论污水再生利用的意义及前景

【说明：该文入选2004年建设部科学技术司、城建司主办，国家城市给水排水工程技术研究中心汇编的《全国城镇污水处理工程建设与技术交流研讨会论文集》，2004年9月10日发表于建设部《建设科技》杂志第17期（总第39期）。】

论污水再生利用的意义及前景

提要：水是生命活动的物质基础，也是人类社会赖以生存、发展的最宝贵的自然资源。水量不足与水质污染，是困扰许多城市的共同难题。本文分析了污水的再生利用对缓解城市供水不足与水质污染的积极意义，并对污水再生利用的现状、前景和现实问题进行了一些探讨。

关键词：水资源污染再生利用

１、水的重要性

1.1、水的环境意义

水是地球的重要组成部分，它以气态、液态和固态三种形式存在于大气、地面与地下，成为大气水、海洋水、陆地水（包括河水、湖水、沼泽水、冰川水、地下水），以及生物体内的生物水，组成了一个统一的相互联系的水圈。地球表面71％被海洋覆盖，海洋水容量达13.86亿Ｋｍ３，占地球上水的储量的96.5％；陆地水为4760万Ｋｍ３，占3.4％；大气水（含水汽、水滴和冰晶）12900Ｋｍ３，占0.001％；生物水1120Ｋｍ３，占0.0001％。降水、径流的侵蚀、搬运和堆积作用，又是改变地貌形态的最主要的外营力之一。

1.2、水的生态意义

水是生物体不可缺少的重要组成部分，生物体的含水量一般在60％-----80％，有些生物可达90％。生物的一切代谢活动必须以水为介质，生物体内营养的运输、废物的排除、激素的传递，以及生命赖以存在的各种生物化学过程，都必需在水溶液中才能进行，所有物质也必须以溶解状态才能实现生物体细胞与外界环境的交换。水的热容量很大，达4.2X103焦／克.oC，使其成为一个巨大的温度调节器，为生物创造了一个稳定的温度环境。水是植物光合作用的重要原料，植物通过光合作用，为动物提供生命所必需的氧气以及整个生态系统中的初级生产量（primary production），以维持生态系统的平衡。水是水生生物的支撑体和生活的环境介质。水还决定生物在地球上的分布。

1.3、水的社会意义

水是自然界中最活跃的因素，在各种自然资源中，除土地之外，与人类的生产、生活最为密切，它的作用是其它资源无法替代的，是维持工农业生产和人类生活最基本的要素。人类对水资源的利用，主要有消耗水量的河外用水，如工业、农业和城镇用水；以及不消耗水量的河内用水，如利用水域的航运、养殖、旅游，利用水能的发电和生态用水（如冲淤，污染物的稀释、降解等）。

2、水资源状况

2.1、水资源分布

尽管地球上水的总量很丰富，近14亿Km3，但97.5％是咸水，在其余的2.5％的淡水中，又有87％是人类难以利用的两极冰盖、高山冰川和永冻地带的冰雪。人类可以利用的江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0.26％。因此人们比喻说，在地球这个大水缸里，可以利用的只有一汤匙。同时，水资源的分布也很不均匀，除欧洲因地理位置优越、水资源较为丰富外，其它各洲都不同程度地存在一些严重缺水地区，尤其是非洲撒哈拉以南的内陆国家，几乎每个国家都存在缺水问题。

我国水资源总量2.8万亿Km３，居世界第6位，但人均占有量只有2300m3，是世界人均量的1/4。我国水资源在时空分布上也极不均匀。我国大部分地区受季风气候影响，降水量的年际和年内变化都很大，从而导致水资源的时间分布不均。在兰州－－－秦岭一线以及长江中下游以南地区，年降水量变差系数Cv在0.25以下，其中西南诸河通常在0.20以下，是全年降水量Cv值最小的地区。淮河流域、黄河流域及华北地区，在0.25----0.35。东北的东部为0.20----0.25，西部为0.25----0.30。广大西北地区，大部分在0.40以上，干旱盆地可达0.70以上。在年内变化上，我国年降水主要集中在6----9月份的雨季，这四个月的降水量占全年的比重，在南方为50----60％，北方为70----80％。在空间分布上，总体上是南多北少，东多西少。我国水资源的81％集中在长江及其以南地区，该区域人均占有量约4000m3，为全国平均值的1.6倍。北方地区水资源匮乏，辽河、海滦河、黄河、淮河四片流域面积占南方四片的一半，水资源量却只有该区域的12％，海滦河流域最为突出，人仅占有量只有全国平均值的16％。

