范冬慶 吳艷紅 崔晨曦
一、引言
我國(guó)水資源嚴(yán)重貧乏,由于長(zhǎng)期過(guò)度開(kāi)發(fā),污染和超采正在成為流域內(nèi)地下水的主要威脅。2016年1月,水利部公開(kāi)的《地下水動(dòng)態(tài)月報(bào)》顯示,全國(guó)地下水普遍“水質(zhì)較差”。地下水遭受污染將會(huì)對(duì)區(qū)域內(nèi)的“水安全”產(chǎn)生嚴(yán)重威脅,不僅降低了水體的使用功能,而且進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾。當(dāng)前,在水資源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻和水資源面臨巨大缺口的背景下,如何確保安全的水環(huán)境,緩解水資源的供需矛盾?做好再生水的利用工作成為治水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在發(fā)達(dá)國(guó)家,再生水技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用已有數(shù)十年,積累了相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn),形成了減少潔凈水使用、減少污水排放、實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用的用水理念。
本文結(jié)合美國(guó)、新加坡、日本、以色列城市再生水的利用情況,對(duì)其再生利用的目標(biāo)、政策法規(guī),以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,以為我國(guó)再生水綜合利用提供借鑒并提出相關(guān)建議。
二、國(guó)外再生水利用實(shí)踐
為解決日趨嚴(yán)重的缺水問(wèn)題,許多國(guó)家和地區(qū)把再生水列為“城市第二水源”。與之相比,我國(guó)對(duì)再生水的研究和利用起步較晚,一直到20世紀(jì)80年代末,許多北方城市頻頻出現(xiàn)“水危機(jī)”后,污水再生利用的相關(guān)研究和技術(shù)才開(kāi)始受到重視。所以,研究國(guó)外再生水利用對(duì)我國(guó)城市污水再生利用發(fā)展大有必要。
(一)美國(guó)再生水利用概況
1.美國(guó)再生水利用現(xiàn)狀
再生水已成為美國(guó)城市水資源的重要組成部分,其主要用途包括農(nóng)業(yè)灌溉、景觀灌溉、工業(yè)回用、地下水回灌以及娛樂(lè)環(huán)境用水。其中,灌溉用水占總回用量的60%,工業(yè)用水占總用水量的30%左右,城市生活等其他方面的回用水量大約在10%。再生水的處理流程大致為:污水通過(guò)二級(jí)和二級(jí)強(qiáng)化處理后再經(jīng)過(guò)包括微濾、活性炭吸附、反滲透和消毒等環(huán)節(jié)的高級(jí)處理,水質(zhì)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。這類(lèi)水可以直接注入飲用水含水層,用作地面或地下飲用水水源的補(bǔ)充。
2.美國(guó)再生水利用規(guī)范與措施
目前,美國(guó)還沒(méi)有直接針對(duì)再生水利用的全國(guó)性法規(guī),只有一個(gè)推薦性的《污水回用指南2012》,各州在推薦指南的基礎(chǔ)上,根據(jù)本州水資源的實(shí)際需求,規(guī)定必須在保護(hù)環(huán)境、有價(jià)回用,以及公眾健康的前提下,設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行再生水工程。除了推薦性的《污水回用指南2012》,許多州也頒布了各自的再生水法規(guī)或指南,比如加利福尼亞州,早在1912年就先于各州,開(kāi)始了再治污水用于農(nóng)業(yè)灌溉方面的實(shí)踐。
加利福尼亞州關(guān)于再生水利用的主要法律規(guī)范有:《California Water Code,2011》(加州水法)、《Cafifornia Code of Regulation,2013》(加州管制法)、《Cafifornia Safe DNnking Water Act》(加州安全飲用水法)、《California Health and Safe Code,2011》(加州衛(wèi)生安全法)等。政府部門(mén)嚴(yán)格規(guī)定:污水處理設(shè)施應(yīng)當(dāng)具有24小時(shí)處理污水的應(yīng)急存貯槽及備用動(dòng)力;處理廠與使用點(diǎn)之間不應(yīng)迂回繞彎;應(yīng)當(dāng)安裝多路初級(jí)處理及次級(jí)處理單元,確保某一單元不能工作時(shí)整個(gè)處理設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)還明確要求,新建水廠必須具有良好的污水處理和再生水水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)、工藝和設(shè)備;必須增加三級(jí)處理工藝流程;在生化處理二沉池后,必須增加過(guò)濾和消毒等流程。而對(duì)于原有的大型二級(jí)污水處理廠,強(qiáng)調(diào)必須設(shè)計(jì)、增加后續(xù)處理工藝。
