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2022年12月07日
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再生水
时间:2021-12-30 12:25:35 
什么是再生水?
  再生水是指废水或雨水经适当处理后,达到一定的水质指标,满足某种使用要求,可以进行有益使用的水。和海水淡化、跨流域调水相比,再生水具有明显的优势。从经济的角度看,再生水的成本最低,从环保的角度看,污水再生利用有助于改善生态环境,实现水生态的良性循环。

历史由来
  “再生水”起名于日本,早在1955年日本就开始了再生水利用。“再生水”的定义有多种解释,在污水工程方面称为“再生水”,工厂方面称为“回用水”,一般以水质作为区分的标志。其主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水。城市污水经处理设施深度净化处理后的水(包括污水处理厂经二级处理再进行深化处理后的水和大型建筑物、生活社区的洗浴水、洗菜水等集中经处理后的水)统称“中水”。其水质介于自来水(上水)与排入管道内污水(下水)之间,亦故名为“中水”。中水利用也称作污水回用。在美国、日本、以色列等国,厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等,都大量的使用中水。

使用途径
  再生水的用途很多,可以用于农田灌溉、园林绿化(公园、校园、高速公路绿带、高尔夫球场、公墓、绿带和住宅区等)、工业(冷却水、锅炉水工艺用水)、大型建筑冲洗以及游乐与环境(改善湖泊、池塘、沼泽地,增大河水流量和鱼类养殖等),还有消防、空调和水冲厕等市政杂用。

为什么要发展再生水?
  推动再生水行业不断前进的原因主要体现在以下几点。
  1、水量需求不断增加。人口不断增长使世界性的水荒在不断蔓延,这点在发展中国家最为突出。即使发达国家人口增长出现负值,城市化的进程也会带来水资源的紧张。在这种形势下,必须开发新的水源,而污水再生利用因为其诸多优点,越来越被认作是一种重要的水资源。目前在很多地区都采纳了更为综合性的水资源规划和管理方式。新加坡采纳的“国家四大水喉”战略便是颇具代表性的范例,该战略整合了集水区水、进口水、再生水和淡化水四种水源,以满足国家的用水需求。
  2、水资源逐渐减少。近些年来干旱频发,以澳大利亚为例,截至2009年,已出现了长达10年的干旱,致使国内水资源急剧下降。污水再生利用现在已经被认为是解决气候变化导致的水资源严重短缺问题的一种可能的解决方案,尤其是2000年至2003年的大旱肆虐之后,澳大利亚500多座城市污水处理厂开始进行污水再生处理,以减缓政府施行的限水政策的影响。以色列也实施了含水层蓄水回采计划,提供多年再生水储存,可供干旱年份作为农业灌溉用水。
  3、环境政策日趋严格。以美国南湾水资源循环利用项目为例,环境保护署限制圣何塞/圣克拉拉污水处理厂在夏季将出水排入旧金山湾,以便保护几种濒危物种赖以生存的盐碱滩栖息地。对此,该厂不得不进行污水再生处理,将再生水配送给附近的卫生区回用,保证夏季实现“零排放”。 此时污水再生利用是应对严格环境政策的备选方案。在某些情形下,由于实行了严格的出水排放标准,对于将出水排入当地水体的传统方式,污水再生利用成为一种经济的替代方案。例如,地表水排放为了避免水体恶化,现在常常要求进行营养物去除。北京已经全面实施将中心城污水厂升级改造为高品质再生水厂工程。升级改造后,出水主要指标将达到地表水IV类标准,向城市河湖环境、工业、绿化等领域提供高品质再生水。为污水处理厂排放寻找一种经济的解决方案并满足环保约束条件,已经成为世界多国实施污水回用项目的主要驱动力之一。
  4、经济所需。对于工业用户来说,现在生产用水消耗成本已经很高,使用再生水进行生产会获得更大的收益,尤其像北京这样的缺水城市,已经从政策上禁止使用自来水进行生产。即使南水北调来水后,再生水的利用还是会节省大部分资金。

再生水利用的可行性
  一、城市污水水量稳定、可以利用潜力大
      城市污水中杂质只占0.1%(海水中杂质约为3%),绝大部分是可再用的清水。城市污水的基本组成如图1.3所示。城市供水量的80%变为污水排入下水道,是一种很大的资源浪费,至少有70%的污水(相当于城市供水量一半以上)经过再生处理后可以利用。污水经过收集、适当处理后重复使用,可以构筑良好的水社会循环体系,以保障水的自然循环。

       城市污水就近可得,数量稳定可靠,基本不受季节、雨旱季、洪水枯水等气候影响,不受制于天,是重要的城市第二水源。2008年我国城市生活污水年排放量约为330亿吨,城市生活污水处理率达70%。如果处理后城市生活污水的回用率平均达到20%,则污水回用量可达到40亿m3/年以上,可见污水再生利用的潜力巨大。

  据统计,在城市自来水消耗中,仅有2%左右被饮用,其他绝大部分都是工业(占60-80%)和生活用水,这些水完全可以用再生水代替,做到“优质水优用,低质水低用”,这也是国外普遍采用的对策(USEPA,1992,Office of Water Research and Technology,Department of the Interior,1979,Donald et al.,1995)。

  二、污水再生处理技术发展迅速,能满足再生水水质要求   

       城市污水水量稳定、水质变化幅度小,其再生处理技术和工艺日趋成熟。城市污水经二级处理,再加上适当的深度处理措施,通过科学的工艺设计和系统运行管理,能满足不同再生水用途的水质要求。

