第一部分 总体情况篇

第一章 全球再生水利用现状

第一节 中国

一、水资源开发利用现状

尽管我国水资源总量位居全球第六,但存在时空分布十分不均、人均少和局部过度开发等问题,突出表现为资源型缺水(11个省份人均属重度、极度缺水)、水质型缺水(超过40%河长水质劣于IV类)及管理型缺水(用水效率低下),属于较为典型的资源型缺水国家。

时空分布十分不均(见图1-1)。水资源总量排名全国前四位的流域(长江、西南诸河、珠江、东南诸河)均位于南部地区。例如,南方四区国土面积占全国的36%,但降水量(降雨量+降雪量)占全国总量的65.8%;北方六区国土面积占64%,但降水量仅占34.2%。

人均少,且地区差异显著。2014年,我国人均水资源量仅为2018m3,属于中度缺水。根据联合国2005年的全球统计数据,我国人均水资源量在不同层面的比较排序中均位列倒数(见表1-1)。分地区来看(见表1-2),各省份的水资源禀赋差异显著,2009年西藏的人均水资源量高达139659m3,而最低的北京和天津却仅有127m3。目前,辽宁、河南等9个省份属于极度缺水地区,甘肃、江苏属于重度缺水,处于丰水状态的省份有西藏等6个。概括而言,人均数据显示我国水资源地区差异非常显著,局部缺水严重,特别是北方地区。

图1-1 2013年我国一级区水资源总量分布

表1-1 我国人均水资源量国际排名

表1-2 我国各省人均水资源量

注:全国人均值为1816m3

水资源开发利用呈现出农业用水为主,工业、生活用水增加的特征(见图1-2)。新中国成立初期,用水总量中的97.1%归农业;到了2013年,农业用水占比已经下降到62.7%,而工业、生活的用水量比重已经分别提高至23.4%、12.1%,且近年来不断升高。目前,我国的用水结构与世界平均水平较为接近,主要表现在农业用水占比依然较大。而在经济发达国家,工业用水比例往往超过60%,这反映出我国在水资源利用结构与效率方面同发达国家间的差距。

图1-2 我国年度分产业用水量

水资源存在局部过度开发。据统计,正常年份我国缺水总量约在400亿m3,水资源开发利用程度也已经达到26.3%的世界较高水平。例如,2013年长江区的太湖流域开发利用率高达227.0%,海河水资源流域开发利用率104.1%,利用程度堪忧(见图1-3)。

随着社会经济的发展,城市化进程的加快,水资源短缺以及水环境恶化引发的一系列问题已日益成为城市发展的瓶颈。传统的水资源开发方式,如开发地表水、开采地下水以及跨流域调水等已远远不能满足各方面的用水需求,同时从可持续发展的角度也应逐渐抛开传统方式,从非传统水源方面着手开发利用。在非传统水源中,城市再生水利用无疑是最为有效的方式之一。再生水是指污水二级处理出水再经深度处理后达到一定水质指标以满足某种用水要求,从而达到回用目的的水。城市污水便于收集,易于处理,且能够形成规模化,稳定可靠,不受制于降雨等因素,作为城市第二水源要比海水、雨水来得实际,更比长距离引水节约成本。据粗略估算,城市供水量的80%变为城市污水排入管网中,收集起来再生处理后70%可以安全回用,也就是说,一半以上的城市供水量可以变成再生水,返回到城市水质要求较低的用户,替换出等量自来水,从而相应增加城市一半供水量。另外,城市污水的再生回用还可大大降低污水的排放量,减轻环境保护的压力。

