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我国污水回用历程与展望

论文类型 技术与工程 发表日期 2001-11-01
来源 21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会与展览会
作者 周彤
摘要 论述了污水回用的必要性和重大意义,我国污水回用的现状和存在问题,对一些观念的分析,提出我国污水回用应当实行的正确路线。

周 彤
(全国污水回用研究会秘书长)

  摘要:论述了污水回用的必要性和重大意义,我国污水回用的现状和存在问题,对一些观念的分析,提出我国污水回用应当实行的正确路线。

一、解决城市缺水问题的紧迫性

  我国是一个水资源贫乏的国家,人均水资源仅为世界平均水平的1/4。同时水资源在时间和地区分布上很不平衡,南方多北方少,北方大部分地区人均水资源更低。在北方干旱半干旱地区全年的降水量主要集中在7、8、9三个月,这使可利用的水尤其显得不足。
  随着经济发展和城市化进程的加快,城市缺水问题尤为突出。当前相当部分城市水资源短缺,城市缺水范围不断扩大,缺水程度日趋严重,据统计,全国669个城市中,400个城市常年供水不足,其中有110个城市严重缺水,日缺水量达1600万立方米,年缺水量60亿立方米,由于缺水每年影响工业产值2000多亿元。天津、长春、大连、青岛、唐山和烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁。
  2000年北方地区出现百年不遇的大旱,使许多水库河流出现从来没有过的断流和枯干,北方13个省318个县级以上城市被迫限时供水,缺水人口达2000多万。今年上半年又是干旱年,入夏以来,全国受旱面积已达2060万公顷,五月份北方八省大型水库蓄水量比去年同期减少20%。
  我们党和政府历来十分重视水的问题,江总书记指出“当今水资源为世界各国所关注,我国的水资源大为短缺。我们过去的认识很不够,我们必须高度重视水的问题,人无远虑,必有近忧”。
  朱熔基总理针对南水北调工程提出了“三先三后”原则,即“先节水后调水,先治污后通水,先环保后用水”。强调了调水的基础是节水治污。
  在今年初通过的“国民经济和社会发展第十个五年计划纲要”中将搞好污水处理回用明确写入纲要。纲要中规定:重视水资源的可持续利用,坚持开展人工增雨、污水处理回用、海水淡化。多渠道开源,建设一批骨干水源工程。“十五”期间,全国新增供水能力400亿立方米。加大水的管理体制改革力度,建立合理的水资源管理体制和水价形成机制。采取多种方式缓解北方地区缺水矛盾。

