1、论城市污水资源化的开发利用及其对策论城市污水资源化的开发利用及其对策水是重要的自然资源之一。北京地区水资源的特点是淡水资源不足。北京地处华北平原的东北部，年降雨量不足六百毫米，但降雨不均匀，多集中在夏季，而年季的变化又相当大，据实际资料记载，最大年降水量是最小年降水量的四倍之多。据有关部门估计，全市水资源人均占有量仅为全国人均占有量的六分之一，为世界人均占有量的二十五分之一，在世界一百二十个国家和地区的首都或主要城市中居百位之后。北京市年需水总量约四十二亿立米，而可供开采的水量只有3235亿立米，亏水达七十亿立米，遇到枯水年份，水就更加紧张了。其次是水资源分布不平衡。北京地区地面径流分布的特点
2、是东部地区水量较多，西部地区较少，而地下水分布的特点，亦是东部平原地区及近郊中心区为富水区，西南部地区为贫水区。水资源在国民经济发展中起着举足轻重的作用，无论是工农业，还是人们的日常生活都离不开水，水是宝中之宝，常言道：人可以一天不吃饭，但不能一天不喝水！可见水之重要。但是人们对取之则来，随手可得的所谓“自来水”，并不重视，总是错误地把水看成是“取之不尽，用之不竭”，便随意加以浪费。随着人口的不断增长，人民生活水平的提高，城市建设和工农业生产的发展，今后北京地区的需水量将会成倍增加。需水量增加与水源的不足将成为今后首都发展的主要矛盾，因此，水资源的开发和利用问题，如何开源节流，寻找水资源及合理
3、利用，是北京的首要任务，应该引起有关部门和领导的重视，必须当作一件大事列入重要议事日程。 1 城市污水资源化（污水回用）是解决北京水资源紧缺的有效途径 北京市领导为解决北京水资源紧缺的严重问题，曾多次召开会议听取有关专家、学者的意见，并且还有个说法；“如果北京缺水的问题解决不了，要考虑首都迁址的问题”，问题到了如此严重的地步。解决水资源不足的途径不外乎开源（引新水源）与节流（使用与管理）。在开源上人们往往只想到寻找新水源，从很远的地方去引水，如北京梦想了多年的“南水北调工程”，把长江之水调入北京，谈何容易！这要花费多么大的投资和人力物力呵！人们盼望等了多年，但实现还十分渺茫，真是“远水解不了近
4、渴”。而城市污水是一种水资源，往往被人们遗忘，和自来水量几乎相等的城市污水每年约有8亿立米左右，这部分水中只有0.1污染物质（比海水3.5少得多），其余的绝大部分是以水源的形式存在，成为城市的第二种水源，如能回用，将大大节省自来水的供应量，还能减轻排入河湖水体的污染，既解决了供水紧张，又改善了环境，真是一举两得的大好事。拿北京最大的污水处理厂高碑店污水处理厂来说，国家花了十几个亿的投资建成了一座每天能处理100万m3d的大型污水处理厂，其二级出水的污染物质只有0.001，与河水对比相差无几，对这样的水稍加处理再花少量的钱，就可以满足某些工业用水的要求，回用于那些对水质要求不高的而且用量又大的工
5、业、冷却、冲洗以及市政绿化等。如果每天有50100万立米的水回用，这就意味着每天可以减少50100万立米的自来水（相当于一座大型水源厂），将大大减轻城市供水的负担，让出好水供居民生活饮用，那么北京水资源紧张的局面即可望得到改善。此外城市污水就近可得，不受枯水旱季的影响，经二级处理的城市污水，再稍加深度处理，即可回用，基建投资和处理成本相对比自来水低得多，比“南水北调”不知要低多少倍。如果经处理的二级出水不加利用，让其白白流走，岂不弃之可惜！也是对资源的一种极大浪费！城市污水回用于工业，在国外已有很长时间，规模也很大，并收到了相当的经济效益和社会效益。据资料调查，美国有300多个城市实现了污水处
