中国城市与工业水资源可持续利用的对策与关键技术

董辅祥 董欣东
（沈阳意高环境工程有限公司）

　　现实情况表明，水资源短缺已越来越成为我国社会经济发展的制约因素，另一方面我国在水资源开发利用上还有一定的潜力；如果不尽快把解决水资源短缺的问题全面地提到议事日程上来，我国许多地区特别是城市将面临水危机的严重威胁。这方面，党和政府的方针应是：以节水为先、治污为本、多渠道开源，这是关系到我国社会经济可持续发展的大计。为了进一步贯彻落实上述方针，根据我国城市与工业节水存在的问题，应采取下列对策及关键技术：

　　一、对策

　　１、把节约用水放在解决我国城市水资源问题的优先地位，并作为一项国策，大力加强节水宣传教育，增强全民节水意识
　　以节水为先即将节水作为解决城市水资源问题的基本出发点和首要对策。从水资源可持续利用高度看，节约用水是一项具有战略意义的长期任务，应通过坚持不懈的节水宣传教育，在全民中树立对水资源的忧患意识，使节水成为全民行动和社会风尚，使我国逐步成为节水型社会的国度，其潜在作用是深远的。
　　应特别注重对儿童和青少年的节水教育，开展多种形式生动活泼的宣传教育活动。
　　２、加强全国城市与工业节水工作统一领导与管理
　　城市与工业节水是一项涉及面广、情况复杂、政策性与技术性极强的工作，应实行在全国水资源主管部门统一领导下的各有关行政与行业主管部门分工负责的管理体制。以克服目前存在的政出多门、管理松驰、无序状态，使节水工作纳入科学的、以全局利益为重的统一协调的管理轨道。
　　３、全面制定和实施城市与工业节水规划与计划
　　在科学分析评价全国、各地区和城市水资源条件与用水（节水）状况的基础上，结合社会经济发展要求、城市和工业生产用水特点，自上而下地制定全国及各地区的城市与工业近远期节水规划。规划应明确水资源供需平衡情况、节水目标、节水指标、节水计划与措施。更为重要的是应将节水规划纳入相应的国民经济规划或经济建设发展计划、分步实施。节水规划目标或计划指标应列入相应国民经济统计序列，定期审查公布。
　　4、加强立法，统一制定有关节约用水的法律、法令和条例规定等，建立相应的节水技术法规体系
　　依法治水管水，是依法治国的重要组成部分。节水的统一立法，是改变目前“多龙治水”、政出多门而又无法可依、管理松驰的无序的状态，将节水工作纳入法制轨道的重要步骤。随节水工作的深入发展，原有技术法规在数量和技术上已日显不足，为此须从我国国情、城市与工业行业实际情况和节水实践经验出发，制定一系列有关节水的技术法规体系，包括标准、规范、规程、方法、指标、规定等，使之与节约用水的有关法律、法令和条例等配套实施，以便将节水工作纳入科学化、制度化的轨道。其中至少应包括：
　　（1）基础性节水技术法规，如名词术语定义，节水考核指标定义、计算方法，节水指标体系等；
　　（2）节水统计数据与考核指标的上报、审核规程及分析评价制度；
　　（3）水量平衡测试方法、规程；
　　（4）企业用水合理化分析评价方法及实施办法；
　　（5）循环用水和冷却塔使用管理规定；
　　（6）城市与工业废水回用（包括中水回用）规定；
　　（7）冷却塔、循环冷却水系统及废水回用（包括中水回用）系统水质指标；
