国际回用水的应用实例研究
论文类型 | 技术与工程 | 发表日期 | 2001-11-01 |
来源 | 21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会与展览会 | ||
作者 | JohnAnderson | ||
摘要 | 世界上的淡水供给是有限的,并且受到污染的威胁。农业、工业和城市供水需求量的不断提高导致了有限的淡水水资源的分配竞争。为了避免水危机,许多国家必须保护水资源,对供水和需水进行管理,减少污染和降低不断增长的人口对环境的影响。这篇文章主要讨论如何实现水的循环利用即水的二次使用,以减少对高质量的淡水水源的需求。水的回用提高了供水的可靠性,只用较少的淡水就能满足人类更大的需求,从而减轻了人类生存对世界水环境造成的影响。旧的“一次使用然后排放”的方法转换成新的可持续“保护、合理使用和再循环使用”的节约水的方法将造 |
John Anderson
国际水协会回用水专家组主席
摘 要:世界上的淡水供给是有限的,并且受到污染的威胁。农业、工业和城市供水需求量的不断提高导致了有限的淡水水资源的分配竞争。为了避免水危机,许多国家必须保护水资源,对供水和需水进行管理,减少污染和降低不断增长的人口对环境的影响。
这篇文章主要讨论如何实现水的循环利用即水的二次使用,以减少对高质量的淡水水源的需求。水的回用提高了供水的可靠性,只用较少的淡水就能满足人类更大的需求,从而减轻了人类生存对世界水环境造成的影响。旧的“一次使用然后排放”的方法转换成新的可持续“保护、合理使用和再循环使用”的节约水的方法将造福于整个世界。
回用水的工程在许多国家已经得到了成功的应用。这充分说明了大规模地回用水的可行性及其对世界范围内水资源的可持续管理方面的重要作用。本文列举了各种回用水实例。另外,对回用水中的关键问题和未来发展方向也作了讨论。
引 言
自然水循环
在自然界,水象能量一样,既不能创造也不能消失,只能从一种形式转化成另一种形式。自然水循环中,降落到地面上的雨水大部分通过植被的蒸发返回到大气中。部分雨水渗透到地下水层,还有一些雨水以径流的形式流到河流进入海洋,最后通过蒸发以降雨的形式返回到地面。少部分的水作为野生动物的饮用水是经自然过程净化的。
世界上的水几乎都是盐水(97%)。剩余的3%的水中,2/3以雪和冰的形式存在于极地和阿尔卑斯山地区。全球仅有大约1%的水是以液体淡水的形式存在。这其中98%以上的淡水是地下水,少于2%的淡水是可以利用的河水和湖水,因此液体淡水是非常有限的资源。(Bouwer 2000)
改变了的水循环
人类强加了许多新的水循环因素,从而使水的自然循环发生了显著的变化。强加的水循环因素如下:
·攫取河水和地下水作为城镇和农业用水
·处理后的和未经处理的污水返回到河流
·回收污水作为有益的再循环使用
·淡水短缺的地方对盐水进行脱盐
在世界上的许多地方,地下水是主要的水资源。对地下水的开采速率经常严重超过回灌的速率,所以地下水水位正在不断下降。由于地表引水用于灌溉引起的中亚地区咸海水面的下降可以作为极端的例子说明水面下降带来的问题。这个地方曾经是繁荣的渔业区,而现在咸海已缩小为原有尺寸的一小部分。先前的海边城市现在距海有几千公里远。可见这个问题对经济、社会和环境的影响是严重的。
城市的发展对水循环的影响也是严重的。城市供水取水减少了河流流量,同时,携带有大量污染物的雨水和污水的排放导致河水水质下降。在其收水区内城市高度发达的河流水质下降的更加严重。
暴露的水源短缺问题
