国内外污水回用的发展状况及发展方向

张雅玲　 邵辉煌　 方先金
(北京市市政工程设计研究总院，北京市西城区大帽胡同26号，100035 )

　　摘要 面对日益严峻的水资源短缺问题，全世界都在积极地探索新途径以获取足够的淡水资源，其中污水回用是解决水资源短缺的重要措施之一。本文介绍了国内外污水回用的发展概况，并展望了国内外污水回用的发展方向。
　　关键词 水资源 污水 污水回用

1 引言

　　水资源短缺是21世纪人类面临的最为严峻的资源问题之一。全世界只有1/4人口饮用到合乎标准的清水，1/3人口得不到安全用水，缺水的形势日趋严重。面对日益严峻的水资源短缺问题，全世界都在积极地探索新途径以获取足够的淡水资源。跨流域调水、海水淡化、污水回用和雨水蓄用是目前普遍受到重视的开源措施，它们在一定程度上都能缓解水资源供需矛盾，然而污水回用经常被作为首选方案，很重要的原因在于污水就近可得，水量稳定，不会发生与邻相争，不受气候的影响。

2 国外污水回用的发展状况

　　许多缺水国家已经建立了污水回用工程，这些工程通常是将城市污水处理厂二级出水进一步处理后回用于农田灌溉、工业用水、市政杂用、地下回灌、饮用等。
　　下面选择以色列、美国、日本等几个比较典型的国家，介绍其污水回用的发展状况，从而对世界范围内污水回用的发展程度也就有了一个基本的了解。
　　·以色列
　　以色列位于地中海东岸，大部分为干旱和半干旱地带，人口600多万，水资源总量19.69亿m³，人均水资源占有量300m³左右。1990年，全国取水量已达18~19亿m³ ，由于开采量过大，导致地下水水位下降和水质恶化。为了解决水资源与用水需求之间的矛盾，采取了污水回用措施。处理过程为：城市污水的收集→传输到处理中心→处理→季节性储存→输到用户→使用及安全处置。在回用方式上，包括小型社区的就地回用，中等规模城镇和大城市的区域级回用。
　　·美国
　　美国的城镇污水处理设施已经非常完善，城市二级污水处理厂已得到100%普及，城镇污水回用已进入大规模生产应用阶段，尤其是在气候干旱的中西部地区。
　　2000年，加利福尼亚州的污水回用量8.64亿m³，占污水处理总量的10%，占平水年全州城镇年用水总量的7%左右。
　　佛罗里达州St.Petersburg城被认为是美国城市污水回用的先驱。该城三面环海，年降水量1400mm，其中50%集中在夏季，蒸发量很大（1000mm）；地势平坦，无法建库贮水，余下400mm的降水变成径流汇入大西洋。该城建成了世界上最大的城市污水回用系统：将二级污水处理厂改造成三级处理厂，建成回用水管网，将净化后的再生水用于工业冷却、草地浇灌、建筑中水和消防，剩余的回用水通过深井注入地下含盐水层。
　　佛罗里达州的圣彼得堡，是美国唯一完全实现污水循环的大城市，它利用了自己产生的全部污水，不向周围河湖排放任何污水，这个城市有两套配水系统，一套系统输送新鲜淡水供饮用和家庭用水，另一套系统输送中水用于灌溉公园、绿地、草坪以及清洗车辆等其它用水标准较低的地方。
　　美国污水回用最典型的城市是洛杉矶，当地水资源贫乏，历来依靠外调水以满足不断增长的用水需求，由于昂贵的建设费用与环境压力，扩建新水源异常困难，污水回用成为弥补水资源供需缺口的重要方法。
　　·日本
　　日本早在1962年开始回用污水，70年代初见规模。90年代初，日本在全国范围内对污水回用的可行性进行了深入研究，在严重缺水地区大力推广污水回用技术。在1991年日本的“造水计划”中，明确将污水回用技术作为最主要的研究内容加以资助，开发了很多污水深度处理工艺，在新型脱氮除磷技术、膜分离技术、膜生物反应器技术等方面取得了很大进展，建立起以赖沪内海地区为首的许多“水再生工厂”。日本的污水回用对象主要有两个：一是河道景观用水，二是工业用水。
　　·突尼斯
　　突尼斯是北非发展污水回用最积极的国家，80年代初期，制定了污水回用政策。污水回用的主要对象是农业。为了提高回用率，突尼斯采用蓄水池或地下蓄水层对再生水进行贮存。
　　· 南非
　　南非的约翰内斯堡每天有9.4万 m³饮用水来自再生水工厂，由于处理得当，没有发生卫生问题。
　　·纳米比亚
　　纳米比亚的温得霍克市将污水深度处理后，直接作为生活饮用水水源，水质达到世界卫生组织和美国环保局公布的标准。
　　·巴西
　　巴西在将城市污水回用于绿化、冲厕、冲洗道路、洗车等方面做了大量的研究和实践。

