回归本质，发现污水的价值| 2017世界水日主题：污水回用
世界各地将在今天（3月22日）庆祝第25个世界水日。早在2月初，联合国世界水日组委会就发布了今年的世界水日报告 “World Water Day 2017: Why Waste Water?”，而今年世界水日的主题回归到了水处理的核心——污水回用。为什么要浪费水？ 看完这份报告，估计也再找不到浪费水的理由。但是，怎样才算不浪费呢？ 可能对有环保意识的行业外普通民众，节约用水就是不浪费；但对于从事水处理的业内人士而言，应该明白将污水的潜在价值最大化，才是真正的不浪费。今天，我们将结合今年的联合国世界水日报告，向大家介绍世界各地污水回用实践案例，并分享两本关于水资源回用的好书。
2015年，联合国193个成员国在纽约召开可持续发展峰会上正式通过了17个可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs），旨在到2030年以综合方式彻底解决社会、经济和环境三个维度的发展问题，转向可持续发展道路。当中的第6个大目标是为所有人提供清洁饮水和卫生设施，其中具体目标的第三条是到2030年通过减少污染、消除倾倒废物现象、将危险化学品和材料的排放减少到最低限度、将未经处理废水比例减半、大幅增加全球废物回收和安全再利用等方式改善水质。
要在2030年实现这些目标，需要我们在基础设施及卫生设施建设上有足够和持续的投入，应对水资源短缺问题，增强国际合作，在发展中国家提高水资源利用效率及推广水处理技术，解决污水与城市生活、工业和农业的关系。
到2030年，全球用水量预计将增加50%，主要需求来自城市。我们需要新的污水收集和处理方法。污水回用是实践污水可持续管理理念的重要方式，有助于解决例如粮食生产和工业发展等方面的挑战。目前在许多发展中国家的低收入地区和城市，大部分污水都是在简单预处理甚至未经处理的情况下直接排入附近的地表水体。除了居民的生活污水，有些医院和工厂将高毒性化学品或医疗废物也排放到污水处理系统里。即使是有污水收集管网的城市，污水处理的效率也因系统使用情况的不同而各有差异，比如传统的污水处理不一定能去除一些特定的污染物，例如等内分泌干扰物。这意味着城市污水处理厂在未来需要技术和理念上的升级。
中水回用的双管网系统
美国佛罗里达州的圣彼得堡自1977年以来就开始使用中水回用与饮用水输送的平行双管网系统，中水管网供住宅、办公楼的消防用水和空调冷却水以及绿化用水使用。
▲ 美国佛罗里达州圣彼特堡的中水回用灌溉系统
机场污水的生物处理
位于荷兰阿姆斯特丹的史基浦机场，相当于一个45000人的小城。它的污水组成大致如下：50%来自机场的乘客和员工，25%来自升降飞机和餐饮，剩下25%是跟航空设备相关。经机场污水原位处理厂处理的出水能够符合当地水域的水质标准直接排放。
由于社会和环境压力，许多制造业开始回用他们产生的污水。这种实践促使越来越多的企业意识到污水可以是一种潜在的资源，并能为企业创造效益。联合国2012的水资源报告中写到，工业用水占了全球用水量的22%。2009年的相关数据显示，欧洲和北美的工业水量占比约为50%，发展中国家则为4%-12%。而发展中国家随着工业化进程的加快，估计用水量在未来10-20年会增长5倍。包括成本节约等驱动力会促进大家寻求污水回用的技术和解决方案。
产业生态模式
丹麦的凯龙堡(Kalundborg)有四个主要工业：Asnaes发电厂、挪威国家石油公司Statoil的原油精炼厂、诺和诺德Novo Nordisk 的制药厂以及Gyproc的石膏板制造厂。它们之间建立了高度密切的资源互相循环利用的产业生态体系，一个企业的副产品能作为另一个公司的原材料继续使用，形成闭合式的资源循环利用系统。例如Asnaes发电站每年接收来自Statoil石油公司的70,000立方米冷却水，经过处理后成为自己的锅炉进水，以及200,000立方米经处理的污水，用于日常的清洗用水。这种产业模式每年可以使凯龙堡节省300万立方米的地下水和100万立方米的地表水，大大节省了当地的水资源。
▲ 凯龙堡(Kalundborg)的资源循环产业生态模式
矿业中水回用