世界范围内的淡水供给是有限的,并且受到污染的威胁。农业、工业和城市供水需求量的不断提高导致了有限的淡水水资源的分配竞争。在许多国家,可利用的淡水资源已经受到重度开发,有些情形下或许是受到过度开发。为了避免水源危机,许多国家必须保护水资源,对供水和需水进行管理,减少污染和降低不断增长的人口对环境的影响(Hinichsen et al 1999)。例如:
·在阿斯旺水坝下的尼罗河谷,目前的需水量超过了阿斯旺水坝的最大供水量。短缺量通过污水和排放的灌溉排水的回用进行补足(Croce 1998)。
·缺乏足够的供水是二十一世纪南非社会经济增长的最重要的限制因素。现有的计划表明2020年后需水量将要超过可利用的供水量(Odendaal et al 1998)。
水回用满足世界水需求
回用水是有价值的水资源。水用完之后不再是抛掉而是对其进行合理的处理得到回用即二次使用,这样就会减少对高质量淡水水源的需求。水的回用提高了供水的可靠性,只用较少的淡水就能满足人类更大的需求,从而减轻了人类生存对世界水环境造成的影响。旧的"一次使用然后排放"的方法转换成新的可持续的"保护、合理使用和再循环使用"的节约水的方法将造福于整个世界。
Felicia Marcus 是美国干旱的西部地区的前任环保局地方执行官,他说:"水的回用是管理我们的水资源的关键因素。通过水的保护和回用,我们可以满足环境的需求,而且可以得到可持续发展及成功的经济。"
Tom Hannigan 是加利福尼亚水资源部的首席执行官(CEO),他把回用水描述成满足加州未来水需求的"最闪亮的明星"。
可持续的水源管理政策的发展
澳大利亚的用水改革计划是一个水源可持续发展管理政策的例子。对河水水质降低的问题的忧虑导致采用可以实现澳大利亚水资源的可持续发展的新的公共政策措施。联邦采取的措施包括政府的财政支持用于减少水中营养物质的排放,如建造墨累河-达里河流域的一套新灌溉系统和满足各州引进环境处理流程的需求。州政府还引进了水改革措施。最新引进的是新南威尔士州的用水改革一揽子计划。此计划包括:
·在每一水域设置健康河流委员会来管理水质和水量目标。
·在每一水域制定相应的体现水质目标、河流水量及用水户与环境之间对水的分享的水管理计划。
·在市区制定体现水资源保护和回用措施的水发展综合计划。
·合并现有的水资源立法以形成新的NSW水管理条例2000。主要目的“实现新南威尔士的水资源的保护、保存和生态可持续发展”。条例包括:
·为了环境需求储存水资源
·根据水源的重要程度和保护价值确认水源保护区,对河流和含水层进行分类管理
·名确定义按水量分配的准许用水权,旱季时用水量可以相对减少。
·对于那些通过排放而削弱了水的回用的行为,引进水负荷为基础的罚款制度。
·在水贸易管理中可能包括的的回用水方面的问题。
水回用行动
供水的任务是为了提供满足消费者的需求和保护环境的可靠的服务。最近几年来,许多国家已成功的实施了水的回用项目。这样的事实说明大规模地回用水的可行性,以及回用水计划对世界范围内水资源的可持续管理方面有着重要作用。下面的例子是一些小型的已得到应用的回用水实例。
农业回用水
加利福尼亚州的蒙特里地区
蒙特里地区水污染控制局制定了一项计划,即每年使用高达2000万m3从蒙特里和附近村镇而来的回用水用于灌溉地势较低的盐碱谷的5000公顷种植作物。以往由于过度使用当地地下水用于灌溉使含水层受到海水的入侵。
墨西哥城
在墨西哥,墨西哥城的90%的废水用于灌溉墨西哥山谷和附近的一个降雨量较少且土壤贫瘠Mezquital 山谷。,流量约为45m3/s的回用废水运送到这里灌溉Mezquital山谷面积为90,000公顷的区域。废水回用于灌溉庄稼极大地提高了庄稼的产量。这种灌溉方式的另一益处是提高了Mezquital 山谷的地下水水位,形成了一个新的浅含水层,当地河流的基础流量也提高了(Jiminez-Cisneros 2000)。
