浅析城市污水再生利用现状及发展方向

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  摘要:本文介绍了国内外城市污水再生利用现状,探讨了污水再生工艺技术的选择方法,分析了我国污水再生利用存在的问题及解决对策,并展望了我国污水再生利用的发展方向。
  关键词:污水再生利用;再生工艺;问题;对策;发展方向
  A brief analysis on the present situation and development trend
  of wastewater reclamation
  Wang fu-lian
  (Shenzhen water Resources Planning & Design Institute, Shenzhen 518036, china)
  Abstract: In this paper, it introduces the situation of wastewater reclamation in China and outdoor, and discusses how to select the technology for wastewater reuse. It also analyzes the problem and solution during waster reclamation, in the last it makes out the development trend of wastewater reclamation in China.
  Key words: wastewater reclamation, reclamation technology, problem, countermeasure, the development trend
  
  中图分类号:TU992.31文献标识码: A 文章编号:
  1.引言
  随着人口急剧增加,水资源供需矛盾日趋尖锐,水资源问题已成为全球密切关注和亟待解决的热点课题。“水危机”、“水战争”的提法对全世界来说已不再陌生,对经济加速发展的中国而言,经过几十年的经济快速增长和农村人口向城市的大规模迁移,缺水问题已经成为城市发展难以为继的重要因素之一。纵观水资源有关资料,我国已列缺水国之列,人均淡水资源仅为世界人均量的四分之一,屬世界13个人均水资源贫水国之一[1] [2]。而且,据监测数据表明,我国的地面水、地下水都受到了不同程度的污染,且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,进一步加剧了水资源短缺的矛盾,还对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响,严重阻碍了社会经济的快速健康发展。因此保护水资源及寻找其他合适的水资源已是刻不容缓,污水的再生利用则是顺应需求的一条很好的解决途径。
  2.国内外污水再生利用现状
  2.1国外污水再生利用现状
  20世纪60年代起许多国家就先后对城市污水再生回用进行了研究和应用,使得城市污水作为一种新的水资源成为可能。
  美国是世界上最早对城市污水进行再生回用的国家之一,现已有数百个城市在使用回用污水[3]。美国回用水主要用于灌溉用水、景观用水、工业用水及回灌地下水等,其中:灌溉用水占回用水总量的60%,工业用水占总用水量的30%,其他方面的约占10%。
  全球其他国家在污水再生回用方面的研究和应用也进展迅速,如新加坡和以色列等国。新加坡和以色列都是一个水资源极度贫乏的国家,污水再生回用已经成为该国的重要用水来源。新加坡已经在再生水利用方面取得了举世瞩目的成绩,而以色列还对污水再生回用制定了相关的法律保障措施,这对缓解其国内的水资源危机起了重要作用,同时污水资源的再生回用也带来了极大的经济收益[4]。
  2.2国内污水再生利用现状
  我国早在20世纪50年代就开始对污水进行回用,即将污水用于灌溉等,这是前期的污水回用阶段。但直至20世纪80年代末,随着我国大部分城市水危机的频繁出现和污水回用技术日趋成熟,区域性的污水回用研究才得到了迅速发展,国家也才将污水回用作为重大科技攻关项目进行研究和推广。1992年全国第一个城市污水回用工业的示范工程在大连建成,并成功运行。然而,经过二十多年的发展,我国的再生水利用并没有得到很好的发展,根据建设部统计资料,我国城市再生利用率仍较低。随着我国水资源紧缺、水污染严重问题的日益加剧,中国政府开始重视水资源高效利用和污水再生利用的重要性,并在“十一五”和“十二五”规划中开始专项考虑污水再生利用。根据中国水网此前发布的数据,到2010年底,全国城市污水处理再生水平均利用率为8.5%。在“十二五”环境保护规划大框架下,该规划明确提出,到2015年,全国城市再生水利用率要达到20%以上,较2010年底提高超过10个百分点。从投资额上看,据介绍,在《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》中,拟新增投资额约4210亿元,其中污水再生利用设施投资344亿元,占比8%。发达国家再生水利用比例达到70%以上,我国再生水投资空间仍广阔,目前只是刚刚开始。