2.2、水资源污染

2.2.1、水资源污染的发生

自然界不存在化学概念上的“纯水”，天然水在循环过程中不断和周围环境接触，溶解了许多物质，使其成为一种成分复杂的溶液。通过分析发现天然水中几乎含有化学元素周期表中所有的化学元素。天然水中进行着多种化学及物理化学作用：固体物质的溶解和沉淀，酸碱反应，水化学平衡体系中离子成分与气相间的平衡，氧化－－还原作用，固体物质与水中离子成分之间的交换反应，有机物的矿化作用，生物化学作用等。水在自然界不断循环，水体中的污染物经扩散、稀释、沉淀、氧化还原、分解、水生生物的吸收等作用，会不断得到净化。当排入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力，使水体恶化，影响了水体原有用途的使用，就称为水被污染了。

2.2.2、水资源污染的因素

引起水资源污染的有自然因素和人为因素大亚湾石化区废气超标 废气与噪音治理迫在眉睫
。自然因素如矿物质的溶解，火山爆发、泥石流、滑坡、崩塌等自然灾害，动物尸体、植物残体的腐烂等。人为因素主要有工业废水、生活污水和农业退水三方面。各种工业企业在生产过程中排出大量废水，包括工艺过程用水、机器设备冷却水、烟气洗涤水、设备和场地清洗水及生产废液等，成分极其复杂，污染物含量变化很大。生活污水是人们日常生活中产生的各种污水的混合液，包括家庭生活污水和各单位、团体、企业经营办公产生的污水及公用事业排出的污水等。在农业生产中，农作物栽培、牲畜饲养等过程中排出的污水和废液，统称农业退水，农药、化肥及牲畜粪便等是农业退水污染的主要方面。

2.2.3、水资源污染物

引起水质污染的污染物按其本质可分为物理污染、生物污染和化学污染。物理污染主要是由于水中含有的悬浮物及杂质，可以从颜色、浊度、温度、悬浮固体、放射性等指标来衡量。生物污染主要是水中含有的细菌、藻类、霉菌、病毒、原生生物、寄生虫卵等，多是由生活污水、医院污水或污水处理厂排水引起的。化学污染是指水中由化学物质导致的水质污染，主要有无机无毒物质，如酸、碱、一般无机盐及氮、磷等诸物营养物质等；无机有毒物质，如重金属、氰化物、氟化物；耗氧有机物，主要是腐殖物质和水生生物的生命活动产物及生活污水和某些工业废水中的有机物，如碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素、纤维素等，这些物质进入水体后，通过微生物的生化作用分解，消耗水中的溶解氧，在缺氧状态下发生腐败分解，使水质恶化，可以通过生物化学耗氧量(Biochemical Oxygen demand 简称BOD)、化学需氧量((chemical Oxygen Demand 简称COD)、总有机碳量(Total Organic Carbou 简称TOC)、总需氧量(Total Oxygen Demand 简称TOD)等指标来衡量；有机有毒物，如酚类化合物、有机农药、多环芳烃（PAH)、多氯联苯(PCB)、洗涤剂等。

2.2.4、水资源污染的危害

无机无毒物质可引起水体的富营养化，使某些藻类大量繁殖，从而影响航运、渔业。重金属通过食物链进入人体富集，会促进一些疾病的发作，目前已证实有20多种金属可致癌，如钋、铬、钴、镉、砷、钛、铅、锰等。氰化物是剧毒物质，危害极大，排入水体后会立即引起水生生物急性中毒，甚至死亡。氟化物会使人体骨骼变行，引起氟骨症和损害肾脏等。耗氧有机物有些本身就有味有毒，有些虽无毒，但在微生物的分解中消耗了水中大量的溶解氧，致使其他水生生物缺氧。在缺氧状态下经厌氧菌分解，产生恶臭物质，引起水体恶化。酚浓度过高时，可使鱼类大量死亡，长期饮用含酚水，可引起头晕、贫血及各种神经系统症状。有机农药及其降解产物对水体环境污染十分严重，许多多环芳烃化合物有致癌或致突变作用。多氯联苯稳定性极高，在脂肪组织、肝、脑中聚集，引起皮肤和肝脏损害。