       国内外大量的实践经验证明,城市污水再生利用在技术上可行,随着水质净化技术的不断完善和进步,必将使城市污水再生利用的安全性得到进一步保证。事实上,污水再生利用已成为国外许多地区缓解水危机的重要途径,被广泛回用于工业、农业、市政杂用等用途。新加坡、纳米比亚等个别缺水国家和城市甚至回用于生活饮用水。
  三、污水再生利用的经济和社会效益显著
       城市污水处理厂大多建在城市附近,与外环境调水、远距离输水相比,大大减少了输水管线的基建投资和运行费用。据估算,污水再生形成40亿m3水源的投资大约在100亿元左右,而形成同样规模的长距离引水(以大连引英为例)则需600亿元左右,海水淡化则需1000亿元,可见,污水回用在经济上具有明显优势(周彤,2002,金兆丰等,2001)。研究及实践证明,城市污水再生利用不仅可减少排污,而且可节省新鲜水资源及水资源开发费,节约的水资源又可用于扩大再生产,由此产生的直接和间接经济效益十分明显。
       城市污水再生利用可节省大量新鲜水,用于保障城市生活用水,这对于促进社会稳定,不断提高生活水平,具有重大的社会效益。
  四、污水再生利用的环境效益深远
       城市污水再生利用开辟了第二水源,减少新鲜水资源的开采量,减轻城市供水不足的压力,缓解了供需矛盾,有利于水资源的保护及合理利用。城市污水再生利用一方面可减少污水排放量,减轻了对水体的污染,并能使部分被污染的水逐渐更新复活,有利于水环境状况的改善;另一方面减少了治理环境污染的投资,节水效益明显。干旱地区城市污水生态回用,还有利于生态恢复。因此,城市污水回用,符合可持续发展战略(金兆丰等,2001)?。
  来源:《再生水水质安全评价与保障原理》,胡洪营、吴乾元、黄晶晶、赵欣等 著,科学出版社,2011年4月

各国发展情况
  美国
  在佛罗里达州,根据其城市用水集中的特点,提出的基本模式是非饮用水回用,大规模地施行双管供水系统,以自来水40%左右的价格将城市污水处理水供给高尔夫球场、城市绿化和建筑物、住宅区的中水道用水;而在德克萨斯州,则根据自己用水的传统和水文地质特点,采取“间接回用”的模式,大规模进行污水处理水的地下回灌。
  日本
  再生水一词最早来源于日本,早在1955年日本就开始了再生水利用。日本大城市双管供水系统比较普遍,一个是饮用水系统,另一个是再生水系统,即“再生水道”系统。“再生水道”以输送再生水供生活杂用著称,约占再生水回用量的40%。日本再生水主要用于城市杂用、工业、农业灌溉等,管理制度非常严格。日本的再生水回灌主要通过河道补给地下水等进行,近年来又开发出一种地下毛细管渗滤系统,渗漏回灌补充地下水。大部分地区利用污水处理水进行“清流复活”,而水环境的修复和保护是回用的重点。
  以色列
  以色列是最早使用再生水进行农作物灌溉的国家之一,其工业农业及国民经济发展之所以能取得惊人的成就,除了大力发展高科技外,推行污水回用政策为国家的生存和发展提供了可靠保证。
  以色列是世界上最高比例(大约是污水总量的三分之二)使用再生水进行灌溉的国家。污水排放量在2010年约达到了5亿立方米/年,再生水利用量达到大约3.5亿立方米/年。目前,以色列全国1/3的农业灌溉使用再生水。
      中国
  虽然中国早在20世纪50年代就开始采用污水灌溉的方式回用污水。但真正将污水深度处理后回用于城市生活和工业生产则是近几十年才发展起来的,建设部在“六五”专项科技计划中最先列入了城市污水回用课题分别在大连、青岛两地作试验探索。从1986年开始,城市污水回用相继列入国家“七五”、“八五”、“九五”重点科技攻关计划,开始污水回用技术的探索和示范工程的试验。“七五”攻关项目“水污染防治及城市污水资源化技术”,就污水再生工艺、不同回用对象的回用技术、回用的技术经济政策等进行了系统研究。其中研究包括青岛延安三路污水厂等14个污水不同程度或不同对象地开展污水回用工程,为“八五”期间污水回用项目的攻关提供了大量可行的依托工程。“八五”攻关项目“污水净化与资源化技术”,分别以大连、太原、天津、泰安、燕山石化为依托工程,开展工程性试验。通过系列的生产性和实用性工程研究,“八五”提供了城市污水回用于工业工艺、冷却、化工、石化、钢铁工业和市政景观等不同用途的技术规范和相关水质标准。“八五”提供的成果较“七五”提高到了实用水平,研究内容经过了生产性检验,涵盖了污水回用的大部分领域。“九五”攻关项目“城市污水处理技术集成化与决策支持系统建设”,具体攻关两部分内容:一是回用技术集成化研究,二是城市污水地下回灌深度处理技术研究。这些攻关研究,完成了大量生产性试验,取得了丰富数据,经国家专家级的鉴定验收,许多成果被评为国际先进或国际领先水平。
  2021年1月,国家发展改革委联合科技部、工业和信息化部等九部门印发《关于推进污水资源化利用的指导意见》(以下简称《指导意见》),旨在全面推进污水资源化利用,促进解决水资源短缺、水环境污染、水生态损害问题。《指导意见》明确,到2025年,全国污水收集效能显著提升,县城及城市污水处理能力基本满足当地经济社会发展需要,水环境敏感地区污水处理基本实现提标升级;全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上,京津冀地区达到35%以上;工业用水重复利用、畜禽粪污和渔业养殖尾水资源化利用水平显著提升;污水资源化利用政策体系和市场机制基本建立。

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