水回用的發(fā)展歷程:成功的關(guān)鍵和發(fā)展趨勢（一）
水回用正日益成為可持續(xù)水資源綜合管理中必不可少的部分。由于缺水問題日益嚴(yán)峻，供水規(guī)劃已不再單純依賴傳統(tǒng)的淡水資源，而是開始多方面發(fā)展。人們開始在成本較低的常規(guī)水源與成本較高但卻更加可靠且可持續(xù)的供水方案之間權(quán)衡利弊。在此情況下，考慮到人類生活環(huán)境和地球自然棲息地的可持續(xù)發(fā)展，水循環(huán)使用似乎是最具可行性的解決方案。
在過去三十年間，全球范圍內(nèi)成功的水回用項目和各種應(yīng)用已有數(shù)千例。水回用是經(jīng)過驗證，針對缺水問題的有效解決方案，亦是減輕氣候變化對淡水資源可用性影響的必要途徑。
盡管水回用項目在過去幾年里已經(jīng)在全球范圍內(nèi)積累了很多成功經(jīng)驗，但水回用新項目的實際實施和運(yùn)作仍會面臨很多難題和管理障礙。水回用的優(yōu)勢及其在水資源綜合管理中的作用還未被很好地了解。此外，水回用項目的經(jīng)濟(jì)效益和財務(wù)狀況仍很難評估和證實。為了更好地解釋水回用對可持續(xù)發(fā)展和城市用水循環(huán)管理的作用，國際水協(xié)會（IWA）水回用專家組發(fā)布了一份綜合指南，指導(dǎo)水回用在全球應(yīng)用（Lazarova等人， 2013)。針對水回用的不同應(yīng)用，專家組選取了不同國家的大型水回用項目和一些還不為人們所知的案例研究，詳細(xì)闡明了水回用成功的關(guān)鍵，并總結(jié)了相關(guān)運(yùn)作經(jīng)驗。這些項目和案例分析可以使我們更清楚的意識到未來世界在確保穩(wěn)定供水和保護(hù)環(huán)境上面對的難題，并向我們說明了設(shè)計良好、綜合完整且符合目標(biāo)的水回用實踐的益處。
水回用應(yīng)用和“用途導(dǎo)向”的方法
在水回用中，一個重要的新概念是“用途導(dǎo)向”的方法，這涉及到符合最終用戶質(zhì)量要求的再生水的生產(chǎn)。因而，計劃的水回用應(yīng)用會影響相關(guān)的污水處理標(biāo)準(zhǔn)，污水回收技術(shù)以及其操作的可靠性。如今，已經(jīng)通過技術(shù)證實，利用水回收和凈化技術(shù)可以生產(chǎn)不同質(zhì)量要求的純水，包括與飲用水標(biāo)準(zhǔn)同等，甚至標(biāo)準(zhǔn)比其更高的凈化水。
再生水的主要應(yīng)用還包括: 農(nóng)業(yè)灌溉、園林綠化、工業(yè)回用和地下水補(bǔ)給。在傳統(tǒng)的污水應(yīng)用中，農(nóng)業(yè)和園林灌溉在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用，具備完善的健康保護(hù)指南和農(nóng)業(yè)操作規(guī)范。其中，農(nóng)業(yè)灌溉是再生水的最主要用途，其對于食品安全的益處和貢獻(xiàn)是公認(rèn)的。城市用水循環(huán)，特別是園林綠化，近來迅速發(fā)展，對于城市未來的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。其它相關(guān)的高性價比的應(yīng)用還包括環(huán)境改善、城市再生水的建筑物內(nèi)循環(huán)使用和工業(yè)使用。
飲用水的間接回用，特別是地下水（蓄水層）補(bǔ)給，將經(jīng)過最終處理的再生水儲存在環(huán)境緩沖區(qū)，這在很多國家被作為解決供水需求量增加的有效方法。此外，飲用水的直接回用，可作為一些國家在未來20年期里應(yīng)對缺水問題時的解決方案。這一方案在納米比亞已經(jīng)應(yīng)用了超過40年，近年來也開始在美國實施。
污水回用最初主要涉及非飲用水回用和飲用水的間接回用兩個方面，但隨著水回用的日益普遍，大量因素改變了人們的應(yīng)用選擇。未來，凈化水會成為飲用水的供水來源之一。以飲用為目的直接回用，在很大程度上減少了再生水的抽水距離和壓力，也就是減少了成本。飲用水直接回用的其它優(yōu)勢還包括市區(qū)可用再生水的完全回用，可以應(yīng)用現(xiàn)有的配水基礎(chǔ)設(shè)施。然而，實施飲用水直接回用需要人們對所應(yīng)用的技術(shù)有信心且信賴，相信其能夠始終生產(chǎn)安全可以放心飲用的水。