世界卫生组织的调查表明，全世界每年至少有1500万人死于水污染引起的疾病。在发展中国家情况更加严重，每年因饮用污染水引起上亿人得腹泻病，约200万儿童死亡；有约２亿人感染肠道疾病，200多万人死亡。

19世纪以前水污染中最可怕的是生物污染，由病原微生物污染引起的霍乱、伤寒、骨髓灰质炎、甲型病毒性肝炎等，通过水传播而发生的传染病暴发、瘟疫流行夺走了千百万人的生命。20世纪中叶，水体受到工业废气、废水、废渣的污染，有毒污染物通过水传播，使人中毒、患病，如骨痛病、水俣病。20世纪70年代以来，生物污染和化学污染逐渐得到了控制，危害有所缓和，但癌症的发病率却越来越高，已成为人类头号敌人。这期间水的污染主要是大量的有机物，这些有机物在研制、生产和使用中都可能进入水体，威胁人类的健康。

2.2.5、水资源污染状况

我国水资源污染状况比较严重，据2001年中国环境状况公报，2001年，全国工业和城镇生活废水排放总量为428.4亿吨。其中工业废水排放量200.7亿吨，城镇生活污水排放量227.7亿吨。废水中化学需氧量（COD）排放总量1406.5万吨，其中工业废水中COD排放量607.5万吨，生活污水中COD排放量799万吨。

2001年度海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江七大水系监测的752个重点断面中，Ⅰ～Ⅲ类水质占29.5%，Ⅳ类水质占17.7%，Ⅴ类和劣Ⅴ类水质占52.8%。其中，七大水系干流154个国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类水质断面占50.6%，Ⅳ类占26.0%，Ⅴ类和劣Ⅴ类占23.4%，各水系干流水质好于支流。

内陆河流 总体水质良好，Ⅰ类水质断面占21.0%，Ⅱ类占52.0%，Ⅲ类占26.0%，Ⅳ类占1.0%。

主要湖泊富营养化问题突出。2001年太湖和滇池、外海均属中度富营养状态，巢湖属轻度富营养状态。其他大型湖泊中，洱海、兴凯湖、博斯腾湖和洪湖水质良好，湖体水质均达到Ⅲ类标准；洞庭湖、镜泊湖和洪泽湖水质达到Ⅳ类标准；白洋淀、达赉湖和南四湖污染严重，均为劣Ⅴ类水质。城市内湖中北京昆明湖为Ⅲ类水质，杭州西湖为Ⅳ类水质，南京玄武湖、武汉东湖和济南大明湖均为劣Ⅴ类水质。

大型水库水质总体良好。北京密云、抚顺大伙房、吉林松花湖、天津于桥、湖北丹江口、合肥董铺、青岛崂山、烟台门楼、汉口石门和杭州千岛湖10座大型水库中，千岛湖和丹江口水库为Ⅰ类水质，于桥水库和松花湖为Ⅲ类水质，其余6座水库为Ⅱ类水质。

全国大部分城市和地区地下水水质总体较好，局部受到一定程度的点状或面状污染，部分指标超标，主要污染指标有矿化度、总硬度、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、铁、锰、氯化物、硫酸盐、氟化物、pH值等。北方城市地下水污染重于南方城市，超标率高。三氮污染在全国各地区均较突出，矿化度和总硬度超标主要分布在东北、华北、西北和西南等地区，铁和锰超标主要在东北和南方地区。

