论文部分内容阅读
近些年,再生水利用成为解决水资源问题的一个国际性话题,但是由于水资源条件及认识程度不同,不同地区再生水利用及推广状况存在较大差异。我国是一个水资源严重短缺的国家,再生水利用作为解决水资源问题的出路之一正在被广泛关注。城市污水再生利用研究与实践已在北京、天津、大连等诸多缺水城市展开,取得了显著成效。总体来说,我国城市再生水研究和应用仍处于初步发展阶段。本文首先研究了我国现阶段的再生水政策现状及再生水利用水平,接着以北京市再生水利用为例,分析了该区域再生水的利用潜力,研究了再生水回用产生的成本效益、温室气体排放和生命周期能量收益;然后又从典型城市再生水利用政策和利用水平出发,揭示了再生水政策对再生水利用水平的影响。本文主要结论如下: (1)对我国657个城市的再生水利用情况统计数据分析显示我国目前使用再生水的城市占全国总数的23.4%,还有超过3/4的城市还未开展再生水利用,在使用再生水的157个城市中,再生水利用率在0-20%之间的城市有99个,在20-40%之间的城市有35个,在40-60%之间的有14个,大于60%的只有6个。因此我国再生水利用总体上处于初始阶段。 (2)对我国再生水相关政策进行了归纳总结,发现国家层面和地区层面都出台了一些再生水政策,国家不同部门出台的政策对再生水利用有一定的推动作用,但其权责不甚明晰,效果不太理想。对23个典型城市自然经济状况、再生水利用政策和再生水利用水平之间进行统计分析,发现区域自然经济状况对再生水利用的影响十分有限,而政策中政策目标、价格机制、和法律责任三个成分对再生水利用的影响很显著,其中政策中的法律责任推动再生水利用的作用最大。为推动我国再生水事业的发展,当地政府应进一步完善和健全其再生水政策,以对再生水的利用做出更好的规范,监督和引导。 (3)构建了再生水利用成本效益分析体系,对北京市2010年北京市再生水利用成本效益分析的结果显示,其成本为9.96亿元,效益为18.82亿元,再生水利用共带来8.86亿元的净效益。再生水利用带来的生态环境效益达12.0亿元,为其直接售水经济收益的1.8倍,其中资源效益占据最大比重,说明再生水的首当属性是资源属性;环境效益也非常明显,说明再生水利用技术是环境友好型技术;地下水的效益也相当可观说明再生水可作为地下水的稳定补给源;对人体的效益为负说明需提高再生水的暴露风险管理水平。再生水工程的实施必须要考虑到再生水利用所带来的生态环境效益,考虑到资源稀缺和环境污染这些重大典型的外部性问题,再生水利用是一项符合可持续发展的重大举措,北京市的再生水利用可以为其他城市再生水利用事业发展提供参考。 (4)建立了再生水生产温室气体排放估算方法,基于处理过程的物化反应和能量药剂消耗对于混凝-沉淀-过滤的传统工艺和先进的膜生物处理系统的再生水厂,得出其总的温室气体排放量分别为0.3755 kg/m3CO2e和1.1581 kg/m3CO2e,据相关文献再生水生产过程温室气体排放量明显低于自来水生产和海水淡化,使用再生水代替自来水和海水淡化有利于减缓温室效应,环境效益明显。 (5)对北京城区再生水回用工程进行了生命周期能量分析。考虑到再生水厂在建设阶段,运营阶段,拆除阶段的各种投入的能量消耗,以及再生水利用的生命周期能量收益,再生水回用生命周期的能量收益超出了生命周期的能量消耗,再生水回用工程的实施从生命周期能量角度来看是有利的。再生水利用的能源净收益是2.1476×103KJ/m3,相当于每立方米再生水可产生0.6 kWh的电能。 本论文针对再生水利用的综合效益及政策影响相关问题开展了研究,研究工作对于推动我国再生水事业发展具有重要意义,研究方法和结论对于相关研究具有特定的参考价值。本论文获得了一些有创新性的结论:1)系统研究了再生水利用于各用途所带来巨大的外部性,构建了再生水利用的成本效益分析框架;2)从生命周期和温室气体等角度,补充了对再生水利用产生的综合效益的分析。