以色列环保目的的污水循环和污水回用于农业

前言

　　不仅在以色列乃至世界各国的国家议程中污水处理都是一个迫切需要解决的中心议题。在人们产生的污水量持续增长的同时对环境的维护和保护其自然体系免受破坏的需求也提高了。所有这一切都要求公众和政府领导者要尽快采取认真的态度对工业和生活污水进行直接的和有效的处理，为保护水源，防止污染，并且对每一滴水恢复到干净状态后进行回用,达到全民族节水的目的。

绪论

　　从一开始，水就是人类生存的决定性因素。给水是也一直就是人类所面临的中心问题。虽然污水问题也是人类有史以来一直存在的，然而从工业革命及其带来的社会巨大进步时开始这个问题变得尤其尖锐，因为在取得巨大成功的同时产生了大量的废物和污染，正在威胁的地下水、河流、海洋和海滨。在以色列水资源是非常有限的，但我们却没有足够的意识去保护我们仅有的一点点水资源。这些年来，生活污水和工业废水通过河流和干涸河道流入大海，污染了国家的海滩、地表水和地下水，也污染了水井和矿井，导致它们无法使用。另外，多年的干旱和地下水的过量开采也导致了自然水资源平衡的破坏和水质的恶化。
　　在供水量日益减少的情况下，随着人口的增加和生活水平的提高对于水的需求量以 令人吃惊的百分数增加，这也是一个国家发展的正常结果。因此以色列的给水经济已经发现自己处在破产的边缘。
　　以色列的供水管理局负责解决这种水资源的短缺问题。由于天然水源已快耗尽，所以他们决定转向使用一种非传统的水源，即污水管道中的污水，将这种污水转变成净水后作多用途使用（除了饮用），其中主要是转变成适合于农业使用的水，如对多种作物进行灌溉。
　　早期的国内污水处理仅仅是以去除其中的生态卫生有害物为目的，然而，由于水源短缺加剧，对于由于未处理污水的渗透导致地下水遭到污染的危险的认识加强了，污水处理技术得到了发展，关于污水处理的看法也发生了变化。从此以再生污水进行农业和工业的回用，对于提高以色列的水资源平衡做出了贡献。
　　人人熟悉污水的恶劣的视觉效果和难闻的气味，但只有少数人才知道污水中只有千分之二的污染物（百分之一的五分之一），其余的都是水。这是很大的水量，其全年稳定的供水能力是可靠的。未经处理的污水直接排入天然水源中会对其造成以下几方面的破坏：
　　a)海滩被污染，动植物遭到破坏。
　　b)大量未经处理的污水将其中的污染物释放到水中从而引起了水中组分的变化(物理的、化学的、生物的和其他的)，导致整个水源在许多用途上变得不能使用或是有害于各种用途。
　　c)污水渗漏、垃圾填埋、工业废物、化粪池和缺乏防渗的污水处理厂渗出的污水造成了地下水的污染。
　　d)污染导致了数亿立方米的生活和工业用水的损失。
　　这些现象都急需一个解决方案。这种解决方案包含在一项新的污水处理方法中。

污水处理的过程

　　流动的水体有自净能力，即一种使污染物转变成有用、无害的物质的自然能力。这种自然的过程是通过混合，活性生物作用，部分悬浮物的沉淀和清水稀释等作用在水量充足的河流中发生的。一个类似于自然净化作用的工艺，是从空气中吸收氧（好氧工艺），用设备促进微生物和藻类的生长繁殖，并通过它们进行污水中有机物的降解。当排污量超过水体的负荷能力时，氧气被耗尽，需氧过程停止，厌氧过程（缺氧）开始。
　　污水处理的作用在于加速了自然净化的过程，使该过程以自然过程的几倍的速度重复进行。这种加速是通过加入了"人工的"比自然净化过程更为有效的步骤来完成的。
　　今天，通常认为污水处理要达到要求的处理效果（良好的出水水质）必须包括以下几个步骤：
　　预处理：用物理过程去除水中粗大颗粒或悬浮物-利用隔栅去除沙粒和油脂。
　　一级处理：在沉淀池中进行重力沉淀去除污水中原有的污泥。
　　二级处理：有溶解氧存在的生物处理（好氧工艺）
　　:常规的方法有：
　　· 氧化塘
　　· 滴滤池
　　· 活性污泥法
　　· 以上方法的不同组合。