3、水资源危机

3.1、水资源危机状况

地球上可供人类利用的水资源极其有限，就这有限的资源时空分布又不均匀。随着世界人口的增长，人们生活水平的提高和工农业生产的发展，对水资源的需求量不断增加，使水资源短缺问题日益突出。水资源的不合理利用和污染，又加剧了这一矛盾。

据联合国近几年的统计显示，全世界淡水消耗量自上世纪初以来增加了六至七倍，比人口增长速度高两倍。目前世界上有80个国家15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿多人口完全生活在缺水状态中，估计到2010年还将有8个国家加入缺水国行列。

我国是世界上13个贫水国之一，被联合国机构称为处于严重缺水的边缘。据中国水资源网消息，1993年我国总需水量为5466亿m3，总供水量为5241亿m3，缺水225亿m3，缺水率4.1％。七大流域中，松辽河流域缺水15.8亿m3，缺水率3.2％；海河流域缺水71.5亿m3，缺水率16.4％；黄河流域缺水49.5亿m3，缺水率7.1％；长江流域缺水25.3亿m3，缺水率6.2％；珠江流域缺水29.2亿m3，缺水率1.7％；东南诸河流域缺水9.2亿m3，缺水率1.3％；西南诸河缺水5.0亿m3，缺水率1.6％。内陆河缺水6.2亿m3，缺水率8.4％。在80年代，我国缺水城市236个，缺水量1200万m3／天，90年代初，缺水城市增加到300个，缺水量1600万m3／天，2000年缺水城市增加到450个，缺水量2000万m3／天。据水利部《21世纪中国水供求》分析，到2010年，我国缺水量为320亿m3。

水资源危机的日益加重，不仅影响了人们的正常生产、生活，甚至威胁了人们的生存，同时也是引起国家和地区之间冲突的不安定因素。在1998年8月召开的“水与可持续发展”会议上，法国总统希拉克对与会代表发出警告说“如果不尽快行动起来，下个世纪可能因水而引起战争”。这决不是危言耸听，联合国确定了70处与水有关的冲突地区，从近东到西非，从拉丁美洲的干旱地带到印度次大陆，如埃塞俄比亚与埃及对尼罗河的争执，印度与孟加拉国对恒河的争执，土耳其、叙利亚与伊拉克对幼发拉底斯河的争执等。

3.2、对水资源危机的对策

早在1977年各国就已经预感到全球性水危机的威胁，为此召开了联合国水会议，对之一问题的性质和危害程度、防范措施有了越来越多的共识。1993年第47届联合国大会通过了193号决议，确定自1993年起，将每年的3月22日定为世界水日，旨在推动对水资源进行综合性统筹规划和管理，加强水资源保护，解决日益严重的缺水问题，开展广泛的宣传教育以提高公众对开发和保护水资源的认识。1997年在联合国可持续发展委员会和联合国大会第十九次特别会议上，进一步强调紧急行动起来合理开发利用水资源。1998年在巴黎召开了国际水与可持续发展会议，明确指出：水资源是今后世界经济和社会可持续发展的关键因素之一，必须对水资源进行合理的开发和利用。

解决水资源危机的根本途径，在于开源节流，加强水资源的保护，合理利用，实现人口、资源、环境的协调发展，走可持续利用、良性循环的道路。

4、污水再生利用

4.1、污水再生利用的意义

城市污水具有来源固定，数量相对稳定，与城市供水具有时空同步性的特点，使其成为一种可靠的潜在水资源。城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、缓解城市缺水的有效途径，具有经济、社会、生态三重功效：可以降低给水处理和供水费用：减少污水排放及相应的排水工程投资及运行费用；改善生态与社会经济环境，促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的发展；改善生存环境，促进和保障人体健康，减少疾病危害；增加可用水量，促进经济发展。

远距离调水工期长、投资大、运行维护费用高；对调水水源地及工程沿线的地质、水文、生态、环境有很大的影响；同时，水源地和漫长的输水线也面临着水污染的威胁。地下水开采受蕴藏量的限制，过量开采还会引起地面沉降、海水倒灌等问题。海水淡化技术要求高、成本大，难以大面积推广，同时也受所处地理位置限制；近海水域不断遭到污染和水质恶化，又使其利用难度进一步提高。

