Question

部分国家水资源循环利用及其效果

Answer 1

4.3.1 美国水资源循环利用及其效果

4.3.1.1 美国的废水再生与回用

美国城市废水的再生与回用起步较早。目前全美回用城市废水量达9.37×10⁸m³/d，包括①回用灌溉5.81×10⁸m³/d（占62%），其中农业灌溉2.75×10⁸m³/d，景观灌溉0.46×10⁸m³/d，其他为2.6×10⁸m³/d；②工业回用2.86×10⁸m³/d（占31.6%），其中工艺用水0.91×10⁸m³/d，冷却水回用1.96×10⁸m³/d，锅炉补给水0.09×10⁸m³/d；③回灌地下水0.47×10⁸m³/d；④其他回用（娱乐、养鱼、野生动物栖息地等）0.13×10⁸m³/d。

全美有再生水回用点536个，其中加州有238个。下面介绍美国废水再生与回用的几个实例。

①加利福尼亚州橘子县21世纪水厂再生水回灌地下。橘子县由于超量开采地下水，造成地下水位低于海平面，促使海水不断流向内陆，致使地下淡水退化不宜饮用。为防止地下水位下降造成海水入侵，橘子县早在1965年就开始研究将三级处理出水回灌地下，以阻止海水入侵。橘子县为此兴建了“21世纪水厂”，该厂设计能力为5678m³/d。原水为城市污水二级处理出水，进一步经沉淀、过滤和活性碳处理后回灌地下水。由于回灌地下总溶解性固体的限制为500mg/L，因此一部分再生水在回灌地下水之前还采用反渗透法进行了脱盐。21世纪水厂的净化水通过23座多点注入管井分别注入四个蓄水层，与深层蓄水层井水以2∶1的比例混合以阻止海水的入侵。该项工程表明：人工控制海水入侵是可行的；城市废水经深度处理后能够达到饮用水水质标准；工程经长期运行证明稳定、可靠。

②佛罗里达州圣彼得堡的废水再生与回用。圣彼得堡是城市废水回用的先驱之一。1978年实施了双配水系统，供给用户两种质量的水（饮用水和非饮用水），再生水开始用于非饮用目的的使用。1991年该市向7000多户家庭及办公楼提供再生水8×10⁴m³/d，并用作公园、操场、高尔夫球场灌溉用水以及空调系统冷却水和消防用水。该市共有四座废水处理厂，总处理能力达270×10³m³/d；采用活性污泥生物处理工艺，并附加有铝盐混凝、过滤及消毒处理，双管输水系统管道共长420km。通过10口深井将多余的再生水注入盐水蓄水层，一年间平均约有60%的再生水注入深井。由于使用再生水，节约了优质水，因此尽管该市人口增加了10%，但饮用水仍能满足供应。

③亚利桑那州派洛浮弟核电站回用再生水作冷却水。派洛浮弟核电站是美国最大的核电站。第三期三个反应堆分别于1982、1984及1986年投产，每个发电能力为1270MW。此外拟再建二个反应堆。核电站地处沙漠，严重干旱，因此采用再生水作为冷却水。再生水来自二座城市废水处理的二级生物处理出水，输至核电站再经补充处理，使之达到所需水质。该核电站采用冷却水系统，补给水约200×10⁴m³/d。

4.3.1.2 美国水资源循环利用效果

近50年，美国的用水反映了一个完成了工业化任务进入后工业化的国家在不同时期的用水变化过程（如图4.1）。美国国民经济总用水量1950年仅为2500亿m³左右，其中农业为第一用水大户。此后，用水量随着美国经济的发展持续增长，到1980年达到峰值，为6100亿m³左右。1980年后，用水量明显回落，并基本稳定在5500亿m³左右。至2000年，工业用水减少，用水总量回落至4800亿m³左右。

图4.1 1950～2000年美国用水量变化图

1950～1980年的30年是美国国家经济用水的快速增长期，其间美国经济高速发展，以冶金、化工为主导的重工业发展迅速，工业用水随着这些高耗水产业的发展快速增长，由1950年的1063亿m³增长到1980年的3500亿m³；农业用水虽然也在快速增长，但增长幅度小于工业，工业成为第一用水大户。1980年后，以电子产业为主的新兴工业和服务业成为拉动经济增长的主导产业，服务业在国内生产总值中的比重不断上升，同时技术进步使得用水效率大幅提高，工业、农业用水量不断下降，使得总用水量进入基本稳定并略有下降的时期。尽管生活用水有所变动，但因所占比例较小，对需水变化的总体影响不大。

