我国是世界12个贫水国家之一,人均水资源占有量2200m3,是世界人均占有量的1/4,全国近80%的城市缺水。据世界银行测算,中国每年干旱缺水造成的损失约为350亿美元,水资源短缺已成为中国经济发展的制约因素。特别是我国的西部干旱半干旱地区,水资源已经严重制约了经济的发展和人民生活水平的提高。
1 西部地区水资源开发利用状况
我国西部干旱和半干旱地区约占全国总面积的1/4,是水资源最为贫乏的地区。水资源具有降水量小、时空分布不均匀;冰川发育较广泛;水资源总量较小,地域分布不均衡等特点。
西部水资源特点决定了西部水资源开发利用潜力有限,西北干旱地区地表水资源的平均引水率已高达56%,远远超过全国平均水平(中国的水资源开发利用率已达19%,接近世界平均水平的3倍),说明该地区可供开发利用的水资源已经很有限了,过度的开发不仅会引起水环境的恶化,还会造成下游地区的沙漠化、地下水位下降导致的地面沉降等地质环境问题,影响社会的可持续性。
2 水资源再生利用与城市可持续发展
随着经济的发展和人民生活水平的提高,不仅对水量的需求大幅度增加,而且对水质的要求也不断提高。由于水资源的短缺和水污染的加剧,西部干旱半干旱地区水资源面临的形势非常严峻。一方面,缺水直接影响了居民生活质量和水平的提高;另一方面,水资源短缺也造成了巨大的经济损失,水资源危机已成为影响西部可持续发展的关键因素。西部地区水资源开发潜力有限,因此,再生水资源的回用可作为一条解决西部水资源短缺的有效途径,并且符合在可持续发展前提下开发利用水资源的原则。
3 再生水资源的合理配置原则
3.1可持续发展原则
可持续发展是再生水资源合理配置的首要原则。它要求再生水资源应在不同区域之间,不同时段间和不同部门之间进行合理的配置。既要考虑远近期经济、社会和生态环境持续协调发展,又要考虑区域之间的协调发展;既要追求以提高再生水资源总体配置效率最优化,又要根据不同用途,不同水质进行合理配置,公平分配;既要注重再生水资源和自然水资源的综合利用形式,又要兼顾水资源的保护和治理。从而取得环境、经济和社会协调发展的最佳综合效益。
3.2优先考虑生态用水和工业用水的原则
区域再生水资源配置,可按回用对象,在农业灌溉、生态环境用水、工业用水、城市生活杂用及地下水回灌等方面进行。目前西部一些城市正在建设旅游城市,城市和周边的植被面积越来越大,需要大量的生态环境用水,而生态环境用水的水质只须满足《景观用水水质标准》和《城市杂用水水质标准》即可。城市中工业用水户是城市污水厂再生水稳定的用户,冷却水在工业用水中的比例较大,而且对水质的要求不高,所以在分配回用再生水时应优先考虑生态环境用水和工业用水。
3.3 综合效益最优化原则
3.3.1 不同部门之间的合理分配
对再生水回用于不同部门、不同用途进行合理配置,由于西北地区气候干旱、自然降水稀少、蒸发速度快,该地区相对南方而言,自然生态、景观、绿化、浇洒道路等用水量大,这几方面的用水可以用再生水替代,以获取环境、经济和社会的最佳综合效益。
3.3.2 与其它形式水资源的合理配置
按照“优水优用,劣水劣用”的原则,科学地安排城市各类水源的供水次序和用户用水次序,合理的次序应是地表水、地下水、城市再生水、雨水、跨流域调水。对再生水资源和其他形式水资源在质和量两方面进行合理配置,与社会发展状况和自然条件的相适应;在市场机制条件下,用经济杠杆、竞争机制来实现再生水合理的使用,依据利润最大的均衡原理。
3.3.3 处理工艺和技术的合理配置
一方面可选择适合西部干旱半干旱地区经济和地理特点的处理技术,促进再生水资源的高效利用;另一方面应不断更新回用处理技术,满足越来越高的用户和市场需求。可通过采用膜技术、脱氮除磷技术和臭氧活性炭等技术来实现高水质要求,最终实现再生水资源的优化配置,使水资源危机的解决与经济增长目标的冲突降至最低,取得经济增长和水资源保护的双赢。
4 再生水资源合理配置的研究
4.1再生水资源供需问题
根据目前水资源的供需平衡状况;各产业部门的用水结构;对水质的要求;用户的意愿和接受程度;卫生和安全问题;再生水水量能否满足要求及采用的技术措施能否达到预期的结果,分析预测未来人口增长、生活水平、经济发展以及生态环境保护不同条件下对再生水的需求。