因此，污水再生利用具有缓解水量不足和改善生态环境的双重功效，在资源可靠性、技术可行性、生态环境影响、工程效率等方面比其他供水方式更有优势。

4.2、污水再生利用的方式

4.2.1、生态处理法

生态处理法是以太阳能为初始能源，通过在污水生态系统中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能（太阳辐射）的推动下，通过生态系统中食物链的物质转移和能量传递，将污水中的有机物进行降解和转化，以达到除去污染物的目的。净化后的水作为再生水予以回收利用，实现污水资源化。

4.2.2、人工处理法

城市污水人工处理是根据污水中污染物的特点，采用物理、化学、生物不同方法，在人工处理系统中分级除去污水中的有害物质。一级处理可由筛滤、重力沉淀和浮选等等方法串联组成，除去废水中大颗粒物质。二级处理通常用生物法除去一级处理后废水中的有机物，用絮凝法除去无机悬浮物和胶体颗粒物或低浓度的有机物。经过二级处理，一般可达到农业、工业和市政生态用水要求。再经过活性炭吸附过滤、反滲透、电滲析等方法的三级处理，可使水质达到饮用水的标准。

4.3、污水再生利用的现状

在发达国际和地区，污水的收集管道和处理系统普及率在90％以上，以二级处理为主，许多污水处理厂采用了去除磷、氮等营养物的处理工艺，以防止受纳水体的富营养化，积极开展污水回收与利用。早在1950年，美国就进行了污水深度处理试验研究，并与1965年将其成果用于加利福利亚的南塔湖污水处理，处理能力达2.8万m3／d。目前美国城市污水回用量达260万m3／d，其中62％的再生水用于农业灌溉，30％用于工业，其余用于城市设施和地下水回灌。以色列100％的生活污水和72％的城市污水得到了回用。有200多个污水回用工程，处理后的污水42％用于农业灌溉，30％用于地下水回灌，其他用于工业及市政建设。日本的污水再生利用程度也很高，供水采用饮用水和再生水双管供水系统，再生水用于市政绿化、消防等。

我国真正意义上的污水再生利用是近20年才发展起来的。1990年我国将“污水净化与资源化技术研究”列入“八五”国家科技攻关计划，组织了城市污水资源化和土地处理与稳定塘系统的科技攻关并建立了示范工程，研制成套技术设施并推广应用。如太原市北郊污水处理厂将处理后的污水用于钢铁工业冷却水，大庆乘风庄污水处理厂将处理后的污水用于石油开采用水，1982年青岛就将中水作为市政用水。

4.4、我国污水再生利用中存在的问题

4.4.1、缺乏污水再生利用总体规划

尽管我国污水再生利用工作已经启动，国家和地方都开展了相关的科学研究和工程实践，一些城市和区域正在全面规划和实施污水再生利用工程，有的已经取得了很好的成效。但是整体来讲，还是缺乏污水再生利用总体规划。在城市总体规划中，虽然有供水及排水专项规划，但许多城市并没有与污水再生利用结合起来，在给水水源上，没有考虑再生水；在给水管网规划设计时，没有考虑再生水给水管道。

4.4.2、污水收集与处理设施建设滞后

污水的收集与处理，是污水再生利用的前提。我国污水管网建设严重滞后于城市发展，二级生物处理率不足15％。至2000年底，我国共有污水处理厂427座，其中二级生化污水处理厂287座，日处理能力1475万吨。这种状况，在一定程度上也限制了污水的再生利用。

4.4.3、污水处理设施投资和运营缺乏市场机制

我国目前污水处理设施建设和运营的主体主要还是政府，资金来源主要还是财政拨款。污水处理收费低，不足于补偿污水处理的正常运营成本。这就使得一方面，投资渠道单一，资金严重匮乏；另一方面，缺乏激励机制，经营管理水平低，投资效益低下。这种局面严重阻碍了污水处理市场的发育和污水再生利用良性机制的形成。