以色列的丹地区
以色列的可用水资源量为1800百万m3/每年,其总的需水量已超过了这个量。为了满足供水需求,回用水广泛用于进行灌溉。约有60%以上的废水得到回用。从Tel Aviv来的废水经过处理(大约130百万m3/年)渗透到含水层,含水层能够对其进行深度处理。然后水从回复井中抽取,用泵打倒丹地区的管线,来满足丹地区和内盖夫沙漠的灌溉水需求(Shuval 1999)。
澳大利亚的维吉尼亚
在澳大利亚南部,已经执行了一项重要的计划,即以高达30百万m3/年的回用水作为供水。此回用水从 Adelaide 的Bolivar污水厂而来,运输到Adelaide北部的维吉尼亚区用于灌溉园艺作物。这项计划包括一个120,000 m3/天的再生水厂,水厂中有溶气气浮和过滤处理工艺(Marks 1998)。
城镇回用水
佛罗里达州的圣彼得堡
佛罗里达州的圣彼得堡从1977年以来执行了一项大范围的回用水的计划,现在能够供给10,000个业主使用,其中包括9300个住户业主使用。回用水使用包括城镇和居民景观场地使用,用于工业使用,用于空调的冷却水和消防补给水。这项供水计划平均提供80,000 m3/天的回用水,具体使用的数量由天气情况而定。在1993年,每天有100,000 m3以上的回用水供给消费者,70,000 m3的回用水用于注射深井以防止盐水入侵饮用水含水层。
加利福尼亚州的Irvine 大农场
Irvine 大农场水区(IRWD)1977年着手建造了一项双网的回用水方案。回用水用于灌溉景观场地,其中包括居民的花园(2000公顷);用于灌溉食用性作物(400公顷);用于补给观赏性湖水;用于冲洗汽车;用于包括地毯厂包括在内的工业使用。IRWD授权使用回用水冲洗高层办公楼的卫生间。IRWD双网供水系统供给1750户消费者57,000 m3/天的用水,每年输送的回用水水量超过15百万m3。
加利福尼亚州的南海岸
在加州的硅谷,圣约瑟和圣克拉拉县政府限定了淡水排放到旧金山海岸的南端的量,要求不要超过450,000 m3/天,以便减轻对敏感的盐碱湿地环境的毁坏。他们不再建造海水排水口,而是实施南海岸回用水计划来给城镇、工业和农业用户输送回用水。第一期的60,000 m3/天的回用水项目已于1998年建成使用。
阿拉伯联合酋长国的Abu Dhabi
Abu Dhabi从二十世纪五十年代的不到5000人口的小城镇快速发展成为如今拥有650,000人口的大城市。Abu Dhabi和临近的卫星城镇消耗350,000 m3/天的脱盐水。从城市来的所有的污废水用泵运送到在Mafraq唯一的处理厂,运送距离离市中心大约有40km。Abu Dhabi市政府的排水工程委员会在近25年中负责设想和实施对本地区的100%的污水进行处理,以达到灌溉公园、道路景观和草料牧场的用水标准的战略。如此这般,Abu Dhabi就不受高温和少雨天气的限制而发展成为一个花园景色城市。回用的水要经过砂滤和氯消毒的补充处理。约有200,000 m3/天的回用水输送到城市用于绿色景观场地的浇灌。绿色景观场地的灌溉用水规模已扩大到这样的程度,在夏季高峰用水时出现了回用水的短缺问题,因而下排水工程计划正在找寻克服缺水的方法,包括采用更加有效的灌溉方法和选用用水量少的植物和草地。(Al Mazroui 2000)
沙迦