　　（8）节水装置、器具使用规定；节水装置、器具质量审查标准、方法及审查办法。
　　5、水资源市场化，建立科学合理的水费体制
　　水资源市场化是推动节水工作最直接、最有效、最便捷的对策之一。水资源是国有资源，但从市场经济观点看，作为一种特殊商品，应有偿使用。为此应改变传统计划经济用水模式与状态，发挥经济杠杆的作用。其关键是，建立科学合理的城市与工业水费体制，以促进水资源的合理开发与利用。
　　水费体制的建立是水资源市场化的核心，应兼顾水的经济、环境与社会效益。水费体制包括水费类别、标准（基准）系列及收费制度。应改变目前简单化的水费类别、比较单一的水费标准，建立各种水费类别与标准，全面推行浮动、累进收费制度。水费体制的建立，应在国家有关领导部门统一领导下有计划地逐步推行，应采取系统优化与社会公平原则，应考虑不同地区及其城市的水资源特点，应有利于提高城市供水部门的自我发展能力，促进城市供水事业的发展、水资源利用和水污染防治的良性循环。水费体制的建立是一项社会性、政策性、技术性极强的综合性课题，应专门立项研究。
　　6、在工业节水中，研究引入节水机制——激励机制与制约机制
　　目前，在我国绝大多数工业生产成本中用水成本不及1%，因此在经济杠杆尚不能充分发挥作用之前，在工业节水中引入节水机制具有特殊重要意义。
　　对生产者运用节水鼓励性对策，以激励其节水积极性和创造性，增强其节水的主人翁观念；对生产管理者，通过运用经济杠杆和实行节水计划目标责任制等，以加强约束。这样，可以补充用水（节水）计划管理的不足。工业节水的激励机制和制约机制具有丰富而深刻的内涵，应作为节水管理科学课题，加强研究。
　　7、提高工业用水效率
　　提高用水效率是工业节水的核心。从广义上讲，它体现了从提高用水系统的重复利用率、企业改革、发展生产经济规模、生产工艺技术进步、到实行清洁生产和科学管理等所产生的全部节水效果。因此，提高工业用水效率是一项涉及面广、科学技术性强和影响深远的系统工程。它与一个国家经济发展水平的提高同步，不可能一蹴而就。从总体上讲，提高工业用水效率，近期应侧重于系统节水和管理节水，以后应逐步把节水工作的重点转向工艺节水。有关技术措施后述。
　　8、鼓励和提倡利用城市污水（处理回用水，包括中水）、其它低质水和海水
　　回用水、低质水和海水的利用，均会在不同程度上受到水质、可利用范围、地点或地域等客观条件的限制，应因地制宜地判别其适宜的技术经济条件，解决好有关技术、经济、政策、管理以至社会问题，应在取得经验的基础上逐步推行。
　　9、控制污（废）水对水环境的污染，改善水源水质。
　　10、以科技为先导，加大城市与工业节水的科技与资金投入
　　城市与工业节水具有丰富的科技内涵。从发展观点看，不加强节水的科技导向和投入，将难以推动节水工作向深入持续方向发展。另一方面，单纯依靠目前节水技术力量也难以承受日益复杂的综合性很强的节水任务。因此，必须提高节水人员素质，加强科学技术力量的横向联合，此外必须加大节水资金投入，注重节水技术经济分析，以提高节水经济效益。
　　上述各项对策是互相关联的整体，采取这些对策是我国城市与工业集约化发展的必由之路。