4.3.2 日本水资源循环利用及其效果

4.3.2.1 日本的废水再生与回用

近20多年来日本在废水再生和利用方面进行了大量研究开发和工程建设。1986年城市废水回用量达6300×10⁴m³/d，占全部城市废水处理量的0.8%。再生水主要回用于中水道、工业用水、农田灌溉、河道补给水等。各种用途及其所占的比例为：中水道系统为40%、工业用水29%、农业用水15%、景观与除雪16%。中水道系统是日本污水回用的典型代表。1988年日本共建有中水道844套，其中办公楼、学校为大户。学校占18.1%、办公楼占17.3%、公共楼房占9.2%、工厂占8.4%。中水道再生水主要用于冲洗厕所（占37%）、冲洗马路（占16%）、浇灌城市绿地（占15%）、冷却水（占9%）、冲洗汽车（占7%）、其他（景观、消防等）为16%。

4.3.2.2 日本水资源循环利用效果

根据日本通商产业省和国土厅的统计调查资料，1965年以来，日本工业与生活用水增长较为迅速，其中工业用水量在1965～1975年的10年间增长了1.5倍，生活用水量增长1.3倍，是日本用水增长最快的时期，随着工业化和城镇化进程的加快，日本依靠节水来抑制需求的快速增长。日本工业用水的重复利用率1965年为36%，1975年上升至67%，2000年达到78%。城镇供水系统通过及时更换老化的自来水管道防止管道漏水，提高节水器具普及率，并积极鼓励使用中水、雨水等非传统水源。农业方面，鼓励兴建废水处理设施，用经过净化处理的废水灌溉农田，改变传统灌溉方式，推广节水灌溉技术。自20世纪70年代以来，日本用水量基本稳定在900亿m³左右（如图4.2）农业用水趋于稳定，工业用水缓慢降低，生活用水稳定增长。日本由于资源贫乏，用水量较大的能源、原材料工业在国民经济中所占比重较小，科技含量高的加工制造业发达，工业用水并未像美国那样由于产业结构的调整呈现大起大落的现象。

图4.2 1950～2000年日本用水量变化图

4.3.3 其他国家水资源循环利用及其效果

世界上第一座将城市废水再生水直接用作饮用水源的回收厂设在纳米比亚的首都温德和克市。该回收厂于1968年投产，第一阶段产水量为2300m³/d，正常处理能力可达4500m³/d，以后增至6200m³/d。原水为城市废水厂二级生物处理出水，处理流程如图4.3。

图4.3 城市废水厂二级生物处理流程

深度处理水的水质经严格的水质监测，证明符合世界卫生组织（WHO）及美国环保局发布的标准。

以色列属于半干旱国家，再生水已成为该国的重要水资源之一。100%的生活废水和72%的城市废水已经回用。据1987年资料，全国废水2.5×10⁸m³，处理量达2.18×10⁸m³，处理率接近90%。再生水用作灌溉达1.046×10⁸m³（占42%），回灌地下为0.7×10⁸m³（占29%左右），排海水量0.7×10⁸m³（占29%左右）.废水处理后贮存于废水库。全国共修建127座废水库，其中地面废水库123座，地下废水库4座。废水进行农业灌溉之前一般通过稳定塘系统处理。有些城市将城市二级生物处理出水，再经物化处理后回用于工业冷却水。此外，废水经深度处理后回灌地下水，再抽出至管网系统，或并入国家水资源调配系统，输送至南部地区，或用于一般供水系统，最南部地区甚至将它作为饮用水源。由于采取了上述废水回用的措施，以色列大大提高了水资源的有效利用，从而缓和了水资源短缺对社会经济发展的制约作用。

科威特利用经三级处理后的城市废水进行农业灌溉。印度截至1985年，至少有200家农场利用城市废水进行灌溉，面积达23000hm²。沙特阿拉伯1975年利用再生水量90000m³/d，2000年计划用水量为190×10⁴m³/d，将有10%取自经二级处理乃至三级处理后的城市废水再生水。