同Abu Dhabi一样,阿拉伯联合酋长国的沙迦也依靠脱盐海水作为主要供水水源。脱盐水厂建在Al-Layyah电站,每天能生产90,000~100,000 m3的淡水。沙迦执行了一项雄心勃勃的回用水计划以便能够扩大其满足绿色景观的空间。沙迦市政府已建造了500公顷的绿色用地,其中的150公顷在随后的两年中种上了植物。公园、花园和林荫大道提高了当地的环境条件。沙迦污水处理厂现在已经扩展成为总处理能力超过100,000 m3/天的水厂。水厂中运行的是生物活性污泥处理法。回用水通过双层砂滤料和砾石的重力滤池过滤和氯消毒得到深度处理。回用水用泵运送3km到Sammnan的高地畜水池,来满足绿地景观灌溉水网需求的水压。(Cooper 2001)
澳大利亚的罗斯山脉地区
在澳大利亚的罗斯山脉地区回用水用于居民用水。此地区是悉尼西北部的新的住宅发展区,计划最终有300,000人在这里定居,第一期为100,000人建造35,000座房屋。计划建造二级水网系统给冲洗卫生间和浇灌花园提供回用水。计划的第一部分于2001年8月运行能供给10,000座房屋的用水。
澳大利亚的Homebush海岸
澳大利亚悉尼的Homebush海岸采用了水的回用形式供水。此海岸是悉尼奥运会的比赛所在地。来自雨水和处理后的污水的高达7000 m3/天的回用水,用于冲洗比赛地点的卫生间,用于浇灌露天运动场地,用于浇灌2000个住户的花园和冲洗卫生间。对回用水进行微滤和反渗透膜处理能够获得所需的水质。这项措施将要减少悉尼的淡水供给量约为850,000 m3/年。
Adelaide的Mawson湖区
Adelaide澳大利亚的Mawson湖区的住宅发展将要给10,000个住户提供3700套住房,还要建造一所大学和一个商业工业区。从住宅来的污水经过处理回用于冲洗卫生间和灌溉景观场地。另外,将房屋的雨水进行收集、处理和回用供给湖水补给水、住宅用水和景观用地的灌溉。含水层的蓄水和恢复功能利于贮存冬季额外的回用水量,并且在夏季高峰灌溉用水时提供水量。
工业回用水
亚利桑那州的Palo Verde电站
凤凰城的回用水用于Palo Verde电站的冷却水。此电站位于凤凰城西部55km处的Sonoran沙漠地带,年平均降雨量为175mm。电站的产电量是3810兆瓦特。回用水供给冷却用水补给量大约为250,000 m3/天。
澳大利亚的Eraring电站
在澳大利亚,从Dora Creek污水处理厂来的回用水用泵抽升到悉尼北部100km处Macquarie湖边的Eraring电站。在电站对水进行了微滤和反渗透膜的深度处理,从而达到了饮用水级别,然后在现有的脱盐厂对水进一步处理,得到的纯净水用于锅炉补给水为电站涡轮机提供蒸汽。回用水取代了以往由城镇供水系统供给的1百万m3/年的饮用水(Cole & Deans 1994)。
钢铁生产
回用水供给钢铁厂以满足不同处理过程中的用水,包括冷却用水、焚烧炉溶渣的淬火和焦炭炉的淬火。对现有的澳大利亚Port Kembla铁厂的回用水系统进行扩展,计划水量至少达到35,000 m3/天。
炼油厂
在加利福尼亚Richmond的Chevron炼油厂,从市政水区来的回用水作为冷却工艺用水。
新加坡的NEW用水
新加坡公用局计划使用10,000 m3/天的回用水示范工程展示回用水的适用性,向高技术和半导体工业供给经深度处理达到高纯度的水,处理方法采用微滤和反渗透的双膜工艺再接紫外线消毒。据最新报道,处理的水量为45,000 m3/天的项目正在建造中。
回用水补给水资源
