再生水资源合理配置与可持续发展

再生水资源合理配置与可持续发展

李梅1^[1]，王洪波1，张克峰1

作者简介:李　梅(1968-),女，内蒙古包头人，山东建筑大学副教授，工学博士。

（1.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东，济南250101）

【摘　要】根据西部干旱半干旱地区的地域特点和水资源开发利用状况，作者分析了水资源短缺与水污染加剧对该地区可持续发展的影响，认为再生水资源的回用是解决西部干旱地区水资源短缺的一条有效途径。提出了西部干旱半干旱地区再生水资源合理配置应采用的可持续发展原则、优先考虑生态用水和工业用水德原则及综合效益最优化原则。探讨了水资源再生利用配置中再生水资源的供需问题、水资源承载能力、再生水水质标准、再生水处理技术、再生水资源配置方式、用户的接受程度、国家和地方政策及管理体制等方面的研究内容。指出宏观与微观相结合的协调配置方式，是实现可持续发展战略下再生水资源配置的最佳方式。

【关键词】水资源，再生水，合理配置，干旱半干旱地区，科持续发展。

Li Mei1，Wang Hong-bo1，Zhang Ke-feng1

(1.School of Municipal and Environmental Engineering, Shandong jianzhu University, Jinan,250101,Jinan China.;2. College of Environmental Science and Engineering, Chang'an University,Xi'an, 710054,Shaanxi,China)

Reasonable allocation of reclaimed water resources and sustainable development

【Abstract】According to the geographical characteristics and development of water resources utilization in the arid and semiarid regions of western Cina, the sustainable development, which was

influenced by water shorlage and increasing water pollution, in this area was analyzed, and then the reuse of recycled water to solve water shortage will be an effective way in this western arid and semiarid area. As a result, water reuse configuration should be adoption of sustainable development principles, priority to ecological water and industrial water principles and the principle of comprehensive

benefitoptimization.Furthermore，the reclaimed water supply and demand，carrying capacity of water resources，reclaimed water quality standards，reclaimed water treatment technology，rational allocation manner，willingness of user to accept，national and local policy and management system should be studied in advance.The best way to achieve the configuration of renewable water resources under the sustainable development strategy was the coordination configuration that combination of macro and micro.

【Key words】Water resources，Reclaimed water，Reasonable allocation，Arid and Semiarid area；Sustainable development

引　言

随着经济的发展、人口的增加、生活水平的不断提高，世界范围内淡水资源的需求和消耗不断增加；同时，大量的生活污水、生产废水未经处理或处理未达标就排放水体，造成水体的严重污染、水质恶化，加剧了水资源的短缺，致使许多国家和地区相继出现了水资源危机。中国属世界12个贫水国家之一，人均水资源占有量2200m³，只有世界人均占有量的1/4，全国有近80%的城市缺水。世界银行曾测算，中国每年因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。尤其在中国西部干旱半干旱地区，其地理位置与气候特点，决定了该地区的水资源更为短缺，特别是在城市，水资源已经严重影响着经济的发展和人民生活水平的提高。

1.西部干旱半干旱地区水资源开发利用状况

中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。其水资源特点为^［1］:

（1）降水量小，时空分布不均匀。其中，西部干旱和半干旱地区降水量最少，一般年降水量在100～300mm左右；

（2）冰川发育，分布广泛。冰川是西北干旱地区水资源的一种特殊存在形式，高山冰川的总面积达到3.2万km²；

（3）水资源总量较小，地域分布极不平衡。

西部干旱和半干旱地区的水资源特点，决定了其水资源开发利用潜力是有限的。目前西北干旱地区地表水资源的平均引水率已高达56%，远远超过中国的平均水平（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），这说明该地区可供开发利用的水资源已经很有限了，过度地开发不仅会引起水环境的恶化，也会造成河流下游地区的荒漠化、使地下水位下降，并引发地面沉降等地质环境问题，影响社会发展的可持续性。

2.水资源再生利用与城市可持续发展

城市可持续发展特征之一就是城市及周围地区有良好的水质和充足的水资源。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。在城市中，水的基本功能是生活饮用、工业生产、调节气候、喷洒道路、浇灌草丛树木、建造生态景观等，所以水资源对整个西部干旱半干旱地区的社会经济、环境的可持续发展意义重大。在满足生活生产用水的同时，营造清洁的水环境，是建设现代化生态城市的重要标志和必要举措。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生活水平的提高，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，那么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，而且符合在可持续发展前提下开发利用水资源的原则^［2］。中国近年来对水的再生利用研究有了一定的进展^［3］，这将会促进西部干旱地区再生水资源的开发利用。

3.再生水资源的合理配置原则

针对西部干旱半干旱地区水资源相对短缺，水环境污染严重，各部门对再生水有不同要求，以及宏观经济发展战略和中长期发展趋势，现提出以下一些原则。

（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、社会和生态环境的持续协调发展，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最优化配置的效率，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^［4］，从而取得环境、经济和社会协调发展的最佳综合效益。

（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，按回用对象可在农业灌溉、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。西部的一些城市正在建设为旅游城市，城市绿化和周围的植被面积越来越大，需要大量的生态环境用水，如果取用城市自来水，会造成优质水大量的浪费。生态环境用水的水质只需满足景观用水水质标准（GB/T 18921－2002）和城市杂用水水质标准（GB/T 18920－2002）即可，这样的水质是很容易实现的。城市中工业用水户的位置一般相对集中，且一年四季连续用水，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，应用简单的深度处理工艺就能满足其水质要求，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。而且地方政府可通过规定生态环境用水和工业冷却水只允许取用再生水，不允许用自来水等措施来进行制约和鼓励，这样将对区域经济的健康发展，缓解未来城市供水的压力起促进作用。