3 国内污水回用的发展状况

　　我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4。随着经济发展和城市化进程的加快，城市缺水问题日益突出。当前相当一部分城市水资源短缺。据统计，全国669个城市中，400个城市常年供水不足，其中110个城市严重缺水。
　　为了解决水资源短缺的问题，污水回用工作日益受到重视，国内许多城市的污水处理厂建设了回用处理设施。下面介绍北京、天津和太原等几个比较有代表性的城市污水回用的发展状况。
　　·北京市
　　北京的高碑店污水处理厂建成了我国最大的污水回用工程，回用规模为30万m³/d，回用对象主要是河湖补水、城市绿化、喷洒道路和热电厂冷却用水。
　　·天津
　　天津纪庄子污水处理厂厂内回用工程规模2000m³/d，该厂采用A²/O工艺先进行脱氮脱磷处理，再经过纤维球滤料过滤、消毒，然后回用。
　　天津东郊污水处理厂回用工程将二级出水过滤、消毒后回用，规模7万m³/d。
　　·长春市
　　长春市在建的两个污水厂都考虑了污水回用。北郊污水厂回用规模10万m³/d。西郊污水厂计划一期回用5万m³/d，二期回用10万m³/d。
　　·大连市
　　大连市春柳河污水处理厂规模1万m³/d的污水回用示范工程已运行十年，效果良好。新建的几个污水厂都有深度处理设施，大部分二级处理后的水回用。
　　·青岛市
　　青岛市污水回用工作开展较早，海泊河污水厂已建成4万m³/d的深度处理设施。
　　·太原
　　太原北郊污水处理厂向太钢供水，年供水量为180万m³，作为太钢循环冷却水的补充水。
　　太原化工集团公司水厂回用分厂利用太化南堰污水处理厂二级出水为水源，采用生物陶粒接触氧化+混凝沉淀+过滤的深度处理工艺进行处理，出水供化工厂及化肥厂使用。

4 国内外污水回用的发展方向

　　从国内外污水回用的发展状况来看，污水回用现已受到比较普遍的重视，许多缺水地区已经建立了一批技术可靠、管理科学、运行稳定的回用工程。就当前国内外的形势来看，污水回用的发展方向可以总结出以下几点：
　　（1）制定合理的、完善的回用水水质标准
　　对于污水回用，仍存在一些对人体健康和环境的不确定因素。由于对污水回用还没有全面的科学依据，各国制定的回用水水质标准有较大差异。因此深入研究，制定合理的、完善的回用水水质标准，将大大推动污水回用的发展。
　　（2）发展高效价廉的污水回用处理技术
　　完善的污水回用处理技术是促进污水回用进一步发展的保证，目前，常用的污水回用处理方法有：1）固液分离：絮凝、沉淀和过滤；2）生物处理：好氧生物处理、氧化塘和消毒；3）深度处理：活性炭、空气吹脱、离子交换、石灰处理、膜工艺和反渗透。
　　为了保证污水回用安全可靠，今后需重点研究的课题包括：
　　A.再生水中微生物、化学污染物和有机污染物特性的评估；
　　B.再生水中微量污染物的健康危险评估；
　　C.评估微生物特性的检测技术；
　　D.研究如何提高污水中颗粒物质的去除率以提高消毒效率；
　　E.污水回用处理工艺的优化；
　　F.膜工艺的研究与应用；
　　G.土壤——蓄水层处理系统的可持续利用特性的评估；
　　H.再生水贮存系统对水质的影响。
　　（3）控制工业废水处理达标后排放
　　不同生产部门的工业废水性质不同，如含有难于生物降解的有机物、有毒有害的有机物或有毒有害的重金属等。如果工业废水未处理达标就排放到城市排水管道，输送到城市污水处理厂后，不但给城市污水处理厂的运行带来困难，而且限制了城市污水的回用。
　　有研究显示，如果工业废水得到有效的处理，则城市污水经二级或三级处理后，可以不受限制地用于农业灌溉；如果工业废水没有得到有效的预处理，由于潜在的食物链污染问题，城市污水回用于农业灌溉就受到限制。所以必须严格控制工业废水中各种有毒有害污染物的浓度，以确保人体健康不受威胁。
　　（4）集中回用与分散回用相结合
　　集中回用是在城市污水处理厂内，建设深度处理设施，对二级出水进行深度处理后回用。分散回用是在距离污水处理厂较远的居住区，建立独立的小型污水回用处理厂，就地回用。与集中回用相比，分散回用可以节约输送管线费用，但增加了污水处理设施和回用设施的投入，因此选择集中还是分散的回用方式，主要取决于两种回用方式的成本和效益的比较。　

5 结束语

　　污水回用发展到今天，人们已经认识到污水作为水源的重要意义。实际上，污水回用系统是通过工程工艺来模拟自然界的水循环。水循环系统中包括了有计划的污水再生、循环和回用，这是社会进步、技术发展、对公共卫生危险认识提高的反映。由于污水、再生水和水回用之间的关系链得到了人们越来越正确的认识，越来越小的循环圈是可能的，这意味着污水回用有着广阔的发展前景。

参考文献

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　　[2] 聂梅生，美国污水回用技术调研分析，给水排水，Vol.27，No.9，2001.
　　[3] 周彤，污水回用是解决城市缺水的根本途径，全国排水委员会第四届第一次年会专题报告，2001.
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　　[5] J. Crook, R. Y. Surampalli. Water reclamation and reuse criteria in the U.S. In: A. Angelakis, T. Asano, E. Diamadopoulos, et al. Wastewater reclamation and reuse 1995. Oxford: Pergamon, 1995.

　　第一作者 张雅玲，女，工学硕士，毕业于哈尔滨工业大学市政环境工程学院；现于北京市市政工程设计研究总院从事水处理研究、设计工作。
　　通讯地址：北京市西城区大帽胡同26号，100035
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