随意的或无计划的对水资源的补给是广泛的,处理后的污水排放到河流和湖中,随后河水和湖水用于饮用水供给,常见的有泰晤士河和莱因河的水量补给,从源头到海洋之间出现多次的使用。在美国,环保局1980年对1246个供水系统所服务的人口超过25000的城镇中的8千万城镇人口进行了调查研究,研究发现水源供水流量低时,有两千六百万人的供水中含有5~100%不等的处理后的污水。
在南非,回用水在协调需水和可利用原水之间的矛盾方面起着关键的作用。1956年的用水法要求除用于有益的回用目的外,处理后的污水要返回到原河流,为满足此要求鼓励引进高水平的处理方法。其结果是回用水成为许多河流基本流量的稳定组成部分。例如,现有回用水中的50%流入了Hsrtbeespoort水坝,而此水坝是给Pretoria和Jihhannesburg供水的(Odendaal 1998)。
加利福尼亚州的洛杉矶
自从1962年以来,洛杉矶县卫生区利用回用水回灌地下饮用水层,回灌是通过Whittier Narrows渗水盆地实现的。在1978年,回用的水首先是对二级出水进行消毒,然后通过三级过滤的高级处理。回灌进地下水域的回用水的数量每年平均为盆地流入总水量的16% 。根据回灌的位置和含水层的特性,饮用水水井中的回用水占的比例为0~23% 。通过对获得的大量数据的分析,加州的独立科学小组得到的结论是Whittier Narrows的地下水回灌与通常采用的地表水供给一样是安全的。
加利福尼亚州的Orange 县
从1976年以来,Orange 县的第21水厂生产57,000m3/天的达到饮用水的标准的回用水,在压力的作用下,注入过量开采后的饮用水含水层以避免盐水的入侵。通过对地下水长达15年之久的严格监控,Orange 县还没有发现地下水对公众健康有影响。水厂目前已得到扩建,扩建后计划产水量为200,000m3/天,使用双膜处理工艺。
美国弗吉尼亚州的Upper Occaquan
在弗吉尼亚州,从Upper Occaquan再生水厂出来的回用水排放到42百万m3的给北弗吉尼亚的一百万人提供饮用水Upper Occaquan水库。一般情况下,回用水占水库总进水量的10~15%,在水库中的停留时间是26天。再生水厂从起初的55,000m3/天的产水量扩大到现在的100,000m3/天,计划要进一步扩展到200,000m3/天。
美国德克萨斯州的EI Paso
从1985年以来,德克萨斯州的EI Paso使用产水量为38,000m3/天的Fred Harvey再生水厂的回用水对Hueco Bolson饮用水含水层进行回灌。从EI Paso饮用水井抽取供水之前,回用水的停留时间大约是2年。还没有发现对与人类健康相关的水质参数有不利影响,但是含水层的总溶解固体含量有所提高。
纳米比亚的温得和克
温得和克是纳米比亚的首府,位于纳米比亚中心高地,处于喀拉哈里沙漠东部和纳米比沙漠西部之间。离此最近的常年河流是距离为750km外的Kavango河。为了解决旱季严重缺水的问题,1968年在温得和克建造了一座产量为4800m3/天的再生水厂。此水厂是世界上第一座饮用水的再生水厂。运行30年中,水厂一直稳定地生产出可接受的饮用水水质的回用水。经过几次的扩建,水厂的现行的产水量已经达到21,000m3/天,采用的处理技术是双膜过滤技术。
从1968年以来,回用水占温得和克总供水量的4%。但是在旱季严重缺水的季节,回用水所占的比例可以达到31%。回用水配水之前同Goreangab水处理厂的处理后的水相混合,旱季时最大的混合比为1:1,1968年以来平均的混合比为1:3.5。从Goreangab水处理厂来的混合水再同来自几个其他水源水库的水相混合,所以通常情况下,回用水在任何时期和任何区域所占的最大比例是25%(Van der Merwe 1996)。
