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基于可持续发展的城市污水回用研究

2011-08-15

山西建筑 2011年29期
关键词:缺水城市污水用水

史 萍

0 引言

我国水资源总量相对丰富,但人均水资源占有量则较少,只有2 710 m3,为世界人均水平的1/4,排名11位,是世界13个最缺水的国家之一。

随着人口的增长,生态环境的恶化,城市缺水问题日益突出。目前我国有400多个城市缺水,正常年份缺水达60×108m3,预计2030年缺水量将达到500×108m3[1]。面对如此严峻的水资源短缺问题,人们采取了许多措施来缓解,如跨流域调水、海水淡化、雨水蓄用等,然而治标不治本,与严峻的缺水状况相比无疑是杯水车薪,而且经常会产生一系列的连带反应,甚至对生态环境造成不可逆转的破坏。

为解决这一难题,一些非常规的水资源引起了专家和学者的注意,如数量庞大的城市生活污水,已经被公认为可以回收和利用的城市第二水源。因此,积极探索切实可行的污水回用途径,解决水资源短缺的同时实现污水的合理利用,社会经济与资源环境的协调是人类可持续发展的必然选择。

1 实施城市污水回用的必要性

1.1 能有效的解决水资源短缺,减轻水污染

地球上可利用的水资源相对有限,人口却在不断的增长,对水的需求几乎每21年就要翻一番,到目前已达4.13万亿m3,缺水的形势愈来愈严重。

城市污水经过处理后,成为新的可利用水资源,从而增加了城市水资源总量,对水资源起到良好的补充和替代作用,特别是对于极端缺水城市,能有助于缓解满足经济社会可持续发展与人口不断增长之间的矛盾。

据统计,在我国七大水系中,63.1%的河段水质为W类、V类或劣V类,失去作为饮用水源的功能,因此防止水质持续恶化对社会经济可持续发展所产生的负面作用已迫在眉睫。城市污水回用,促进了污水的资源化以及无害化处理,减轻了城市污水对生态环境的污染与破坏程度。

1.2 能产生巨大的经济效益

与其他非常规水资源相比,污水回用的经济优势明显。研究表明,将城市污水处理到可以用作杂用水的程度,其基建投资只相当于从30 km外引水;若处理到回用作较高需要的工艺用水,其投资相当于从40 km~60 km外引水。而其他方法如跨流域调水、海水淡化以及人工降雨等无论在基建投资还是单位成本上,都超过了污水回用费用。因此,污水回用不仅节约水资源,减轻环境污染,而且还能产生可观的经济效益。

1.3 能促进我国用水制度改革

在市场经济体制的主导下,水价以及排污费用要差别化,居民生活用水价格与工业及公共事业用水价格要区别对待,这样工厂必然将排污费用与用水费用计入成本,提高水的重复利用率。

从居民角度上看,居民杂用水可以用污水回用水取代。从宏观城市用水上来说,优化城市给排水系统,用回用水提供城市地质用水,达到节约自来水的目的,某种意义上说,污水回用就是最大程度的节水。总而言之污水回用对人们城市生活的各方面都带来极大的变化,用水制度改革势在必行。

2 国外城市污水回用现状

日本早在1962年就开始回用污水,20世纪70年代初就已初具规模,至90年代,建成1 369座水处理工程,东京江东区污水回用量达到13×105m3/d,城北区达24×105m3/d,它们中的80%回用于工业用水;赖沪内海地区污水回用量已达该地区用淡水总量的2/3,取用新水量仅为淡水用量的1/3,大大缓解了该地区水资源严重短缺的矛盾[2]。

美国的污水回用开始也较早,20世纪60年代已经形成较大规模,大量建设污水处理厂,随后开始污水回用。至80年代,已有357个城市实现污水回用,再生回用点536个,回用量总量达到94×108m3/年,其中用于灌溉的达58×108m3/年,占回用总量的60%;回用于工业的达28×108m3/年,占回用总量的30%,其他方面的回用水量不足10%。2000年,加利福尼亚州的污水再生利用量为8.64×108m3,再生水水量占平水年份全州城市年用水总量的7%左右;再生水用水总量中,农业灌溉约占32%,回灌地下水占27%,绿化灌溉占17%,工业生产占7%,补充地表径流、营造湿地和休闲娱乐水面等景观生态用水约3%,屏蔽海水入侵约1%,其余13%用于城市公共建筑和居民家庭的多种非饮用用途[3]。

新加坡是一个严重缺水的国家,淡水也需要进口,每年有一半的淡水需要从马来西亚进口,因此,该国十分重视污水回用,2000年新加坡在裕廊岛工业园区投产一套产水规模3×105m3/d的城市污水深度处理装置,出水主要回用于给水和消防系统。

另外以三级处理的城市污水为水源,采用“超滤—紫外光—反渗透”生产“新生水”工艺,投资1 700万新元建设一套产水能力3.3×105m3/d(用于饮用水)的城市污水深度处理装置,该系统所产生的“新生水”大部分进入饮用水源水库作为饮用水,部分作为瓶装饮用水免费发放给参观游人。