6、理后再利用，其中用于农业占58.3，回用量为3.0亿m3a； 回用于工业占40.5，回用量为2.0亿m3a。城市污水处理后用于工业和冷却用水，已经有20多年的历史。前苏联水资源虽然比较丰富，但他们的污水回用也有相当的规模，莫斯科市东南地区设有专用的工业水系统，有将近40家工厂使用处理后的污水，每天回用量达55.5万m3。著名的库里扬诺夫污水厂出水36.5万m3d，回用于工厂企业，获年利润超过300万卢布，并颁布了利用经处理的城市污水做工业用水的规程及污水处理后应达到的卫生化学指标。日本早在60年代就开始利用城市污水作为工业冷却用水的实践，建立中水系统，用于公共建筑的冲厕及洗涤用水。建立系统供给
7、工业区的工业水厂有：东京都江东地区水道，即是利用三河岛处理厂的二级出水经补充处理后供工业用水，水量为16.7万m3d。川崎市工业水道，水量为18.8万m3d，名古屋市工业水道，水量为3万m3d。三菱化成黑崎工厂引城市1万m3d，用作工业用水。此外，在南部非洲的纳米比亚，利用城市污水经处理后用于给水系统的补充水源。 我国的城市污水回用于工业起步较晚，从80年代以来进展较快。从中央领导到专家学者一再强调水资源的开发和综合利用的重要性。万里同志曾指出：“水资源保护利用，在当代我们这个地球上很重要，在我们国家，也是个重大的国策。水资源是我国考虑问题的出发点之一，无论做计划、办工业，搞其他事业，办什么事
8、情都要考虑这个问题。”建设部将城市污水回用列为“六五”和“七五”科研攻关课题，受到了足够重视。中国建筑技术发展中心和中国土木学会给排水专业委员会多次召开污水回用技术专题交流会，把污水资源化提到了议事日程。近几年全国各大城市开展了污水回用课题的试验研究，取得了一定的成果。 例如，由东北给排水院与大连市建委合作进行的大连市春柳河污水处理厂出水回用于工业的示范工程，解决了深度处理流程、水质标准、腐蚀性试验，微生物结垢等一系列技术难题，建立了供化工厂冷却用水系统，水量为4万m3d。武汉建材学院与青岛市政工程局，完成了污水回用于洗涤海带、市政、建筑工地用水等，收到了一定的经济效益。北京市政设计研究院从8
9、0年代以来，对污水回用开展了从小试到中试，到示范工程，取得了一定的进展。首先是对首都机场的污水处理，进行了回用水的处理试验，水质指标达到了日本杂用水的中水水质标准。在方庄污水处理厂工程中，设计建造了4万m3d规模的回用水系统（提供电厂回用水3.5万m3d、住宅小区用于冲厕、绿化0.5万m3d）。从90年代以后在全国最大的北京高碑店污水处理厂工程设计中，建造了一座处理规模1万m3d的回用水处理系统，为厂区提供污泥脱水机冲洗滤布、检修、喷洒、浇洒绿地、洗车用水水源。并进一步将处理后的二级出水，提供附近电厂的冷却补充用水，每天将达到8万m3d。目前，我院正将在进行50万m3d的中水回用于工业和城市绿
10、化的设计，不久将付诸实现。这将是一个不小的节水数字。另外，据了解天津纪庄子污水厂和东郊污水厂亦开展了工业回用水的试验与研究，为天津工业区提供冷却用水和洗涤用水。总之，国内近几年在城市污水资源化方面，已形成一股趋势，但目前多处于试验研究阶段，发展缓慢，真正用于工程实践尚有一定距离，但是在我国北方地区和沿海城市严重缺水的形势下，如何促进回用工程的尽早实现，克服认识上、管理上和物质条件上的种种阻力，是有关领导机关和科技工作者的责任。下面就我在多年工作中的体会，谈谈对当前存在的问题以及解决对策的个人见解，作为一个给排水工作者对北京缺水的焦虑和对节水的特别关注，提请有关部门重视，把污水资源化的问题提到议
11、事日程上来，尽快落实到工程实践中去，保证首都城市建设的可持续发展。 2 城市污水资源化的对策 2.1 在水资源的开发利用上应该建立一个统一规划管理的机构目前北京对水资源的开发和利用上缺乏统一规划管理，地面水主要由水利部门来管理，为农业灌溉和城市工业生产服务，但水利部门又不了解工业和城市发展要求，而城市、工业的发展，却很少考虑开辟水源工程的投资，并不考虑生产负荷量增加对原有供水设备的可能性。一些部门的建设和扩建，往往是在水源不太落实的情况下进行的，容易发生工农业用水之争，顾此失彼。 地下水资源也缺乏统一规划管理。现状是规划局管，节水办管，水文地质部门管，水利部门也管，形成“多龙治水”的局面，结果