（3）综合效益最优化原则。

区域再生水资源优化配置的最终目标是在保护好水资源和环境的前提下，综合配置再生水资源、其他形式的水资源和其他有关资源，以获得区域环境经济社会协调发展的最佳综合效益。

1）再生水在不同部门之间的合理分配在西部干旱半干旱地区水资源的再生利用中，对再生水回用应在不同部门、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，这几方面的用水都可以用再生水替代，以获取环境、经济和社会的最佳综合效益。

2）再生水资源与其他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。对西部干旱半干旱地区，合理的用户用水次序应是: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，应与社会发展状况和自然条件的相适应。在市场机制条件下，依据利润最大的均衡原理，用经济杠杆、竞争机制来实现再生水合理的使用。

3）再生水处理工艺和技术的合理配置。一方面可根据实际情况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需求及相应的市场需求。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

再生水资源的合理配置工作，涉及区域规划中的区域特征状况、供水特征和废水特征及其设施、水资源保护规划、水污染防治规划、再生水需求量以及供水可靠性，因此，再生水资源合理配置是一个复杂的决策问题^［5］。区域再生水资源合理配置的研究内容包括以下几个方面问题。

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，生活水平提高，经济发展以及生态环境保护不同条件下对再生水的需求情况。

4.2　水资源承载能力问题

从水资源承载能力的角度来看，再生水资源的利用的提出和实施，应该是在区域水资源利用率很高，水资源开发利用水平接近或达到其现状水资源承载能力的时候，这是解决社会经济持续发展和对水资源需求不断扩大的必然结果^［6］，为此，需对现状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。同时应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

污水作为再生回用的前提是:提供满足用户水质要求的水，根据再生水的回用途径和利用方向，制定相应的再生水水质标准。城市再生水有工业用水、城市杂用水等几个利用方向，其中工业是回用水大户。为此应制定适合西部干旱半干旱地区实际情况和经济特点的再生回用水水质标准，将再生水回用于:工业冷却水和工艺用水，城市清洁、绿化、冲厕和洗车用水，城市景观用水，河湖、地下水的补水以及农灌等。目前中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》（GB/T 18920－2002），《景观环境用水水质标准》（GB/T 18921－2002）以及《农田灌溉水质标准》（GB 5084－2005），这些可供西部干旱半干旱地区参考，可根据本地区用水特点制定相关的地方标准，用以制定本地区不同用途水质的要求，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，冬季低温的特点，以及地域辽阔而经济相对落后的现状，探索高效节能、经济并符合生态原理的再生水处理工艺，尽可能利用可再生能源（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。目前随着水处理技术的发展，能达到一定水质要求的处理技术还是比较成熟的。对于城市污水处理的二级出水，在常规的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出水水质，但处理费用较高。因此，常规处理工艺的强化、组合，高效低能处理技术，能耗、物耗和二次污染最少化的污水处理新工艺，都是西部干旱半干旱地区研究污水资源化技术的主导方向。

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应予重视的重要问题。由于西北地区气候干旱、自然降水稀少、蒸发强烈，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，这几方面的用水都可以用再生水替代，具有较大的环境效益和经济效益。在西部干旱半干旱地区水资源的再生利用中，应加强对再生水资源回用于不同部门、不同用途进行合理配置的研究，以获取环境、经济和社会的最佳综合效益^［7］。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

再生水的利用在中国起步较晚，受传统观念的影响，用户对再生水的认识不深，尚未认识到污水的再生回用除了作为一项公益事业，它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。除了主观上的意识，用户对再生水的使用还受其他因素的影响:如再生水水质、再生水回用的风险性、再生水的价格、城市的缺水程度等^［8］。在对风险评价的研究中，应考虑诸如:回用于城市的杂用再生水与人体接触的可能性和危害性，并进行人体健康的风险评估；用于农灌的再生水是否会对土地、粮食作物造成长期影响？推广污水回用，需给用户一个客观可信的水质保证，长期进行风险评估的跟踪调查，研究再生水的安全保障问题，并向用户说明情况，方能使用户放心接受使用。

4.7　国家和地方政策

再生水回用需要得到国家和地方政府支持，要研究制定符合西部地区干旱半干旱地区特点的法律措施、社会规范和经济政策。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。为了大规模推广再生水回用，政府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，是众多因素和谐统一的系统工程。为大力推广再生水回用，便应对再生水资源的管理体系进行研究，设立相应的管理机构，明确管理的职责和范围，譬如: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。在城市范围内对水源、供水、污水处理、水回用、工业用水等进行统筹规划，成立城市水规划研究设计机构，明确规定再生水资源的产权、开发权、使用权、经营权，进行统一管理，并提出再生水资源的科学管理模式。

5.结　语

西部干旱半干旱地区水资源正面临着非常严峻的形势，再生水回用是解决城市缺水问题的一条有效途径。在坚持可持续发展原则和确保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。市管理部门应采取宏观配置与市场配置相结合的协调方式，统筹规划并实施区域用水及再生水利用计划，以适应该地区发展规划，促进环境、经济、社会协调发展。

（中译英:李梅，付恒阳检）

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［8］Haider Wolfgang，Rasid Harun.Eliciting public preferences for municipal water supply options［J］.Environmental Impact Assessment Review，2002，22（4）:337－360

【注释】

[1]基金项目:建设部科技计划项目（2008-K7-19），山东省科技攻关计划项目（2009GG2GGC06004）