图1-3 2013年我国水资源开发利用率

注:图中太湖流域归属于长江流域;开发利用率=(该水资源区供水总量÷相应地区水资源总量)×100%。

二、污水回用发展历程

我国污水处理中再生水回用方面的研究和实践整体上起步较晚。20世纪80年代前后,我国建设的城镇污水处理厂大部分处理工艺是采用以去除悬浮物为核心的简单一级处理;20世纪80年代中期,为了应对水中BOD等有机物引起的水质黑臭现象,开始推行污水二级生物处理;直到20世纪80年代末我国许多北方城市频频出现水危机,污水再生利用的相关研究和技术才真正得到广泛关注,但由于经济鼓励措施的缺乏、中水配套设施规划和建设的滞后以及监督管理薄弱等种种原因,污水回用在我国很多省市发展依然缓慢;进入新世纪后,《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)颁布实施,进一步提升了城镇污水处理要求,明确了将一级A标准作为污水回用的基本条件,城镇污水处理才开始真正从“达标排放”转向“再生利用”;“十五”“十一五”期间,我国再生水事业发展较快,先后进行了污水资源化利用技术与示范研究,建设了集中再生水利用工程,并陆续将再生水纳入城市规划。以北京市为例,自1987年以来,北京市政府先后制定了一系列再生水设施建设管理的相关政策和再生水利用的相关标准。2003年起,北京开始大规模利用再生水,到2010年再生水利用量达6.8亿m3,并成为北京市水资源的重要组成部分。按照“十二五”时期经济社会发展目标预测,到2015年北京市再生水用量将达10亿m3。随着《北京市加快污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案(2013—2015年)》和北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11890—2012)的实施,污水再生利用将会得到进一步发展。

国家住房和城乡建设部公布的数据显示,截至2010年,我国城镇污水处理厂的污水日处理能力已达1.25亿m3,较2006年提高了80%,年处理污水总量约350亿m3;全国城镇污水处理再生水生产能力达1209万m3/d,年再生水利用总量33.7亿m3,约为总处理量的9.63%。根据国务院颁布的《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》,“十二五”期间,我国将大力推进节水型社会建设,到2015年,全国城镇污水处理厂再生水利用率将从2010年的不足10%提高到15%以上,新增污水处理能力约4500万m3/d,新增再生水利用能力约2700万m3/d;全国规划建设污水再生利用设施规模2676万m3/d,全部建成后我国城镇污水再生利用设施总规模接近4000万m3/d。再生水已成为许多城市和地区的“第二水源”,广泛用于工业冷却、园林绿化、道路浇洒、景观用水、河道生态补水等途径,有效缓解了城市水资源短缺,同时实现了污染物源头减排。但同发达国家相比,我国的再生水利用仍处于起步阶段,再生水资源的开发利用还有巨大的空间和潜力。

三、再生水利用现状

目前,我国再生水回用还面临着诸如城市污水处理回用缺乏相关规划,设施建设滞后,再生水价格偏低,制度建设与技术标准体系不完善等一系列问题,这使我国城市污水处理回用水平仍处于较低水平。进入“十二五”以来,国家投资力度加大,污水处理业快速发展,再生水回用也进入了发展阶段,由国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部以及国家环境保护部共同起草的《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》已经发布(见表1-3)。

表1-3 “十二五”部分地区新增城镇污水再生利用规模 单位:万m3/d

2010年,我国再生水利用量较大的省份主要集中在淡水资源较匮乏和用水量较大的环渤海地区以及降水量较少的北方地区。其中山东、河北、辽宁、江苏的再生水利用规模均超过100万m3/d,尤其是山东的再生水利用规模已达到了284.3万m3/d。西藏、青海、广西、湖北、江西、海南、福建、台湾的再生水利用规模小于5万m3/d,吉林、黑龙江、浙江、安徽、湖南、广东、云南、甘肃、宁夏的再生水利用规模均在5万~20万m3/d,各地区污水再生量占全国的比例见图1-4。

图1-4 2010年污水再生量占全国的比例分布图

我国“十二五”计划新增再生水利用规模见图1-5。其中,东部、中部、西部规划新增污水占总量的百分比分别为47%、26%、27%。

图1-5 我国“十二五”新增污水再生能力的地区分布

我国“十二五”新增再生水中,市、县、镇“十二五”新增污水再生量占总新增污水再生量的比例见图1-6。其中,设市城市占78%,县城占18%,建制镇占4%。

图1-6 我国市、县、镇“十二五”新增污水再生量占总新增污水再生量的比例

从再生水回用用途来看,主要用于景观环境(45%)、工业生产(24%)和农林牧业(23%),目前,我国再生水主要回用于非饮用回用类别上(见图1-7)。

图1-7 2009年我国再生水利用结构