基于可持續(xù)發(fā)展的城市污水回用研究

史 萍

0 引言

我國(guó)水資源總量相對(duì)豐富，但人均水資源占有量則較少，只有2 710 m3，為世界人均水平的1/4，排名11位，是世界13個(gè)最缺水的國(guó)家之一。

隨著人口的增長(zhǎng)，生態(tài)環(huán)境的惡化，城市缺水問(wèn)題日益突出。目前我國(guó)有400多個(gè)城市缺水，正常年份缺水達(dá)60×108m3，預(yù)計(jì)2030年缺水量將達(dá)到500×108m3［1］。面對(duì)如此嚴(yán)峻的水資源短缺問(wèn)題，人們采取了許多措施來(lái)緩解，如跨流域調(diào)水、海水淡化、雨水蓄用等，然而治標(biāo)不治本，與嚴(yán)峻的缺水狀況相比無(wú)疑是杯水車(chē)薪，而且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一系列的連帶反應(yīng)，甚至對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

為解決這一難題，一些非常規(guī)的水資源引起了專(zhuān)家和學(xué)者的注意，如數(shù)量龐大的城市生活污水，已經(jīng)被公認(rèn)為可以回收和利用的城市第二水源。因此，積極探索切實(shí)可行的污水回用途徑，解決水資源短缺的同時(shí)實(shí)現(xiàn)污水的合理利用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

1 實(shí)施城市污水回用的必要性

1.1 能有效的解決水資源短缺，減輕水污染

地球上可利用的水資源相對(duì)有限，人口卻在不斷的增長(zhǎng)，對(duì)水的需求幾乎每21年就要翻一番，到目前已達(dá)4.13萬(wàn)億m3，缺水的形勢(shì)愈來(lái)愈嚴(yán)重。

城市污水經(jīng)過(guò)處理后，成為新的可利用水資源，從而增加了城市水資源總量，對(duì)水資源起到良好的補(bǔ)充和替代作用，特別是對(duì)于極端缺水城市，能有助于緩解滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展與人口不斷增長(zhǎng)之間的矛盾。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)七大水系中，63.1%的河段水質(zhì)為W類(lèi)、V類(lèi)或劣V類(lèi)，失去作為飲用水源的功能，因此防止水質(zhì)持續(xù)惡化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展所產(chǎn)生的負(fù)面作用已迫在眉睫。城市污水回用，促進(jìn)了污水的資源化以及無(wú)害化處理，減輕了城市污水對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染與破壞程度。

1.2 能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益

與其他非常規(guī)水資源相比，污水回用的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。研究表明，將城市污水處理到可以用作雜用水的程度，其基建投資只相當(dāng)于從30 km外引水;若處理到回用作較高需要的工藝用水，其投資相當(dāng)于從40 km～60 km外引水。而其他方法如跨流域調(diào)水、海水淡化以及人工降雨等無(wú)論在基建投資還是單位成本上，都超過(guò)了污水回用費(fèi)用。因此，污水回用不僅節(jié)約水資源，減輕環(huán)境污染，而且還能產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 能促進(jìn)我國(guó)用水制度改革

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的主導(dǎo)下，水價(jià)以及排污費(fèi)用要差別化，居民生活用水價(jià)格與工業(yè)及公共事業(yè)用水價(jià)格要區(qū)別對(duì)待，這樣工廠必然將排污費(fèi)用與用水費(fèi)用計(jì)入成本，提高水的重復(fù)利用率。

從居民角度上看，居民雜用水可以用污水回用水取代。從宏觀城市用水上來(lái)說(shuō)，優(yōu)化城市給排水系統(tǒng)，用回用水提供城市地質(zhì)用水，達(dá)到節(jié)約自來(lái)水的目的，某種意義上說(shuō)，污水回用就是最大程度的節(jié)水?？偠灾鬯赜脤?duì)人們城市生活的各方面都帶來(lái)極大的變化，用水制度改革勢(shì)在必行。

2 國(guó)外城市污水回用現(xiàn)狀

日本早在1962年就開(kāi)始回用污水，20世紀(jì)70年代初就已初具規(guī)模，至90年代，建成1 369座水處理工程，東京江東區(qū)污水回用量達(dá)到13×105m3/d，城北區(qū)達(dá)24×105m3/d，它們中的80%回用于工業(yè)用水;賴滬內(nèi)海地區(qū)污水回用量已達(dá)該地區(qū)用淡水總量的2/3，取用新水量?jī)H為淡水用量的1/3，大大緩解了該地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺的矛盾［2］。

