❶ 部分國家水資源循環利用及其效果
4.3.1 美國水資源循環利用及其效果
美國城市廢水的再生與回用起步較早。目前全美回用城市廢水量達9.37×108m3/d,包括①回用灌溉5.81×108m3/d(佔62%),其中農業灌溉2.75×108m3/d,景觀灌溉0.46×108m3/d,其他為2.6×108m3/d;②工業回用2.86×108m3/d(佔31.6%),其中工藝用水0.91×108m3/d,冷卻水回用1.96×108m3/d,鍋爐補給水0.09×108m3/d;③回灌地下水0.47×108m3/d;④其他回用(娛樂、養魚、野生動物棲息地等)0.13×108m3/d。
全美有再生水回用點536個,其中加州有238個。下面介紹美國廢水再生與回用的幾個實例。
①加利福尼亞州橘子縣21世紀水廠再生水回灌地下。橘子縣由於超量開采地下水,造成地下水位低於海平面,促使海水不斷流向內陸,致使地下淡水退化不宜飲用。為防止地下水位下降造成海水入侵,橘子縣早在1965年就開始研究將三級處理出水回灌地下,以阻止海水入侵。橘子縣為此興建了「21世紀水廠」,該廠設計能力為5678m3/d。原水為城市污水二級處理出水,進一步經沉澱、過濾和活性碳處理後回灌地下水。由於回灌地下總溶解性固體的限制為500mg/L,因此一部分再生水在回灌地下水之前還採用反滲透法進行了脫鹽。21世紀水廠的凈化水通過23座多點注入管井分別注入四個蓄水層,與深層蓄水層井水以2∶1的比例混合以阻止海水的入侵。該項工程表明:人工控制海水入侵是可行的;城市廢水經深度處理後能夠達到飲用水水質標准;工程經長期運行證明穩定、可靠。
②佛羅里達州聖彼得堡的廢水再生與回用。聖彼得堡是城市廢水回用的先驅之一。1978年實施了雙配水系統,供給用戶兩種質量的水(飲用水和非飲用水),再生水開始用於非飲用目的的使用。1991年該市向7000多戶家庭及辦公樓提供再生水8×104m3/d,並用作公園、操場、高爾夫球場灌溉用水以及空調系統冷卻水和消防用水。該市共有四座廢水處理廠,總處理能力達270×103m3/d;採用活性污泥生物處理工藝,並附加有鋁鹽混凝、過濾及消毒處理,雙管輸水系統管道共長420km。通過10口深井將多餘的再生水注入鹽水蓄水層,一年間平均約有60%的再生水注入深井。由於使用再生水,節約了優質水,因此盡管該市人口增加了10%,但飲用水仍能滿足供應。
③亞利桑那州派洛浮弟核電站回用再生水作冷卻水。派洛浮弟核電站是美國最大的核電站。第三期三個反應堆分別於1982、1984及1986年投產,每個發電能力為1270MW。此外擬再建二個反應堆。核電站地處沙漠,嚴重乾旱,因此採用再生水作為冷卻水。再生水來自二座城市廢水處理的二級生物處理出水,輸至核電站再經補充處理,使之達到所需水質。該核電站採用冷卻水系統,補給水約200×104m3/d。
4.3.1.2 美國水資源循環利用效果
近50年,美國的用水反映了一個完成了工業化任務進入後工業化的國家在不同時期的用水變化過程(如圖4.1)。美國國民經濟總用水量1950年僅為2500億m3左右,其中農業為第一用水大戶。此後,用水量隨著美國經濟的發展持續增長,到1980年達到峰值,為6100億m3左右。1980年後,用水量明顯回落,並基本穩定在5500億m3左右。至2000年,工業用水減少,用水總量回落至4800億m3左右。
圖4.1 1950~2000年美國用水量變化圖
1950~1980年的30年是美國國家經濟用水的快速增長期,其間美國經濟高速發展,以冶金、化工為主導的重工業發展迅速,工業用水隨著這些高耗水產業的發展快速增長,由1950年的1063億m3增長到1980年的3500億m3;農業用水雖然也在快速增長,但增長幅度小於工業,工業成為第一用水大戶。1980年後,以電子產業為主的新興工業和服務業成為拉動經濟增長的主導產業,服務業在國內生產總值中的比重不斷上升,同時技術進步使得用水效率大幅提高,工業、農業用水量不斷下降,使得總用水量進入基本穩定並略有下降的時期。盡管生活用水有所變動,但因所佔比例較小,對需水變化的總體影響不大。
4.3.2 日本水資源循環利用及其效果
4.3.2.1 日本的廢水再生與回用
近20多年來日本在廢水再生和利用方面進行了大量研究開發和工程建設。1986年城市廢水回用量達6300×104m3/d,佔全部城市廢水處理量的0.8%。再生水主要回用於中水道、工業用水、農田灌溉、河道補給水等。各種用途及其所佔的比例為:中水道系統為40%、工業用水29%、農業用水15%、景觀與除雪16%。中水道系統是日本污水回用的典型代表。1988年日本共建有中水道844套,其中辦公樓、學校為大戶。學校佔18.1%、辦公樓佔17.3%、公共樓房佔9.2%、工廠佔8.4%。中水道再生水主要用於沖洗廁所(佔37%)、沖洗馬路(佔16%)、澆灌城市綠地(佔15%)、冷卻水(佔9%)、沖洗汽車(佔7%)、其他(景觀、消防等)為16%。
4.3.2.2 日本水資源循環利用效果
根據日本通商產業省和國土廳的統計調查資料,1965年以來,日本工業與生活用水增長較為迅速,其中工業用水量在1965~1975年的10年間增長了1.5倍,生活用水量增長1.3倍,是日本用水增長最快的時期,隨著工業化和城鎮化進程的加快,日本依靠節水來抑制需求的快速增長。日本工業用水的重復利用率1965年為36%,1975年上升至67%,2000年達到78%。城鎮供水系統通過及時更換老化的自來水管道防止管道漏水,提高節水器具普及率,並積極鼓勵使用中水、雨水等非傳統水源。農業方面,鼓勵興建廢水處理設施,用經過凈化處理的廢水灌溉農田,改變傳統灌溉方式,推廣節水灌溉技術。自20世紀70年代以來,日本用水量基本穩定在900億m3左右(如圖4.2)農業用水趨於穩定,工業用水緩慢降低,生活用水穩定增長。日本由於資源貧乏,用水量較大的能源、原材料工業在國民經濟中所佔比重較小,科技含量高的加工製造業發達,工業用水並未像美國那樣由於產業結構的調整呈現大起大落的現象。
圖4.2 1950~2000年日本用水量變化圖
4.3.3 其他國家水資源循環利用及其效果
世界上第一座將城市廢水再生水直接用作飲用水源的回收廠設在納米比亞的首都溫德和克市。該回收廠於1968年投產,第一階段產水量為2300m3/d,正常處理能力可達4500m3/d,以後增至6200m3/d。原水為城市廢水廠二級生物處理出水,處理流程如圖4.3。
圖4.3 城市廢水廠二級生物處理流程
深度處理水的水質經嚴格的水質監測,證明符合世界衛生組織(WHO)及美國環保局發布的標准。
以色列屬於半乾旱國家,再生水已成為該國的重要水資源之一。100%的生活廢水和72%的城市廢水已經回用。據1987年資料,全國廢水2.5×108m3,處理量達2.18×108m3,處理率接近90%。再生水用作灌溉達1.046×108m3(佔42%),回灌地下為0.7×108m3(佔29%左右),排海水量0.7×108m3(佔29%左右).廢水處理後貯存於廢水庫。全國共修建127座廢水庫,其中地面廢水庫123座,地下廢水庫4座。廢水進行農業灌溉之前一般通過穩定塘系統處理。有些城市將城市二級生物處理出水,再經物化處理後回用於工業冷卻水。此外,廢水經深度處理後回灌地下水,再抽出至管網系統,或並入國家水資源調配系統,輸送至南部地區,或用於一般供水系統,最南部地區甚至將它作為飲用水源。由於採取了上述廢水回用的措施,以色列大大提高了水資源的有效利用,從而緩和了水資源短缺對社會經濟發展的制約作用。
科威特利用經三級處理後的城市廢水進行農業灌溉。印度截至1985年,至少有200家農場利用城市廢水進行灌溉,面積達23000hm2。沙烏地阿拉伯1975年利用再生水量90000m3/d,2000年計劃用水量為190×104m3/d,將有10%取自經二級處理乃至三級處理後的城市廢水再生水。
❷ 中水系統的再生水
再生水也是污水處理廠處理達標水,一般為二級處理,具有不受氣候影響、不與臨近地區爭水、就地可取、穩定可靠、保證率高等優點。再生水即所謂「中水」,是沿用了日本的叫法,通常人們把自來水叫做「上水」,把污水叫做「下水」,而再生水的水質介於上水和下水之間,故名「中水」.再生水雖不能飲用,但它可以用於一些水質要求不高的場合,如沖洗廁所、沖洗汽車、噴灑道路、綠化等。再生水工程技術可以認為是一種介於建築物生活給水系統與排水系統之間的雜用供水技術。再生水的水質指標低於城市給水中飲用水水質指標,但高於污染水允許排入地面水體的排放標准。
再生水是城市的第二水源。城市污水再生利用是提高水資源綜合利用率,減輕水體污染的有效途徑之一。再生水合理回用既能減少水環境污染,又可以緩解水資源緊缺的矛盾,是貫徹可持續發展的重要措施。污水的再生利用和資源化具有可觀的社會效益,環境效益和經濟效益,已經成為世界各國解決水問題的必選。 再生水是緩解水資源短缺的有效途徑
據有關資料統計,城市供水的80%轉化為污水,經收集處理後,其中70%的再生水可以再次循環使用。這意味著通過污水回用,可以在現有供水量不變的情況下,使城市的可用水量至少增加50%以上。世界各國無不重視再生水利用,再生水作為一種合法的替代水源,正在得到越來越廣泛的利用,並成為城市水資源的重要組成部分。