南非约翰内斯堡以东一百多公里的小城eMalahleni是Witbank煤矿场的所在地，其是南非的煤炭、钢铁以及电力中心，占全国发电量的70%。然而煤矿场的存在也造成附近供水资源的紧张。英美资源集团(Anglo American Mining Company)在这里建造了水处理厂，运用膜渗透的海水淡化技术，将采煤用水净化为饮用水。从2014年初开始，水厂每天可生产3000万升达到饮用水标准的清洁水，满足了12%的当地居民日常用水需求。另外，水厂还从处理工艺中分离出石膏，作为建筑材料。
▲ 英美资源集团在eMalahleni建造的水回用处理厂
为了满足产量最大化的要求，近几年无论是小型还是大型工业化农场，化学肥料和农药的使用量都有增大趋势，这使得农业变成一个潜在的环境污染源。使用未经处理的污水进行农业灌溉会造成地下水和地表水的污染，这已经成为许多发展中国家的大问题。然而，经过处理的污水则是一种非常规水源，其含有传统水源所没有的高营养物含量，是一种很有价值的资源，如能得到安全使用，将有助于改善当地的水与粮食安全状况。但这也需要水务部门和农业部门制定有效的措施来解决健康安全、效率和效益的问题。
▲ 联合国粮农组织（FAO）2005年数据统计的使用回用水灌溉的国家案例
由IWA于2008出版的书籍“Water Reuse: An international Survey of current practice, issues and needs”，其中“Water Reuse Practices for Agriculture(农业的水回用实践案例)”这一章对农业水回用进行了专门介绍。
▲ 用于农业的水回用的整体分析——在管理层面如何制定措施解决健康安全、生产效率和经济效益等挑战
作者从政策层面、技术层面和经济层面对农业的水回用进行了整体分析，分享了许多实践案例，是这方面难得的综述佳作。想了解更多内容的读者，可以访问IWA出版社网站http://www.iwapublishing.com/books/9781843390893/water-reuse
通过前面的介绍可以看出，污水中不仅蕴含着水资源，还有能量、营养盐等资源。人们已经用新的眼光来看待污水，世界各地从污水中回收能量和营养盐的工程案例日渐增多。国际水协会一直在理念和实践层面大力推广各种水处理的清洁技术，并帮助人们客观科学地看待污水回用。2015年， IWA发布了污水资源回收的最新报告State of the Art Compendium Report on Resource Recovery from Water，它对从污水中提取纤维素、生物塑料、中链脂肪酸和金属等新兴技术进行了介绍，并分析了水处理资源回收的可行技术，概述目前在技术、社会观念、经济和政策层面面对的挑战和机遇。您可以访问IWA 网站免费下载该报告的电子版。http://www.iwa-network.org/publications/state-of-the-art-compendium-report-on-resource-recovery-from-water/
虽然大家也对污水能带来的价值越来越给予认可，但是污水回用在公众接受度上仍面临着巨大挑战。如何在污水/污泥回用时保障卫生安全是普通民众最为关心的问题之一。以农业为例，当在我们处理污水/污泥，把经处理的污水和被加工成化肥的污泥用于农业生产的过程中，实际存在着很多卫生健康风险。例如收集和运输化粪池垃圾的工人、污水厂的员工和周边居民可能会由于长期接触污水/污泥中的有害物质而增加患病几率；再如污水和污泥未经过妥善处理就被回用于农业灌溉和施肥，使土壤、地下水和农作物受到到污染。
▲ 污水回用过程中一些潜在的卫生风险因素
针对污水回用的卫生风险问题，世界卫生组织（WHO）与IWA开展了合作，在世界范围内推广在回用污水和污泥中资源时应用卫生安全规划（Sanitation Safety Planning, SSP）框架。SSP是一种有效的管理工具，能帮助水务部门监测、识别、评估、控制污水/污泥回用过程中可能存在的卫生风险，保障人类健康。目前菲律宾等国已经开展了应用卫生安全规划框架的示范项目，并取得了良好的反馈。
最后，我们希望通过今年世界水日的推广，让更多人关注污水处理资源回收的话题，发现污水的价值，推动全社会向循环经济迈进。