二、污水回用的巨大潜力

  长期以来,人们把用过一次的水称为“污水”“下水”“险沟水”“废弃水”,总把这种水与“污垢的”“肮脏的”形象相联系,难以相信它还能再用。事实上水在自然界中是唯一不可替代,也是唯一可以再生的资源。人类使用过的水,污染杂质只占0.1%左右,比海水3.5%少得多。其余绝大部分是可再用的清水。污水经过适当再生处理,可以重复利用,实现水在自然界中的良性大循环。城市污水就近可得,易于收集,易于处理,数量巨大,稳定可靠,不受制于天,不受制于人。作为城市第二水源要比海水、雨水来得实际,比长距离引水花钱要少得多。开辟这种非传统水源,实现污水资源化,对保障城市安全供水具有重要的战略意义。
  污水回用到底能给城市增加多少水量呢?可以粗略估算一下,城市供水量的80%变为城市污水排入管网中,收集起来再生处理后70%可以安全回用,则二者合计起来,即城市供水量的一半以上,可以变成再生水(或叫回收水、回用水、复新水、中水),返回到城市水质要求较低的用户上,替换出等量自来水,相应增加了城市一半供水量。可见对缺水城市来说,这种水源是一笔宝贵财富。这种潜力的开发非常值得。
  我国城市污水年排放量已经达到414亿立方米,目前,已建污水处理设施400余座,城市污水处理率达到30%,二级处理率达到15%。根据“十五”计划纲要要求,2005年城市污水集中处理率达到45%。这就给污水回用创造了基本条件,凡是污水处理厂都可将污水再次适当处理后回用。
  全国污水回用率如果平均达到20%,(南水北调的要求,到2030年要达到30%。)?quot;十五"末期年回用量可达40亿立方米,是正常年份年缺水60亿立方米的67%。即通过污水回用,可解决全国城市缺水量的一多半,回用规模回用潜力之大,足可以缓解一大批缺水城市的供水紧张。经专家论证,只要搞好污水回用,就可以缓上南水北调工程。
  污水回用工程的投资
  目前城市污水处理(二级处理)投资大约在900-1400元/m3.d水,在此基础上的再生处理约400-600元/m3.d。加上管网配套总计600-1000元/m3.d。到“十五”末期形成40亿立方米水源的投资大约在100亿元左右。而形成同样规模的长距离引水,以大连引英入连为例,则需600亿元左右,海水淡化则需1000亿元左右,可见污水回用在经济上具有明显优势。
  对于污水回用的重要意义,建设部俞正声部长有过精辟论述,他在天津考察工作时指出,关于南水北调朱总理提出三先三后,我的理解就是不能出现大调水大浪费,国家花了大钱,如出现大浪费,不仅会造成巨大经济损失,还会浪费宝贵的水资源,因此必须节约用水,而节约用水最有效的措施就是处理后的污水回用,这也是解决水资源短缺花钱最少的办法。
  俞部长的讲话指出了回用污水的两大特点:一是最有效,二是花钱最少。我们应该很好领会讲话精神。理直气壮地推动污水回用工作。

三、我国污水回用历程回顾

  我国的污水回用事业大致可以分为三个阶段,1985前的“六.五”期间是起步阶段,1986-2000年的“七.五”“八.五”“九.五”,这十五年时间是技术储备、示范工程引导阶段,2001年以“十五”纲要明确提出污水回用为标志,国家进入到由全面启动的阶段。
  1、 起步阶段