再生水是實現水資源可持續利用的重要環節
水是城市發展的基礎性資源和戰略性經濟資源,隨著城市化進程和經濟的發展,以及日趨嚴重的環境污染,水資源日趨緊張,成為制約城市發展的瓶頸。推進污水深度處理,普及再生水利用是人類與自然協調發展、創造良好水環境、促進循環型城市發展進程的重要舉措。
國際上,對於水資源的管理目標已發生重大變化,即從控制水、開發水、利用水轉變為以水質再生為核心的「水的循環再用」和「水生態的修復和恢復」,從根本上實現水生態的良性循環,保障水資源的可持續利用。
再生水的利用能帶來可觀的效益
再生水合理利用不但有很好的經濟效益,而且其社會和生態效益也是巨大的。首先,隨著城市自來水價格的提高,再生水運行成本的進一步降低,以及回用水量的增大,經濟效益將會越來越突出;其次,再生水合理利用能維持生態平衡,有效的保護水資源,改變傳統的「開采一利用一排放」開采模式,實現水資源的良性循環,並對城市的水資源緊缺狀況起到了積極的緩解作用,具有一長遠的社會效益;第三,再生水合理利用的生態效益體現在不但可以清除廢污水對城市環境的不利影響,而且可以進一步凈化環境,美化環境。 再生水水量大、水質穩定、受季節和氣候影響小,是一種十分寶貴的水資源。再生水使用方式很多,按與用戶的關系可分為直接使用與間接使用,直接使用又可以分為就地使用與集中使用。多數國家的再生水主要用於農田灌溉,以間接使用為主;日本等少數國家的再生水則主要用於城市非飲用水,以就地使用為主;新趨勢是用於城市環境「水景觀」的環境用水。
再生水的用途很多,可以用於農田灌溉、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)、大型建築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。
根據再生水利用的用途,再生水可回用於地下水回灌用水,工業用水,農、林、牧業用水,城市非飲用水,景觀環境用水等五類。再生水回用於地下水回灌,可用於地下水源補給、防治海水入侵、防治地面沉降;再生水回用於工業可作為冷卻用水、洗滌用水和鍋爐用水等方面;再生水用於農、林、牧業用水可作為糧食作物、經濟作物的灌溉、種植與育苗、林木、觀賞植物的灌溉、種植與育苗、家畜和家禽用水。 評價再生水中病原體微生物對人體健康的影響主要有兩種方法。
1、現實風險評價方法
也稱低技術方法,以流行病學研究為基礎,結合現有污水處理技術對病原體的處理效果,分析再生水回用的健康風險。世界各國的再生水回用水質標准多採用此法制定,如美國的回用水指南。
評價再生水中病原體微生物對人體健康的影響主要有兩種方法。
表:再生水用於非限制性灌溉的水質標准 制定機構或地區 類型 根據公眾健康提出的水質要求 美國環保局(EPA, 1992) 指南 所有樣品中,糞大腸菌數不能超過14MPN/100mL,這一數值意味著實際當中將檢測不出糞大腸菌,二級處理後應進行混凝、沉澱、過濾和消毒處理。 亞利桑那 法規 總大腸菌數不能超過2.2 MPN/100mL(中間值)和25 MPN/100mL(單個樣品)。 加利福尼亞
(CA/T-22,1978) 法規 糞大腸菌數不超過2.2 MPN/100mL(每月不得少於一份樣品中的大腸菌有機物不可超過23 MPN/100mL);二級處理後要有過濾和消毒處理。 科羅拉多 指南 總大腸菌數不能超過2.2MPN/100mL(中間值);出水需經氧化、混凝、沉澱、過濾和消毒處理。 佛羅里達 法規 以30d為期,在75%的樣品中糞大腸菌數不能超過25 MPN/100 mL,二級處理加過濾和深度消毒;COD 20mg/l(年平均值),TSS 5mg/L(單樣品)。 喬治亞 指南 糞大腸菌數不能超過30 MPN/100mL;要求經過生化處理(BOD 30mg/l,TSS 30mg/l)。 愛達荷 法規 總大腸菌數不能超過2.2MPN/100mL(中間值);二級出水要求混凝、沉澱、過濾和消毒處理。 印第安納 法規 糞大腸菌數不能超過100 MPN/100mL(中間值),2 000MPN/100mL(單個樣品)。 北卡羅來 法規 糞大腸菌數不能超過1MPN/100mL,要求經過三級處理(TSS月平均值為5rng/L,日最大值10mg/L)。 新墨西哥 指南 糞大腸菌數不能超過1 000 MPN/100mL。 俄勒岡 法規 總大腸菌數不能超過2.2MPN/100mL(中間值)和23 MPN/100mL(單個樣品);要求二級處理後,應進行混凝、沉澱、過濾和消毒處理。 得克薩斯 法規 糞大腸菌數不能超過75MPN/100mL;經過氧化塘系統處理後最低應達到BOD20mg/l,採用其它工藝BOD應達到10 mg/l。 猶他 法規 總大腸菌數和糞大腸菌數分別不能超過2 000 MPN/100mL,200MPN/100 mL(千均30d);要求經過二級處理後BOD 25 mg/L和TSS 25 mg/l(平均30 d)。 華盛頓 指南 總大腸菌數不能超過2.2MPN/100mL(平均值)和24 MPN/100 mL(單個樣品);最低要求經過包括過濾的二級處理。 懷俄明 法規 糞大腸菌數不能超過200 MPN/100mL,出水BOD不超過10mg/l…(日均值)。 加拿大(阿爾伯達) 法規 (在大於20%的樣品中)總大腸菌數不能超過1 000 MPN/100mL(幾何平均數),糞大腸菌數不能超過200MPN/100mL;灌溉蔬菜的回用水的總大腸菌數不能超過2 400 MPN/100mL(在任何一天)。 塞普勒斯(1997) 標准 糞大腸菌數在每月80%的樣品中不超過50MPN/100mL,最大允許值100MPN/100mL;腸道線蟲不超過1個/l;三級處理後接消毒處理。 以色列(1978) 規定 總大腸菌數在50%的樣品中不超過2,2MPN/100mL,在80%的樣品不能超過12MPN/100mL;二級處理或相當於二級處理(例如:長期貯存過程)接消毒處理。 約旦 法規 糞大腸菌數低於200 MPN/100mL。 科威特 標准 總大腸菌數低於100 MPN/mL;經過深度處理之後BOD和TSS均低於10mg/l。 澳大利亞(新南威爾士) 指南 耐高溫大腸菌數低於10MPN/100mL(中間值);最低處理要求二級處理和過濾,出水濁度不超過2NTU 沙烏地阿拉伯 法規 總大腸菌數低於2.2 MPN/100mL,BOD和TSS均低於10mg/L。 突尼西亞(1975) 法規/法律 腸道線蟲小於等於1個/l,最低處理要求穩定塘或相當工藝。 世界衛生組織(1989) 指南 為降低健康風險,糞大腸菌數(灌溉用水)<200MPN/100mL,腸道線蟲≤1個/l;要有一級、二級處理過程,適當增加過濾和消毒過程。 2、定量風險評價方法
也稱高技術/高費用/低風險方法。它定量地評價再生水在回用過程中暴露於病原體的人類健康風險。其評價程序與化學污染物風險評價程序相同,包括:
①危害識別:識別再生水中可能含有的人們關注的病原體;
②暴露評價:確定再生水在使用過程中,人暴露於病原體的途徑、持續時間和暴露量;
③劑量~反應關系評價:根據病原體的劑量反應關系,估算與人的實際暴露水平相似的條件下的感染概率;
④風險特徵分析:依據暴露和劑量反應的假設,計算理論風險。 現狀
進入21世紀前後,在中國水資源日趨緊張的背景下,再生水利用開始受到中國政府的重視。到2009年,中國污水再生利用率(污水再生利用量/污水處理率)在15%左右,而污水再生利用量/污水排放量的比率僅為5%左右。
再生水利用的必要性
在中國,水資源嚴重短缺的事實致使城市地表水與地下水的可開采空間越來越小,甚至造成生態環境的嚴重破壞,然而水資源的供求矛盾依然沒有得到緩解,並且有愈演愈烈的趨勢。與此同時,污水的排放量還在急劇增加,未經處理或處理未達標的污水直接排放於水體仍然比較常見,還在不斷污染著環境.為此,很多專家建議:解決城市缺水,要節流先行,治污為本,多渠道開源。南水北調是一項大開源工程,涉及許多問題,一時難以實現。鑒於再生水具有諸多優點,其合理利用變得尤為迫切和必要,並且其合理利用也是符合可持續發展規律的。按照可持續發展戰略,一個城市的發展必須立足於當地的自然條件,即對自然資源的開發利用「滿足當代人的需求,又不危及後代人滿足其需要」。污水再生回用既可有效節約清潔水資源,又可減輕水污染,是實施可持續發展的重要措施。另外,再生水合理利用也是滿足城市綠化和河湖景觀用水的需要。伴隨著城市人們生活水平的提高,外部環境質量也將越來越重視,城市綠化和河湖景觀用水呈T級劇增。由於城市綠化和河湖景觀用水量對水質要求不是很高,可以用再生水替代。
再生水利用的可行性
再生水合理利用系統是一個比較復雜的系統,涉及到社會、經濟、環境、資源等諸多系統,每個子系統由諸多要素構成,其中主要因素有:城市基礎條件、自來水價格、再生水水質、公眾的接受程度等,這些因素之間又是相互制約相互影響。以北京為例,從以下幾方面說明污水回用的可行性。
例如北京市污水處理廠建設速度加快,且位於城市附近,便於再生水就近回用。按照北京環境質量治理規劃,在規劃建設30多座污水處理廠的基礎上,又建設了14座污水深度處理廠,同時建設相應的排水管網。城市排水管網的完善和污水廠的建立為污水回用創造了條件。再生水的回用與《2008年奧運會申辦報告》中的承諾也是一致的,北京市在2008年的污水回用於綠化、河湖環境、市政雜用和農業灌溉用水等,回用率達到了50% 。
