水回用的发展历程:成功的关键和发展趋势（一）
水回用的发展历程:成功的关键和发展趋势（一）
10th IWA Conference on Water Reuse (July 5-9, 2015, Harbin China)
第十届国际水协会水回用大会将于2015年7月5-9日在中国哈尔滨召开
大会网站http://www.iwareuse2015.org/，盛情邀请水行业专业人士参会
水回用正日益成为可持续水资源综合管理中必不可少的部分。由于缺水问题日益严峻，供水规划已不再单纯依赖传统的淡水资源，而是开始多方面发展。人们开始在成本较低的常规水源与成本较高但却更加可靠且可持续的供水方案之间权衡利弊。在此情况下，考虑到人类生活环境和地球自然栖息地的可持续发展，水循环使用似乎是最具可行性的解决方案。
在过去三十年间，全球范围内成功的水回用项目和各种应用已有数千例。水回用是经过验证，针对缺水问题的有效解决方案，亦是减轻气候变化对淡水资源可用性影响的必要途径。
尽管水回用项目在过去几年里已经在全球范围内积累了很多成功经验，但水回用新项目的实际实施和运作仍会面临很多难题和管理障碍。水回用的优势及其在水资源综合管理中的作用还未被很好地了解。此外，水回用项目的经济效益和财务状况仍很难评估和证实。为了更好地解释水回用对可持续发展和城市用水循环管理的作用，国际水协会（IWA）水回用专家组发布了一份综合指南，指导水回用在全球应用（Lazarova等人， 2013)。针对水回用的不同应用，专家组选取了不同国家的大型水回用项目和一些还不为人们所知的案例研究，详细阐明了水回用成功的关键，并总结了相关运作经验。这些项目和案例分析可以使我们更清楚的意识到未来世界在确保稳定供水和保护环境上面对的难题，并向我们说明了设计良好、综合完整且符合目标的水回用实践的益处。
水回用应用和“用途导向”的方法
在水回用中，一个重要的新概念是“用途导向”的方法，这涉及到符合最终用户质量要求的再生水的生产。因而，计划的水回用应用会影响相关的污水处理标准，污水回收技术以及其操作的可靠性。如今，已经通过技术证实，利用水回收和净化技术可以生产不同质量要求的纯水，包括与饮用水标准同等，甚至标准比其更高的净化水。
再生水的主要应用还包括: 农业灌溉、园林绿化、工业回用和地下水补给。在传统的污水应用中，农业和园林灌溉在世界范围内被广泛应用，具备完善的健康保护指南和农业操作规范。其中，农业灌溉是再生水的最主要用途，其对于食品安全的益处和贡献是公认的。城市用水循环，特别是园林绿化，近来迅速发展，对于城市未来的可持续发展至关重要。其它相关的高性价比的应用还包括环境改善、城市再生水的建筑物内循环使用和工业使用。
饮用水的间接回用，特别是地下水（蓄水层）补给，将经过最终处理的再生水储存在环境缓冲区，这在很多国家被作为解决供水需求量增加的有效方法。此外，饮用水的直接回用，可作为一些国家在未来20年期里应对缺水问题时的解决方案。这一方案在纳米比亚已经应用了超过40年，近年来也开始在美国实施。
污水回用最初主要涉及非饮用水回用和饮用水的间接回用两个方面，但随着水回用的日益普遍，大量因素改变了人们的应用选择。未来，净化水会成为饮用水的供水来源之一。以饮用为目的直接回用，在很大程度上减少了再生水的抽水距离和压力，也就是减少了成本。饮用水直接回用的其它优势还包括市区可用再生水的完全回用，可以应用现有的配水基础设施。然而，实施饮用水直接回用需要人们对所应用的技术有信心且信赖，相信其能够始终生产安全可以放心饮用的水。
再生水在水资源综合管理和城市未来发展中的作用
世界上很多供水机构都会制定一个统筹式供水规划，以便维持供需平衡，降低供应中断的风险。统筹式供水规划的常见要素包括控制需水量增长的节水措施和降低供水中断风险的水源多样化。规划方案通常包括非传统水源的开发，例如水回用，雨水和暴雨的分散式给水，以及海水或苦咸水的淡化。对于供水管理人员来说，制定统筹式供水方案的原则是将不太可靠低成本的供水（例如河流地表水）与相对可靠的高成本的供水（例如再生水和淡化水）整合，制定出一个成本适中，但却足够安全可靠，且供应中断风险较低的供水方案。
统筹式供水这一理念的应用始于1995年，美国加利福尼亚West Basin，当时这一方案的主要目的是降低对进口水的依赖，并满足日益增长的水需求。如今，水循环使用已经成为West Basin供水方案的关键部分，2005年时占供水总量的7%，当局计划在2025年时将这一比例提高至41%。该方案的杰出之处在于其将再生水生产分为多个不同的类别，每类再生水都被“设计”用于不同的特定用途，针对所需用途进行特定处理: 经三级处理及消毒后的水用于灌溉和其它城市用水；经反渗透及高级氧化处理后的水直接用于蓄水层补水以避咸海水；经一级和两级反渗透处理后的水用于低高压锅炉补给水。在此地区，干旱时期无法确保常规水源正常供水，而再生水，经过验证，能够成为用户的可靠水源，与新鲜淡水相比，花费更少。干旱时期使用再生水能避免地区工业因缺水而导致的损失，对经济、环境和社会等方面均有益处。
水资源综合管理的另一个成功案例是澳大利亚悉尼的城市供水规划。自2006年起，这座城市已经制定出一套更加可靠且多样化的供水方案，该方案减小了城市对于降雨的依赖性，降低了干旱断水的风险。该方案包括节水、深层储水、水回用和海水淡化。到2010年，水循环占悉尼供水总量的6.6%，到2015年时将会翻倍。悉尼城市供水方案的主要益处在于增加了干旱时期的供水安全度，改善了环境水流和河水水质，并且延缓了近期对建坝存水的需求。
值得注意的是，即使是在降雨量丰富的地区，水回用对于水资源的综合管理仍十分重要，新加坡就是一个很好的例子。由于集水面积有限且人口密度大，公众、商业和工业的需水量都相对较高，因此，新加坡成为了一个缺水国家。随着高新技术的创新和使用，新加坡将“用过的水”（Used Water）（在其它国家通常称为污水）视为战略性资源，力求更加有效地实现供水的可持续性，争取可以满足30%的需水量。成功的关键因素是新生水（NEWater）方案，该方案获得政府的强烈支持，并且进行了有效的公众教育和传播。此外，新加坡公共事业局（PUB）制定了整体方案，实施水资源的整体管理，也是该案例成功的关键因素。
对于人口密集的城市地区和大都市，水回用对于城市用水循环管理至关重要。将未来城市转变为节水和休闲的城市，就像北京和天津一样，将再生水回用纳入城市总体规划。欧洲最大的城市用水回用计划由马德里自治区发起，目标是通过生产70Mm3/ y r 的再生水满足10%的需水量，再生水会通过1200km长的双配水管道配送。
未完待续
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