4.4.4、过低的水价使再生水缺乏市场

我国目前水价整体较低，仅能维持最低的运营成本，没有体现水作为稀缺资源的价值，水价没有起到对水资源需求的调控作用。城市供水水价、污水处理及再生利用收费之间尚未形成合理的比价关系，也就未能形成有效的污水再生利用激励机制。再生水能够满足水质要求的用水单位，也宁愿用价格低廉的自来水而不用再生水，使得再生水缺乏市场需求。

4.4.5、技术法规和配套政策不健全

完善的法规和技术标准，是污水再生利用规范发展、安全运行的重要保障。制定科学的技术标准和规范，提出合理的指导性和强制性要求，确定相应的产业和经济政策，是推进污水再生利用快速有序发展的重要保证。我国在这方面还有很多工作要做。

4.5、污水再生利用的前景

污水再生利用是实现水资源可持续利用的必然选择。我国目前水的重复利用率为40％左右，而发达国家为75％－－85％。据测算，城镇供水经使用后80％转化为污水，经收集处理后，其中70％可再次循环利用。这意味着经过污水再生利用，可在现有供水量不变的情况下，使城镇的可用水量增加50％以上，这是一笔巨大的资源。

同时，污水再生利用在技术进步性方面也具有广阔的前景，随着新材料、新技术的不断涌现，污水再生利用在供水的经济性和安全性方面也会大幅度提高。另外，在生态环境的保护和人居环境的改善上，污水再生利用也功不可没。

4.6、加快我国污水再生利用的建议

4.6.1、在编制城市总体规划时，在城市给排水专项规划中，统筹安排城市供水、排水、污水处理和再生水设施的建设和发展，将再生水作为城市水源的重要部分，直接纳入城市用水供需平衡；将污水处理和再生水供水设施与其他给排水设施统一规划，配套建设。

4.6.2、大力推进污水再生利用市场化进程，建立符合市场经济规律的融资、价格和运营机制。尽快明确市场准入标准，推进污水再生利用投资主体的多元化；引入竞争机制，实现污水处理和再生水运营的市场化，提高效率，降低成本；继续推进政企分离，加强市场的培育和规范，营造公平、公正的再生水利用市场。

4.6.3、完善

论污水再生利用的意义及前景

提要：水是生命活动的物质基础，也是人类社会赖以生存、发展的最宝贵的自然资源。水量不足与水质污染，是困扰许多城市的共同难题。本文分析了污水的再生利用对缓解城市供水不足与水质污染的积极意义，并对污水再生利用的现状、前景和现实问题进行了一些探讨。

关键词：水资源污染再生利用

１、水的重要性

1.1、水的环境意义

水是地球的重要组成部分，它以气态、液态和固态三种形式存在于大气、地面与地下，成为大气水、海洋水、陆地水（包括河水、湖水、沼泽水、冰川水、地下水），以及生物体内的生物水，组成了一个统一的相互联系的水圈。地球表面71％被海洋覆盖，海洋水容量达13.86亿Ｋｍ３，占地球上水的储量的96.5％；陆地水为4760万Ｋｍ３，占3.4％；大气水（含水汽、水滴和冰晶）12900Ｋｍ３，占0.001％；生物水1120Ｋｍ３，占0.0001％。降水、径流的侵蚀、搬运和堆积作用，又是改变地貌形态的最主要的外营力之一。

1.2、水的生态意义

水是生物体不可缺少的重要组成部分，生物体的含水量一般在60％-----80％，有些生物可达90％。生物的一切代谢活动必须以水为介质，生物体内营养的运输、废物的排除、激素的传递，以及生命赖以存在的各种生物化学过程，都必需在水溶液中才能进行，所有物质也必须以溶解状态才能实现生物体细胞与外界环境的交换。水的热容量很大，达4.2X103焦／克.oC，使其成为一个巨大的温度调节器，为生物创造了一个稳定的温度环境。水是植物光合作用的重要原料，植物通过光合作用，为动物提供生命所必需的氧气以及整个生态系统中的初级生产量（primary production），以维持生态系统的平衡。水是水生生物的支撑体和生活的环境介质。水还决定生物在地球上的分布。