氧化塘

　　这种处理方法是将污水排入一个能最大限度吸收阳光的浅池中。污水在其中停留几个星期直至绿藻出现，绿藻吸收阳光进行光合作用产生大量的氧气，然后细菌利用这些氧气进行水中有机物的降解。二级处理后的出水排入一个干净的池子中再停留一段时间来进一步提高出水水质。

活性污泥法

　　这种处理方法是通过机械设备如鼓风机、搅拌设备或通风装置为生物处理提供所需的氧。将未处理的污水注入含有很好活性的活性污泥曝气池中，这些活性污泥中有丰富的微生物群体。作为它们生命过程的一部分，微生物吸收氧分解水中的有机物和氮、磷化合物。由于微生物以飞快的速度进行倍数的生长繁殖，这个过程在6-18小时内即可完成。通过设在生物反应器内的曝气器及液体表面的搅拌设备使污水饱含氧气，并在流程中与来自空气的氧充分混合。这样使得在整个生化工艺中都能保持很好的微生物活性。
　　在达到反应器的停留时间后，就要进行增殖的微生物（活性污泥）和出水的分离过程。
　　这就是在流速非常缓慢的可以满足沉淀要求的沉淀池中进行沉淀。大部分的活性污泥循环回流到生物处理工艺（回流污泥），以保持反应器中适宜的微生物浓度和污泥的较高活性。

注入地下水处理法

　　将处理后出水注入土壤的含水层中既可以达到进一步处理又可以起到储存目的。将处理后出水注入地下水中有以下几种好处：
　　a)将处理后出水穿过土壤的含水层相当于进行了进一步的处理步骤：水在穿过的含水层土壤时进行了过滤，进一步接触土壤上层中的氧进行延时生物处理，通过吸附，离子交换和沉淀等过程进行物理化学的处理。
　　b)位于地下十几米深的含水层，贮存冬季不用夏季才用的渗入水量是可行的，没有蒸发损失。这种储存时季节性的，多季节的和多年性的。
　　c)渗入地下水还有一个心理上的优势就是它不与人类接触，这样在处理过程的终端，使用这种方法进行再生的水就变成了事实上的地下水。
　　处理后出水是从生化处理厂输送到回注地点的。回注工艺是由湿式和干式交替组成的过程，这样可以保持土壤含水层中的好氧状态。（湿式过程中没有空气能渗入土壤层，而干式过程就可让继续好氧工艺所需的氧气由空气中渗入到地下）

集水井

　　这些再生水是通过设在注入点附近的机井进行取用的。这些井呈环状排列在注入点的周围。它们的作用是汲取再生水并防止这些水通过渗透污染附近的饮用水井。
再生水从这些集水井中被汲取到主要的输水干管系统，然后把再生水的从产地输送到内盖夫地区的用户。

输送系统-"处理后出水管网"

　　早在20世纪50年代后期关于从Dan地区，Kishon Project和其他的处理厂收集处理后出水并加以处理，并接着回用的意见就已提出了。很明显如果这一计划得到实施将同时解决两个问题：
　　a)水源短缺的恶化
　　b)由未经处理的污水直接排入海洋中造成的海滩污染
　　随着20世纪70年代早期建设的开始，这种意见具体形成了实际的计划。经过数年的运行证明，即使经过最大限度的净化处理这些水还是被禁止饮用。因此决定铺设"处理后出水管网"，所有的这些水管和配件被涂成红色以区别于饮用水的管线。在处理后出水管网中的这些再生水只限于农业方面的使用-用于所有种类的作物的非限制性灌溉。

配水系统

　　这些再生水一部分是通过"处理后出水管网"直接供给消费者，另一部分是通过与已经存在的从其他水源继续供饮用水的管道平行的区域性管网输送给消费者的。现存的管网系统已改造成适合于从污水处理厂进行再生水的输送，另一个并行的管网则向消费者供应生活饮用水。此外，定居点的给水管网也进行了改造以保证灌溉管网和饮用水管网的彻底隔离。