水質指標的實現是污水作為水資源回用的前提。隨著水處理技術的發展,能達到一定水質的處理技術是成熟的。傳統的深度處理工藝譬如混凝沉澱+過濾消毒、臭氧活性炭吸附、過濾膜處理、活性炭和膜處理的組合工藝及其先進的膜處理技術、強化二級處理技術等等,根據回用水質的要求及現有的經濟條件,合理選擇都會達到回用水質標准。
長期以來,自來水價格一直偏低,隨著北京水資源形式日趨嚴峻,自來水價格將會逐步提高。據初步測算,再生水的處理和輸送成本為1. 50元/m3左右,略低於自來水價格。待南水北調中線引水進京後,其源水的價格為2. 18-3. 9元/m3,若城市自來水以此為水源,自來水價格定會大幅度上漲。另一方面,隨著處理技術的提高,再生水的處理費用將會進一步降低。所以越來越大的價格差距將會促進再生水的使用,考慮到經濟效益,一些企業是願意接受再生水的。
公眾心理上對污水回用的接受程度也是污水回用項目能否得到推廣的一個重要因素.北京市的民意測驗表明,污水回用於澆灌綠地、澆灑道路、沖廁、洗車等方面時,有85%的人是可以接受的。隨著政府宣傳力度的加大,公眾環保意識的增強,民眾會逐漸接受再生水的回用。
發展目標
2006年,中國建設部、科技部聯合制定並頒布了《城市污水再生利用技術政策》,確定國家城市污水再生利用的目標是:到2010年,北方缺水城市的再生水直接利用率要達到城市污水排放量的10%~15%,南方沿海缺水城市達到5%~10%;到2015年北方地區缺水城市要達到20%~25%,南方沿海缺水城市要達到10%~15%。
使用方式
1、直接使用與間接使用相結合,因地制宜。
2、直接使用中,就地使用與集中使用相結合,因時制宜。
使用范圍
1、城市用水與農村用水相結合,城市優先。
2、城市用水中,工業用水與其他用水相結合,工業優先。
3、從持續發展的觀點看,再生水應主要用於地下水回灌。
再生水回用相關術語
①個別循環
個別建築物的污水再生水回用於該建築物內利用的方式。
②地區循環
比較集中的地區,例如住宅小區、市區再開發區域等的多個建築物,污水再生水共同回用的方式。
③廣域循環
城市下水道的污水再生水在較大范圍內回用於建築物等利用的方式。
④廁所沖洗用水利用
再生水用於沖洗馬桶。附有洗手用水箱的馬桶不能使用。
⑤灑水用水利用
再生水用於澆灑公園、綠地的草坪和樹木等以及用於沖洗街面道路的利用。
⑥景觀用水利用
以人不接觸為前提,再生水的舒適利用。
⑦親水用水利用
以人接觸為前提,再生水的舒適利用。
⑧再生利用設施
污水處理水經再生處理,為再利用而設置的再處理設施、輸配水設施以及利用設備的一整套工程設施。
⑨再生處理設施
污水處理水經必要處理(砂過濾、加氯處理等)工程設施的總稱。用於廁所沖洗水等利用。
⑩輸配水設施
再生水從再生處理設施到利用設備的輸配水設施的總稱。
註:景觀用水、親水用水利用定義的「人體接觸」是指小溪流的手足浸入、身體部分接觸,而非是洗澡等全身性的接觸。水與身體部分接觸的例子有水流中捉魚、劃船、釣魚等活動。
❸ 京津冀都市圈再生水資源生產和利用分析
2008年京津冀都市圈水資源總量為220.48億m3,污水處理量24.615億m3,相當於水資源總量的11.16%。污水排放總量為31.975億m3,污水處理率達到77.03%,高於全國平均水平;再生水利用總量7.1995億m3,再生水回用率29.25%,高於全國平均水平(表7.7)。
表7.7 2008年京津冀都市圈再生水處理和利用情況表
資料來源:中國城市建設統計年鑒2008,北京市統計年鑒2008,天津市統計年鑒2008,河北省統計年鑒2008。
污水處理率是污水處理量與污水排放量之比,再生水利用率是再生水使用量與再生水產量之比,有廣義和狹義之分,廣義再生水利用率計算時,再生水使用量包括表7.7中所列的各種用途的使用量,狹義的再生水利用率計算時,再生水使用量不包括表7.7各種用途中的補充水源水。京津冀都市圈內再生水利用率是指狹義的利用率。
從上面的數據可以看出,三地污水處理率均達到70%以上,但是再生水利用率較低,僅為29.25%。從狹義角度,再生水資源沒有得到充分利用。京津冀都市圈內各省市再生水利用率差距較大,其中北京市再生水利用率最高,達到57.55%,高於京津冀都市圈和全國平均水平;河北省和天津市分別為12.08%和1.65%,均低於京津冀都市圈水平。
7.3.1 京津冀都市圈再生水生產能力分析
再生水生產能力從污水處理廠建設情況、污水管道建設情況和污水處理能力三個方面進行分析。
7.3.1.1 污水處理廠建設情況
污水處理廠是再生水生產的單位及載體,它直接關繫到污水處理覆蓋面及再生水開發利用的程度。
京津冀都市圈污水處理廠建設近幾年取得很大進展。2000年污水處理廠只有18個,到2009年達到201個,10年中污水處理廠數量翻了11倍多。三地污水處理廠個數呈逐年增加趨勢。從2005年開始,三地污水處理廠建設速度明顯加快,特別是2007年以後,由於河北省增加了污水處理廠設施建設投入,京津冀都市圈污水處理廠建設飛速發展,兩年數量翻一番(表7.8,圖7.1)。
表7.8 2000~2009年京津冀都市圈污水處理廠數量變化情況
資料來源:中國水網。
圖7.1 2000~2009年京津冀都市圈污水處理廠建設變化趨勢圖
從圖7.1還可以看出,京津冀都市圈污水處理廠建設起點較低,建設速度很快,這是因為「十一五」以來,我國更加註重節能和環保,循環經濟發展迅速,這為京津冀都市圈再生水生產基礎設施建設提供了良好的宏觀環境。
7.3.1.2 污水管道建設情況
污水管道建設投入較大,它是再生水生產的前提,是污水處理廠污水來源的主要通道。京津冀都市圈近幾年污水管道建設長度和污水管道密度都呈上升趨勢,截至2008年京津冀都市圈污水管道長度達到14966km,污水管道密度為4.3km/km2,超過全國平均水平。其中北京市污水管道長度4458km,比2002年增加1800km,增幅達66.7%,在京津冀都市圈內建設速度最慢,污水管道密度3.40km/km2,略低於京津冀都市圈平均水平,高於全國平均水平;天津市污水管道長度達到6194km,比2002年增加3648km,增幅146.77%,在京津冀都市圈內建設速度最快,污水管道密度9.67km/km2,高於京津冀都市圈和全國平均水平;河北省污水管道長度達4314km,比2002年增加2595.4km,增幅151.01%,建設速度在京津冀都市圈內排在第二位,污水管道密度2.82km/km2,小於京津冀都市圈和全國平均水平(表7.9,圖7.2,圖7.3)。
表7.9 2002~2008年京津冀都市圈污水管道長度及密度情況
註:2005年全國污水管道長度為理估計論值;2005年北京市建成面積為理論估計值。
資料來源:中國城市建設統計年鑒2002~2008。
圖7.22002~2008年京津冀都市圈污水處理管道長度變化趨勢圖
圖7.3 2002~2008年京津冀都市圈污水管道密度變化趨勢圖
另外,在圖7.3中我們可以看出,天津市污水管道密度雖然高於京津冀都市圈和全國平均水平,但是,2007年以來,污水管道密度開始呈下降趨勢,原因是近幾年天津市城區建設速度加快,污水管道等基礎設施建設相對緩慢。
總之,2001年以來京津冀都市圈污水處理設施建設取得了一定的成效。
7.3.1.3 污水處理能力情況
京津冀都市圈年污水處理能力和日污水處理能力顯著提高。
第一,再生水總量是再生水處理規模的重要指標。從2001~2007年,京津冀都市圈污水排放總量呈上升趨勢,2008年開始出現負增長,但總量仍維持在較高水平。總體上升趨勢較緩慢,2004年上升速度最快,達到15.11%;2007年最慢,只有0.47%。年污水處理量自2001年以來一直呈上升趨勢,其中2004年和2006年增幅較大,超過20%;2007年增幅較小,只有3.98%。可以看出,隨著污水排放量的變化,京津冀都市圈污水處理總量也基本呈同方向變化趨勢(表7.10,圖7.4),再生水處理規模逐年加大。
第二,日處理量是地區污水處理效率的重要指標。京津冀都市圈污水日處理量從2001年到2008年也是呈上升趨勢。2003年開始,處理量有較大幅度增長,特別是河北省和天津市,增速較快,2005年以後河北省污水日處理量超過北京,在京津冀都市圈內排在第一位(表7.10,圖7.5)。日處理量上升有兩個原因,第一是圈內加快了污水處理廠建設速度,第二是污水處理廠實際處理能力的提高。
第三,污水處理率是衡量一個地區污水處理能力的一個重要指標。京津冀都市圈污水處理率也呈上升趨勢,從2001年52.03%增加到2008年的77.03%。從這個指標來看,2001年以來京津冀都市圈污水處理能力一直超過全國平均水平,在京津冀都市圈內部,北京市的處理能力最強(表7.11,圖7.6)。
表7.10 2001~2008年京津冀都市圈污水處理情況表
註:2005年河北省年污水排放量為理論估計值;2002年北京市、天津市,2005年天津年污水處理量為理論估計值。
資料來源:中國城市建設統計年鑒2001~2008。
圖7.4 2001~2008年京津冀都市圈年污水排放量和年污水處理量變化趨勢圖
