区域水介循环(多阶循环梯级利用)系统构建与水生态改善技术体系,供应,水专项,海河流域,徒骇河、马颊河流域水污染防治与水质改善技术集成
技术简介/摘要
一、基本原理
为提高再生水的自然属性和利用效率,保障水质安全,基于生态系统特点和污水再生处理生态工程技术研究成果及应用实践,研究提出和实施区域水 “介循环”系统构建与水生态改善技术体系。通过企业、家庭和社区等局部单元内的水循环利用,基于水足迹测算的工业和城市等社会系统尺度内的污水再生处理与直接利用,以及区域层面上再生水的生态媒介循环利用等,促进不同层阶和不同用途水循环利用的有机衔接与耦合,实现再生水的多阶循环、生态再生、梯级利用、自净增强。
“介循环”系统本质上是不同用途和不同层阶水循环利用的嵌套耦合系统,包括局部过程、社会系统和区域生态等3个不同尺度的三阶水循环利用。一阶循环,即区域生态循环,主要指再生水用于河流、湖泊和湿地等的生态补水,以及生态媒介利用;二阶循环,即社会系统循环,主要指区域范围内的污水再生处理与再生水直接回用。在工业上体现为工业园区层面(企业间)或工业生态系统内(行业间)的水循环利用;在市政和生活上体现为城市系统内的水循环利用,比如城市污水再生处理及再生水的洗车、冲厕等直接城镇杂用;三阶循环,即局部过程循环,主要指生产或生活单元内部的水循环利用。在工业上体现为企业内部的梯级利用和循环利用,在生活上体现为家庭内或社区内的水循环利用,在农业上体现为农业农田灌溉水的水循环利用。
该方式的核心是,经过工程措施处理得到的再生水首先进入人工强化调控的生态系统,经过自然储存和净化后再循环利用于工业、生活和农业用水。再生水生态媒介循环利用方式既保障了生态用水,又净化了水质,在提高再生水利用效率的同时,也提高了再生水的水质安全性。“工程再生水”变成了“生态再生水”。再者,该系统实现了生态用水和工业、生活用水的梯级利用,平衡了工业和生活用水与生态用水间的矛盾,兼顾了各种需求。
二、“介循环”系统
该系统的工艺流程如图所示。
(1)人工湿地、氧化塘、河湖景观水系等人工强化调控生态系统是再生水生态媒介循环利用的核心;
(2)再生水生态媒介使“工程再生水”变成了“生态再生水”,增强了再生水的安全性;
(3)水“介循环”系统层级结构分为三级,其本质是一个不同层阶和不同用途水循环利用的嵌套耦合系统。水“介循环”
包括局部过程、社会系统和区域生态等三个不同尺度的三阶水循环利用。
三、技术创新点及主要技术经济指标
1、构建了破解经济发展需求与水资源短缺、水环境污染、水生态破坏和水空间退减之间的矛盾的区域水 “介循环”系统;
2、该系统通过企业、家庭和社区等局部单元内的水循环利用,工业和城市等社会系统尺度内的污水再生处理与直接利用,以及区域层面上再生水的生态媒介循环利用等,促进不同层阶和不同用途水循环利用的有机衔接与耦合,实现再生水的多阶循环,生态再生,梯级利用,自净增强。
3、人工湿地、氧化塘、河湖景观水系等人工强化调控生态系统是该系统的核心。
4、介循环包括局部过程、社会系统和区域生态等三个不同尺度的三阶水循环利用。
5、基于水足迹研究工业系统对水生态系统的压力特征,指导企业节水减排优化,加大1阶2阶和上水的循环使用率。
6、该系统以再生水的生态媒介循环利用为核心,具有多阶循环,生态再生,梯级利用,自净增强的特点,可望成为区域水资源可持续管理、保障水环境安全的有效模式。
四、技术来源及知识产权概况
推广应用阶段,尚未申请发明专利。
推广应用案例
存在问题:山东省茌平县境内有徒骇河、马颊河、茌中河、茌新河等主要河流。该县水源单一,地下水取用比例大。同时,存在污水再生利用率低、水循环利用系统尚未形成、城区生态环境用水缺乏、环城水系连通不畅以及水生态环境质量需要改善等突出问题。
应用方案:针对茌平县存在的水环境问题,以促进再生水安全高效利用,提高水资源利用率和改善水生态环境为目标,提出了水“介循环”系统与水生态改善技术体系建设方案。该方案以第一和第二污水处理厂升级改造、茌中河人工湿地工程、环城水系建设、金牛湖工农业用水水源地建设、再生水工业利用工程为依托,建设水介循环系统。污水处理厂深度处理出水,一部分回用于信发集团,体现了社会系统内循环;其余部分进入潜流湿地和茌中河河道走廊人工湿地,经湿地进一步处理后回用于环城水系,最后流入金牛湖,作为工农业补充水源。环城水系和金牛湖景观水体的水再用于工业生产、绿化、道路清洗和农业灌溉,体现了生态媒介循环。
应用效果:实现了再生水的生态媒介循环利用和多阶多元利用,城市污水厂工业回用率可达40%,地下水取水量显著降低,同时满足生态用水需求,提高水环境质量。
工艺流程图: