝劑和石灰乳,以去除廢水中部分懸浮物、COD、BOD5、油等污染雜質(zhì)、暫時(shí)硬度,出水經(jīng)調(diào)整pH值后自流至過(guò)濾池進(jìn)行三級(jí)處理。該工藝的占地面積僅為常規(guī)工藝的1/2,減少了土建造價(jià),節(jié)約用地。由于設(shè)置污泥回流,使得污泥和水之間的接觸時(shí)間較長(zhǎng),一是使藥劑的投加量較傳統(tǒng)工藝低25%,有效節(jié)約處理成本;二是能有效抗擊來(lái)水的沖擊負(fù)荷,可在短時(shí)間內(nèi)水量、水質(zhì)突變后,仍能保持較穩(wěn)定的出水質(zhì)量。三是從池內(nèi)排出的污泥無(wú)需進(jìn)濃縮池或加藥,可降低污泥處理費(fèi)用。
3、藥劑配制與投加系統(tǒng)。根據(jù)廢水特性及處理后的水質(zhì)要求,在處理工藝的不同工序部位中按處理廢水量及相關(guān)水質(zhì),按比例自動(dòng)投入具有不同功效的藥劑。其中在高效澄清池
混合區(qū)投加混凝劑和降低暫硬用的石灰乳,在反應(yīng)區(qū)投加助凝劑--高分子聚合物,在后混凝區(qū)投加H2SO4和混凝劑,在儲(chǔ)水池內(nèi)投加殺菌劑。
4、除鹽水系統(tǒng)。污水處理工藝主要為絮凝、沉淀、過(guò)濾,主要去除SS、COD、油類(lèi)等,對(duì)鹽份沒(méi)有去除作用。當(dāng)回用水與原工業(yè)新水混合后作為凈環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水時(shí),使整個(gè)給水系統(tǒng)的含鹽量升高,一方面設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重,這將減少設(shè)備的使用壽命;另一方面,隨著污水處理后回用,造成了鹽份在整個(gè)鋼鐵企業(yè)大系統(tǒng)內(nèi)的富集,影響廢水回用,該現(xiàn)象在我國(guó)北方地區(qū)尤其嚴(yán)重。因此,鋼鐵企業(yè)回用水脫鹽處理是極其必要的。
5、污泥處理系統(tǒng).污泥處理系統(tǒng)由兩部分組成: 污泥儲(chǔ)池和污泥脫水間。根據(jù)綜合污水污泥的性質(zhì),污泥脫水一般采用廂式壓濾機(jī)。
結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)與市場(chǎng)需求帶動(dòng)了鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展。鋼鐵企業(yè)廢水處理與回用是我國(guó)國(guó)情和鋼鐵企業(yè)發(fā)展的特色。為提高用水循環(huán)率,除了節(jié)約用水、杜絕跑冒滴漏和提高循環(huán)系統(tǒng)重復(fù)利用率外,將污水處理并回用是現(xiàn)實(shí)的最佳的解決途徑。
參考文獻(xiàn):
[1]張運(yùn)華.鋼鐵工業(yè)綜合廢水處理與資源化技術(shù)研究[M].武漢大學(xué).2011
關(guān)鍵詞 濃縮機(jī);水處理;污泥;清水;技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào)X7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2013)88-0172-02
0 引言
現(xiàn)在人們生活水平不斷的進(jìn)步,但是資源卻日益的稀少了,特別是水資源已經(jīng)成為很多城市極其短缺的生活資源。隨著用水量的增加,生活污水也會(huì)逐漸增加,從用水和污水處理兩方面來(lái)說(shuō),水處理技術(shù)變得非常必要了就。水處理技術(shù)工藝能夠讓水資源循環(huán)利用,緩解水資源短缺的壓力。在水處理技術(shù)工藝的日益發(fā)展中,很多種方法被提出,有的也被應(yīng)用于水廠、礦場(chǎng)等企事業(yè)單位?,F(xiàn)如今濃縮機(jī)設(shè)備已經(jīng)被廣泛的引用于水處理中,無(wú)論是污水處理還是礦區(qū)脫水,都有濃縮機(jī)的影子。而且濃縮機(jī)設(shè)備已經(jīng)被越來(lái)越多的領(lǐng)域所應(yīng)用,使水資源更好的得到利用和循環(huán)利用[1]。
1 濃縮機(jī)設(shè)備
濃縮機(jī)設(shè)備是利用過(guò)濾原理將污水中的固體顆粒和水分開(kāi)的設(shè)備,這一道工序是在圓形的濃縮池中進(jìn)行的,在通過(guò)刮泥機(jī)的均勻轉(zhuǎn)動(dòng),把沉淀的污泥與上層的清水分開(kāi)。濃縮機(jī)除了這主要的兩部分工作構(gòu)建以外,還有安全裝置和升降設(shè)備。安全裝置主要是起到警告和提示的作用,當(dāng)壓縮機(jī)中的污泥過(guò)多,超過(guò)了刮泥機(jī)的承載能力時(shí),就會(huì)通過(guò)一些列的設(shè)備,傳達(dá)到控制區(qū)。升降設(shè)備也是當(dāng)污泥過(guò)多,荷載過(guò)大的時(shí)候,升起刮泥機(jī)的耙子,使耙子離開(kāi)濃縮機(jī)池子地步,緩解電機(jī)的工作壓力。濃縮機(jī)水處理技術(shù)工藝是一種非常簡(jiǎn)單,但是具有很明顯效果的水處理設(shè)備,能夠?yàn)樗Y源的循環(huán)利用作出很大貢獻(xiàn),減少污水的排放和進(jìn)一步污染[2]。