圖7.5 2001~2008年京津冀都市圈污水日處理量變化趨勢圖
表7.11 2001~2008年京津冀都市圈污水處理率 單位:%
資料來源:中國城市建設統計年鑒2001~2008。
圖7.6 2001~2008年京津冀都市圈污水處理率變化情況
總之,京津冀都市圈污水處理總量和日處理量都是逐年增長的,污水處理能力有了顯著提高。然而,由於起步晚、基礎弱,京津冀都市圈再生水生產能力與發達國家相比還有很大的差距。例如,京津冀都市圈2008年的污水處理率只有77.03%,以色列1987年處理率就已經接近90%,落後發達國家30年左右;京津冀都市圈內北京市的城八區2007年達到90%,也落後發達國家20年。
7.3.2 京津冀都市圈再生水利用情況
再生水利用情況主要從利用總量、利用效率及原因三個方面分析。
7.3.2.1 利用總量
2006~2008年,京津冀都市圈再生水利用總量呈增長趨勢,從4.13億t增加到7.20億t,增加3.07億t,增幅74.33%,增速較快。但是,京津冀都市圈利用再生水、節約清潔水的比例還比較小,到2008年才達到2.81%。所以,如果能進一步提高再生水利用率將可節約更多的清潔水源。
從2008年,京津冀都市圈各省市再生水利用總量與用水總量比例來看(節約清潔水比例),北京再生水利用總量6億t,是河北省的5倍多、天津市的75倍;再生水利用總量與用水總量比例北京市17.09%,天津市和河北省分別為0.37%和0.56%。這說明北京市再生水利用水平在京津冀都市圈內遙遙領先於其他省市(表7.12)。
表7.12 2006~2008年北京利用再生水節約清潔水情況表單位:億m3
資料來源:中國城市建設統計年鑒2006~2008,北京市經濟年鑒2006~2008,天津市經濟年鑒2006~2008,河北省經濟年鑒2006~2008。
2006~2008年,京津冀都市圈的用水總量大於清潔水資源量,所以,再生水的使用,不僅彌補了這個缺口,而且還節約了清潔水的使用量。分析三地再生水利用率最高的北京的情況,北京再生水使用量逐年增加,清潔水用量逐年減少,清潔水節約量逐年提高,2008年節約率達到17.09%,再生水的替代作用逐年顯現(表7.12~表7.16)。這對於一個典型的資源型缺水地區來說,無疑是個令人鼓舞的福音。
表7.13 2006~2008年天津再生水節約清潔水情況表 單位:億m3
表7.14 2006~2008年河北再生水節約清潔水情況表 單位:億m3
表7.15 2006~2008年京津冀都市圈再生水節約清潔水情況表 單位:億m3
表7.16 2006~2008年全國再生水節約清潔水情況表 單位:億m3
隨著經濟、社會的發展,人口的增加,水資源總量與用水量之間的缺口會越來越大。如果不提高再生水使用量來加以彌補,將會使各地對外調用水的依存度不斷增加。這不僅會使用水成本增加,而且還會使地區間因水資源配置不均,產生用水矛盾,進而引起更廣、更深的社會矛盾。所以,提高各地再生水利用量,節約清潔水使用量,是今後必須要走的路。
7.3.2.2 再生水利用率
再生水利用率等於再生水利用量與再生水生產總量的比率(再生水生產量按100%的污水都被凈化為再生水計算的),是衡量再生水利用效率的重要指標。京津冀都市圈近幾年再生水利用率變化情況見表7.17及圖7.7。
京津冀都市圈再生水利用效率也是逐年提高的,2006年再生水利用率19.34%,到2008年達到29.24%,高於全國平均水平。但是,目前利用效率仍然較低,再生水利用率還不到30%。僅2008年一年,京津冀都市圈就有17.42億m3再生水未得到充分利用,佔2008年京津冀都市圈水資源總量的7.9%,這一比例對於水資源嚴重不足的京津冀都市圈來說是非常巨大的。另外,從京津冀都市圈內各省市再生水利用效率來看,北京市再生水利用效率最高,2008年已經達到57.53%,河北省12.09%,天津市只有1.65%。
另外,與發達國家相比,京津冀都市圈再生水利用水平也存在巨大差距。例如,1987年以色列72%的城市污水都已經回用,京津冀都市圈內再生水利用率最高的北京市才接近60%。
表7.17 2006~2008京津冀都市圈再生水利用率%
資料來源:中國城市建設統計年鑒。
圖7.7 京津冀都市圈再生水利用率柱狀圖
7.3.3 京津冀都市圈再生水利用率低下原因分析
截至2008年,京津冀都市圈再生水生產設施建設取得了一定的成效,污水處理總量也得到了提高。但是,京津冀都市圈再生水利用總量只有7.2億m3,只相當於京津冀都市圈用水總量的2.81%,再生水利用率只有29.25%,再生水利用效率低(表7.18)。下面就再生水利用效率低下原因進行簡要分析。
表7.18 2008年京津冀都市圈再生水生產和利用情況表
資料來源:中國城市建設統計年鑒2008,北京市統計年鑒2008,天津市統計年鑒2008,河北省統計年鑒2008。
第一,再生水價格偏低,影響再生水生產。目前,北京市居民使用的自來水價格已上漲為4元/t(表7.19),而再生水依然維持在1元/t,但是,實際上部分再生水生產企業平均運行成本超過1元/m3,再生水定價過低,使再生水生產單位虧本運行,影響了正常運營管理,部分再生水生產設備不能滿負荷運轉,或者出水水質低於設計標准。
第二,雖然目前京津冀都市圈水資源緊缺,但是還沒有達到威脅飲用水的程度,所以再生水的替代作用被人忽視。
第三,由於我國再生水生產多為政府投資,投資主體單一,資金有限,受到財政收支情況影響,污水處理廠和管網建設(包括舊管網改建和新建設)仍然不能滿足再生水行業發展需求。
第四,由於缺乏有效監管,京津冀都市圈部分再生水水質沒有達到標准,影響用水單位使用積極性。
表7.19 北京市自來水價格表
資料來源:北京市發改委網站。
❹ 污水處理設備內貿現狀,以及未來發展趨勢是什麼樣的
智能製造新模式將加速推廣應用
隨著我國國民經濟的高速發展和改革開放的不斷深入,城市生產力不斷提升,城市人口數量也不斷增加,未來我國污水排放量也將隨之增大,因此,對於污水處理的需求也必將進一步擴大,而作為一個嚴重缺水的國家,在污水處理率與污水排放量雙增的形勢下,提升污水處理能力成為水處理行業和企業的趨勢。
與此同時,隨著互聯網的快速發展和5G時代的到來,移動互聯網、物聯網、雲計算和大數據等領域應用和開發,將我國製造業向智能轉型全面推進,各行業、企業加快推動新一代信息通信技術、智能製造關鍵技術裝備、核心工業軟體等與企業生產工藝、管理流程的深入融合,推動製造和商業模式持續創新,智能製造新模式將加速推廣應用。
我國水污染防治設備產量年均復合增長率近40%
國內企業在水污染防治設備的開發和研究蘊含著巨大的商機,同時工業廢水處理回用是新的市場機遇。從水污染防治設備狀況來看,近幾年我國水污染設備製造處於一個快速發展階段。據前瞻產業研究院報告統計數據顯示,2010年我國水污染防治設備產量僅僅為2.69萬台,截止至2017年我國水污染防治設備產量增長至27.23萬台,2010-2017年中國水污染防治設備產量的年均復合增長率約為39.2%。前瞻測算,2018年我國水污染防治設備產量在28.50萬台左右。
2010-2018年中國水污染防治設備產量統計情況及預測
數據來源:前瞻產業研究院整理
中國污水處理行業發展趨勢與升級分析
2019年6月3-5日,作為一年一度的行業盛會,將傳統的市政、民用和工業水處理與環境綜合治理及智慧環保相融合的水處理展示平台——上海國際水展在上海隆重召開,煙台金正環保科技有限公司市場部部長李超先生接受慧聰水工網的專訪,並向我們分享了當下污水處理行業在互聯網環境下的趨勢與升級。
1、「智能製造+智能服務」助力污水回用產業升級
上海國際水展是國內一年一度的水處理行業盛會,針對此次水展金正環保推出了主題為「智能製造+智能服務」助力污水回用產業升級的最新污廢水資源化與高品質再生水回用整體解決方案。
李超先生認為,環保水處理行業有很多共性痛點問題,代表性如:水處理核心膜組件價格過高、核心膜材料受制於國外技術企業、粗放式運營等。
為此,金正環保一直致力於解決這些行業共性痛點而努力,「智能製造+智能服務」的主題便是如此。其中,「智能製造」便體現在自主研發的全球首條DTRO膜柱自動化生產線,解決了膜柱生產規模化、標准化和運輸的難題;率先實現了工程設備化、設備模塊化、模塊標准化的簡化工藝鏈,大幅降低投資運營成本。
而「智能服務」則體現在,金正環保通過工業大數據中心,利用雲計算和新一代信息技術賦能,以場景化的方式幫助企業和政府用戶將數據用起來,實現了數據資產化、數據業務化,提供遠程運維、專家分析、故障預警等服務,提升了企業的核心競爭力和政府的治理能力,逐步實現全產業鏈的大數據布局。
通過「智能製造+智能服務」極大解決行業共性痛點問題,真正做到提質增效,推動水處理行業快速發展。
2、智能製造打造競爭新優勢
眾所周知,加快發展智能製造,是培育我國經濟增長新動能的必由之路,是搶占未來經濟和科技發展制高點的戰略選擇,對於推動我國製造業供給側結構性改革,打造製造業競爭新優勢,實現製造強國具有重要戰略意義。
金正環保自主研發的全球首條DTRO膜柱全自動化生產線,擁有強大的生產能力,可實現產能300-500支/天。生產線整體運行平穩高效,產品質量穩定、成品率高,可實現視覺檢測,對產品問題可追溯,解決了膜柱生產規模化、標准化和運輸難的問題,