  目前我国再生水的投资市场逐渐形成,各地开始制定再生水的价格机制,以期促进再生水市场的融资,而随着污水处理产业的发展,再生水市场的形成指日可待。而如何抓住市场机会,更好的进入市场并取得相关的投资回报,促使再生水利用的更好发展,以达到多赢的局面,也是我们目前需要更好的解决的问题。
  随着社会经济的不断发展和人们环保意识的增强,污水回用已经扩展到各个行业。目前,国内众多城市,包括北京、天津、大连等城市在实行城市污水回用解决水资源短缺问题方面取得了显著的成绩[5]。另外,全国各地已建成多座污水回用工程,如天津纪庄子污水再生水厂、深圳市的横岗再生厂等[6]。
  3、城市污水再生利用工艺选择
  城镇污水再生利用的发展需要相应技术支撑,尽管我国在城镇污水再生利用技术研究与工程实践方面取得了一定的进展,但总的来说还处于发展阶段,且城镇污水再生利用规模还较小,与当前污水再生利用多元化的需求不相称。如何选择经济有效的再生水处理技术已经成为制约再生水利用的重要因素。
  再生水的用途不同,采用的水质标准和处理方法也不同;同样的回用途径,由于原水水质不同,相应的处理工艺和参数也有差异。另外,各种再生水处理单元技术去除的污染物是不同的,在城镇污水再生利用工程中仅使用单元技术很难满足用户对水质的要求,必须针对不同再生利用目标采用不同的组合工艺进行处理。因此,城市污水再生处理工艺应根据处理规模、再生水原水水质、再生水用途及当地实际情况和要求,经技术经济比较进行确定。实际工程中应根据国内外技术发展现况和国内污水再生利用工程经验,针对再生水使用对象和国家再生水水质标准,选择相应的处理技术和工艺。
  再生水处理的中心处理技术一般有生物处理技术和膜分离技术两大类。常用的工艺有生物法-物理法串联工艺、生物法-物化法-物理法串联工艺、生物法-物化法串联工艺等,这些组合工艺处理效果好,出水能达到较高的水质要求[7] [8]。
  4、我国城市污水再生利用过程中存在的问题及解决对策
  4.1污水再生利用规划不到位
  再生水利用率的高低是反映及衡量一个城市污水处理能力及节水环保能力的重要指标,提高污水回用率及再生水利用率已经成为创建节水型城市的必然需求。随着经济发展、城市化进程加速和气候变化异常等原因,城市水资源面临着许多挑战,开创及寻求更多的水资源已经迫在眉睫了。
  现阶段我国再生水利用率偏低,主要在于再生水处理设施的建设不到位及再生水处理设施利用率偏低。截至目前我国大部分城市还没有建设再生水处理厂,很多经过污水处理厂处理的污水无法成为重要的水源回到供水网络系统中。同时根据调查显示国内很多再生水处理设施的实际生产能力与设计规模都有很大差距,富余生产能力还很多[9]。污水再生利用产业在我国尚处于发展之初,要在未来发展到一定的规模,成为缓减水资源短缺和水污染严重的重要手段,不仅取决于技术的成熟可靠,还取决于政府的产业政策密切相关。因此要建立系统的城市污水再生利用规划指标体系。在城市建设总体规划中,将城市污水的再生利用规划包括在水资源的发展及综合利用规划中,使得城市规划建设的过程中水资源得以合理分配开发。
  4.2城市污水处理与再生水利用未协调发展
  当前我国城市污水处理工程建设处于大发展时期,但由于城市污水处理工程主要是以地方为主的项目,不少地方政府对污水再生利用的认识还不到位。同时,城市污水处理工程建设项目仅仅从污水处理的角度出发,建设规模和工艺流程的选择都仅考虑污水处理的需要,未给再生水处理预留建设的空间,从而在一定程度上影响了城市污水再生利用工作的建设开展。因此,今后污水厂建设过程中在确保污水处理的达标排放的基础上,适当考虑作为再生水水源的水质的可行性。
  另外,我国很多城市还存在污水管网建设严重滞后,雨污水管道错接乱排等不在少数,使得很多城市污水处理厂出现进水水量严重不足,进水指标与设计指标差距较大,处理设施无法正常发挥处理效能的情况。城市污水的收集与处理是城市污水再生利用的重要前提条件,因此,强化城市污水管网与污水处理工程设施的建设是推动城市污水再生利用的关键。
  4.3再生水利用技术有待完善
  我国城市污水再生利用事业处于起步发展的阶段,再生水处理利用技术还不够成熟完善。目前我国城市污水再生利用技术发展和设备开发难以满足再生利用工程建设和运行管理需求,因此,今后要对再生水生产工艺技术进行更多的试验研究,探讨更有效的工艺单元组合,满足再生水处理出水水质的要求。今后城市污水再生利用的技术发展应着重于已有技术的集成化、综合整合、产业化和工程化,需要对已有技术不断改进和更新,加强新工艺、新流程、新技术和设备产品的研究、开发和推广应用。同时注重示范性工程的研究和建设,对工程中存在的问题及经验进行总结,不断调整完善,通过工程化和生产性测试,着重解决城市污水再生利用于农业、生态、市政和工业中存在的水质安全、工程技术、运行管理技术和运营成本等问题。
  4.4相关的政策、技术标准不够健全
