第一节　城市污水资源化及回用途径

一、城市污水资源化的内涵意义

排入城市排水设施的污水，主要包括生活污水、符合排入城市下水道水质标准的工业废水、雨水和通过排水管道接口渗入的地下水。

城市污水处理分为两大类型，即达标排放型的无害化处理和达标回用型的资源化处理。城市污水资源化是将污水进行深度处理后，进行直接再利用，使之成为城市水资源的一个重要的组成部分。其意义如下。

1.可缓解水资源的供需矛盾

由于全球性水资源危机正威胁着人类的生存和发展，世界上的许多国家和地区已对城市污水处理回用做出总体规划，把经适当处理的污水作为一种新水源，以缓解水资源的紧缺状况。

《中国统计年鉴》指出，2012年全国废水排放总量684.8亿立方米，城市污水处理能力499.8亿立方米（日处理能力13692.9万立方米）。“十二五”期间，我国污水回用率将达到10％，则污水回用量可达50.0亿立方米。按中国年缺水近400亿立方米计，污水回用量相当于中国年缺水量的1/8。

综上所述，实施城市污水资源化，把城市污水处理后作为第二水源加以利用，是合理利用水资源的重要途径。城市污水处理后回用可以减少城市新鲜水的取用量，减轻城市供水不足的压力和负担，缓解水资源的供需矛盾，这对缺水城市来说意义更为重大。搞污水回用，实现污水资源化势在必行。

2.体现了水的“优质优用，低质低用”原则

各种用途的用水并非都需要优质水，以生活用水为例，其中用于烹饪、饮用的水约占5％，而对占20％～30％不与人体直接接触的生活杂用水并无过高水质要求。为了避免市政、娱乐、景观、环境用水过多占用居民生活所需的优质水，美国佛罗里达州规定：这些“用户”必须采用能满足其水质要求的较低水质的水源，即不允许将高一级水质的水用于要求低一级水质的场合。这应是合理利用水资源的一条普遍原则。由此可扩大可利用水资源的范围和水的有效利用程度。

3.有利于提高城市水资源利用的综合经济效益

①为城市建立第二供水系统，提供新水源。城市污水水质和水量相对稳定，不受气候等自然条件的影响，且就近可得，易于收集。与长距离引水制备自来水相比，不但节省了水资源费，还节省了远距离输水的动力费和取水管道的基建费等。同时，以城市污水厂二级处理出水为原水的再生水厂的制水成本一般都远低于自来水厂的制水成本。另外，城市污水回用要比海水淡化经济。海水含3.5％的溶解盐和有机物，其杂质含量为污水二级处理出水的35倍以上。因此，无论基建费或运行成本，海水淡化费用均超过污水回用的处理费用。所以，城市污水回用在经济上更具明显的优势。

②除减去了排污收费外，污水回用所收取的水费可以使污水处理行业获得有力的财政支持，使水污染防治得到可靠的经济保证。

③建设健康、良好的水环境是现代城市的重要基础条件，城区水系对净化空气、消除水体污染、调节局部小气候产生重要作用，大大改善了城区自然环境和人居环境。城市污水再生回用作为城区水系的补充水，为城市水环境的改善提供了一个契机。一方面它可以缓解城市对新鲜水的需求，另一方面也减少了排向城市自然水体的污染物量，由此而带来的直接和间接的社会效益、环境效益不可估量。城市污水回用在解决水资源短缺的同时，使部分被污染的水体逐渐更新、复活，可有效保护水源，降低该水源的水处理费用，使有限的资金得到更高效的利用。因为将严重受污染的水处理到合格的程度，不仅费用高昂，往往难度很大。

4.城市污水回用是实现环境保护战略的重要措施

城市污水回用与“清洁生产”、“源头削减”和“废物减量化”等环境保护战略措施是密切相关的。事实上，城市污水回用也是污水的一种“回收”和“削减”，而且水中相当一部分污染物质只能在回用基础上才能回收。

二、我国城市污水处理后的回用方向

我国对于城市污水处理利用的研究早在1958年就开始列入国家科研课题，20世纪60年代关于污水灌溉研究达到了一定水平，70年代中期进行了城市污水回用试验。80年代初，北京、大连、西安等缺水的城市相继开展了污水回用于工业与民用的试验研究，有的还修建了中水回用试点工程并取得了积极成果。

目前，我国的污水处理技术力量已经相当雄厚，“六五”至“九五”期间，在水行业科技攻关项目上，国家拨经费近亿元。特别是“八五”以后，在研究内容上的重心转至污水处理技术，并首次在攻关内容上实现了从水资源保护的综合治理、饮水微污染处理技术、城市和工业污水处理技术到污水回用技术的水的闭合循环，并强调污水净化与资源化技术的研究。根据《污水再生利用工程设计规范》（GB/T 50335—2002），其回用途径大致有五类，见表1-1。

（1）农、林、牧、渔业用水

农、林、牧、渔业用水包括农田灌溉、造林育苗、畜牧养殖、水产养殖、牧草、苗木、农副产品、洗涤及冷冻等用水，其中农业灌溉是将污水施于土地，同时满足处理与植物生长所需。城市污水回用于农业灌溉，历史悠久，范围也最广泛，为污水回用的首选对象。其优点如下。