　　二、关键技术

　　1、加强节水技术基础工作
　　技术基础工作薄弱，至今仍是全国、各城市和工业节水系统的突出问题，而加强节水技术基础工作又是作好城市与工业节水工作不可逾越的首当其冲的重要环节。其主要内容有
　　（1）提高节水基础数据质量
　　节水基础数据直接关系到节水统计、分析、评价是否正确和判断的准确性。这方面须迫切解决的问题是
　　a、按“国民经济行业分类标准”和相关统计口径，严格进行节水统计中的行业分类；
　　b、统一节水名词术语、节水考核指标、指标计量单位与计算方法；
　　c、通过统一的统计、上报、汇总和审核，确保统计资料的正确性、完整性和连贯性；
　　d、分析、筛选、审定各水平年（1985、1990、1995、2000年）的基本节水考核指标数据与节水水平。
　　（2）建立较完整的基础数据库
　　其中应包括有关水资源开采利用数据、相关宏观经济指标、城市和工业行业生产经济技术指标、用水节水统计数据、节水考核指标等，使资源共享。
　　（3）建立各城市、各工业行业和企业的用水、冷却水、回用水系统技术资料库、冷却塔技术资料库。
　　2、完善并加强水量平衡测试工作，开展企业用水合理化分析
　　水量平衡测试是开展企业节水工作的基础。原来的水量平衡测试成果已逐渐失去实际应用价值，应在新方法和规程指导下定期开展水量平衡测试工作，并切实进行用水合理化分析，判定实际用水效率与节水潜力，为开展企业节水工作提供科学依据。
　　3、提高冷却水循环利用率和冷却效率
　　提高冷却水循环利用率和冷却效率是系统节水的主要途径。
　　应根据有关法规对冷却水循环系统和冷却塔实行科学监督管理，以提高冷却水循环利用率和冷却效率。按文献[6]规定目标，我国各类城市的有关指标如表20所示。