美國(guó)的污水回用開(kāi)始也較早，20世紀(jì)60年代已經(jīng)形成較大規(guī)模，大量建設(shè)污水處理廠，隨后開(kāi)始污水回用。至80年代，已有357個(gè)城市實(shí)現(xiàn)污水回用，再生回用點(diǎn)536個(gè)，回用量總量達(dá)到94×108m3/年，其中用于灌溉的達(dá)58×108m3/年，占回用總量的60%;回用于工業(yè)的達(dá)28×108m3/年，占回用總量的30%，其他方面的回用水量不足10%。2000年，加利福尼亞州的污水再生利用量為8.64×108m3，再生水水量占平水年份全州城市年用水總量的7%左右;再生水用水總量中，農(nóng)業(yè)灌溉約占32%，回灌地下水占27%，綠化灌溉占17%，工業(yè)生產(chǎn)占7%，補(bǔ)充地表徑流、營(yíng)造濕地和休閑娛樂(lè)水面等景觀生態(tài)用水約3%，屏蔽海水入侵約1%，其余13%用于城市公共建筑和居民家庭的多種非飲用用途［3］。

新加坡是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，淡水也需要進(jìn)口，每年有一半的淡水需要從馬來(lái)西亞進(jìn)口，因此，該國(guó)十分重視污水回用，2000年新加坡在裕廊島工業(yè)園區(qū)投產(chǎn)一套產(chǎn)水規(guī)模3×105m3/d的城市污水深度處理裝置，出水主要回用于給水和消防系統(tǒng)。

另外以三級(jí)處理的城市污水為水源，采用“超濾—紫外光—反滲透”生產(chǎn)“新生水”工藝，投資1 700萬(wàn)新元建設(shè)一套產(chǎn)水能力3.3×105m3/d(用于飲用水)的城市污水深度處理裝置，該系統(tǒng)所產(chǎn)生的“新生水”大部分進(jìn)入飲用水源水庫(kù)作為飲用水，部分作為瓶裝飲用水免費(fèi)發(fā)放給參觀游人。

3 國(guó)內(nèi)城市污水回用的主要途徑

3.1 用于農(nóng)業(yè)灌溉

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)灌溉需水量大，因此污水回用于農(nóng)業(yè)有較大的前景，每年水資源量的73.5%用于農(nóng)業(yè)，20.2%用于工業(yè)，4.5%用于城市居民生活，且城市污水中所含的部分礦物質(zhì)元素對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)有益。同時(shí)城市污水再生后進(jìn)行利用時(shí)也要考慮到健康、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面的局限和制度上的障礙，以及社會(huì)和法律上的關(guān)注等問(wèn)題。另外，使用再生水灌溉時(shí)，需要妥善完成以下工作環(huán)節(jié):再生水從污水處理設(shè)備出口到貯存再生水池的輸送、再生水在再生水池內(nèi)的貯藏、再生水的應(yīng)用以及最終將再生水排放到水道、地下水或是表層水。

3.2 用于工業(yè)

工業(yè)用水對(duì)水質(zhì)的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)，城市污水回用于工業(yè)無(wú)論是對(duì)于當(dāng)?shù)仄髽I(yè)還是政府部門(mén)都有較大的益處。目前，隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，工業(yè)對(duì)于水的需求量越來(lái)越大，占到城市用水量的80%，同時(shí)由于工業(yè)用水的用途不同，對(duì)水質(zhì)的要求也會(huì)有所不同，其中冷卻循環(huán)用水、洗滌、工業(yè)冷卻、沖灰等對(duì)水質(zhì)要求較低，污水回用是其很好的選擇。由此可見(jiàn)，我國(guó)城市污水回用于工業(yè)生產(chǎn)存在著巨大的潛力。

3.3 用于城市景觀

隨著水資源缺乏與污染日益嚴(yán)重，許多城市已經(jīng)更多的將城市污水凈化回用于城市水景以及其他娛樂(lè)用水。再生水用于城市景觀環(huán)境，可以滿足那些極端缺水城市對(duì)于娛樂(lè)性水環(huán)境的需要，同時(shí)也可以作為綠化、澆灑馬路、洗車(chē)、空調(diào)、消防、沖廁用水等等。

3.4 用于地下水回灌

從水的生態(tài)循環(huán)上講，回用與地下水回灌體現(xiàn)了“資源化、無(wú)害化、自然化”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想。因而，從可持續(xù)發(fā)展的理念出發(fā)，地下水回灌是污水回用途徑中最有益的一種方式。以土壤作為生物反應(yīng)過(guò)濾器，通過(guò)土壤蓄水層的物理、化學(xué)生物等一些反應(yīng)實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)，使水得到充分的凈化、修復(fù)，進(jìn)而從根本上解決水源的涵養(yǎng)問(wèn)題。某種程度上來(lái)說(shuō)，此途徑是從水的大循環(huán)角度出發(fā)，集污水處理、污水再生、水資源開(kāi)發(fā)于一體的水處理技術(shù)，比起一般的途徑要好得多。