李超先生表示膜柱的智能化生產將會給水處理行業帶來巨大變化,通過規模化、標准化生產,降低產品生產成本,可以為用戶提供更大讓利空間,讓更多行業和客戶能夠用得到、用得起、用的好金正環保的產品。
3、創新難點不在技術,在於理念
縱觀整個行業,李超先生認為國內環保水處理行業的發展難點不僅僅在於於技術創新,更在於理念和模式的創新。金正環保在戰略布局時,希望能夠打通整個污廢水資源化回用的工藝鏈和產業鏈,進而推動國內整個行業的發展。目前,金正環保已實現膜材料、膜元件、集成設備、雜鹽分離的整個產業鏈的發展,可以為工業園區提供高鹽廢水及資源化回用的整體解決方案。
金正環保在特種膜領域走在了世界前列,是國內為數不多擁有核心技術的環保水處理企業,擁有授權專利33項、參與國家標准制定5項、工信部鼓勵推廣環保裝備2項、山東省重點研發計劃2項。且自主研發了全球首條DTRO特種膜自動化生產線,填補了國內空白。金正環保每年持續加大技術研發投入,目前在研發的耐酸、耐鹼、耐有機溶劑特種膜材料已取得突破性的進展,同時也在擴充產品品類和應用領域,開發針對市政污水高品質回用的特種膜,有效簡化工藝鏈和降低投資運營成本,目前中試階段已經結束,預計很快將推向市場,保持金正環保在水處理行業的長遠競爭力。
互聯網、物聯網、雲計算和大數據等在水處理行業的深入應用,為支持水處理企業應對挑戰提供了有了的支撐。金正環保作為是中國水處理行業特種膜研發生產與應用的高新技術環保企業以「智能製造+智能服務」模式為我國污廢水資源化與高品質再生水回用添磚加瓦。
更多數據來源及分析請參考於前瞻產業研究院發布的《中國污水處理行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》,同時前瞻產業研究院還提供產業大數據、產業規劃、產業申報、產業園區規劃、產業招商引資等解決方案。
❺ 中水回用的市場前景國家有哪些扶持政策
1、中水回用是覺得大的發展趨勢.有了大趨勢。。
2、你想從事這方面的事業,首先要專掌握技術。因為目前國屬內的污水排放基礎,基本都差不多了,但是在排放水,在處理回用的話,技術種類比較多。簡單過濾。超濾膜技術(MBR、中空纖維膜的、管式超濾膜)RO 和NF 技術。這看你擅長那一個領域,並且還有競爭優勢。
3、你也可以先從某個領域或者針對一個行業,我推薦,垃圾滲濾液,生活污水類的處理工程,這樣你可以先積累經驗。個人意見,希望能幫到你
❻ 再生水的前景展望
進一步研發再生水技術,拓展城市再生水利用的空間,恢復良好用水環境是中國建設小康社會、和諧社會的必然要求,是中國經濟社會可持續發展的必然要求,是解決水資源短缺,控制水污染的必然要求,是建設循環經濟的基礎。再生水處理和應用是一項龐大的復雜的系統工程,也是長期的任務,需要制度、法律、行政、管理、教育、宣傳、技術、財政等多方面的配合。針對當前中國水環境具體情況,今後應重點開展以下工作:
⑴制定再生水處理、應用相關的法律法規。再生水應用可能會給企業等帶來直接利益,但更多的是其社會效益和環境效益,因此政府應該是城市再生水利用工作的主要承擔者。政府應組建城市再生水利用的管理部門並通過必要的立法和行政手段貫徹實施再生水利用的一系列策略。
⑵開展相關教育工作,加強公眾對城市再生水利用的認識。城市再生水利用的必須發動群眾、依靠群眾,單單依靠政府或企業是不能完成的。必須通過課本、電視、網路等多種媒體形式開展有針對性的宣傳教育,讓人們了解國內水環境劣化的現狀和危害,增強對節約用水和再生水利用的認識,增加公眾對再生水的了解,解除公眾對再生水的心理障礙,取得社會對再生水利用的共識和支持。
⑶制定城市再生水利用的規劃。城市再生水利用的制定是中國整體再生水利用的的前提和保障。應以流域為單位,制定中國的再生水利用的規劃,充分考慮現有供水系統、排水系統和防洪系統的現狀,綜合考慮地下水、地表水、再生水、雨水、海水等水源,考慮流域內工農業的用水需求和用水結構、水環境質量現狀等,制定再生水利用的的詳細發展目標和發展思路。
⑷開展再生水利用的關鍵技術研究。城市再生水利用工程的實施最終依靠技術來完成,應盡快開展污水再生全流程技術、經濟高效污水回用技術、雨水水文循環修復技術等研究工作。
⑸建立城市再生水利用的示範工程。選擇缺水地區的典型小流域,如北京、天津等,建立城市再生水利用的示範工程,進行實例研究。這樣可以積累經驗,為實現更大規模再生水利用的提供借鑒。
❼ 污水再生回用和水資源可持續利用
方先金
(北京市市政工程科學技術研究所,北京市西城區大帽胡同號,100035,中國)
我國是一個水資源貧乏的國家,人均水資源擁有量只有2200m3,僅為世界平均水平的1/4,在世界銀行連續統計的153個國家中居第88位。同時,我國水資源在時間和地區分布上很不平衡,南方多北方少,北方大部分地區人均水資源擁有量低於聯合國可持續發展委員會確定的1750m3用水緊張線,其中9個地區低於500m3的嚴重缺水線。水資源短缺已成為制約我國經濟和社會發展的重要因素。
1水資源可持續利用面臨的問題
1.1水資源總量緊缺
50年來,全國用水總量從1949年的1000多億m3增加到1997年的5566億m3,其中農業用水佔75.3%,工業用水佔20.2%,城鎮生活用水佔4.5%,人均綜合年用水量從不足200m3增加到458m3。目前,全國每年缺水近400億m3,其中,農業缺水300億m3,因旱致災,年均減少糧食200多億千克;城市和工業缺水60億m3,影響工業產值2300多億元,全國668座城市有400多座缺水,有110個城市嚴重缺水。特別是1999年以來,我國北方地區持續乾旱,給工農業生產造成較大的影響,也給城市、農村居民生活用水造成很大的困難。2001年6月上旬旱情最為嚴重時,全國受旱面積一度達到4.2億畝(1畝=100m2),由於持續乾旱,水源不足,造成城鄉人民生活用水緊張,有2198萬城鎮人口和3300萬農村人口及1450萬頭大牲畜發生飲水困難。天津、長春、大連、青島、唐山和煙台等大中城市已受到水資源短缺的嚴重威脅,許多水庫、河流出現從來沒有過的斷流和乾枯。今後隨著人口的增長、生活水平的提高、城市化的加快,水資源供需矛盾將更加突出,據預測,我國用水高峰將在2030年前後出現,2030年我國人口將達到16億人,糧食總產量需達到7億t,年用水總量為7000億~8000億m3,全國每年缺水將在700億m3左右。
氣候變化對我國水資源可利用量也產生了負面影響。據1950~1997年的降水和氣溫資料分析,我國近20年來呈現北旱南澇的局面。20世紀80年代華北地區持續偏旱,京津地區、海灤河流域、山東半島10年平均降水量偏少10%~15%。進入20世紀90年代,黃河中上游地區、漢江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少約5%~10%,黃河花園口的天然來水量初步估計偏少約20%,海灤河和淮河的年徑流量也都明顯偏少。北方缺水地區持續枯水年份的出現,以及黃河、淮河、海河與漢江同時遭遇枯水年份等不利因素的影響,加劇了北方水資源供需失衡的矛盾。據相關研究,未來50年由於人類活動產生的溫室效應,全球年平均氣溫可能升高,氣溫升高將使地表蒸發量提高,水資源量將相應減少。
1.2水資源分布不均
我國水資源在時間和空間分布上很不平衡。長江流域及其以南地區國土面積只佔全國的36.5%,其水資源量佔全國的81%;黃淮海流域人口、糧食產量和國內生產總值都佔全國的1/3左右,但其多年平均水資源僅佔全國的7.2%。受季風氣候的影響,各地的降水量年內分配極不均勻,大部分地區每年汛期4個月的降水量佔全年降水總量的70%左右,很容易形成春旱夏澇。水資源在時間和空間分布上不平衡給水資源充分利用帶來了一定的難度。
1.3水資源浪費嚴重
我國一方面水資源嚴重短缺,另一方面卻浪費嚴重。長期以來,「以需定供」的水資源非可持續利用模式是造成水資源短缺的人為原因。盲目發展第一、第二產業,特別是片面追求糧食增產和重工業的發展,造成產業結構的不合理,水資源利用效率偏低,使本來就緊缺的水資源問題更加嚴重。
目前,我國農田灌溉面積中渠灌面積佔75%左右,而渠系損失約為50%,農田蒸發損失約為17%,實際利用量僅有33%左右。由於大多數地方採用傳統的灌溉模式,每畝實際灌水量達到450~500m3,超過了實際需水量的1倍左右,浪費極為嚴重。我國主要依靠降水的旱作耕地面積約12億畝,其中70%分布在降水量250~600mm的北方地區,由於蓄水和保水等基礎設施不足,農田對自然降水的利用率僅為56%左右。按最新統計估算,我國農田灌溉用水的利用率僅有1.0kg/m3,旱作耕地的水分利用效率為0.60~0.75kg/m3,全國農業用水的平均效率為0.8kg/m3,綜合經濟效益為0.2美元/m3,而以色列已超過1美元/m3,差距十分明顯。現階段我國農業水資源利用不符合水資源可持續利用的要求。