健康问题
美国供水协会(AWWA)颁布了如下的回用水政策。
首先,AWWA认为最好的可接受的水质的水应当满足饮用水目的。采用回用水可以明显减少对有限的传统饮用水供水的需求。其次,AWWA鼓励在把饮用水用于非饮用水目的的场所使用回用水。最后,AWWA说明当区域原水有限且回用水的水质相当于或者超过其他原水的水质时,AWWA不反对将回用水用于非直接饮用目的。这种情况下,回用水成为现有的水源的补充水源,但是应当对其进行相应的适当处理。各种水源的水质必须是卫生部门和水的用户可接受的。
为了确保供水安全性,应当对饮用水水源进行密切监控。总的目标是回用水工程至少应该提供同传统的供水工程一样等级的保护公众健康的水质。回用于饮用水的水质问题同任何饮用水供水工程相同。涉及的参数包括致病菌、有机物和无机物。由于回用水的来源是污水,所以处理技术必须能够解决高度的微生物和化学污染问题。当缺乏回用于饮用水的专门标准时,工业上采用了"多级屏障"的方法确保用水的安全性和可靠性。多级处理单元或其他技术能够去除或灭活涉及的每一种水质参数值,尤其对微生物指数更加有效。
1976年到1983年间,温得和克进行了回用水的流行病学研究。还没有发现癌症或其他疾病的异常情况。使用回用水的地区腹泻病的发病率并不比未使用的地区高。研究者用老鼠作了致癌性研究,还作了回用水的诱变分析,以及对鱼进行了生物学监视,结果都为阴性。研究者的结论是使用回用水对人类健康不会有不利影响(Isaacson et al 1987)。
美国的丹佛市对水量为3800m3/天的饮用回用水示范设施进行了10年的实验研究。试验包括水的综合测试和健康研究。结果表明饮用回用水采用的深度处理水工艺保证了供水的安全可靠性,能够满足美国现行的及提议的饮用水标准。研究发现回用水的水质比丹佛市目前的供水水质还好。研究者对回用水和现有的饮用供水作了整整两年的慢性毒理性和致癌性研究,任一试样均未显示其生命期中有对健康不利的影响。研究者对回用水和现有的饮用供水还作了生殖研究,通过对两代人的生殖研究表明使用这两种水没有不利影响。即使污染物的限定量减少了,研究者在任一水样中还没有发现生物体(细菌或病毒),也没发现任何致病化合物(有机或无机)(Lauer 1996)。
美国的圣地亚哥市最近对补给饮用水供给的回用水进行了健康影响风险评价研究(HES)。HES对回用水和饮用水原水作了对比研究。回用水从处于Mission流域的Aqua Ⅱ(200m3)深度处理的再生水厂而来,饮用水原水是城市的Miramar饮用水处理厂的进水,此进水后来混合了位于San Pasquel的Aqua Ⅲ深度处理的再生水厂来的回用水。健康顾问委员会得出的结论是:使用Aqua Ⅱ的回用水作为原水供水所带来的健康影响风险少于或者等于现有的城市原水供水(Oliveril & Eisenburg 1998)。
前景展望
国际性问题
尽管回用水计划取得了成功,但是仍存在未解决的问题。即使回用目的相似,水质标准也有所不同。采用回用水作为饮用水补充供水是否安全仍处于争论之中。此外,还没有确定妨碍回用水使用的关键问题是什么,究竟是增加了费用还是影响了环境?
国际水协会的回用水小组是一个国际性的网络组织,在世界范围内一起工作,通过水的回用达到对水进行更加可持续的管理,目标是找到回用水需要解决的关键问题,以及为消除水回用的障碍所需采取的行动。关键问题包括:
·水的回用和可持续管理:项目决策中如何才能建立可持续性?
·不同的回用目的要求怎样的回用水水质?
·如何才能解决淡水水源中有计划的和无计划的水循环的矛盾?
·实行者能保证水质和运行可靠性吗?