3 国内城市污水回用的主要途径

3.1 用于农业灌溉

我国是农业大国,农业灌溉需水量大,因此污水回用于农业有较大的前景,每年水资源量的73.5%用于农业,20.2%用于工业,4.5%用于城市居民生活,且城市污水中所含的部分矿物质元素对农作物的生长有益。同时城市污水再生后进行利用时也要考虑到健康、经济和环境等方面的局限和制度上的障碍,以及社会和法律上的关注等问题。另外,使用再生水灌溉时,需要妥善完成以下工作环节:再生水从污水处理设备出口到贮存再生水池的输送、再生水在再生水池内的贮藏、再生水的应用以及最终将再生水排放到水道、地下水或是表层水。

3.2 用于工业

工业用水对水质的要求远远低于饮用水标准,城市污水回用于工业无论是对于当地企业还是政府部门都有较大的益处。目前,随着社会主义现代化的不断发展,工业对于水的需求量越来越大,占到城市用水量的80%,同时由于工业用水的用途不同,对水质的要求也会有所不同,其中冷却循环用水、洗涤、工业冷却、冲灰等对水质要求较低,污水回用是其很好的选择。由此可见,我国城市污水回用于工业生产存在着巨大的潜力。

3.3 用于城市景观

随着水资源缺乏与污染日益严重,许多城市已经更多的将城市污水净化回用于城市水景以及其他娱乐用水。再生水用于城市景观环境,可以满足那些极端缺水城市对于娱乐性水环境的需要,同时也可以作为绿化、浇洒马路、洗车、空调、消防、冲厕用水等等。

3.4 用于地下水回灌

从水的生态循环上讲,回用与地下水回灌体现了“资源化、无害化、自然化”的可持续发展战略思想。因而,从可持续发展的理念出发,地下水回灌是污水回用途径中最有益的一种方式。以土壤作为生物反应过滤器,通过土壤蓄水层的物理、化学生物等一些反应实现自然循环,使水得到充分的净化、修复,进而从根本上解决水源的涵养问题。某种程度上来说,此途径是从水的大循环角度出发,集污水处理、污水再生、水资源开发于一体的水处理技术,比起一般的途径要好得多。

4 实施城市污水回用的可持续发展策略

4.1 完善法律法规制度

首先应该从法律法规上建立一种保障体制,支持城市污水回用体系,同时要调整、制定、实施每一个用户必须承担的责任与义务,并最终成为一个合理的价格体系。

其次政府应该对于城市污水回用企业给予政策的优惠。形成城市污水回用产业化并与市场接轨,使每一位投资者、管理者也能得到相应的制度保障。

最后可以建立城市污水建设基金,从而提高城市污水回用投资效益,在城市污水回用中占据主动。

4.2 健全管理体制

有必要建立城市污水回用统一使用和管理的专门机构,明确城市污水回用管理中利益各方的责任、权利、义务,实现对城市污水回用的科学、合理管理。同时充分利用现代高科技技术对城市水资源与污水进行监控、预测与调控,在此基础上建立城市污水回用评价体系,逐步使城市污水回用向管理规范化、制度化方向发展,继而在提高城市污水回用管理水平的基础上,促进城市的可持续发展。

4.3 宣传教育提高认识水平

当所有人都意识到城市污水回用的重要性时,污水回用的推广就显得轻而易举了,因此为促进城市污水回用的可持续发展,首先必须提高人们对污水回用的重要性与紧迫性的认识,营造城市污水回用全民参与的氛围;其次结合我国水资源短缺的现状,制定宣传策略,强化人们保护水资源的意识,转变观念,让人们产生危机意识。随着人口的增加,全球的水危机随时可能发生,城市污水回用的可持续发展至关重要。

4.4 统筹规划促进技术规范

在进行城市污水回用统一规划时,要做到污水处理、污水回用工艺融为一体,做到污水处理与污水回用同步规划,才能避免不必要的浪费。同时在科学实验与检测的基础上,尽快制定污水回用技术标准与规范,对各种用途的水质做出详细的规定,保证污水回用的安全性与科学性,在这方面可以充分借鉴国外的先进经验,提高城市污水处理率与回用率。另一方面,坚持城市污水集中处理为主导,分散处理为支撑的原则,将污水回用与污染治理相结合,使之成为稳定的城市第二水源,从而促进水资源的良性循环与可持续利用,提高城市供水效率。

5 结语

城市污水回用是一门综合多学科知识的系统工程,它涉及到环境保护、社会经济、城市规划等多方面的问题。目前,我国面临严峻的水资源缺乏的局面,加之人口的增长,自然灾害的频发,全球生态环境恶化,这些都对我国城市污水回用发展提出了新的机遇与挑战。

因此,以可持续发展为基础的城市污水回用技术显得尤为重要,我们必须以此为前提,有组织、有计划、合理的实施城市污水回用,把握每一个环节,挖掘城市污水回用途径,因地制宜,采用单种或多种途径相结合的方式开展城市污水的再生利用。随着技术的发展,城市污水回用的可持续发展必将迈入一个崭新的历史阶段,从而造福全人类。

[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] 吴俊森,李恒军.城市污水处理及再生利用[J].山东师范大学学报,2005,20(3):69-71.

[4] 赵学耘,郑乔予.氧化沟处理城市污水探讨[J].山西建筑,2010,36(16):186-187.

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