我國工業用水效率總體水平仍然較低,2001年我國萬元工業產值取水量為90m3,約為發達國家的3~7倍;工業用水重復利用率約為52%,遠低於發達國家80%的水平。2000年全國城市人均生活用水量達220.2L/d,遠高於發達國家的人均生活用水量。社會各界的水憂意識不強,浪費水資源的現象仍很嚴重,這說明節水措施尚未有效落實,節約用水的技術和管理水平不高。近十年來,我國根據經濟可持續發展戰略對經濟結構調整雖已初見成效,但水資源消耗利用模式尚未發生實質性變化。
1.4水污染形勢嚴峻
目前我國污水處理率還較低,大量的城市和生活污水未經處理直接排入江河湖庫水域,使全國大部分水域和近50%的重點城鎮的集中飲用水水源受到不同程度的污染,其中水污染比較嚴重的城鎮98個,主要分布在三河三湖流域。由於水污染一些水源被迫停止使用,尋找新的水源,從而加劇了城市缺水。水污染還影響到供水水質,損害居民的身體健康。目前,全國水土流失面積356km2,占國土面積的37%。全國地下水多年平均超采74億,已形成164個地下水超采區,部分地區出現地面沉降,海水入侵等問題。許多重要河流、湖泊污染嚴重,由於污染而引發的水事矛盾不斷增加。水污染嚴重影響我國的水資源可持續利用,影響我國經濟社會的可持續發展。
2實現我國水資源可持續利用應採取的措施
我國政府十分重視水資源可持續利用,明確指出:水資源可持續利用是我國經濟社會發展的戰略問題。多年來,針對我國水資源特點和水資源利用中存在的問題,採取了一系列措施來保證水資源的可持續利用。
2.1合理利用水資源
我國水資源可持續利用的根本出路在於堅持可持續發展戰略,變「以需定供」的傳統開發模式為「量水而行、以水定需」的水資源可持續利用的模式。立足於可利用水資源的保護和合理利用,根據水資源承載能力,確定經濟社會發展結構,確保各種水域的可持續利用,對經濟結構進行戰略調整,在水資源充裕和緊缺地區採用不同的經濟結構。大力發展節水、省能、高附加值的高新技術產業和服務業。根據我國水資源的時空分布特點合理發展農業,採取必要的退耕還林,使生態系統得到改善,保證水資源的供需平衡。
2.2合理調配水資源
根據我國降水年內分布不均的特點,應修建大量的蓄水設施,以充分利用水資源。目前,全國共建水庫8.5萬座,使年供水能力大大提高。蓄水設施一方面能將雨季多餘降水貯存起來,供乾旱季節使用。另一方面可以減少洪水災害,保證經濟的發展。在地域上,我國的水資源南多北少,南方水資源充裕,北方水資源嚴重不足。南水北調工程是解決我國北方地區水資源缺水矛盾,實現水資源合理配置的重大戰略工程。南水北調東、中、西三條線路將與長江、黃河和海河相互聯接,形成水資源合理配置的總體格局,達到南北調配、東西互濟的水資源配置目標。三條調水線路年調水總量380億~480億m3,可基本改變我國黃淮海地區水資源嚴重短缺的狀況,保證我國水資源總體上可持續利用。
2.3大力開展節水工作
我國歷來重視節約用水工作,20多年前,國家就提出了要實行開源與節流並重的方針,認真開展了節約用水工作,並制定了一系列節約用水的法規和標准,建立了節約用水的管理制度,也形成了比較健全的管理體制,城市節約用水工作取得了一定的成績,到2000年全國設市城市累計節約用水300多億m3,使近5年來城市用水總量基本無增長,改變了城市用水量隨經濟發展同步增長的趨勢。但是,目前我國農業用水利用率還較低、工業萬元產值用水量和城市居民日平均用水量還較高,節水的潛力還較大。在農業方面,應發展和推廣農業節水技術,減少農田的深層滲漏和地表流失量,減少單位面積的用水量,減少田間和輸水過程中的蒸發和蒸騰量,提高灌溉和降水的水分利用效率,不斷提高單位水資源的產量和效益。在工業節水方面,應在調整工業生產結構的同時,改進生產工藝,提高用水重復率,減少萬元工業產值的用水量。為了保證節水工作,要制定和完善相關的政策法規,建立一套符合市場經濟原則的體制和機制,對現有水價偏低進行改革,建立水資源的宏觀控制和微觀定額體系,形成總量控制與定額管理相結合的水資源管理體制。
2.4大力發展污水處理和再生回用工作
水污染加劇了我國水資源短缺形勢,直接威脅著飲用水的安全和人民的健康,影響到工農業生產和農作物安全,造成的經濟損失約為國民生產總值的1.5%~3%。水污染已成為不亞於洪災、旱災甚至更為嚴重的災害。水污染早在20世紀70年代已經顯現出來,但沒有引起足夠的注意,採取的措施不夠恰當有力,因此出現了今天的嚴重局面。如再不及時採取有效對策,將嚴重影響我國水資源可持續利用。長期以來採用的以末端治理、達標排放為主的工業污染控制戰略,已被國內外經驗證明是耗資大、效果差、不符合可持續發展的戰略。應大力推行以清潔生產為代表的污染預防戰略,淘汰物耗能耗高、用水量大、技術落後的產品和工藝,在工業生產過程中提高水資源利用率,削減污染排放量。對於工業和城市生活排水造成的點源污染,應大力發展污水處理工程,使我國的污水處理率在2000年34.3%的基礎上進一步提高。對於面污染源包括各種無組織、大面積排放的污染源,如含化肥、農葯的農田徑流,畜禽養殖業排放的廢水、廢物等,其控制應與生態農業、生態農村的建設相結合,通過合理使用化肥、農葯以及充分利用農村各種廢棄物和畜禽養殖業的廢水,將面源污染減少至最小。應積極開展污水資源化再利用工作,提高污水再生回用率。
3污水再生回用是實現水資源可持續利用的有效途徑
污水再生回用是經濟可靠的開源節流措施,與跨流域調水、海水淡化、雨水蓄用等開源措施相比,污水再生回用具有經濟性和可靠性。人類使用過的水,污染雜質只佔0.1%左右,比海水3.5%少得多,其餘絕大部分是可再用的清水。跨流域調水和雨水蓄用工程投資較大,並需投入大量資金控制水體進一步污染,跨流域調水還會對現有的生態系統產生影響。在我國現有經濟條件下,跨流域調水和雨水蓄用只能逐步進行。污水再生回用的本質是實行循環用水和分質用水,將污水經再生後回用到水質要求較低的用戶。隨著工業化的加速發展,人們生活水平不斷提高,水污染范圍也在擴大、污染程度加深,社會經濟發展和環境污染之間形成一對尖銳的矛盾。發展污水再生回用、減少廢水排放量是解決環境問題最有力的措施。另外,為滿足用戶的需要,再生水必須符合相應的水質標准,為此,需對污水處理廠二級出水進行深度處理,從而減少了污染物總量,減輕了廢水對環境的壓力。
污水再生回用應嚴格按回用對象和目的控制回用水水質,以確保回用水的安全性。為此,我國制定了一系列相關回用標准。如生活污水經二級處理後能夠達到《污水綜合排放標准》,但不能作為生活雜用水或工農業用水;若考慮回用,必須進一步處理。當污水回用於農田灌溉,水質指標應該滿足《農田灌溉水水質標准》;當污水回用於城市景觀,水質指標應該滿足《再生水回用於景觀水體的水質標准》;當污水回用於城市生活雜用,水質指標應該達到《生活雜用水水質標准》;工業污水回用水質指標應該滿足相應的工業用水標准等。
城市供水量的80%變為污水排入城市下水道,收集起來再生處理後,70%可以安全回用;二者合計,約城市供水量的56%可以轉變成再生水,返回到城市水質要求較低的用戶,替換出等量的清潔水,相應地增加城市一半以上的供水量。廢水是一種非常寶貴的資源,挖潛能力巨大。我國2000年全國污水排放量為620m3,這是很大的再生水資源。污水再生回用立足於自有水資源增加城市供水量,是實現水資源持續利用的有效措施。污水再生回用能有效地緩解城市水資源短缺。
為了保證水資源可持續利用,支持經濟可持續發展,針對我國水資源存在的問題,近十多年來,通過國家科技攻關,以及缺水城市為解決水污染和水資源短缺做出的努力,國內已經建成一批不同工藝、不同回用對象的城市污水回用示範工程。表1列出了華北地區部分城市污水回用工程情況統計結果。目前我國污水回用工程主要回用對象為污水處理廠內部用水、市政雜用、河道補水、綠化、工業用水等,尚未回用於地下回灌和飲用水源。北京市2001年完成的高碑店污水處理廠出水回用工程是我國目前最大的污水再生回用工程。大量的污水回用工程實踐表明:污水再生回用是解決水資源可持續利用的有效途徑。
表1華北地區部分城市污水回用情況單位:萬m3/d
4我國污水再生回用最大工程
4.1工程概況
高碑店污水處理廠回用工程是目前我國最大污水再生回用工程,該工程於1999年3月至8月完成該項目的前期研究工作,並完成了可行性研究,1999年10月完成項目立項和審批;2000年1月完成該工程的初步設計和審批工作,2月完成施工圖設計,同年4月開始施工,2001年5月完成工程施工,2001年6月完成調試和試運轉,2001年7月開始供水。
高碑店污水處理廠是目前我國最大的污水處理廠,處理能力為100萬m3/d。該廠污水系統流域面積96km2,服務人口240萬人,匯集北京市南部城區的大部分生活污水、東郊工業區、使館區和化工路的全部污水。該處理廠採用前置缺氧段活性污泥法工藝,即在推流式曝氣池前設置缺氧段,其目的是改善污泥性質,防止污泥膨脹。該廠出水水質水量穩定,其二級出水已接近相關的回用水水質標准。但該回用工程運轉前,高碑店污水處理廠二級出水直接排入通惠河下游,除每年約5500萬m3用於農業灌溉外,剩餘的出水每年超過3億m3沒有得到利用,這是很大的水資源浪費。為了緩解北京市面臨的21世紀城市發展和可利用水資源的矛盾,實現北京市水資源可持續利用,支持國民經濟可持續發展戰略,北京市政府決定開發該廠污水資源。高碑店污水處理廠回用工程使用回用水的區域達141km2,回用水用戶涉及到工業、公園綠化、道路噴灑和沖刷、河湖補水等。
4.2工程規模和技術方案