4 實(shí)施城市污水回用的可持續(xù)發(fā)展策略

4.1 完善法律法規(guī)制度

首先應(yīng)該從法律法規(guī)上建立一種保障體制，支持城市污水回用體系，同時(shí)要調(diào)整、制定、實(shí)施每一個(gè)用戶必須承擔(dān)的責(zé)任與義務(wù)，并最終成為一個(gè)合理的價(jià)格體系。

其次政府應(yīng)該對(duì)于城市污水回用企業(yè)給予政策的優(yōu)惠。形成城市污水回用產(chǎn)業(yè)化并與市場(chǎng)接軌，使每一位投資者、管理者也能得到相應(yīng)的制度保障。

最后可以建立城市污水建設(shè)基金，從而提高城市污水回用投資效益，在城市污水回用中占據(jù)主動(dòng)。

4.2 健全管理體制

有必要建立城市污水回用統(tǒng)一使用和管理的專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)，明確城市污水回用管理中利益各方的責(zé)任、權(quán)利、義務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市污水回用的科學(xué)、合理管理。同時(shí)充分利用現(xiàn)代高科技技術(shù)對(duì)城市水資源與污水進(jìn)行監(jiān)控、預(yù)測(cè)與調(diào)控，在此基礎(chǔ)上建立城市污水回用評(píng)價(jià)體系，逐步使城市污水回用向管理規(guī)范化、制度化方向發(fā)展，繼而在提高城市污水回用管理水平的基礎(chǔ)上，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

4.3 宣傳教育提高認(rèn)識(shí)水平

當(dāng)所有人都意識(shí)到城市污水回用的重要性時(shí)，污水回用的推廣就顯得輕而易舉了，因此為促進(jìn)城市污水回用的可持續(xù)發(fā)展，首先必須提高人們對(duì)污水回用的重要性與緊迫性的認(rèn)識(shí)，營(yíng)造城市污水回用全民參與的氛圍;其次結(jié)合我國(guó)水資源短缺的現(xiàn)狀，制定宣傳策略，強(qiáng)化人們保護(hù)水資源的意識(shí)，轉(zhuǎn)變觀念，讓人們產(chǎn)生危機(jī)意識(shí)。隨著人口的增加，全球的水危機(jī)隨時(shí)可能發(fā)生，城市污水回用的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

4.4 統(tǒng)籌規(guī)劃促進(jìn)技術(shù)規(guī)范

在進(jìn)行城市污水回用統(tǒng)一規(guī)劃時(shí)，要做到污水處理、污水回用工藝融為一體，做到污水處理與污水回用同步規(guī)劃，才能避免不必要的浪費(fèi)。同時(shí)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)的基礎(chǔ)上，盡快制定污水回用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，對(duì)各種用途的水質(zhì)做出詳細(xì)的規(guī)定，保證污水回用的安全性與科學(xué)性，在這方面可以充分借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提高城市污水處理率與回用率。另一方面，堅(jiān)持城市污水集中處理為主導(dǎo)，分散處理為支撐的原則，將污水回用與污染治理相結(jié)合，使之成為穩(wěn)定的城市第二水源，從而促進(jìn)水資源的良性循環(huán)與可持續(xù)利用，提高城市供水效率。

5 結(jié)語(yǔ)

城市污水回用是一門(mén)綜合多學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)工程，它涉及到環(huán)境保護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、城市規(guī)劃等多方面的問(wèn)題。目前，我國(guó)面臨嚴(yán)峻的水資源缺乏的局面，加之人口的增長(zhǎng)，自然災(zāi)害的頻發(fā)，全球生態(tài)環(huán)境惡化，這些都對(duì)我國(guó)城市污水回用發(fā)展提出了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

因此，以可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)的城市污水回用技術(shù)顯得尤為重要，我們必須以此為前提，有組織、有計(jì)劃、合理的實(shí)施城市污水回用，把握每一個(gè)環(huán)節(jié)，挖掘城市污水回用途徑，因地制宜，采用單種或多種途徑相結(jié)合的方式開(kāi)展城市污水的再生利用。隨著技術(shù)的發(fā)展，城市污水回用的可持續(xù)發(fā)展必將邁入一個(gè)嶄新的歷史階段，從而造福全人類(lèi)。

［1］ Chen Yaping，Kang Yongxiang，Han Dongfeng.Discussion of the Utilization of Wastewater Resource in Northwest China［J］.Journal of Water Resources ＆ Water Engineering，2004(15):66-68.

［2］ M Ogoshil.Water Reuse in Japan［J］.Water Science and Technology，2001，3(10):17-23.

［3］ 吳俊森，李恒軍.城市污水處理及再生利用［J］.山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，20(3):69-71.

［4］ 趙學(xué)耘，鄭喬予.氧化溝處理城市污水探討［J］.山西建筑，2010，36(16):186-187.