  打倒“四人帮”后,我国进入以经济建设为中心的新时期,水资源紧缺,已经对国民经济发展产生了影响,因此,引起了领导和专家的关注。建设部在“六五”专项科技计划中,最先列入了城市污水回用课题,分别在青岛、大连开点作试验探索。大连的小试于1983年10月27日通过了建设部鉴定,认为是国内首次提出有关城市污水回用的有用成果,填补了国内空白。青岛于1984年也顺利完成了中试研究。这二个成果表明,污水可以通过简易深度处理再次回用,是很有前途的水源,我国污水回用完成了起步阶段工作。
  2、技术储备、示范引导阶段
  从1986年开始,污水资源化相继列入了国家“七五”“八五”“九五”重点科技(攻关)计划。有40余个单位,几千人的攻关大军投入攻关研究中,他们辛勤工作,刻苦钻研,团结协作,完成了大量试验室小试、中试、生产性试验,取得成千上万个数据,经国家鉴定验收,许多成果被评为国际先进或国际领先水平。
  “七五”(1985年-1990年)攻关项目名称?quot;水污染防治及城市污水资源化技术"。下设七个专题,就污水再生工艺,不同回用对象的回用技术,回用的技术经济政策等进行了系统研究。
  “八五”(1990年-1995年)攻关项目名称为“污水净化与资源化技术”,课题名称为“城市污水回用技术”,下设5个专题,分别以大连、太原、天津、泰安、燕山石化为依托工程,开展工程性试验。“八五”提供的成果较“七五”提高到实用水平,研究内容经过了生产性检验,涵盖了污水回用的大部分领域。
  “九五”(1995年-2000年)攻关,所属项目为“污水处理与水工业关键技术研究”,专题名称为“城市污水处理技术集成化与决策支持系统建”。“九五”具体攻关有两部分内容:
  ⑴ 回用技术集成化研究
  通过将单项技术成果和示范工程经验筛选整理优化,提供系统的完整的集成化技术,除提交研究报告外,提交的成果还包含在水工业手册《废水处理与回用》一书中的废水回用篇章中。回用篇章包括水质标准体系;不同回用对象的再生工艺流程;深度处理单元技术:包括混凝、化学除磷、沉淀、澄清、气浮、过滤、活性炭吸附、污水脱氨、反渗透及计算举例;不同工艺系列的技术体系:生物脱氮脱磷、颗粒填料生物接触氧化、A/O(脱氮)、澄清过滤消毒、曝气生物滤池;国内外工程实例。
  ⑵ 城市污水地下回灌深度处理技术研究
  由清华大学与北京高碑店污水厂承担的硬课题研究,提交了中试成果,并就此课题与德国柏林大学合作,在京召开了一次学术讨论会。
  “十五”(2001年-2005年)攻关重大专项为:水资源安全保障。
  从“七五”到“九五”这15年期间,以科技为先行,以示范工程为样板,把我国的污水回用技术推到了国际水平上。这是由几千人,包括有关领导、技术人员的艰辛劳动取得的,而且已形成技术政策。但由于管理体制限制,一些城市水资源规划中遗忘回用,回用工程资金缺口,以及一些地方一些行业部门没有从传统观念上解脱出来,动则长距离跨流域调水,还没把污水看作资源,因此可以说这期间全国没有形成回用大气候,回用工程较少,没见到多大实效。
  3、全面启动污水回用阶段
  2000年的大旱,给人们敲响了警钟,中国的水资源问题非常严重,寻找替代水源被提到日程。以全国城市供水节水会议为契机,以“十五”纲要为标志,污水回用被正式写入文件,表明全国开始全面启动污水回用,要大张旗鼓把污水变成城市第二水源。
  最近国家经贸委和建设部联合发文,对创建节水城市提出量化考核指标,其中污水处理回用是指定考核项目。
  从有关部门了解到,目前申请立项的污水处理厂大都包括了回用部分,作到了处理与回用同时立项,同时投产。说明污水回用已正式进入全面启动阶段。