2 水處理技術(shù)
水處理技術(shù)是一種用物理沉淀、化學(xué)反應(yīng)或者是電離技術(shù)將污水中的雜質(zhì)與水分開(kāi)的技術(shù)。用一些特殊的手段,或者添加化學(xué)元素把水中的顆粒,污漬和生活中不需要的東西清除掉。水處理有給水處理、廢水處理和污水處理等,這些處理水的處理方法不同,但是都是為了水資源的循環(huán)利用,把沒(méi)有利用價(jià)值的水變成有利用價(jià)值的生活用水。由于水處理技術(shù)關(guān)系著人們的日常生活,所以被大范圍的推廣,越來(lái)越多的水處理技術(shù)被發(fā)明和創(chuàng)新。目前認(rèn)為最合理的水處理技術(shù)是電離的方式,這種方法能夠得到較好的效果[3]。但是這種手段成本相對(duì)較高,而且持續(xù)的大規(guī)模的水處理范兒會(huì)造成資源的浪費(fèi)。濃縮機(jī)設(shè)備水處理技術(shù)工藝是一種成本相對(duì)處理較低的工藝手段,而且水處理效果也很明顯,能夠達(dá)到水循環(huán)使用的目的。
3 濃縮機(jī)設(shè)備水處理技術(shù)要素
濃縮機(jī)設(shè)備水處理技術(shù)現(xiàn)在正在被廣泛的應(yīng)用,它有利于水資源的重新利用,對(duì)節(jié)約水資源,方便人們生產(chǎn)生活有著很重要的意義。濃縮機(jī)設(shè)備水處理裝置技術(shù)中也有很的要素值得我們?nèi)プ⒁?,并且進(jìn)行分析[4]。
3.1濃縮機(jī)設(shè)備工作原理
濃縮機(jī)設(shè)備水處理的原理就是物理方法,主要是用沉淀法,把清水與污物分離,在濃縮池中主要分為5個(gè)分區(qū)如圖[1]。
3.2濃縮池
濃縮池是濃縮機(jī)的主要部分,在總體投資中所占比重比較大。濃縮池是由特制的鋼板或者鋼筋混凝土打造的,通常體型比較小的是由鋼板做成,體型相對(duì)比較大的就需要用鋼筋混凝土來(lái)打造。小型的濃縮機(jī)底部是平的,而體量比較大的底部是有一定的角度的,這是為了與池子中的耙子底部相適應(yīng)。
對(duì)于煤礦企業(yè),濃縮機(jī)主要負(fù)責(zé)煤泥與清水的分離,在這個(gè)過(guò)程中,濃縮池里放入要處理的煤泥。在濃縮池中,由于重力原因會(huì)產(chǎn)生沉淀,當(dāng)時(shí)間夠長(zhǎng)的情況下,煤泥與清水開(kāi)始出現(xiàn)分層,時(shí)間越長(zhǎng)水質(zhì)越清。當(dāng)煤泥的多少達(dá)到一定程度時(shí),刮泥機(jī)開(kāi)始均勻轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)耙子的轉(zhuǎn)動(dòng),把底部的煤泥排除濃縮池,清水澤從濃縮池的上部溢出。在此期間要注意的就是,刮泥機(jī)的轉(zhuǎn)速要均勻,不能夠忽快忽慢。還有就是沉淀物的質(zhì)量不能夠超過(guò)刮泥機(jī)的承載能力,否則濃縮機(jī)會(huì)出現(xiàn)故障。
3.3濃縮機(jī)設(shè)備的維護(hù)
濃縮機(jī)的使用是一個(gè)非常講究的過(guò)程,需要規(guī)范操作,并且長(zhǎng)期進(jìn)行維護(hù)。在使用過(guò)程中停車(chē)是一個(gè)非常重要的程序,值得注意的是,如果底部沉淀沒(méi)有排除干凈的時(shí)候,是不許停車(chē)的。如果有突發(fā)的情況需要停車(chē),要打開(kāi)底全部的閥門(mén),減少底部荷載。
對(duì)于設(shè)備的維護(hù),要在使用前進(jìn)行。還要對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)部分和銜接部分進(jìn)行檢查,如果不符合運(yùn)行要求要及時(shí);要對(duì)濃縮機(jī)設(shè)備中的管道進(jìn)行定期檢查,防止由于沉淀物或者其他異物導(dǎo)致管道堵塞;停車(chē)前要檢查濃縮池底部沉淀物是否排出干凈,并且對(duì)于排料管和溢流槽也都要進(jìn)行清理;對(duì)于供電設(shè)備也要進(jìn)行維護(hù)和檢查,防止漏電和斷電的情況出現(xiàn);濃縮機(jī)運(yùn)行鋼軌要定時(shí)清理,不能有雜物和油漬等[5]。
4 結(jié)論
濃縮機(jī)設(shè)備水處理技術(shù)工藝,是一項(xiàng)能夠降低成本的水處理技術(shù)。這種處理方式,能夠有很強(qiáng)的普及能力,讓污水和廢水得到回收和利用。在煤礦企業(yè)中,濃縮機(jī)設(shè)備能夠把煤泥與水分別處理,讓清水再次被利用,煤泥也從濃縮機(jī)的池子中被排出。水處理是一項(xiàng)長(zhǎng)久的工程,它要求工藝與設(shè)備的完美結(jié)合,這兩個(gè)因素是相輔相成不可分割的。只有工藝水平與處理設(shè)備相互符合才能夠達(dá)到很好的處理效果[5]。同時(shí)也要考慮運(yùn)行成本和效率等問(wèn)題,讓污水和廢水的回收利用率達(dá)到最高。
參考文獻(xiàn)
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