再生水在水資源綜合管理和城市未來發(fā)展中的作用
世界上很多供水機(jī)構(gòu)都會制定一個統(tǒng)籌式供水規(guī)劃，以便維持供需平衡，降低供應(yīng)中斷的風(fēng)險。統(tǒng)籌式供水規(guī)劃的常見要素包括控制需水量增長的節(jié)水措施和降低供水中斷風(fēng)險的水源多樣化。規(guī)劃方案通常包括非傳統(tǒng)水源的開發(fā)，例如水回用，雨水和暴雨的分散式給水，以及海水或苦咸水的淡化。對于供水管理人員來說，制定統(tǒng)籌式供水方案的原則是將不太可靠低成本的供水（例如河流地表水）與相對可靠的高成本的供水（例如再生水和淡化水）整合，制定出一個成本適中，但卻足夠安全可靠，且供應(yīng)中斷風(fēng)險較低的供水方案。
統(tǒng)籌式供水這一理念的應(yīng)用始于1995年，美國加利福尼亞West Basin，當(dāng)時這一方案的主要目的是降低對進(jìn)口水的依賴，并滿足日益增長的水需求。如今，水循環(huán)使用已經(jīng)成為West Basin供水方案的關(guān)鍵部分，2005年時占供水總量的7%，當(dāng)局計劃在2025年時將這一比例提高至41%。該方案的杰出之處在于其將再生水生產(chǎn)分為多個不同的類別，每類再生水都被“設(shè)計”用于不同的特定用途，針對所需用途進(jìn)行特定處理: 經(jīng)三級處理及消毒后的水用于灌溉和其它城市用水；經(jīng)反滲透及高級氧化處理后的水直接用于蓄水層補(bǔ)水以避咸海水；經(jīng)一級和兩級反滲透處理后的水用于低高壓鍋爐補(bǔ)給水。在此地區(qū)，干旱時期無法確保常規(guī)水源正常供水，而再生水，經(jīng)過驗證，能夠成為用戶的可靠水源，與新鮮淡水相比，花費(fèi)更少。干旱時期使用再生水能避免地區(qū)工業(yè)因缺水而導(dǎo)致的損失，對經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會等方面均有益處。
水資源綜合管理的另一個成功案例是澳大利亞悉尼的城市供水規(guī)劃。自2006年起，這座城市已經(jīng)制定出一套更加可靠且多樣化的供水方案，該方案減小了城市對于降雨的依賴性，降低了干旱斷水的風(fēng)險。該方案包括節(jié)水、深層儲水、水回用和海水淡化。到2010年，水循環(huán)占悉尼供水總量的6.6%，到2015年時將會翻倍。悉尼城市供水方案的主要益處在于增加了干旱時期的供水安全度，改善了環(huán)境水流和河水水質(zhì)，并且延緩了近期對建壩存水的需求。
值得注意的是，即使是在降雨量豐富的地區(qū)，水回用對于水資源的綜合管理仍十分重要，新加坡就是一個很好的例子。由于集水面積有限且人口密度大，公眾、商業(yè)和工業(yè)的需水量都相對較高，因此，新加坡成為了一個缺水國家。隨著高新技術(shù)的創(chuàng)新和使用，新加坡將“用過的水”（Used Water）（在其它國家通常稱為污水）視為戰(zhàn)略性資源，力求更加有效地實現(xiàn)供水的可持續(xù)性，爭取可以滿足30%的需水量。成功的關(guān)鍵因素是新生水（NEWater）方案，該方案獲得政府的強(qiáng)烈支持，并且進(jìn)行了有效的公眾教育和傳播。此外，新加坡公共事業(yè)局（PUB）制定了整體方案，實施水資源的整體管理，也是該案例成功的關(guān)鍵因素。
對于人口密集的城市地區(qū)和大都市，水回用對于城市用水循環(huán)管理至關(guān)重要。將未來城市轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)水和休閑的城市，就像北京和天津一樣，將再生水回用納入城市總體規(guī)劃。歐洲最大的城市用水回用計劃由馬德里自治區(qū)發(fā)起，目標(biāo)是通過生產(chǎn)70Mm3/ y r 的再生水滿足10%的需水量，再生水會通過1200km長的雙配水管道配送。
未完待續(xù)
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