  城市污水再生利用需要健全的法制保障和全面统一管理,而在我国两者还相对薄弱。城市污水再生利用工作,单靠政府行为,没有市场推动,必然动力不足;单靠市场推动,没有政府引导,也必然难见成效。因此有必要充分考虑城市污水再生利用工作的特點,既要靠市场推动,也要加强政府行为。强有力的政府推动和切实有效的广大用水户的积极自觉行动相结合,才可能促使我国的城市污水再生利用工作跃上一个新台阶。
  我国的城市污水再生利用工程建设起步晚,工程设施设计、建设的标准、规范及相关的配套政策均不完善。城市污水再生利用目标是多方面的,包括农业生态、市政杂用、工业用水、生活杂用及补充地下水等,每个目标对水质的要求不同,编制出台不同用水目标的再生水水质标准是进行城市污水再生利用的重要前提。因此,我们要建立合理的再生水价格体系。合理的价格体系可以对再生水的生产起到激励作用,同时又能确保为再生水设施的建设及正常运作提供重要的资金支撑。另外,还要与时俱进的调整修订相应的标准,为再生水处理利用提供技术支撑,保障再生水项目的技术可行性及建设发展行之有效。
  4.5再生水用户有待拓展
  目前我国的城市污水再生后大部分用于工业生产、市政杂用及环境用水方面,在居民的日常生活中使用甚少。据了解,新加坡的再生水已具备成为居民的日常生活用水的可能,很大程度的解决了新加坡缺水的难题。因此,我国在确保再生水水质安全的基础上,完善相应的再生水管网等配套设施,使再生水能输送到更广的用户群。
  如何让更多的用户接纳并使用再生水这也是扩大及提高再生水利用率的重要因素。我们要利用各种宣传形式,向人民群众和再生水使用单位普及城市污水再生利用的科学知识,帮助人们克服污水再生利用的心理障碍和对使用再生水的不信任感,我们还可以通过城市污水再生利用示范工程,向公众开放学习,让公众了解真实的再生水处理过程,进行"眼见为实"的宣传教育,达到消除疑虑的目的。在向公众宣传方面新加坡已经开创了成功的先例。
  5、城市污水再生利用的发展方向
  5.1城市污水再生利用的可行性
  国内外的实践经验表明,城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、解决城市缺水的有效途径之一,城市污水的再生利用本身蕴含着合理性和必然性。
  我国水资源短缺,在缺水地区特别是城市、工业和人口比较集中的地区,水资源已成为社会经济发展的严重制约因素。城市污水的再生利用既可解决污染问题,又可使污水得到有效利用、缓解水资源短缺的紧张状况,是个一举两得的措施,具有明显的经济效益和社会效益。
  进入21世纪,我国污水处理的总体发展趋势为全面普及城市污水处理,大幅度提高工业废水排放的达标率和达标水平,并大力推广污水再生利用。近年来,在中央及各级地方政府的有利推动下,我国的城市污水处理正以前所未有的速度发展。同时,国家环保局等部门提倡各类规模的污水处理设施按照经济合理和卫生安全的原则,实行污水再生利用。经过几十年的不断实践,再生水处理技术积累了一定的经验,为其在今后的发展过程中不断完善成熟提供了平台,这为污水再生利用奠定了良好的基础。
  5.2城市污水再生利用的发展方向
  鉴于上述我国在污水再生利用存在的问题,今后在污水再生利用的重点方向主要在以下几个方面:
  (1)城市总体规划和水资源利用规划中充分考虑城市污水再生利用规划,并制订专门的再生水规划。
  (2)完善污水再生处理技术及相关的法规标准,为污水再生利用提供技术保障及标准支撑,同时对污水再生利用进行有效的指导监督。
  (3)建立健全合理的价位体系,为再生水提供优良的发展环境,从机构及管理层面提供有效的服务平台。
  (4)因地制宜,积极推进再生水处理设施建设,完善配套管网大力推动再生水利用。尤其是在严重缺水城市, 建议推行强制使用再生水为主的管理与经济措施,规定应使用再生水的用户范围;在缺水城市和其他城市, 主要以经济手段鼓励再生水的生产与使用。
  6、结语
  城市污水再生利用在社会方面、环境方面均具有重要意义,其对解决城市用水资源短缺方面更是不可忽视。推进污水再生,有利于建立水资源的良性社会循环。城市污水再生利用具有广泛的发展前景并已受到世界各国的高度重视。如何实现污水资源化,有赖于再生水处理技术的完善及相关标准、体系法规的健全等。
  参考文献
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  [5] 肖锦. 城市污水处理及回用技术. 北京:化学工业出版社, 2002.
  [6] 城市污水再生利用技术研究与示范,全国城市污水再生利用经验交流和技术研讨会——国家城市给水排水工程技术研究中心,尚巍,郑兴灿2003-10;深圳市横岗再生水厂工程设计,中国农村水利,林杰赵佳玫 王国建.
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  [9] 《城市污水再生利用技术政策》要点解读,郑兴灿,2006.
  
  
  
  作者简介:
  王福连1981年12月出生工程师主要从事给排水设计工作
  工作单位:深圳市水务规划设计院
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