四、国家标准《污水回用设计规范》《建筑中水设计规范》开始编制

  要全面启动污水回用,少不了国家标准规范,少不了强制性条文。这是技术立法工作。原来有二个标准,还是1994年和1991年由中国工程建设标准化协会组织的推荐性标准,权威性不够,已不适应当前形势发展需要。污水回用是重大社会问题,政府主管部门高度重视,认为必须尽快提升为国家标准。计划年底完稿发布。由标准司直接负责两本具体规范的编制,这是过去从没有过的。说明国家非常重视这一工作。编写人员表示努力编出政策性强,并具有科学性和适用性的规范来,要经得起检验。为什么选中标准规范作突破口,就是因为标准规范具有权威性。

五、对几个问题的认识

  污水回用除了技术问题外,还有一些认识问题,存在着不同看法。这里就几个问题谈谈看法,以供大家讨论参考。
  1、污水回用的落脚点
  水的影响太大,人类缺水不行。污水回用落脚点在哪里,是城市还是农村,是工业还是生活?落脚点应该是城市,特别是城市工业。原因一是城市较农村重要,二是回用救不了农业。
  城市人口虽然只占全国总人口的30%,但城市的国内生产总值占全国72%,贡献比农村大。目前在我国用水总量中,农业用水占70%,工业和城市用水不足30%。但从发展看,城市数量还要增加,人口经济不断发展,城市人口增多需要增加用水,经济和社会进一步发展需要增加用水,城市环境保护和建设也需要增加用水,所以城市用水比重将会提高。而我国农业通过合理调配水资源和大力节水,用水量可以基本不增加。到2030年城市工业用水将从现在的370亿立方米增加660亿立方米,城市生活用水从现在的260亿立方米增加到660亿立方米,这样,届时全国城市用水量将达到1320亿立方米,比现在增加近700亿立方米。今后城市用水可能成为用水总量中的大头。
  大旱之年农业减产绝收面积之大,有几千万公顷,靠城市污水救不了农业,把该供给城市的水库水全调给农业也救不了农业。污水回用应优先考虑城市,保证城市无论丰水年或枯水年都能有水可供,保证城市社会稳定、经济繁荣。
  在城市供水中,50%-80%是工业用水,工业用水中80%是水质要求不高的冷却用水,所以污水回用主要对象应是工业,能把工业用水顶替出来,老百姓就有水喝了。所以管住工业用水这块,污水回用才能缓解城市水荒,才有前途。在城市有水可供情况下, 城市回用之后的外排水,送到城市郊外,农业部门自然会接过去灌溉。回用落脚点是城市并不排除农灌,只是个优先次序问题,应是城市用过后再去灌溉,或多余水去灌溉。
  2、水资源的优化配置
  要科学地安排城市各类水源的供水次序和用户用水次序。遗憾的是目前许多城市规划,根本就不提城市污水这一身边水源,在全面启动污水回用后,污水这一水资源应提到重要地位了。
  合理次序应是地面水、地下水、城市再生水、雨水、外来水(长距离跨流域调水,也有叫客水),淡化海水。
  在未充分利用城市污水的水资源能力前,不应上长距离调水和上海水淡化项目。
  对工业用户应先搞好厂内节水,提高循环用水率。必要的新鲜水补给,应优先使用城市再生水。缺水城市能使用并且有条件使用再生水的工业企业,不应供给自来水,这应作为一条法律规定。
  城市草地树木浇灌、建筑工地施工、道路洒水压尘、汽车冲洗等只允许用再生水,不允许用自来水。
  新建小区、大型建筑自设计时就应上中水道。
  长距离调水不但投资浩大,还可能旱年无水可调,也可能调来一盆污水,其调水投资和处理费用要远大于城市自身的水再生费用。希望各地领导和水利部门要慎重调水,调水前要与回用方案作比较。
  海水是沿海城取之不尽、用之不竭的水源,但其基建投资和造水成本过高,在经济上和规模上不可能近期解决城市缺水问题。香港1976年建成的每日18万吨的世界最大海水淡化厂,由于石油价格上涨,能耗过高,被迫于1982年停产,1989年拆除。应学习以色列经验,污水未用尽 ,不能上淡化。
  雨水利用在日本欧洲有成功经验,中国开始研究,但目前离实用化和真正解决城市缺水问题还远。
  3、污水处理与回用的关系
  污水处理是回用的前提,缺水地区在污水厂的规划、设计、建设期,都应将处理与回用一并整体考虑,同时落实资金,同时建设,同时见效益。避免出现半截子工程,使回用迟迟不能见效。
  4、污水回用与节水的关系
  广义的说,污水回用是节水措施之一,是最大规模最有效的节水措施。前些年全国每年节水10亿立方米,而污水回用推算每年可增城市供水几十亿立方米。回用比节水更有潜力,在节水已经达到一定程度的城市,今后节水主要靠回用。