本工程近期規模為30萬m3/d,遠期規模為47萬m3/d。在回用工程技術方案確定中盡可能地利用現有設施,以降低工程投資。具體設計方案如下:高碑店污水處理廠二沉池出水經新建泵站(規模47萬m3/d)提升後用兩條管道分別輸送到高碑店湖(規模30萬m3/d)和水源六廠(規模17萬m3/d)。送至高碑店湖的處理水通過第一熱電廠現有深度處理設施進一步處理後供該廠冷卻用水;送至水源六廠的處理水在該廠進行深度處理後,一部分通過水源六廠現有供水系統供給東郊工業區和焦化廠;一部分通過新建管道輸送到西便門和東便門。在水源六廠現有供水管道和新建管道沿線設取水口,並新建回用水支線,供市政雜用取水。
4.3回用水水質技術保障措施
由於高碑店污水處理廠建設時,國家對城市污水處理廠出水要求中還沒有氮和磷的指標控制,因此,目前該廠出水中氮和磷的含量較高,這會直接影響回用水水質,必須對該廠進行技術改造,進一步提高該廠出水水質。改造規模為50萬m3/d,即對高碑店污水處理廠一期工程(50萬m3/d)進行改造。該改造工程分兩步進行。第一步改造後使出水水質優於目前第一熱電廠冷卻水取水水源高碑店湖的水質,出水中BOD、COD、總磷和氨氮分別達到10mg/L、40mg/L、1mg/L和10mg/L。第二步改造使該廠50萬m3/d滿足高碑店湖Ⅳ類水體的水質要求。第一步主要改造工作量包括曝氣池改造和污泥處理系統的改造。原曝氣池為1/12為厭氧區,其餘為好氧區,改造後原池2/9為缺氧區及厭氧區(水力停留時間共為2h),其中進水端分出一停留時間為15min的強化吸附區。其餘仍為好氧區(水力停留時間7.25h)。原污泥系統中剩餘污泥泵入初沉池,其混合污泥再進污泥濃縮池濃縮後消化脫水,因濃縮污泥池停留時間較長,處於厭氧狀態,磷又被釋放出來,通過上清液回到污水中,因此達不到除磷的目的。改造後,原有濃縮池改為濃縮酸化池,濃縮酸化池上清液做為碳源排入水處理系統;將消化池上清液和脫水機濾液及沖洗水收集後進行化學除磷。
高碑店污水處理廠二級出水水質水量穩定,達到設計要求,但還不能滿足市政雜用水標准,而綠化用水和道路噴灑等市政雜用水水質對人類健康和城市環境會產生影響,因此,市政雜用水必須在回用前進行深度處理,以滿足相應標准。在設計中將深度處理選擇在水源六廠。水源六廠現有日處理能力17萬m3/d的深度處理設施,主要採用機械加速澄清、砂濾和消毒等工藝處理過程,其出水可滿足相應用戶要求。由於北京市工業結構的調整,目前該廠平均實際供水量不足5萬m3/d,尚有12萬m3/d處理能力沒有得到利用。另外,水源六廠離市政雜用水用戶較近,市政雜用水深度處理設在水源六廠利用其剩餘處理能力,可滿足市政雜用水近、遠期規模需求,在該廠深度處理後的水質能滿足市政雜用水水質要求。
4.4主要回用對象
按規劃要求,該工程近期供北京市第一熱電廠冷卻循環用水20萬m3/d,遠期供北京市第一熱電廠冷卻循環用水30萬m3/d。近期通過北京市水源六廠供東郊工業區和焦化廠5萬m3/d,供城市綠化、道路噴灑和沖刷、市區河道景觀用水等市政雜用水共5萬m3/d。遠期通過水源六廠供工業和市政雜用水水量將擴充到17萬m3/d。
4.5主要工程內容和投資
本工程總投資3.6億元,其中征地拆遷費約1億元,工程費用為2.18億元,工程建設內容主要為:
(1)高碑店污水處理廠內47萬m3/d的泵站一座。
(2)高碑店污水處理廠改造。
(3)高碑店污水處理廠至高碑店湖輸水管:DN1800mm,長1480m。
(4)高碑店污水處理廠至水源六廠管道:DN1400mm,長4766m。
(5)市政雜用水配水管:DN1200mm,長6791m;DN1000mm,長1431m;DN800mm,長4615m;DN600mm,長2845m;D=500mm,長2880m。
(6)水源六廠改造:包括深度處理設施改造、蓄水池清淤和護砌、污泥池擴建、供水泵站改造、進出水口的改造、增加自控和電氣設備等。
(7)園林供水支線管道。
4.6工程效益
該工程每年可節約清潔水資源16673萬m3,節約自來水3650萬m3/a,相當於節約了建設一座10萬m3/d的自來水廠的投資4億元。該工程達到了開源節流的目的,為北京市城市綠化面積擴大和道路噴灑壓塵創造條件,對環境綜合治理具有較大的作用,環境的改善還會帶來了周圍地區的土地增值。該工程在一定程度上緩解了北京市水資源短缺的矛盾。該工程的巨大經濟和環境效益,推動了北京市節水和污水再生回用工作。目前北京已完成污水再生回用規劃,7個污水回用工程正在進行施工或做前期工作。北京市的污水再生回用實踐表明:污水再生回用符合環境保護和水資源可持續利用戰略,是解決水資源可持續利用的有效途徑。
5結論
我國是一個水資源貧乏的國家,隨著經濟發展和城市化進展的加快,水資源短缺的矛盾已經成為我國水資源可持續利用和管理中亟待解決的問題。我國水資源可持續利用面臨水資源總量不足、分布不均、水利用率低和水污染等問題,實現我國水資源可持續利用的出路在於堅持可持續發展戰略。應根據我國水資源特點進行水資源合理利用和配置,變「以需定供」的傳統開發模式為量水而行、以水定需的水資源可持續利用的模式,根據水資源承載能力,對經濟結構進行戰略調整;同時,應繼續發展節水技術,減少生產過程的水資源浪費,大力發展污水處理和再生回用工作,提高污水處理率和處理效果。污水再生回用可以減少污染物總量,增加供水能力,是經濟可靠的開源節流措施。幾年來污水再生回用實踐表明:污水再生回用能有效地緩解城市水資源短缺,是實現水資源可持續利用的有效途徑。
❽ 中水系統的現狀
中水,顧名思義,就是水質介於上水和下水之間的、可重復利用的再生水,回是污水經處理後答達到一定的回用水質標準的水。雖然與自來水相比,中水的供應范圍要小,但在廁所沖洗、園林灌溉、道路保潔、洗車、城市噴泉、冷卻設備補充用水等方面,中水是最好的自來水替代水源。
就世界范圍而言,當前污水經再生已經回用於工業、農業灌溉和養殖業,市政綠化、生活洗滌、地下水回灌和補充地面水等方面。美國的缺水地區如加利福尼亞州、德克薩斯州等, 其污水回用技術發展也較早,到 1975 年美國一些城市污水回用於工業方面水量就已佔總污水量的31%,僅在加利福尼亞州就建有污水回用工程達200 套以上。
我國許多城市淡水缺乏情況已如前述,污水再生回用技術,已受到各級政府重視。 近十幾年來對城市生活污水和建築中水回用進行了眾多研究和實踐工作。我國首都北京市開展中水技術的研究和推廣工作較早,1985 年至2013年相繼在北京市環境保護科學研究所、首都 機場、清華浴池、北京市萬泉公寓及眾多的賓館中建成了中水工程。
❾ 再生水的利用的可行性
在技術方面,再生水在城市中的利用不存在任何技術問題,目前的水處理技術可以將污水處理到人們所需要的水質標准。城市污水所含雜質少於0.1%,採用的常規污水深度處理,例如濾料過濾、微濾、納濾、反滲透等技術。經過預處理,濾料過濾處理系統出水可以滿足生活雜用水,包括房屋沖廁、澆灑綠地、沖洗道路和一般工業冷卻水等用水要求。微濾膜處理系統出水可滿足景觀水體用水要求。反滲透系統出水水質遠遠好於自來水水質標准。
國內外大量污水再生回用工程的成功實例,也說明了污水再生回用於工業、農業、市政雜用、河道補水、生活雜用、回灌地下水等在技術上是完全可行的,為配合中國城市開展城市污水再生利用工作,建設部和國家標准化管理委員會編制了《城市污水處理廠工程質量驗收規范》、《污水再生利用工程設計規范》、《建設中水設計規范》、《城市污水水質》等污水再生利用系列標准,為有效利用城市污水資源和保障污水處理的質量安全,提供了技術數據。 城市污水採取分區集中回收處理後再用,與開發其它水資源相比,在經濟上的優勢如下:
⑴ 比遠距離引水便宜
城市污水資源化就是將污水進行二級處理後,再經深度處理作為再生資源回用到適宜的位置。基建投資遠比遠距離引水經濟,據資料顯示,將城市污水進行深度處理到可以回用作雜用水的程度,基建投資相當於從30公里外引水,若處理到回用作高要求的工藝用水,其投資相當於從40~60公里外引水。南水北調中線工程每年調水量100多億立方米,主體工程投資超過1000億元,基單位投資約3500~4000元/t。因此許多國家將城市中水利用作為解決缺水問題的選擇方案之一,也是節水的途徑之一,從經濟方面分析來看是很有價值的。在中國,有300場、中國國際貿易中心、保定市魯崗污水處理廠等幾十項中水工程。實踐證明,污水處理技術的推廣應用勢在必行,中水利用作為城市第二水源也是必然的發展趨勢。
⑵比海水淡化經濟
城市污水中所含的雜質小於0.1%,而且可用深度處理方法加以去除,而海水中含有3.5%的溶鹽和大量有機物,其雜質含量為污水二級處理出水的35倍以上,需要採用復雜的預處理和反滲或閃蒸等昂貴的處理技術,因此無論基建費或單位成本,海水淡化都高於再生水利用。國際上海水淡化的產水成本大多在每噸1.1美元至2.5美元之間,與其消費水價相當。中國的海水淡化成本已降至5元左右,如建造大型設施更加可能降至3.7元左右。即便如此,價格也遠遠高於再生水不足一元的回用價格。
城市再生水的處理實現技術突破前景仍然非常廣闊,隨著工藝的進步、設備和材料的不斷革新,再生水供水的安全性和可靠性會不斷提高,處理成本也必將日趨降低。
⑶可取得顯著的社會效益
