城市污水資源化
前言
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市缺水問題日益突出，據(jù)統(tǒng)計，全國669個城市常年供水不足，110個城市嚴(yán)重缺水，日缺水量達(dá)1600萬m3，年缺水量達(dá)60億m3。[1]據(jù)水利部門的預(yù)測，到2030年我國人口增至16億時，人均水資源將降至1760m3，總?cè)彼繉⑦_(dá)到400-500億m3，已達(dá)到世界公認(rèn)的缺水警戒線。許多城市出一些開源節(jié)流的措施，但是，把城市污水當(dāng)作一種穩(wěn)定可靠的水源予以開發(fā)利用，仍然進(jìn)展不大。這中間很大程度上是認(rèn)識問題，當(dāng)然也有一些屬于技術(shù)上或投資上的問題。
近十年來國家對城市污水資源化組織科技攻關(guān)取得豐碩成果，如中小城鎮(zhèn)和住宅小區(qū)的污水回用；城市污水凈化后回用于園林綠化、市政景觀、沖刷馬路等目的；城市污水回用于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)或低壓鋼爐補(bǔ)給水及工藝水；城市污水脫氮除磷技術(shù)的開發(fā)與利用，各類凈水藥劑的開發(fā)與利用，污水回用規(guī)劃、技術(shù)政策等軟課題研究等。此外，還興建了若干示范工程。這些將起重要作用。隨著我國城市化進(jìn)程的推進(jìn)，我國城市污水資源日益豐富，據(jù)預(yù)測2010年將達(dá)1050億m3/年，如果有 10% 的污水回用，將對緩解北方一些重要城市如北京、天津、大連、太原、青島等的缺水起重要作用。，美國干旱地區(qū)的經(jīng)臉表明，利用城市污水比遠(yuǎn)距離跨流域調(diào)水，其水價比為1:10～1:20，說明“遠(yuǎn)水”比就近取水貴得多。
1 城市水污染及治理現(xiàn)狀
水污染破壞生態(tài)環(huán)境，直接威脅人民的生活和身體健康，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，已成為不亞于洪災(zāi)﹑旱災(zāi)甚至更為嚴(yán)重的災(zāi)害。同時，水污染也直接加劇了水資源的短缺，是有限的水資源不能充分利用，使可以再循環(huán)利用的水資源不能進(jìn)入再利用的良性循環(huán)中。
近年來，由于各地經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城市人口急劇增加，工業(yè)建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，大量的生活﹑生產(chǎn)污水不加處理地排入江河湖海，致使許多水源遭到嚴(yán)重污染。目前，全國有80%左右的城鎮(zhèn)污水未經(jīng)過處理就直接排入水域，造成1/3以上的河段受到污染，90%以上的的城市水域污染嚴(yán)重，近50%的重點(diǎn)城鎮(zhèn)水源地不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，不少城市河段魚蝦絕跡，部分湖泊的富營養(yǎng)化問題日趨嚴(yán)重，F(xiàn)在淮河每年污染事件多達(dá)10余起，經(jīng)濟(jì)損失上千萬元。預(yù)計到2010年﹑2030年和2050年，全國城市的污水排放量將分別增加到1050億m3﹑1280億m3和1560億m3，這對水源保護(hù)將帶來巨大的壓力。檢測表明，有63.8%的城市河段受到中等污染或嚴(yán)重污染，而且還以4%速度蔓延。根據(jù)對全國118座城市淺層地下水水質(zhì)調(diào)查，97.5%的城市地下水受到不同程度的污染。[2]
2 城市污水資源化（污水回用）是解決城市水資源緊缺的有效途徑
各市領(lǐng)導(dǎo)為解決城市水資源緊缺的嚴(yán)重問題，曾多次召開會議聽取有關(guān)專家、學(xué)者的意見。解決水資源不足的途徑不外乎開源（引新水源）與節(jié)流（使用與管理）。在開源上人們往往只想到尋找新水源，從很遠(yuǎn)的地方去引水，如北京夢想了多年的“南水北調(diào)工程”，把長江之水調(diào)入北京，談何容易！這要花費(fèi)多么大的投資和人力物力。∪藗兣瓮攘硕嗄，但實現(xiàn)還十分困難，真是“遠(yuǎn)水解不了近渴”。而城市污水是一種水資源，往往被人們遺忘，和自來水量幾乎相等的城市污水每年約有8億m3左右，這部分水中只有0.1％污染物質(zhì)（比海水3.5％少得多），其余的絕大部分是以水源的形式存在，成為城市的第二種水源，如能回用，將大大節(jié)省自來水的供應(yīng)量，還能減輕排入河湖水體的污染，既解決了供水緊張，又改善了環(huán)境，真是一舉兩得的大好事。
我國污水的再生利用理論研究和實踐經(jīng)歷了“六五”期間的起步階段（1980年-2000年）和目前的發(fā)展階段。[3]