4.2水资源承载能力
对水资源承载能力进行分析,研究再生水资源利用与水资源承载力相互影响的关系。同时考虑水资源保护问题,分析各用水对象在生产和活动中排放的污染物的总量,对水环境所造成的污染程度,制定合理的水环境保护和治理标准,力求将污染物的排放减少到最低程度,消除和减轻环境污染。
4.3再生回用水质标准
城市再生水有工业用水、城市杂用水、农业灌溉等几个利用方向,其中工业是回用水大户。制定适合西部地区特点的工业冷却水和工艺用水,城市清洁、绿化、冲厕和洗车用水,或城市景观用水,河湖、地下水的补水以及农灌等各种再生回用水水质标准。目前我国已经出台了城市污水再生利用相关的国家水质标准,如《城市杂用水水质标准》、《景观环境用水水质标准》以及《农田灌溉水质标准》,西部干旱地区可根据本地区用水特点制定相关的地方标准,为本地区提供不同用途的水质要求作参考,为设计和选择处理技术提供依据。
4.4 再生水的处理技术
针对西部干旱半干旱地区日照充足、干旱少雨、多风、冬季低温、地域辽阔和经济相对落后的现状,尽可能采用可再生能源(如太阳能、风能),利用闲地、荒地;选择利用“土壤—微生物—植物”组成的土地处理方法和“物理—化学—生物”组成的净化系统作为该地区再生水处理方案。城市污水处理的二级出水在常规处理的基础上,采用膜技术、活性碳吸附、离子交换等方法能获得好的水质。因此,常规处理工艺的强化、组合及高效低能处理技术,能耗、物耗和二次污染最少化的污水新工艺,都是西部地区污水资源化技术研究的主导方向。
4.5 再生水资源合理配置方式
再生水如何在市场经济模式中实现最优配置并产生最大的综合效益是一个重要的课题。自然生态、景观、绿化、浇洒道路等用水量大,可用再生水替代,具有较大的环境效益和经济效益;对再生水资源回用于不同部门、不同用途进行合理配置,以获取环境、经济和社会的最佳综合效益;对再生水资源和其他形式水资源在质和量两方面进行合理配置,与社会发展状况和自然条件的相适应;在市场机制条件下,用经济杠杆、竞争机制来实现再生水合理的使用,依据利润最大的均衡原理,确定相应最大利润下水资源再生的最佳投入,寻求再生水资源的优化配置模式。
4.6 用户的接受程度
我国再生水的利用在起步较晚,用户尚未认识到污水的再生回用除了作为一项公益事业,还能够带来可观经济效益、环境效益及社会效益,其间接效益和长远利益更是难以估量的。在风险评价的研究中,对于城市杂用的再生水对人体健康的影响进行风险评价;用于农灌的再生水对土地、粮食作物造成的长期影响等进行风险评价。推广污水回用,需给用户一个客观可信的水质保证,进行长期风险评价的跟踪调查,研究再生水的安全保障问题,向用户说明情况,使用户能放心接受并使用。
4.7 国家和地方政策
政府部门应制定合理的自来水水价、再生水水价及排污收费标准;制订适度超前的再生水标准、规范;对使用再生水的单位给予优惠政策;建立国家专项节水基金,支持、鼓励污水回用项目,国家和地方政府积极配合解决再生水项目建设投资渠道。政府还应加强科普知识和环保意识的宣传力度,出台支持性政策,必要时采取行政措施,鼓励支持再生水的回用项目。
4.8 管理体制
再生水资源的管理体系是再生水资源开发利用的重要环节,需设立相应的管理机构,明确管理的职责和范围。如工程管理机构负责建设项目的前期工作和建设过程;行政管理机构负责法律法规的制定和监督工作;经济管理机构负责再生水价格的制定和效益的分析;技术管理机构负责再生水水质的提高和水量的合理分配等等,其管理核心是综合管理。
5 结语
西部干旱半干旱地区水资源面临的形势非常严峻,再生水回用是解决城市缺水问题的一条有效途径。在可持续发展原则和水资源实现良性社会循环的基础上,针对西部干旱半干旱地区的地域和社会特点及再生水资源的特殊性,提出了水资源再生利用的研究重点是探索再生回用的高效低耗技术和再生水资源的优化配置方式,同时,还要重视公众意识、再生水的环境风险性、水质指标、政府的支持及系统的管理模式。采取宏观配置与市场配置相结合的协调方式,使区域用水及再生水利用计划,由市管理部门进行宏观控制,统筹规划和实施,以适应该地区发展规划,与环境、经济、社会协调发展。