在水資源日益緊缺的今天,將處理後的水回用於綠化、沖洗車輛和沖洗廁所,減少了污染物排放量,從而減輕了對城市周圍的水環境影響,增加了可利用的再生水量,這種改變有利於保護環境,加強水體自凈,並且不會對整個區域的水文環境產生不良的影響,其應用前景廣闊。污水回用為人們提供了一個非常經濟的新水源,減少了社會對新鮮水資源的需求,同時也保持優質的飲用水源,這種水資源的優化配製無疑是一項利國利民、實現水資源可持續發展的舉措。當今世界各國解決缺水問題時。城市污水被選為可靠且可以重復利用的第二水源,多年以來,城市污水回用一直成為國內外研究的重點。成為世界不少國家解決水資源不足的戰略性對策。
❿ 再生水的目前情況
中國是一個水資源貧乏的國家,屬世界上13個貧水國之一,人均水資源是世界平均水平的1/4。同時,中國地域廣大,水資源在時間和地區分布上很不平衡,南方多北方少,北方大部分地區,尤其是哈爾濱人均水資源更低。海河、淮河、遼河、黃河流域人均水資源量約為中國平均水平的1/5,海河流域包括京津兩市人均水資源量僅為中國平均水平的1/7。
隨著經濟發展和城市化進程的加快,城市缺水問題尤為突出。當前相當部分城市水資源短缺,城市供水范圍不斷擴大,缺水程度日趨嚴重。據統計,中國669個城市中,400個城市常年供水不足,其中有110個城市嚴重缺水,日缺水量大,年缺水量,由於缺水每年影響工業產值2000多億元,天津、長春、大連、青島、唐山和煙台等大中城市已受到水資源短缺的嚴重威脅。據資料統計,國際極度缺水線是人均水資源佔有量500,而河北保定市區目前的人均水資源佔有量只有64,嚴重缺水,導致城市供水不足,地下水超采,引發一系列環境地質問題等。
2000年北方地區出現100年不遇的大旱,使許多水庫河流出現從來沒有過的斷流和枯乾,北方13個省318個縣級以上城市被迫限時供水,缺水人口達2000多萬。2001年的乾旱,中國受旱面積達k。
在水資源短缺的同時,中國水資源浪費和污染現象十分嚴重,而對這種短缺與浪費並存的狀況,傳統思想認為應該行政性提高水價來限制人們的用水量,但是浪費問題從來不是行政性的價格可解決的,因為在考慮浪費問題的時候,不能忽略限制人們行為本身帶來的效用損失。建設部的一次調查表明,當水費支出占居民家庭收入的2.0%時,人們才會考慮節水問題;達到5%時,對人們的生活才會產生較大影響;達到10%時,人們會考慮水的重復利用。為了緩解水資源的供需矛盾,污水回用在一定使用范圍內,為我們提供了一個經濟可靠的新水源,並且可以節省優質的飲用水源。
隨著改革開放的不斷深入,中國已進入經濟建設的新時期,雖然近年大力提倡節約用水,但各地用水量增勢強勁,加劇了水資源問題的嚴重性。水資源緊缺對國民經濟發展產生的影響,已經引起了領導和專家的關注。據預測,世紀水資源危機將位居世界各類資源危機之首。因而研究城市水資源利用及水資源開發勢在必行,這對城市用水健康循環和保障城市可持續發展具有深遠的戰略意義。因此,實現污水資源化,緩解不資源供需矛盾,促進國民經濟的可持續發展顯得十分得要。 雖然中國早在20世紀50年代就開始採用污水灌溉的方式回用污水。但真正將污水深度處理後回用於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。這兩地研究成果表明,污水可以通簡易深度處理再次回用,是很有前途的水源。
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範工程的試驗。「七五」攻關項目「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託工程。「八五」攻關項目「污水凈化與資源化技術」,分別以大連、太原、天津、泰安、燕山石化為依託工程,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於工業工藝、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准。「八五」提供的成果較「七五」提高到了實用水平,研究內容經過了生產悵一檢驗,涵蓋了污水回用的大部分領域。「九五」攻關項目「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。
在「21世紀國際城市污水處理及資源化發展戰略研討會」上建設部在會上指出「中國將會全面啟動污水資源化工程,並在此領域廣泛加強與國外的技術合作和技術交流,歡迎各國金融機構和企業投資於中國的城市污水資源化項目」,表明中國在未來的幾年城市對再生水利用的投資與需求將迅速升溫。 為了緩解中國的水資源短缺和治理水環境的污染,中國近期建設的集中污水處理與回用規劃如表1所示。
⑴ 污水處理後回用作工業用水
污水處理廠的二級處理出水,根據用途不同,可直接或者再經進一步處理達到更高的水質後應用於工業過程中,其中最具有普遍性和代表性的用途是工業冷卻水,中國在污水處理廠二級出水或先進二級處理出水用作工業冷卻方面進行了大量試驗研究,並有運行成功的實例。北京高碑店污水處理廠的二級處理出水給華能熱廠提供冷卻水的水源,供應量為4萬噸每天。同時該污水處理廠還為三河熱電廠等工業企業供水。
再生水目前已經成為北京的第二大水源。統計數字顯示,2006年北京使用再生水3.6億立方米,今年預計達到4.8億立方米。再生水已經廣泛應用於工業製造、農業灌溉、城市綠化、河湖環境等領域。今年使用的4.8億立方米的再生水中,有6000萬立方米用於補充城市景觀和城市綠化用水的使用。朝陽公園、大觀園、陶然亭、萬泉河、南護城河以及奧運中心區等都實現再生水澆灌。同時,北京城區還建成20個自動中水加水機,每年可提供2000萬立方米可再生水用於綠化和市政管理。
⑵ 污水處理後回用作生活雜用水
處理後污水回用生活雜用水,北京最具代表性。1984年北京市進行污水示範工程建設,並於1987年出台了「北京市中水建設管理實施辦法」,在該管理條例中,凡建築面積在以上的旅館、飯店和公寓以及建築面積在以上的機關科研單位和新建的生活小區都要建立中水設施。以此為契要,北京市的中水設施的建設得到了較快的發展,到目前為止,北京已經建成投入使用了160多個中水設施,這些設施大多集中在賓館、飯店和大專院校,它們以洗浴、盥洗等日常雜用水為水源,經過處理在到中水水質標准後,可以回用於沖廁、洗車、綠化等。目前這些中水設施處理能力已經達到4萬,回用水量約。中水建設已初具規模。為實現北京2008年「綠色奧運」的承諾,使城市污水回用率達到50%,北京市將新建9座中水廠,以加大污水再生回用,推廣城市中水的使用。
北京已經建成9座大型污水處理廠和相關的配套管網,在2008年奧運會之前,還將再有5座類似的污水處理廠投入運行。與此同時,郊區的污水治理也全面啟動。新城建設的14座中小型污水處理廠,年處理污水近1.7億立方米。
⑶ 污水處理後回用作農業灌溉
在中國北方城市,城市污水和工業廢水已經成為某些郊區農田(包括菜田、稻田和麥田等)灌溉用水的主要水源之一。取得了一定的經濟效益,可以改良土壤結構,增加水分和肥分,導致作物增產,平均每一立方米生活污水,可以增產小麥或稻穀約0.5kg。但是污灌也體現了一些缺點,部分農田,由於用有毒有害的工業廢水灌溉而導致農田惡化和農業減產,地下水、土壤和農產品受污染。再生水用於農作物灌溉的面積逐年增加,大興、通州等地區形成了30萬畝再生水灌溉區。今年全市農業利用再生水達2.3億立方米。2006年底,隨著小紅門污水處理廠的排水閘門開啟,清澈的再生水湧入涼鳳灌渠,大興區青雲店、長子營、采育等8個鎮的20萬畝農田灌溉用上了再生水。再生水代替清水進行農田灌溉,每年可減少開采地下水6000萬立方米。 北京是嚴重缺水的城市,人均水資源佔有量僅為100立方米,遠遠低於國際公認的缺水警戒線1000立方米。近年來,本市堅持「量水而行、以供定需、因水制宜、綠色節約」,推進實施最嚴格的水資源管理制度,每年都確定用水總量、用水效率、水功能區限制納污三條紅線,保障首都水資源的可持續利用。
目前,再生水已經成為本市第二大水源,廣泛應用於工業用水、農業灌溉、城市綠化、小區沖廁等。近5年來,建成盧溝橋、吳家村、沙河等一批污水處理廠及再生水廠,大力推進再生水管網建設,污水資源化利用水平大幅提高。全市鄉鎮以上污水日處理能力由2008年的329萬立方米提高到395萬立方米,污水處理率由79%提高到83%;再生水利用量由6億立方米提高到7.5億立方米,再生水利用率達到61%。污水處理率及再生水利用率均處於全國領先水平。
今年,本市將進一步加大再生水用量,計劃建成東壩、垡頭、五里坨、通州河東、豐台河西、昌平未來科技城等再生水廠,新建再生水管線50公里,完成酒仙橋、黃村等污水處理廠升級改造,全市污水處理率提高到84%,再生水利用量達8億立方米,比2012年增加0.5億立方米。
目前,本市節水工作在全國居於領先水平。近5年來,全市完成了50萬畝農田、果園、菜地節水灌溉工程,18.5萬畝農田採用再生水灌溉,創建節水型單位、小區1830個,城區9座熱電廠全部利用再生水替代新水源,工業年利用再生水達到1.4億立方米。2012年,全市用水總量36.5億立方米,其中有7.5億立方米是再生水。萬元GDP水耗下降到21立方米,全市污水處理率達到83%。