12、可想而知，谁也没有管好。至于城市污水的回收利用更没有专门的机构去进行统一的规划管理和监督实施。我个人认为应当建立一个象英国泰晤士河水务管理局那样的机构“全市水资源委员会”“一龙治水”，在水资源的开发利用及城市污水的处理与回用等方面统一规划，统一管理，从组织上来保证协调各种水资源的合理分配和利用。2.2 要确立污水回用在水资源中的地位 过去人们在寻找水源时，总是优先选择地下水，次之是地面水，就近没地面水，就长距离引水。但一般都不把污水回用和这几种水资源平等对待，在规划水资源时，往往把污水不看作是资源，是废水。我认为客观评价水资源的顺序，应是地下水、地面水、城市回用污水，最后才是长距离引水。建议规
13、划部门今后在规划评价工程建设的同时，对水资源部分应加上城市污水回用的可能性，否则是不完善的。对像北京市最大的华能热电厂的建设地点，就考虑了其污水回用的因素，在高碑店污水处理厂附近，这样高碑店处理厂就有可能考虑每天向电厂源源不断地提供约10万立米的循环冷却补充水，否则将要花去向阳闸长距离引水的巨额投资。如遇枯水年份，将无水可供。2.3 加强污水处理与回用的科研与技术交流污水回用是个复杂的技术课题，包括城市污水处理及各种工业污水处理涉及技术问题也十分复杂，对设备腐蚀问题、微生物结垢问题，为了减少技术事故的发生，维护回用水的声誉，必须深入开展回用水技术课题的试验研究，建立全国性的学术组织污水回用协会
14、，在有关学会专业委员会领导之下，进行学术交流，技术经济政策分析，参与各大城市的水资源规划，协调科研设计任务，搞好国内外技术情报交流，为领导决策提供参考。 2.4 关于污水回用的运营费用和收费政策一般城市污水二级处理的费用，按照传统的活性污泥法计算，处理成本为：0.33元m3水（不计折旧）。如作为工业冷却水的水源，尚需再作补充处理，按照一般的常规处理，混凝沉淀（石灰法）、过滤、消毒，处理成本为0.13元m3水（不计折旧）。则最后1立方米回用水的总价为0.46元，比目前自来水售价1.5元m3（居民用水，工业用水价格更高）低一些。但是还有一种计算方法，二级处理的费用0.33元m3，不向工厂收取，只收
15、后一段补充处理的费用，只有0.13元m3，这对工厂有更大的吸引力，其价格政策起到了鼓励回用的作用，这就意味着对城市污水处理实行国家财政扶助政策。城市污水本来应该进行处理，这部分费用不应分担在回用的工厂身上，而应该实行排污收费的办法，目前各大城市都收取了排污费，但仍然偏低，只有0.3元m3，根据价格的提高，如果对每排1立米污水的价格适当提高，此部分费用足以维持污水处理厂的运营费用。另外，对于用户（即使用污水厂出水的工厂）来说，为了使用这部分新水源，厂内要建立双管路系统，甚至要改建、增建一些构筑物，这笔投资也不小，只有在水费明显有利的情况下，工厂才乐于接受。搞好污水回用发挥用户的积极性十分必要，单
16、靠行政命令是办不成事的。目前我国的污水回用尚处于起步阶段，很多用户还顾虑重重，从充分开发利用水资源的大局出发，应该实行低水费制，不能一下子让污水厂过度到以卖水为盈利，这就要靠政府部门的政策，污水处理厂仍是公益事业，还是应该由政府部门进行财政补贴。相反的对那些确实能用回用水而不愿意用却用好水，指标超标的单位，要狠狠的罚，甚至到停止供应他们好水。2.5 建立地方水资源法为了水资源的合理开发利用，保护水资源不受破坏和污染，当前迫切需要建立北京地区水资源管理统一法规（包括污水回用），制定各工业部门的用水消耗定额标准，出水排放指标，使各部门有法可依。2.6 关于污水处理厂的名称改革问题污水处理厂，特别是
