“中水” 一词源于日本,是相对 “上水”(自来水)与 “下水”(污水)的中间形态,特指生活或工业废水经处理后达到特定标准、可重复利用的水资源。这种 “变废为宝” 的循环模式,既缓解了水资源短缺压力,又降低了污水排放对环境的影响,已在全球多个国家形成成熟的应用体系。从居民小区的绿化浇灌到工业园区的生产循环,中水正以多元角色融入社会运行的各个环节,成为水资源可持续利用的核心支撑。
一、核心概念:中水回用的界定与分类逻辑
中水回用的本质是通过技术手段打破 “用水 – 排水” 的线性模式,构建闭环水循环系统。其分类体系可从用途与处理方式两个维度清晰划分:
(一)按回用用途的分类
- 饮用级回用:将废水处理至饮用水标准,直接回用于日常生活,适用于极度缺水地区。该方式工艺复杂、投资高昂,需攻克多重安全保障技术难关,应用范围相对有限。
- 非饮用级回用:这是最普遍的回用类型,处理后水质满足不与人体直接接触的需求,涵盖便器冲洗、道路清洗、车辆擦拭、绿化浇灌、消防补水等场景,技术成熟且成本可控。
- 工业级回用:针对工业废水特性,通过深度处理使其达到生产线要求,可作为冷却用水、清洗用水等循环使用。部分高纯度需求场景还需进一步净化至软化水、超纯水级别,如电子、制药行业的生产用水。
(二)按处理技术的分类
中水回用技术根据水质特性与处理目标形成三类主流路径,实际应用中常组合使用以实现最优效果:
- 物理处理法:以膜滤法和蒸发热法为代表,适用于水质波动较大或处理要求高的场景。膜滤法通过外力驱动使小分子物质透过滤膜,装置紧凑且抗负荷变动能力强;蒸发热法通过加热蒸发分离纯水与杂质,稳定性高且不受水质限制。
- 物理化学法:整合砂滤、活性炭吸附、混凝沉淀等工艺,搭配中空纤维超滤器等设备,具有占地少、管理简单的优势,适合处理水质变化较大的污水。
- 生物处理法:针对有机物含量较高的污水,采用活性污泥法、接触氧化法、生物转盘等技术,具有抗水力负荷变动能力强、污泥产量少的特点,常与其他工艺组合使用以提升处理效果。
二、水质基石:回用的核心标准与控制指标
中水回用的安全性与适用性完全依赖于严格的水质控制,其指标体系需同时满足卫生、感观与设备保护三大核心要求,我国已出台专项标准明确具体限值:
(一)基础控制指标体系
- 卫生安全指标:重点监控大肠菌群数、细菌总数、余氯量等参数,防止微生物污染引发健康风险。其中总大肠菌群限值需≤1000 MPN/L,余氯量需保持在合理区间以确保杀菌效果。
- 感观体验指标:通过浊度、色度、臭味等参数保障用水舒适度,浊度需≤5 NTU 以避免视觉不适,色度≤20 PCU 防止出现着色问题,同时需无明显异味。
- 设备保护指标:以 pH 值、硬度、溶解性物质等指标控制腐蚀与结垢风险。pH 值需维持在 6.0~9.0 的中性区间,蒸发残渣与硬度需低于限值,避免管道与设备出现严重结垢或腐蚀。
(二)场景化选择性指标
不同回用场景对水质有特殊要求,2024 年实施的 GB/T 19923-2024 新标准新增多项选择性控制项目:
- 电子、制药等高端制造行业需严控二氧化硅(≤30 mg/L)与总溶解固体(≤1000 mg/L),防止硅垢沉积与电路短路;
- 化工行业重点监控氟化物(≤1.0 mg/L)、硫化物(≤0.5 mg/L),避免设备腐蚀与催化剂中毒;
- 电力行业需控制铁(≤0.3 mg/L)、锰(≤0.1 mg/L)含量,预防锅炉结垢导致热效率下降。
三、系统架构:中水回用的四类应用体系
中水回用系统根据供应范围与规模差异,形成四种典型架构模式,适配不同场景的水资源循环需求:
(一)单建筑内回用系统
水源取自建筑内部的杂排水与优质杂排水,经处理后供本建筑的便器冲洗、绿化浇灌等用途。处理设施可设于地下室或建筑周边,如北京新万寿宾馆将中水处理设备置于地下室,实现水资源内部循环。
(二)简易排水区回用系统
适用于城市排水体系不完善的区域,水源为建筑内经沉淀池、化粪池等预处理的全部生活污水。处理后可缓解当地供水压力,减少污水对河流的污染,设施可灵活设于室内或室外。
(三)小区域建筑群回用系统
覆盖建筑小区、学校、机关大院等区域,水源整合区内各建筑的杂排水,处理设施集中设于区域内,统一供应绿化、道路清洗、公共区域便器冲洗等用水需求。
(四)区域性集中回用系统
以城市污水处理厂尾水或工业废水为水源,经区域中水处理站深度处理后,供应多个建筑群的杂用需求。这种模式可实现水资源的规模化循环,尤其适合工业密集区或人口集中的新城片区。
四、实践样本:冠县中水回用的闭环模式与效益
山东冠县作为水资源严重短缺地区(人均水资源量仅 140 立方米,为全国 1/15),构建的中水回用体系成为兼具生态与经济效益的典型案例,其 “废水 – 中水 – 再利用” 的闭环模式具有极强的参考价值。
(一)全链条处理流程
冠县工业用水厂以污水处理厂排放水为初始水源,先送入清泉河人工湿地进行自然净化,再通过 “混合 – 絮凝 – 沉淀 + 煤砂过滤 + 消毒 + 清水池” 组合工艺深度处理,最终出水水质媲美地下水,达到城市杂用水标准。处理后的中水输送至企业使用,产生的工业废水再回流至污水处理厂,形成完整循环闭环。
(二)多维度效益呈现
- 水资源节约:项目设计日处理规模 7 万立方米,年回用量约 1280 万立方米,相当于节省一个东昌湖的蓄水量,有效压减地下水开采量,缓解了区域地下水漏斗区问题。
- 企业成本降低:中水价格仅 2.71 元 / 立方米,较自来水(5.77 元 / 立方米)和自备地下水(4.8 元 / 立方米)大幅降低。山东坤昇环保科技有限公司年用水 66 万立方米,每年节省水费 198 万元,相当于 35 名工人年薪;138 家服务企业年合计节省成本超 2000 万元。
- 生态环境改善:项目每年可减排 COD 380 吨、氨氮约 20 吨,同时再生水广泛用于城市绿化、环卫清扫等领域,减少市政供水压力,清泉河人工湿地也成为市民休闲的生态打卡地。
五、技术支撑:关键设备与系统特性
在中水回用技术落地中,核心设备的性能直接决定处理效率与水质稳定性,无机陶瓷膜等新型设备的应用突破了传统技术瓶颈。以涤饵 DEAR 无机陶瓷膜系统为例,其采用 Al₂O₃—ZrO₂复合内膜与 TiO₂外膜的双层结构,兼具高强度、抗污染与自洁功能,运行膜通量是有机膜的 10-100 倍,可实现在线反冲,有效保障系统稳定运行。搭配赢润环保等品牌的多参数水质检测仪,可 15 分钟内完成 pH、浊度、COD 等 20 余项指标检测,为水质控制提供精准数据支撑。
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