　　注：城市类别：一类为直辖市、开放城市、重点城市
　　　　　　　　　二类为省会城市，日供水量大于40×10⁴m³/d的城市
　　　　　　　　　三类为其余城市

　　为实现上述目标，须采取的主要技术措施有：
　　a、扩大冷却水循环利用范围，这对大量的小型企业尤为重要；
　　b、关停或改造一批质量或性能不合格的冷却塔；
　　c、开发、推广使用新型、高效（冷却效率＞65%、吹散损失＜0.2～1.0%）、低噪音（＜50dB）冷却塔；
　　d、推行循环冷却水处理，提高冷却水处理率，这是提高冷却效率和浓缩倍的关键；
　　e、全面监测不同地区不同季节冷却塔运行情况，加强运行管理；
　　f 、研究开发适合于不同水质条件、气象条件下的水质稳定、杀生和旁流处理技术——处理方法、设备与水处理剂，并分析确定其优化运行技术经济条件；
　　g、研究推广冷却水系统（包括空调系统）的清洗技术，提高冷却效率；
　　h、研究运用高效热交换器及其优化组合技术。
　　4、因地制宜地研究推广各种节约循环冷却水量的其它技术，如空气冷却、汽化冷却、人工制冷冷却、大气冷源技术和物料换热技术。这些技术在一定条件下可大量减少冷却水量或不用水冷却，具有良好的应用前景。
　　5、提高废水回用率
　　对于工业企业，废水回用是仅次于冷却水循环利用的另一个主要节水途径。
　　目前我国废水回用总水量不过5×10⁸m³/a，实际回用率很低，为此应采取以下技术措施：
　　a、提高工业废水的回用范围，例如将其用作冷却补给水、锅炉补给水、空调除尘水、洗涤水、清洗水、冲渣（灰）水、熄火降温水和厂区部分生活杂用水等。从一定意义上讲，在工业企业内部进行废水回用比外部污水回用经济可行。
　　b、研究开发一系列经济实用的工业废水或其它废弃资源的减污排放、处理回收或回用技术。
　　c、研究开发经济适用、高效的中小型工业废水处理装置，特别是含油、重金属、有毒物质和高浓度有机污染物的废水处理装置，提高这些废水的回用量，以减少环境污染负荷。
　　d、研究开发工业回用水系统水质稳定、杀生技术。
　　e、对工业回用水系统的运行情况实行监控，加强运行管理。
　　f 、扩大城市污（废）水处理回用规模和范围
　　扩大城市污（废）水处理回用范围和规模的关键技术是
　　○结合不同地区和城市的具体情况，进行城市污（废）水回用的技术经济条件分析，确定污（废）水直接回用的范围和规模，作为制定污水回用发展规划的依据
　　○制定不同回用水水质标准，研究确定回用水（特别是与人体接触的那些回用水）安全评价方法
　　○研究开发适用于不同地区和条件的适用经济的污（废）水处理特别是深度处理技术及装备
　　○研究、推广安全可靠的中水处理技术和设施
　　○研究、建立城市、小区和建筑物的分质供水系统，其中城市分质供水系统应与工业企业、市政设施与农业灌溉分质供水系统相配套
　　○污（废）水回用系统的监管技术
　　从我国城市与工业废水回用发展情况看，除受废水处理率，（包括合格率目前二级生化处理i<5.6%）低和一些客观条件限制外，归根到底将受到经济条件的限制，估计回用率的年递增率会远低于20％。在考虑废水回用时，应考虑对人体健康和生产的影响。
　　6、扩大海水、低质水可利用范围，建立各类分质供水系统。据估计，我国1995年海水利用总量约为100×10⁸m³/a，2010年预计达350×10⁸m³/a，后者还远低于目前日本、美国海水利用水量。为此，要研究经济、有效、安全可靠的海水利用技术，如管路、冷却系统防腐、海生物防治、水质稳定技术及海水淡化技术。应积极研究开发海水循环冷却专用技术以取代海水直流冷却系统，同时应加强相应专门技术研究，如专用水质稳定剂、海水冷却塔等。此外，应开展海水冲厕污水处置问题的研究。
　　7、开展工业生产工艺节水技术研究。
　　近期可结合工业企业改革、结构调整和技术改造，加快工艺节水步伐。从长远考虑，应注重下列因素对工业节水的影响：
　　a、经济规模与劳动生产率的提高；
　　b、生产工艺方法、技术、流程与装备的发展进步；
　　c、原料路线与政策的改进或改变；
　　d、清洁生产技术的实施；
　　e、工业生产的科学管理水平提高；
　　f、市场因素变化。
　　以上因素都可对工业生产用水情况产生深远影响，而且从发展趋势看绝大多数因素的变化都会在不同程度上不断地促进水资源合理利用，减少水污染，致使单位产品（或产值）用水量、取水量逐渐减小，使水环境得以改善。对此，应按行业开展专门研究。
　　8、研究开发性能优良的节水器具
　　采用节水器具，一般可节水10～30%。
　　我国目前节水器具多处于低水平、盲目、重复研制开发状态，近十年来几无进展，质量低劣，因此有必要有组织地进行研究开发，其重点是应用范围广、使用频繁、易造成浪费的用水器具。例如，开发推广小容量（6L）或无“介质”的成套卫生洁具、限压节流水龙头、延时自闭水龙头、冷热水洗浴水龙头等。应坚持对节水器具的基本要求。
　　9、加强对重要节水问题的技术经济分析、研究，提高节水工作水平和节水效益。
　　节约用水是关系到资源、环境、人民生活和社会经济的大事，属跨行业（专业）的综合技术领域。很多节水问题的决择，都须从技术、经济、社会以至政策等方面权衡利弊、得失，而技术经济方法则是在这类问题的多方案比较中取得最佳效果的重要方法和手段。
　　当前，对下列有关节水问题的分析研究具有普遍意义，例如：
　　○地区或城市范围内，水资源的优化配置
　　○地区或城市在长距离调水与节约用水之间的权衡
　　○地区或城市节水潜力分析、节水目标的确立、节水基本对策的制定及其定量评价
　　○城市节水规划的制定
　　○地区、城市或企业范围，循环用水、污（废）水回用及低质水或海水利用中的利弊权衡
　　○循环冷却水系统状态优化控制
　　○污（废）水回用方式——直接回用与间接回用的选择与协调
　　○污（废）水直接回用范围规模与水质指标
　　○城市群污（废）水回用与流域污染控制技术经济分析
　　○城市水费体制（水价）研究
　　○节约用水技术经济分析方法本身的理论与实践研究

2000年5月30日