17、将出水供工厂作水源的污水厂的名称有值得推敲的必要。污水一直被人们和社会所厌恶，甚至有的在污水厂工作的小青年连找对象都成问题，一听说在污水处理厂工作，人们心理上就接受不了。目前上海、深圳一些污水厂更名为“水质净化厂”，或“复新水厂”，“再生水厂”，以改变职工的社会形象。希望这个问题，在全国应该有一个统一规定为好。名称问题，其实反映的是污水处理厂的方向问题。只有所有污水厂都明确地以污水回用为方向，“复新”、“再生”才能名符其实，实至名归。2.7 工业回用与市政杂用水应用前景在北京市城市污水经二级处理后，再经适当处理回用于工业及市政绿化、公园景观、道路喷洒，其潜力很大，前景是乐观的。根据有关部门的测
18、算，工业回用约52万m3d，市政杂用水约4.6万m3d，总计为56万m3d。目前高碑店污水处理厂日处理污水100万m3d，完全可以将处理后的污水尽量作为水资源加以利用，这将大大缓解北京水资源紧缺的状况。 3 结论 综上所述，我国的城市污水处理及回用，正方兴未艾，城市污水作为城市第二水资源，回用于工业及市政清扫、绿化，是解决水资源紧缺的一条有效途径，尚未被更多的人所接受，被社会所承认，这就需要领导机关和节水部门大力加强宣传，实行适当的政策倾斜，抓紧开发、利用，使之实施见到实效。污水在常规的污水处理基础上，只要再加较小投资，即可实现污水资源化。否则，污水白白排走，不但浪费，而且污染河湖水系。在这里
19、我诚恳建议：在北京已花了巨额资金完成了高碑店那样大规模（100万m3d）的二级处理厂，只要再稍加努力就有可能实现回用水供应量达（50万m3d），这是相当可观的经济效益和社会效益，这对城市节水是一个不小的数量级。相信经过我们努力，在不久的将来会出现更大规模的回用水厂，填平补齐我国在污水回用于工业和城市方面的空白。论河流生物生态修复技术的内涵、外延及其应用何谓“生物-生态修复”，它的内涵和外延应该如何确定，以及不同技术措施的作用、效果和联系如何，等等。回答这些问题对推进和实施河流生物-生态修复工作具有重要意义。1.1 河流生物修复生物系指有生命的物体。一般指动物、植物和微生物。有时专指微生物，如生
20、物制剂、生物制品等等。污水生物处理和河流生物修复中的“生物”，一般专指“微生物”，不包括“植物”和“动物”。广义的生物修复也包括“动物”和“植物”修复。生物修复是指利用微生物的生命代谢活动减少存于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。它包括：污染土壤的生物修复；污染河流的生物修复；污染湖泊的生物修复；污染地下水的生物修复；污染海洋的生物修复；污染大气的生物修复；固体废物污染的生物修复等。河流生物修复是指用微生物或微生物菌群来降解河流水体中的有机物或有毒有害物质，如COD、BOD5、有机氮或氨氮、石油类、挥发酚等，或使这类物质变成无毒的、无害的
21、，如二氧化碳、氮气或水等，从而使河流水质得到改善，河流生态得到恢复或修复。生物修复已成功应用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。河流生物修复工程是指利用生物修复技术在河道内或河道傍侧修建或实施的旨在改善河流水质、治理河流污染的工程或非工程的技术手段。它包括：河道或水库内，以及坝、陂前的增氧曝气工程，用于改善或处理河流水质的河流傍侧工程、河流底部工程，以及直接向河道内投放特种、高效菌种或利用特种、高效菌种直接净化河流水质的工程技术等。1.2 河流生态修复生态指生物在一定自然环境下生存和发展的状态，也指生物的生理特性和生活习性。此概念下的“生物”，一般不包含“微生物”。生态修复是指利用生态工