·水回用的国际准则能得到发展吗?
·采取怎样的步骤才能提高公众对水回用的理解?
·如何最好的利用专业知识和水回用的世界性团体对水实施可持续管理?
国际准则
水回用中要求采取有效的措施保护人类健康和环境。采取的措施必须是在经济技术上可行的。不同国家采用不同的方法满足回用水条例和准则。方法从高技术/高费用/低风险(例如加州条例的22条)到低技术/低费用/考虑风险(例如WHO准则)有所不同,采用哪种规范由当地的经济承受力和用水风险性而定。由于采用方法是不一致的,并且还没有统一的科学方法,就增大了公众对风险的关注,有时会在回用水项目中一些不必要的较保守的解决方法站了上风。
国际行动小组最近提出了一项建议,要求制定统一的回用水国际准则(Anderson et al 2000)。不管我们住在哪里,使用给定水质的回用水在特定的使用场合所形成的风险是一样的。因此,制定统一的回用水标准(考虑全球范围)是可能的,可以从低质/高风险到高质/低风险之间分成几个渐进的水质档次。使用回用水带来的风险由公众的接触程度、投加消毒剂的剂量和公众的反应而定。此风险是应用、应用的方式和当地的客观条件的函数。可容忍的应用风险性水平由当地的环境和费用结构进行调节。因此,根据水质/风险性选择的方法应当以全国或全省环境(使用回用水的当地)为基础。国际准则必须不仅明确规定该回用水水质给具体用途带来低风险的情况,而且必须就如何评估和管理风险使之与当地环境可承受的风险相匹配也提供指导。
当用最小的处理系统都有可能造成健康和环境的不利影响的时候,低风险的方法造价将很高。有些情况下,一个控制方法如果对风险性、费用和持续使用的经济可承担性作了平衡,那么此方法应该是一个较好的选择。制定一个分几步走的灵活的国际准则的优点是单个国家可以通过攀登投资渐进的台阶,当国民经济的发展使其更能承担较低风险时再提高回用水水质。在任一时候,单个国家都能使从回用水和难得的资金投入中获得最大的效益。建立统一的国际回用水准则有如下优点:
·国家和地方当局可以把注意点从制定标准转换到风险管理方面。
·以制定统一的准则,国际研究和发展努力可朝向更好的目标。
·一个共同的国际准则将会改善公众对使用回用水的理解和信心。
在Anderson等人(2000)的研究论文中,作者认识到本文提出的国际准则的概念需要进一步的发展,从而能够据此制定工作文件和征求讨论和建议,以便使这一概念得到进一步的发展。
水的分配/分散处理和回用
在过去的150年中,最有益于从个人到整个社区的公众健康的是引入了给水和排水系统。 在澳大利亚,1880~1920年间引进的安全管网供水系统使死亡率下降一半,使传染疾病病例和婴儿死亡率都下降了十分之一。
如今有些国家的环境组织正支持一项运动,即考虑节水而返回到单个的家庭供水系统。单个家庭系统具有减少管网的费用的优点。这种家庭系统是解决有大片灌溉面积的农村大用户的用水分配问题的合适的解决办法。在市区现行的单个家庭供水系统需要进行大量的技术改进,从而达到公众健康和环境效益所接受的程度。
回用水厂靠近使用地点能够减少社区供水系统的管网费用。如果从回用水的运行、可靠性和处理费用方面考虑,社区系统往往优于单个系统。折中的街坊内的处理和使用回用水的系统从长期考虑是对的。澳大利亚为若干个400~800个住户小区提供回用水服务的计划正在实施中。
澳大利亚的研究组织CSIRO正着手一项有远见的计划,即对管网供水系统、下水道系统和排水系统的基本设计条件进行重新评估。本工作的先期结果表明:通过在街坊范围重新设计系统和系统单元布置,可以有可观的降低服务费用的趋势(Speers 2000)。
社区教育