  大连红星化工厂过去每天用自来水2000多吨,因为邻近春柳污水厂,改用污水再生水用于冷却和工艺用水,全厂除了饮水外全部停用了自来水,每年节水73万吨,可算是节水大户了。
  节水有很多措施。小到冲洗水箱内放一块砖头,学生服由白色改为黑色以减少洗衣次数,安装节水龙头等。大到有人提议将渤海湾栏起来,抽出海水截留黄河、辽河水使之变成淡水湖,学香港修建海上淡水库办法。在节水众多措施中,污水回用应算是节水中的重大措施之一。
  但从开源节流角度看,污水回用属于开源,节水是节流,两者又有一个区别,有个谁先谁后,谁重谁轻问题,有一定的矛盾性。
  对于老百姓来说,节水可能带来生活不便,可能会降低生活质量和影响城市文明程度,如游泳后不能冲洗,取消全市浴池后不能洗澡,限时限量供水等,影响城市形象和投资环境,这不是我们顾意看到的。节水应合理节水,如果有本事搞好水的回用,多次开发,那末就不需要老百姓节水了,反而可以鼓励居民多用水,鼓励天天洗澡,天天洗衣,24小时打开龙头就有水。反正用后的水还能收回来。这样看开源是主要的,精力主要花在抓好回用上,这样做对城市对老百姓都有好处。比如说大连浴池全部关闭,每天才节水5000吨,而一个热电厂如果用再生水,阀门一开5000吨水就省出来了,全市老百姓都可以洗澡了。权衡利弊得失,还是污水回用对社会对老百姓更有好处。
  回用是从节水角度看好,还是从水资源角度看好?从影响大小来说,还是从水资源角度看合适。
  5、城市污水回用谁为主体
  有两种模式:以城市污水厂和再生水厂为主体,或以用户自己为主体。
  日本、美国、大连回用示范工程,都是以污水处理厂为主体,集中处理一定标准后,将再生水送到区域内各用户,用水户大部分直接使用,个别才需补充处理。冷却水用户自己只做水质稳定就可以了,不需将市政领域整套水厂搬到用户的工业厂区内,自己背上个包袱。这种方式明确社会分工,便于科学管理,责权分明,深度处理后水质好便于输送管道的维护。
  一些用户宁要污水厂二级出水自己处理,由企业作回用主体。像太钢、太化、北京华能热电厂等。企业自行管理,水质不好时自行负责。领导的初衷是想对自已企业生产安全负责,可能更放心些。但这样做也有缺点:
  污水回用是介于给水和排水之间的学科,是一门新兴学科。特别在起步阶段,技术支撑非常重要。工厂企业有自己的主业,不可能专门配备回用技术队伍,在管理上存在一定困难。在厂内维持小而全的水处理体系很难,如北京华能热电厂污泥处理很难自己解决。如深度处理建在用户处,则污水厂至用户之间输送二级水的压力管道会产生腐蚀、堵塞等问题。二级处理与深度处理之间调整不灵,对安全供水不利。
  眼下缺水,许多工厂要用回用水,一些工厂要二级水自己处理。这不是个最佳选择。还有可能出现有病乱求医现象。污水回用也要讲资质,为了维护污水回用的声誉,在回用过程中少走弯路,我们建议一切回用工程,要先经过认真的可行性评估,要请权威部门和有实践经验的专家进行评估。污水回用研究会汇集了全国最优秀的回用专家队伍,研究会的专家委员有了20几年经验,是回用方面的国家队,是正牌军。研究会委员也有责任做好咨询工作。研究会也将成立咨询机构,为全国启动污水回用服务。
  技术咨询工作包括:
  确定用户类型,做好用户详尽调查,知道怎样说服用户,特别是工业用户,用户提过高水质要求知道该怎么办,供水合同风险如何分担,供用水平衡测算,确定规模和实用可靠的处理工艺,投资经济评价,制定严格的质量保证体系。其中最困难的是落实回用水用户,要逐车间逐工序落实,要能说服用户采用合理的水质标准,最终达成供水协议,这样回用工程建设才做到脚踏实地,回用工程的前期工作才算达到了深度。
  6、法律、法规,软约束、硬约束
  在一次会上领导讲的很好,推广回用单靠软约束不行,必须要有硬约束。什么是软约束,示范引导是软约束,没用。大连回用示范工程十年了,在全国还是推不开。证明软约束没用。要想推广必须强制,通过法律、法规变成硬约束。通过人大立法,颁布国家强制性标准,并有一套监督处罚办法,否则启动不了,推广不了。
  天津人大代表建议国家出台“回用法”,也有建议出“节水法”或水法细则。全国人大正在考虑从立法和执法监督上促进污水资源化。这些年国家环保部门正是通过人大立法、环保部门执法把全国环保工作抓上去了。水的管理也应如此。编制国家标准规范也属硬约束,要有强制性条文。要造成回用光荣,拒用违法的氛围,则污水回用就好推广了。


周 彤:教授级高工 国家级专家 全国污水回用研究会秘书长,中国市政工程东北设计研究院院副总,长期从事污水回用的科学研究、推广应用工作。

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