22、程学或生态平衡、物质循环的原理和技术方法或手段，对受污染或受破坏、受胁迫环境下的生物（包括生物群体，下同）生存和发展状态的改善、改良或恢复、重现。其中包含对生物生存物理、化学环境的改善和对生物生存“邻里”、食物链环境的改善等。河流生态修复措施主要包含：工程措施。如：生态河道、生态堤岸、人工湿地和人工产卵场、越冬场、育幼场、回游通道，以及河道内增氧曝气等等；生物措施。如：植物生态修复措施，动物生态修复措施，生物增殖、放流技术等；综合措施。如：微生物修复与植物、动物修复的结合，微生物修复与生态河道、生态堤岸的结合，生态、生物修复与保育、管理措施的结合，河道内生态修复与河道外湿地修复的结合，陆地水土
23、保持、生态修复与河流生态修复的结合，等等。1.3 河流生物修复与河流生态修复的异同目标和对象不同：河流生物修复的对象是水质；目标是改善河流水生生物生存、生活和繁衍、发展的水质条件。河流生态修复的对象是水生生物生存和发展的整个环境，包括水量、水质、水位、流速、水深、水温、水面宽度，涨水、落水时间，以及产卵场、越冬场、育肥场、回游通道的修复或恢复等等；目标是为水生生物或特有的生物种群提供良好的生和发展环境。所采用的技术和手段不同：生物修复的技术核心是微生物及微生物使用和利用等。生态修复的核心技术是生态工程学和生物、生命科学等。两者的共同点和不同点：生态修复可以包含生物修复，生物修复可以是生态修复的
24、一个部分或一项主要内容；两者的共同点或共同目标都是改善或改良生物的生存和发展环境。不同点是：生物修复是针对水体污染的修复，生态修复是针对水生生物及其生存环境的整体修复。对于污染严重，并有产卵场、育幼场、越冬场或回游通道损伤及破坏的河流，一般应首先采取生物修复技术恢复河流水质，然后采取生态修复措施恢复河流生物栖息地和回游通道等。1.4 河流生物修复工程与城镇污水处理厂的异同相同点和不同点：河流生物修复是利用微生物净化污水的特点和规律，对受污染水体（河流）进行净化处理的技术；城镇污水处理厂是利用微生物净化污水的特点和规律，对用管道收集到的社区污水进行净化处理的技术。城镇污水处理厂的出水可排入河流，
25、也可用作市政回用、冲厕、农灌等等；河流生物修复工程处理过的河水一般必须重新流入河道。两者的相同点是技术内涵完全一致，不同点是工作对象的来源和工作成果的服务对象。由于污水处理厂工程和生物修复工程所处理或针对的水源不同和处理后的水量所服务对象不同，从而导致了污水处理厂工程与河流生态修复工程在建设地点、规模、工艺流程、产品形态、表现形式等诸多方面的差别。一般情况下，城市污水处理厂的进水污染物浓度高、变化小，河流生物修复工程所针对的河水浓度相对较低、变幅很大；在水量方面，河流生物修复工程面临的变化更大。因而，在工艺设计中，一般要求河流生物修复工程具有更强的耐冲击能力和防堵塞能力等。1.5 河流生物修复
26、与河湖污染直接净化和“就地生物处理”的异同除了河流生物-生态修复之外，河湖污染直接净化、“就地生物处理”等词语也经常被有关专家推崇和一些学者“炒作”。笔者认为：河湖污染生物修复工程技术与河湖污染生物直接净化工程技术、河湖污染“就地生物处理”工程技术，在内涵和外延方面没有明显的区别，其实质都是利用生物处理技术就地治理河湖水质污染，其表现形式也是相互包含或完全一致的。1.6 河流生态修复与传统河流整治工程的异同河流生态修复工程的目标是：修复或恢复受到污染、破坏或工程胁迫的水生生物的生存和繁衍的物理、化学和水文环境，及其“邻里”依存和食物链的关系。传统河流整治工程的目标是：防治洪水决堤、漫溢和确保人
27、类社会、经济和生命财产安全；或者是保证河流的航运能力等经济功能。两者的直接目的和目标虽然相差甚远，但其工作的对象却完全一致，即都是将工程的措施作用于河流或河道。因而两者的设计和实施过程，必然会存在着诸多的不同、对立和矛盾。这种对立和矛盾必须通过目标分析和不同学科人员之间的沟通、协调和共同努力进行解决。因为两者的最终目标都是为了人类自己。为此，从20世纪70年代开始，发达国家科技界和工程界针对水利工程对河流生态系统的负面影响，开发研究了河流生态恢复的理论和技术。从而，确立了解决这种矛盾和对立的基本方法和规则。河流生态工程在德国称为“河流生态自然工程”，日本称为“多自然型建设工法”，美国称为“自然