这里明显地存在人类同水循环相互作用的社区知识缺陷。这些缺陷包括缺乏几乎全部的给水和污水系统如何工作的知识。如此就限制了公众对自身水系统的认识和对公众健康风险的关心。多数有关水的可利用的信息知识对普通人来说非常专业。由于缺乏专业知识,社区中关于给水和污水工程的咨询过程经常受到耽搁和受挫。如果社区公众有相应的专业知识,那么在咨询之前就会提出有关水的问题而对其进行合理的讨论。昆士兰州目前社区正进行为期两年的水知识培训教育以提高社区的水意识(Bovill & Simpson 1998)。
回用水产品和等级
社区教育的必要组成部分是对那些可理解的专业术语的使用。目前世界范围内正进行激烈的讨论关于如何恰当的描述基于水质的回用水等级的术语问题。另一个建议是根据最终用途来描述回用水产品。或许把基于水质和基于最终用途的想法相接合,可形成一个有可行的和可理解的回用水系统。用简单的和容易理解的术语描述回用水将有助于社区教育,并将提高公众对回用水的信任。
经济及可持续性
在澳大利亚的多数沿海地区,发展新的淡水供水系统的费用经常超过$0.40/m3。内陆干旱地区的费用往往要高得多。在纳米比亚,温得和克回用水厂经过最近的扩建之后,水回用的费用是Kavango河引水系统估算费用的30%(Van der Merwe 1996)。
评估回用水工程的经济及可持续性需要做大量的工作。最近的实例是悉尼水公司于1999年12月所作的回用水战略,它以$/m3的单位等量衡量回用水工程的年费用,以kWh/ m3当量能量单位衡量温室气体的影响。White & Howe(1998)对这种每年折算费用法进行了说明。这种方法的分析结果建议:
·选择大的工业回用水和城市景观回用水项目靠近水处理厂比双网居民系统供水更加经济。
·间接饮用水回用比许多非饮用水回用更昂贵,但是非饮用水回用可能有较高的温室气体影响。
·分散处理及循环系统要作进一步的评估。
·仍可以采用费用较低的节水措施,只要它可以提供10~20年的发展空间。在这段期间内,可以引进先进的水回用措施用并进一步提高这一处理技术。
脱盐
最近几年来,反渗透薄膜合成技术的发展极大地降低了海水和苦咸水脱盐所需的能量和费用。能量修复系统的发展使海水脱盐的能量需求减少到小于3kWh/ m3。这些薄膜提供了使回用水水质达到饮用水标准甚至更好的机会。有些情形下,脱盐和深度处理水系统的水的费用少于新建的常规供水水源的水的费用。
结 论
世界范围内的淡水供给是有限的,并且受到污染的威胁。农业、工业和城市需水量的不断提高超出了有限的淡水水资源的供给量。为了避免水源危机,许多国家必须保护水资源,对供水和需水进行管理,减少污染和降低不断增长的人口对环境的影响。
水的回用的增加了有效供水,只用较少的淡水就能满足人类更大的需求,那么也减轻了人类对水环境的影响。从旧的“一次使用然后排放”的方法转换成新的可持续的“保护、合理使用和循环使用”的节约水的方法将造福于整个世界。
回用水工程在许多国家已经得到了成功的应用。这充分说明了大规模地回用水的可行性,以及回用水计划对世界范围内水资源的可持续管理方面有着重要作用。工程经验和综合的健康研究说明回用水可以作为饮用供水的补充。
为了提高回用水技术,为了建立国际准则,提高公众对水回用的认识和提高工程的经济性和可持续性,仍需做许多工作。尽管有关水的问题经常看起来很复杂,或者有时是难以解决的,但是我们在克服水短缺问题和满足世界用水的近20年内的节水和回用水中看到了巨大的进步,随后的10年我们有希望发展更高的技术。相信通过我们的共同努力,人类可以扭转世界水环境的恶化,并且可以满足世界范围内的对水的需求。
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