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      2022年11月08日
      星期二
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      再生水
      時間:2021-12-30 12:25:35 
      什么是再生水?
        再生水是指廢水或雨水經適當處理后,達到一定的水質指標,滿足某種使用要求,可以進行有益使用的水。和海水淡化、跨流域調水相比,再生水具有明顯的優勢。從經濟的角度看,再生水的成本最低,從環保的角度看,污水再生利用有助于改善生態環境,實現水生態的良性循環。

      歷史由來
        “再生水”起名于日本,早在1955年日本就開始了再生水利用?!霸偕钡亩x有多種解釋,在污水工程方面稱為“再生水”,工廠方面稱為“回用水”,一般以水質作為區分的標志。其主要是指城市污水或生活污水經處理后達到一定的水質標準,可在一定范圍內重復使用的非飲用水。城市污水經處理設施深度凈化處理后的水(包括污水處理廠經二級處理再進行深化處理后的水和大型建筑物、生活社區的洗浴水、洗菜水等集中經處理后的水)統稱“中水”。其水質介于自來水(上水)與排入管道內污水(下水)之間,亦故名為“中水”。中水利用也稱作污水回用。在美國、日本、以色列等國,廁所沖洗、園林和農田灌溉、道路保潔、洗車、城市噴泉、冷卻設備補充用水等,都大量的使用中水。

      使用途徑
        再生水的用途很多,可以用于農田灌溉、園林綠化(公園、校園、高速公路綠帶、高爾夫球場、公墓、綠帶和住宅區等)、工業(冷卻水、鍋爐水工藝用水)、大型建筑沖洗以及游樂與環境(改善湖泊、池塘、沼澤地,增大河水流量和魚類養殖等),還有消防、空調和水沖廁等市政雜用。

      為什么要發展再生水?
        推動再生水行業不斷前進的原因主要體現在以下幾點。
        1、水量需求不斷增加。人口不斷增長使世界性的水荒在不斷蔓延,這點在發展中國家最為突出。即使發達國家人口增長出現負值,城市化的進程也會帶來水資源的緊張。在這種形勢下,必須開發新的水源,而污水再生利用因為其諸多優點,越來越被認作是一種重要的水資源。目前在很多地區都采納了更為綜合性的水資源規劃和管理方式。新加坡采納的“國家四大水喉”戰略便是頗具代表性的范例,該戰略整合了集水區水、進口水、再生水和淡化水四種水源,以滿足國家的用水需求。
        2、水資源逐漸減少。近些年來干旱頻發,以澳大利亞為例,截至2009年,已出現了長達10年的干旱,致使國內水資源急劇下降。污水再生利用現在已經被認為是解決氣候變化導致的水資源嚴重短缺問題的一種可能的解決方案,尤其是2000年至2003年的大旱肆虐之后,澳大利亞500多座城市污水處理廠開始進行污水再生處理,以減緩政府施行的限水政策的影響。以色列也實施了含水層蓄水回采計劃,提供多年再生水儲存,可供干旱年份作為農業灌溉用水。
        3、環境政策日趨嚴格。以美國南灣水資源循環利用項目為例,環境保護署限制圣何塞/圣克拉拉污水處理廠在夏季將出水排入舊金山灣,以便保護幾種瀕危物種賴以生存的鹽堿灘棲息地。對此,該廠不得不進行污水再生處理,將再生水配送給附近的衛生區回用,保證夏季實現“零排放”。 此時污水再生利用是應對嚴格環境政策的備選方案。在某些情形下,由于實行了嚴格的出水排放標準,對于將出水排入當地水體的傳統方式,污水再生利用成為一種經濟的替代方案。例如,地表水排放為了避免水體惡化,現在常常要求進行營養物去除。北京已經全面實施將中心城污水廠升級改造為高品質再生水廠工程。升級改造后,出水主要指標將達到地表水IV類標準,向城市河湖環境、工業、綠化等領域提供高品質再生水。為污水處理廠排放尋找一種經濟的解決方案并滿足環保約束條件,已經成為世界多國實施污水回用項目的主要驅動力之一。
        4、經濟所需。對于工業用戶來說,現在生產用水消耗成本已經很高,使用再生水進行生產會獲得更大的收益,尤其像北京這樣的缺水城市,已經從政策上禁止使用自來水進行生產。即使南水北調來水后,再生水的利用還是會節省大部分資金。