3.美國(guó)再生水利用特色
美國(guó)再生水利用模式的主要特點(diǎn)是處理回用,很少直接用于城市生活雜用。再生水主要用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、地下水回灌和娛樂(lè)景觀等方面。在沒(méi)有制定統(tǒng)一的再生水利用標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的前提下,各州自行制定的、符合實(shí)際水資源利用情況的地方標(biāo)準(zhǔn),具有一定的靈活性和適用性。
(二)新加坡再生水利用概況
1.新加坡再生水利用現(xiàn)狀
在新加坡,再生水被稱(chēng)為“新生水”。新生水的工藝流程比再生水復(fù)雜,水質(zhì)要求高,要達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。其大致的工藝流程為:城市污水經(jīng)過(guò)完全收集后輸送到污水處理廠,經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的二級(jí)處理后,再通過(guò)兩個(gè)階段的膜處理和紫外線消毒處理,成為新生水。早在2003年,新生水就已經(jīng)作為自來(lái)水的一部分,成為新加坡的供水來(lái)源之一。
新加坡政府制定了新生水利用的2060年長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,政府每年投入大量資金,進(jìn)行新生水的處理工藝研發(fā),同時(shí)興建污水處理廠。在新加坡,污水經(jīng)過(guò)先進(jìn)工藝處理后,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均超過(guò)了一般的自來(lái)水,高于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的國(guó)際飲用水一般標(biāo)準(zhǔn)的50倍,得到了國(guó)民的一致認(rèn)可。
2.新加坡再生水利用政策與措施
新加坡的水質(zhì)監(jiān)控追求的是水質(zhì)的絕對(duì)安全。新加坡的再生水和飲用水執(zhí)行同一標(biāo)準(zhǔn),既包含了世界衛(wèi)生組織《飲用水水質(zhì)指引》,又考慮了新加坡的供水安全。該標(biāo)準(zhǔn)共有292項(xiàng)指標(biāo),既高于美國(guó)環(huán)保署(USEPA)制定的97項(xiàng)指標(biāo),又高于世界衛(wèi)生組織制定的116項(xiàng)指標(biāo)。
近年來(lái),新加坡政府不斷加強(qiáng)水質(zhì)安全工作,通過(guò)技術(shù)進(jìn)步,降低水質(zhì)突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)。比如,PUB在外引水的源頭裝有一個(gè)魚(yú)苗生物傳感器,一旦外引水出現(xiàn)異常,可迅速發(fā)現(xiàn)并及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施,以防污染事件的擴(kuò)大;定期檢測(cè)水中的生物體,補(bǔ)充常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)之不足;分析水中污染物變化以及對(duì)生物體的影響,既可快速分析水體的毒性,又可預(yù)測(cè)水體的潛在風(fēng)險(xiǎn)。這些措施的制定和落實(shí),有效保障了國(guó)民的用水安全。
在設(shè)備維修方面,新加坡政府明確規(guī)定,只有獲得PUB執(zhí)照許可的水管工人,才能提供與飲用水有關(guān)的相關(guān)維修服務(wù);對(duì)所采用的給排水管材、配件,必須符合相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn),以確?!肮┧湣卑踩皇軗p害。
3.新加坡再生水利用特色
新加坡政府立足于缺水的現(xiàn)實(shí),通過(guò)制定嚴(yán)格的再生水標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了用水途徑的拓展和循環(huán)利用,為世界其他缺水城市再生水開(kāi)發(fā)利用提供了經(jīng)驗(yàn)。比如,在廢水污水再利用方面,高度重視水資源的全方位管理;下大力興建下水管道設(shè)施收集系統(tǒng),有效收集廢水污水;建設(shè)相對(duì)獨(dú)立的排水系統(tǒng)和下水管道污水處理體系,擴(kuò)大污水處理和再利用空間(有關(guān)新加坡再生水的介紹,下文將結(jié)合中新天津生態(tài)城項(xiàng)目建設(shè)做一簡(jiǎn)要介紹)。