北京最大的污水處理廠——高碑店污水處理廠舉例，國家花了十幾個億的投資建成了一座每天能處理100萬m3／d的大型污水處理廠，其二級出水的污染物質(zhì)只有0.001％，與河水對比相差無幾，對這樣的水稍加處理再花少量的錢，就可以滿足某些工業(yè)用水的要求，回用于那些對水質(zhì)要求不高的而且用量又大的工業(yè)、冷卻、沖洗以及市政綠化等。如果每天有50～100萬m3的水回用，這就意味著每天可以減少50～100萬m3的自來水（相當(dāng)于一座大型水源廠），將大大減輕城市供水的負(fù)擔(dān)，讓出好水供居民生活飲用，那么北京水資源緊張的局面即可望得到改善。此外城市污水就近可得，不受枯水旱季的影響，經(jīng)二級處理的城市污水，再稍加深度處理，即可回用，基建投資和處理成本相對比自來水低得多，比“南水北調(diào)”不知要低多少倍。如果經(jīng)處理的二級出水不加利用，讓其白白流走，豈不棄之可惜！也是對資源的一種極大浪費(fèi)！
城市污水回用于工業(yè)，在國外已有很長時間，規(guī)模也很大，并收到了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益和社會效益。據(jù)調(diào)查，美國有300多個城市實現(xiàn)了污水處理后再利用，其中用于農(nóng)業(yè)占58.3％，回用量為3.0億m3／a；回用于工業(yè)占40.5％，回用量為2.0億m3／a。城市污水處理后用于工業(yè)和冷卻用水，已經(jīng)有20多年的歷史。目前世界上許多嚴(yán)重缺水的國家都在積極開發(fā)污水回用技術(shù)，以實現(xiàn)污水的資源化利用，緩解水資源危機(jī)，并已取得了大量的成功經(jīng)驗。以色列是在污水回用方面最具特色的國家之一，它地處干旱和半干旱地區(qū)，人均水資源占有量僅為476m3，以色列再生水利用最突出的特點(diǎn)是把再生水作為國家水量平衡的重要組成部分，而且，早在20世紀(jì)60年代，就把污水再生利用列為一項國家政策。以色列是世界上循環(huán)水利用率最高的國家，處理后的污水利用率已達(dá)70%，其中1/3用于灌溉，約占總灌溉水量的1/5。
我國的城市污水回用于工業(yè)起步較晚，從80年代以來進(jìn)展較快。從中央領(lǐng)導(dǎo)到專家學(xué)者一再強(qiáng)調(diào)水資源的開發(fā)和綜合利用的重要性。萬里同志曾指出：“水資源保護(hù)利用，在當(dāng)代我們這個地球上很重要，在我們國家，也是個重大的國策。水資源是我國考慮問題的出發(fā)點(diǎn)之一，無論做計劃、辦工業(yè)，搞其他事業(yè)，辦什么事情都要考慮這個問題。”建設(shè)部將城市污水回用列為“六五”和“七五”科研攻關(guān)課題，受到了足夠重視。中國建筑技術(shù)發(fā)展中心和中國土木學(xué)會給排水專業(yè)委員會多次召開污水回用技術(shù)專題交流會，把污水資源化提到了議事日程。近幾年全國各大城市開展了污水回用課題的試驗研究，取得了一定的成果。
3 城市污水回收現(xiàn)狀和發(fā)展戰(zhàn)略
3.1正確進(jìn)行城市污水回收的規(guī)劃和設(shè)計
由于再生水的需求者通常比較分散，用水量較小，因此鋪設(shè)再生水管道系統(tǒng)是推廣污水再生利用的關(guān)鍵。為了保證處理后的再生水能夠送到各個用戶，首先必須編制城市污水再生利用規(guī)劃，確定污水深度處理的規(guī)模、位置、再生水管道系統(tǒng)的布局，以指導(dǎo)再生水廠和再生水管道的建設(shè)和管理。由于以前的道路和市政管道建設(shè)時未能預(yù)留再生水管道的位置，或者即使可以安排再生水管道也需要破路才能施工，這便造成了推廣城市污水再生利用的一個主要困難。
3.2 切實保障城市污水資源化的安全性
在再生水利用的過程中間，保障安全性是非常重要的，不能只注意到大力推廣污水的再生回用，而不注意到安全問題。首先是衛(wèi)生安全，如回用到農(nóng)業(yè)要保證農(nóng)作物的衛(wèi)生質(zhì)量、保證土壤的質(zhì)量、保證地下水的質(zhì)量不受到影響。如果要回用到工業(yè)要保證工業(yè)品的衛(wèi)生質(zhì)量、工業(yè)用水系統(tǒng)的衛(wèi)生質(zhì)量，如工業(yè)冷卻水管道系統(tǒng)會不會因為污水水質(zhì)達(dá)不到要求而受到影響，也要注意到環(huán)境衛(wèi)生受不受影響，如灌溉城市綠地、沖刷城市馬路、沖洗城市汽車，要注意到有沒有造成傳染病的可能性，所以衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)是最重要的。當(dāng)然，如果要補(bǔ)給飲用水源則更要注意飲用水源的安全性，另外，其他還有很多安全保障，例如供給的保證度，需要水的工業(yè)如果斷水就不行。當(dāng)然，還有一些特殊的水質(zhì)要求，如硬度等等。
3.3 建立必要的政策法規(guī)，推進(jìn)城市污水資源化