      再生水利用的可行性
        一、城市污水水量穩定、可以利用潛力大
            城市污水中雜質只占0.1%(海水中雜質約為3%),絕大部分是可再用的清水。城市污水的基本組成如圖1.3所示。城市供水量的80%變為污水排入下水道,是一種很大的資源浪費,至少有70%的污水(相當于城市供水量一半以上)經過再生處理后可以利用。污水經過收集、適當處理后重復使用,可以構筑良好的水社會循環體系,以保障水的自然循環。

             城市污水就近可得,數量穩定可靠,基本不受季節、雨旱季、洪水枯水等氣候影響,不受制于天,是重要的城市第二水源。2008年我國城市生活污水年排放量約為330億噸,城市生活污水處理率達70%。如果處理后城市生活污水的回用率平均達到20%,則污水回用量可達到40億m3/年以上,可見污水再生利用的潛力巨大。

        據統計,在城市自來水消耗中,僅有2%左右被飲用,其他絕大部分都是工業(占60-80%)和生活用水,這些水完全可以用再生水代替,做到“優質水優用,低質水低用”,這也是國外普遍采用的對策(USEPA,1992,Office of Water Research and Technology,Department of the Interior,1979,Donald et al.,1995)。

        二、污水再生處理技術發展迅速,能滿足再生水水質要求   

             城市污水水量穩定、水質變化幅度小,其再生處理技術和工藝日趨成熟。城市污水經二級處理,再加上適當的深度處理措施,通過科學的工藝設計和系統運行管理,能滿足不同再生水用途的水質要求。

             國內外大量的實踐經驗證明,城市污水再生利用在技術上可行,隨著水質凈化技術的不斷完善和進步,必將使城市污水再生利用的安全性得到進一步保證。事實上,污水再生利用已成為國外許多地區緩解水危機的重要途徑,被廣泛回用于工業、農業、市政雜用等用途。新加坡、納米比亞等個別缺水國家和城市甚至回用于生活飲用水。
        三、污水再生利用的經濟和社會效益顯著
             城市污水處理廠大多建在城市附近,與外環境調水、遠距離輸水相比,大大減少了輸水管線的基建投資和運行費用。據估算,污水再生形成40億m3水源的投資大約在100億元左右,而形成同樣規模的長距離引水(以大連引英為例)則需600億元左右,海水淡化則需1000億元,可見,污水回用在經濟上具有明顯優勢(周彤,2002,金兆豐等,2001)。研究及實踐證明,城市污水再生利用不僅可減少排污,而且可節省新鮮水資源及水資源開發費,節約的水資源又可用于擴大再生產,由此產生的直接和間接經濟效益十分明顯。
             城市污水再生利用可節省大量新鮮水,用于保障城市生活用水,這對于促進社會穩定,不斷提高生活水平,具有重大的社會效益。
        四、污水再生利用的環境效益深遠
             城市污水再生利用開辟了第二水源,減少新鮮水資源的開采量,減輕城市供水不足的壓力,緩解了供需矛盾,有利于水資源的保護及合理利用。城市污水再生利用一方面可減少污水排放量,減輕了對水體的污染,并能使部分被污染的水逐漸更新復活,有利于水環境狀況的改善;另一方面減少了治理環境污染的投資,節水效益明顯。干旱地區城市污水生態回用,還有利于生態恢復。因此,城市污水回用,符合可持續發展戰略(金兆豐等,2001)?。
        來源:《再生水水質安全評價與保障原理》,胡洪營、吳乾元、黃晶晶、趙欣等 著,科學出版社,2011年4月