28、河道设计技术”。与之相应，一些发达国家在河道整治工程和堤防工程设计、施工规范中增加了河流生态建设的内容，或者颁布了专门的河流生态工程设计导则。依据这些导则和方法，河道水利工程在满足防洪、防灾和经济目标的同时，可以兼顾河流生态修复和恢复需求。2 不同技术措施的适应性评价及其合理使用2.1 对受污染河流的适应性河流污染治理一般应从源头做起。但源头治理能力也是有限的。以深圳河（含深圳湾，下同）的污染治理为例，截止2003年底，该流域已建污水处理厂四座，设计污水处理能力为142万m3/d，比当年实际污水排放量125万m3/d高 16.6%。然而，深圳河水质依然黑臭，常年处于劣类的状态。通过分析认为：污
29、水截流不彻底和深圳河纳污能力过小是主要原因，除此之外，还有城市面源和部分城区尚未截流等原因。一般认为，对于类似深圳市自然环境和社区经济布局的城市，污水截流管网健全，城市污水截流率可以达到90%，最高很难超过95%。深圳市河流枯水期的污水量远远大于径流水量，有10%的未截流污水，加上面源污染等因素，河流依然黑臭，应该是在情理之中的。除此之外，还有城市污水管网收集不到的边缘村镇污水，以及城市污水处理厂对氨氮、总氮、总磷的去处能力十分有限等，也是需要实施河流污染生物-生态修复的主要原因。河流污染生物-生态修复与城市污水处理厂相比，主要优点在于：不需要占用城区土地或优质耕地；不需要高于城市污水厂投资数
30、倍的管道网络及其维护；距城市居民区一般相对较远，不扰民或者较少扰民等。然而，河流污染生物-生态修复在治理污染方面，仅仅是对城市污水处理厂的补充，而不能代替城市污水处理厂。因为大量、高浓度城市污水采用污水处理厂治理比采用河流生物-生态修复治理经济的多。在河流生物-生态修复措施中，对于污染相对严重的河流，使用生物（微生物）修复比生态修复工程措施要优越得多。在生物修复工程中，河底工程和河道傍侧工程一般有微生物固定化的措施，比采用没有微生物固定化措施的河中曝气或直接投加微生物的效果好得多。在使用的微生物菌种方面，使用有针对性的高科技微生物菌种，比使用自然微生物菌种的效果好得多。2.2 对富营养化水体的
31、适应性湖泊、水库和河口、海湾、近海的富营养化，是人类社会的一个难题。城市污水处理厂和河流生物修复的办法，对有机污染物的治理效果十分显著，但当有机物被氧化、分解和挥发、无害化之后，总是仍有相当部分已经无机化的氮、磷营养物质不能得到去除。对于无机磷污染物，采用化学的办法基本可以得到有效；对于无机氮污染物，目前还没有比较好的处理方法。这些营养物质进入湖泊、水库、河口、海湾、近海等缓流水体后，在适宜的环境条件下，会使水体中某些藻类或植物疯长，产生水华、赤潮和富营养化，从而导致严重的生态灾难和水生生物死亡，以及造成湖泊水面萎缩、甚至消失等。氮、磷元素是植物生长必需的营养物质。因而，治理氮、磷最好办法是植
32、物生态处理或植物生态修复。对于城市而言，土地是制约植物生态处理和修复的重要因素。充分利用河滩、湖滩、海滩、海湾及其它湿地，以及荒地、林地、草地等治理氮、磷污染是重要的。对专门用于治理氮、磷污染的湿地而言，在海滩、海湾、河口和浅海，以红树林和海带植物比较好；对陆域湿地，以芦苇、茭草、蒲草、茭白等植物比较好。对河、湖、水库、海湾、海岸进行生态修复，必须满足防洪、防潮和景观等要求。2.3 对水利工程胁迫的适应性水利工程对河流生态的胁迫主要表现在两方面：一是河道、航道整治使自然河流渠道化，从而破坏水生生物的产卵场、栖息地和河流形态的多样化，以及减弱河流的自然净化能力和破坏岸边生态系统；二是水坝建设使自然河流非连