如制定再生水回用水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，包括物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)；加強(qiáng)對工業(yè)廢水排放進(jìn)城市下水道的水質(zhì)控制，現(xiàn)行工業(yè)廢水排放至城市下水道的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格實施，要特別注意含有重金屬的廢水和含有持久性有機(jī)污染物的廢水，傳統(tǒng)的污水處理工藝不可能去除這些持久的有機(jī)物，如果不在源頭加以控制，并將造成嚴(yán)重后果。應(yīng)該促進(jìn)工業(yè)清潔生產(chǎn)，要在源頭減少廢水量，降低污染負(fù)荷。通過清潔生產(chǎn)達(dá)到節(jié)水、減污的目的，以保障污水回用的安全性。改革水價政策也十分重要，對水資源、自來水、污水排放和再生水都要定價。
3.4 開發(fā)利用適合國情的城市污水處理技術(shù)
研究開發(fā)適合中國國情的城市污水處理和再生技術(shù)很重要，既要保證達(dá)到水質(zhì)要求，又希望其基建費(fèi)用低，能源消耗省，管理很方便、運(yùn)行很穩(wěn)定，還希望能夠符合當(dāng)?shù)氐那闆r，做到因地制宜。
中國地域廣，各地條件不一樣，應(yīng)努力找尋適合當(dāng)?shù)貤l件的處理技術(shù)。如西北和東南地理氣候條件完全不同，采取的處理工藝是不能完全一樣的。西北地廣人稀，天然條件下的生物處理工藝將有廣闊的應(yīng)用前景，在南方溫度比較高的情況下則可以采用厭氧生物處理工藝。污水再生利用產(chǎn)業(yè)在我國尚處于發(fā)展之初，它在未來是否能夠發(fā)展到一定的市場規(guī)模，成為緩減水資源短缺和水污染嚴(yán)重的重要手段，將不僅取決于其自身的經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性，而且還與政府的產(chǎn)業(yè)政策密切相關(guān)。
3.5集中處理后回用的經(jīng)濟(jì)性
城市污水采取分區(qū)集中回用時，與開發(fā)其他水資源相比，在經(jīng)濟(jì)上是有優(yōu)勢的。(1)比遠(yuǎn)距離引水便宜，將城市污水處理到可以回用作雜用水的程度，其基建投資只相當(dāng)于從30km外引水；若處理到可回用作較高要求的工藝用水，其投資相當(dāng)于從40km～60km外引水。[4](2)比海水淡化經(jīng)濟(jì)。城市污水中所含的雜質(zhì)少于11%，而且，可用深度處理方法加以去除；而海水則含有31.5%的溶解鹽和大量有機(jī)物，其雜質(zhì)含量為污水二級處理出水的35倍以上，因此，無論基建費(fèi)或單位成本，海水淡化都超過污水回用[5] 。(3)污水回用既節(jié)約了水資源也消除了環(huán)境污染，其經(jīng)濟(jì)效益是雙重的。據(jù)估計，若將美國全部城市污水都加以回用，其代價不過合全美國每人每月1美元。
4 結(jié)論
綜上所述，我國的城市污水處理及回用，正方興未艾，城市污水作為城市第二水資源，回用于工業(yè)及市政清掃、綠化，是解決水資源緊缺的一條有效途徑，尚未被更多的人所接受，被社會所承認(rèn)，這就需要領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)和節(jié)水部門大力加強(qiáng)宣傳，實行適當(dāng)?shù)恼邇A斜，抓緊開發(fā)、利用，使之實施見到實效。污水在常規(guī)的污水處理基礎(chǔ)上，只要再加較小投資，即可實現(xiàn)污水資源化。否則，污水白白排走，不但浪費(fèi)，而且污染河湖水系。相信經(jīng)過我們努力，在不久的將來會出現(xiàn)更大規(guī)模的污水回用水廠，填平補(bǔ)齊我國在污水回用于工業(yè)和城市方面的空白。
參考文獻(xiàn)
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[2]郭培章，宋群.中外排水技術(shù)與政策案例研究.中國計劃出版社.2003
[3]周彤，鮑憲枝，趙麗軍.污水回用是解決城市缺水的有效途徑.污水回用決策與技術(shù)[M]北京化學(xué)工業(yè)出版社.2002；45-48
[4]茹繼平,李大鵬1 城市污水再利用新模式的探討〔J〕1中國給水排水,2001,17 (5):33-3511
[5]國家城市給水排水工程技術(shù)研究中心1中國城市污水處理現(xiàn)狀及規(guī)劃〔N〕1中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)網(wǎng),20031
作者簡介：陳德亮，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)規(guī)劃科學(xué)研究所，規(guī)劃所主任。畢業(yè)于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，本科，學(xué)士學(xué)位。
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