      各國發展情況
        美國
        在佛羅里達州,根據其城市用水集中的特點,提出的基本模式是非飲用水回用,大規模地施行雙管供水系統,以自來水40%左右的價格將城市污水處理水供給高爾夫球場、城市綠化和建筑物、住宅區的中水道用水;而在德克薩斯州,則根據自己用水的傳統和水文地質特點,采取“間接回用”的模式,大規模進行污水處理水的地下回灌。
        日本
        再生水一詞最早來源于日本,早在1955年日本就開始了再生水利用。日本大城市雙管供水系統比較普遍,一個是飲用水系統,另一個是再生水系統,即“再生水道”系統?!霸偕馈币暂斔驮偕┥铍s用著稱,約占再生水回用量的40%。日本再生水主要用于城市雜用、工業、農業灌溉等,管理制度非常嚴格。日本的再生水回灌主要通過河道補給地下水等進行,近年來又開發出一種地下毛細管滲濾系統,滲漏回灌補充地下水。大部分地區利用污水處理水進行“清流復活”,而水環境的修復和保護是回用的重點。
        以色列
        以色列是最早使用再生水進行農作物灌溉的國家之一,其工業農業及國民經濟發展之所以能取得驚人的成就,除了大力發展高科技外,推行污水回用政策為國家的生存和發展提供了可靠保證。
        以色列是世界上最高比例(大約是污水總量的三分之二)使用再生水進行灌溉的國家。污水排放量在2010年約達到了5億立方米/年,再生水利用量達到大約3.5億立方米/年。目前,以色列全國1/3的農業灌溉使用再生水。
            中國
        雖然中國早在20世紀50年代就開始采用污水灌溉的方式回用污水。但真正將污水深度處理后回用于城市生活和工業生產則是近幾十年才發展起來的,建設部在“六五”專項科技計劃中最先列入了城市污水回用課題分別在大連、青島兩地作試驗探索。從1986年開始,城市污水回用相繼列入國家“七五”、“八五”、“九五”重點科技攻關計劃,開始污水回用技術的探索和示范工程的試驗?!捌呶濉惫リP項目“水污染防治及城市污水資源化技術”,就污水再生工藝、不同回用對象的回用技術、回用的技術經濟政策等進行了系統研究。其中研究包括青島延安三路污水廠等14個污水不同程度或不同對象地開展污水回用工程,為“八五”期間污水回用項目的攻關提供了大量可行的依托工程?!鞍宋濉惫リP項目“污水凈化與資源化技術”,分別以大連、太原、天津、泰安、燕山石化為依托工程,開展工程性試驗。通過系列的生產性和實用性工程研究,“八五”提供了城市污水回用于工業工藝、冷卻、化工、石化、鋼鐵工業和市政景觀等不同用途的技術規范和相關水質標準?!鞍宋濉碧峁┑某晒^“七五”提高到了實用水平,研究內容經過了生產性檢驗,涵蓋了污水回用的大部分領域?!熬盼濉惫リP項目“城市污水處理技術集成化與決策支持系統建設”,具體攻關兩部分內容:一是回用技術集成化研究,二是城市污水地下回灌深度處理技術研究。這些攻關研究,完成了大量生產性試驗,取得了豐富數據,經國家專家級的鑒定驗收,許多成果被評為國際先進或國際領先水平。
        2021年1月,國家發展改革委聯合科技部、工業和信息化部等九部門印發《關于推進污水資源化利用的指導意見》(以下簡稱《指導意見》),旨在全面推進污水資源化利用,促進解決水資源短缺、水環境污染、水生態損害問題?!吨笇б庖姟访鞔_,到2025年,全國污水收集效能顯著提升,縣城及城市污水處理能力基本滿足當地經濟社會發展需要,水環境敏感地區污水處理基本實現提標升級;全國地級及以上缺水城市再生水利用率達到25%以上,京津冀地區達到35%以上;工業用水重復利用、畜禽糞污和漁業養殖尾水資源化利用水平顯著提升;污水資源化利用政策體系和市場機制基本建立。

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