①农业灌溉用水量较大，再生水回用于农业灌溉，不仅可以缓解工、农业争水的矛盾，还可以把节约下来的优质水用于城市生活，有利于合理利用水资源。如北京市通过再生水灌溉、雨洪水利用，2013年大农业用水9.09亿立方米，比2001年下降了48％。

②既可利用污水的肥效，还可利用土壤-植物系统的自然净化功能减轻污染。

③与其他用水相比，农业灌溉用水对水质要求不高，一般二级处理水经适当处理即可满足水质要求，制水成本低。

因此，城市污水处理后用作农、林、牧、渔业用水有着广阔的前途。

（2）城市杂用水　城市杂用水包括城市绿化、冲厕、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工、消防等用水。

从卫生和健康角度考虑，污水处理后作为城市杂用水应进行严格消毒；从输水的经济性出发，车辆冲洗和道路清扫用水应设置集中取水点，环境、娱乐和景观用水的供水范围不能过度分散，应以大型风景区、公园、苗圃、城市森林公园为回用目标。

（3）工业用水　工业用水包括冷却用水、洗涤用水、锅炉用水、工艺用水、产品用水等用水。

在城市用水中，工业用水所占比例很大，面对淡水日缺、水价不断上涨的现实，工业企业除了尽力提高水的循环利用率外，还要逐步将城市污水再生后回用。许多国家建有专门将再生水供给工业用水大户的工业水道系统，除作为冷却水外，还可以作为产品处理用水、原料用水及锅炉用水。其有利条件有以下几点：

①工业用户紧邻供水水源，就近可得，不必长距离引输；

②水源稳定，不会出现枯水期用水紧张的问题；

③城市污水厂的二级处理出水经过简单的深度处理，即可满足许多工业部门用水的水质要求，成本远比长距离引水低；

④可将节省下来的自来水供给城市居民生活用水。

城市污水再生后回用于工业有以下三种主要用途。

①冷却用水：冷却水在工业用水中一般占70％～80％或更多，且水质要求相对较低，因而是城市污水工业回用的大户和主要对象。

②锅炉补充水：对一般锅炉用水，尚需软化、脱盐等处理后方可使用；对于高压锅炉，特别是超高压锅炉，由于水质要求高，近期内还不可能普遍利用。

③工艺用水：由于不同的生产工艺对水质要求差别很大，因此应根据其对水质的不同要求而定。

（4）环境用水　环境用水包括娱乐性景观环境用水、观赏性景观环境用水、湿地环境用水等。

景观水体分为两类，一类为人体非全身性接触的娱乐性景观水体，另一类为人体非直接接触的观赏性景观水体。从环境质量考虑，景观用水应保持城市地面水的环境质量，注意防止水体富营养化的发生，在使用中可采用水生植物净化措施或人工曝气处理措施等，以使水体的水质符合要求。

（5）补充水源水　补充水源水包括补充地表水、地下水等用水。

补充地表水是指水体为维持自身发展过程和保护生物多样性所需要的水量，主要包括补充蒸发、渗漏损失和维持水质的换水量。通过补充河流、湖泊等水体，可以平衡其蒸发、渗漏等水量损失，并提供维持水质的换水量。

补充地下水是利用工程设施将经过处理后的城市污水直接或用人工诱导的方法注入地下含水层，以增加地下水储量的措施。其目的主要有：

①维持原有的地面承载能力和土壤结构，防止因过量开采地下水造成的严重环境地质问题，如地表下陷、沉降。

②城市污水处理后回灌地下水，可以提高含水层的供水能力，减轻或解决地下水开采与补给的不平衡，防止地下水水位下降，保护地表和土壤层的生态稳定，维持当地的气候不发生重大变化。

③沿海地区防止海水倒灌渗透入侵造成的土壤盐碱化。

三、城市污水回用的发展概况

城市污水再生回用，是城市供水开源节流的首选方案，是实现水资源可持续利用以保证经济和城市可持续发展的重要举措，它已成为众多国家的共识。

在国外，实施污水回用的时间较久，已有较多的工程实例。日本在1962年就开始回用污水，20世纪70年代已初具规模。有人说，从水源上看，日本靠污水回用支撑了20世纪60年代的经济复兴。纳米比亚于1968年建成了世界上第一个合格的再生饮用水工厂，日产水量4800m3。以色列100％的生活污水和72％的城市污水已经回用。俄罗斯虽然水资源比较丰富，但对污水回用也很重视，如莫斯科东南区设有专用工业回用污水系统，36个工厂使用再生城市污水。美国已有357个城市回用污水，1980年的污水回用工程已达536项，年回用水量9.37×109m3（农业占62％、工业占31.5％、娱乐等占1.5％）。

我国从20世纪50年代初开始采用污水灌溉的方式回用污水，但真正将污水处理后回用于城市生活和工业生产，有20年左右的历史。我国的污水回用事业大致可分为三个阶段：1985年前的“六五”期间是起步阶段；1986～2000年的“七五”、“八五”、“九五”这15年是技术储备和示范工程引导阶段；2001年以“十五”纲要明确提出污水回用为标志，国家进入到全面启动阶段。可以预见，随着我国经济持续发展和污水处理规模的不断扩大，解决水污染和水资源短缺的污水处理回用技术和事业，必将得到更好的应用和发展。

目前，我国已投产运行的城市污水回用工程已经很多。根据《中国城市建设统计年鉴》2012年对全国26个省市地区的数据分析，我国城市再生水量约占城市污水处理总量的14％。其工程实例见本书第九章。