总结

　　1．以色列是最早使用污水进行农作物灌溉的国家之一。今天它是世界上最高比例（大约是污水总量的三分之二）使用污水进行灌溉的国家。回用污水中取得的经验加上先进的灌溉方法，使以色列在国际上成为这个领域内的领先者。由于区域性的水资源短缺，可以预见在不久的将来大部分的污水将被处理回用，特别是用于农业。同时努力提高处理后出水的水质，以便扩大农作物的种植范围，促进灌溉方法的发展。
　　2．以色列的污水回用包含计划和组织、过去的成就、将来的发展计划、国家和地方的关于污水回用的流量预测、主要的处理地点的选取、主要方案的设计、不同地区之间的输送的总平面图、以及在以色列国内污水再生的投资估算。
　　3．国家在污水处理和回用领域的努力已经使以色列的两个主要的中心城市的污水的处理和回用的建设计划形成了羽状水网：Dan地区的污水再生计划和Qishon方案。这种国家的努力取得了一系列的成就：
　　解决了由污水引起的公共卫生问题。
　　防止了地表水和地下水的污染问题。
　　防止了环境公害。
　　利用污水作为一种非常经济的水源来解决日益增长的需水量。
　　4．到2005年，不仅是农业，各行各业对于水的需求量都将大幅度提高，这里主要是指淡水。这种需水量增加的结果导致可用于农业灌溉的淡水量降低到过去的一半。这样也就将使得农业部门对于污水灌溉的需求量增加了。
　　5．由于在农业上使用再生污水的优点得到验证，将来供水部门的很大一部分投资将投向污水再生领域。
　　6．目前污水量（处理前）约为3亿立方米/年，预计到2010年将达到大约5亿立方米/年。考虑到在处理和储存过程中水量的损失，可利用的污水净产水量将达到大约3.5亿立方米/年。
　　7．污水的主要来源是单位面积人口密度高的市区，目前提供的生活污水量可以占到总污水量的75%。
　　8．尽管1.2亿立方米/年的污水灌溉着总面积为185000公顷土地，（不包括Dan地区污水处理计划中的大约1亿立方米/年），仍有许多城镇还没达到污水再生或处理的最低要求。在国内许多地区普遍的途径仅将污水的灌溉作为一种污水处理的方法（后接最低的处理和贮存），并且只对棉花一类的非食用作物进行灌溉。
　　9．污水处理要达到的最高目标是防止对公共健康的危害，并同时保证适合于全国各地的农作物使用。
　　10．在过去十年中一个连续有序的从Nahariya地区到内盖夫地区的污水回用计划已经建立。目标是通过将小区域的污水使用计划合并成大的污水使用计划，实现污水供应和回收的灵活性：
　　北部地区：西加利利Qishon计划（包括Harei Nazerat，Qishon-海法和西加利利计划）
　　中部地区（西部）：沙伦和Dan地区计划
　　中部地区（东部）：Shfelah计划（耶路撒冷，Ayalon and Shfelat Yehuda）
　　南部地区：Be'er Sheva-Har Hanegev 计划
　　11．根据污水收集方面的不同，对于不同地区进行了等级划分：
　　未与系统相连的地区（如Arava）
　　相当部分的水为咸水的地区（如Bet She'an）
　　污水收集相对容易的地区（Yizreel Valley and Shfelat Yehuda）
　　具有丰富的和相对便宜的污水的地区(western Galilee, Sharon Region)
　　12．污水回用的总体规划建议最大限度的收集排污地区原有/产生的污水，并利用污水替代淡水。
　　13．过去的10年中污水都是在它的产地收集而无须输送到很远的地区。1995年以后污水就必须输送到现有收集区以外的地区（丹地区的污水再生计划，耶路撒冷计划，Qishon 计划）。
　　14．在末期，建议污水处理水平要达到能非限制性灌溉和替代沿岸平原地区半数的农业淡水需求量。北方的剩余产量将被调给南部的Sharon计划。
　　15．不同地区之间的输送管路要最大限度的适应系统的运行，满足在污水产量或收集量发生变动时有剩余污水能够以相同的水质输送到不同的用户。
　　16．在以色列，污水的回用计划要求向污水处理和回用方案投入巨大的资金，其中包括收集、处理、运输和储存的设备。估计总投资约为5.5亿美元，分配如下：
　　近期投资（1995-2000）约为2.5亿美元。
　　末期投资（2005-2010）约为4亿美元。
　　大部分的投资将被用于替换污水的处理或处置工程（约为4亿美元）来防止环境的危害和水源的污染。
　　17．污水回用计划必须考虑到组织方面的问题，也就是要建立污水处理公司和用户的组织，还有法律方面，包括污水排放者和农业使用者之间的关系。
　　18．以色列的各种污水处理回用计划中获得的专业经验和国家污水回用纲要都表明，为了环境利益和解决区域性水资源短缺的问题，要认真改进、解决污水处理问题的计划、实施和行动路线。