1.3、水的社会意义

水是自然界中最活跃的因素，在各种自然资源中，除土地之外，与人类的生产、生活最为密切，它的作用是其它资源无法替代的，是维持工农业生产和人类生活最基本的要素。人类对水资源的利用，主要有消耗水量的河外用水，如工业、农业和城镇用水；以及不消耗水量的河内用水，如利用水域的航运、养殖、旅游，利用水能的发电和生态用水（如冲淤，污染物的稀释、降解等）。

2、水资源状况

2.1、水资源分布

尽管地球上水的总量很丰富，近14亿Km3，但97.5％是咸水，在其余的2.5％的淡水中，又有87％是人类难以利用的两极冰盖、高山冰川和永冻地带的冰雪。人类可以利用的江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0.26％。因此人们比喻说，在地球这个大水缸里，可以利用的只有一汤匙。同时，水资源的分布也很不均匀，除欧洲因地理位置优越、水资源较为丰富外，其它各洲都不同程度地存在一些严重缺水地区，尤其是非洲撒哈拉以南的内陆国家，几乎每个国家都存在缺水问题。

我国水资源总量2.8万亿Km３，居世界第6位，但人均占有量只有2300m3，是世界人均量的1/4。我国水资源在时空分布上也极不均匀。我国大部分地区受季风气候影响，降水量的年际和年内变化都很大，从而导致水资源的时间分布不均。在兰州－－－秦岭一线以及长江中下游以南地区，年降水量变差系数Cv在0.25以下，其中西南诸河通常在0.20以下，是全年降水量Cv值最小的地区。淮河流域、黄河流域及华北地区，在0.25----0.35。东北的东部为0.20----0.25，西部为0.25----0.30。广大西北地区，大部分在0.40以上，干旱盆地可达0.70以上。在年内变化上，我国年降水主要集中在6----9月份的雨季，这四个月的降水量占全年的比重，在南方为50----60％，北方为70----80％。在空间分布上，总体上是南多北少，东多西少。我国水资源的81％集中在长江及其以南地区，该区域人均占有量约4000m3，为全国平均值的1.6倍。北方地区水资源匮乏，辽河、海滦河、黄河、淮河四片流域面积占南方四片的一半，水资源量却只有该区域的12％，海滦河流域最为突出，人仅占有量只有全国平均值的16％。

2.2、水资源污染

2.2.1、水资源污染的发生

自然界不存在化学概念上的“纯水”，天然水在循环过程中不断和周围环境接触，溶解了许多物质，使其成为一种成分复杂的溶液。通过分析发现天然水中几乎含有化学元素周期表中所有的化学元素。天然水中进行着多种化学及物理化学作用：固体物质的溶解和沉淀，酸碱反应，水化学平衡体系中离子成分与气相间的平衡，氧化－－还原作用，固体物质与水中离子成分之间的交换反应，有机物的矿化作用，生物化学作用等。水在自然界不断循环，水体中的污染物经扩散、稀释、沉淀、氧化还原、分解、水生生物的吸收等作用，会不断得到净化。当排入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力，使水体恶化，影响了水体原有用途的使用，就称为水被污染了。

2.2.2、水资源污染的因素

引起水资源污染的有自然因素和人为因素。自然因素如矿物质的溶解，火山爆发、泥石流、滑坡、崩塌等自然灾害，动物尸体、植物残体的腐烂等。人为因素主要有工业废水、生活污水和农业退水三方面。各种工业企业在生产过程中排出大量废水，包括工艺过程用水、机器设备冷却水、烟气洗涤水、设备和场地清洗水及生产废液等，成分极其复杂，污染物含量变化很大。生活污水是人们日常生活中产生的各种污水的混合液，包括家庭生活污水和各单位、团体、企业经营办公产生的污水及公用事业排出的污水等。在农业生产中，农作物栽培、牲畜饲养等过程中排出的污水和废液，统称农业退水，农药、化肥及牲畜粪便等是农业退水污染的主要方面。

2.2.3、水资源污染物

引起水质污染的污染物按其本质可分为物理污染、生物污染和化学污染。物理污染主要是由于水中含有的悬浮物及杂质，可以从颜色、浊度、温度、悬浮固体、放射性等指标来衡量。生物污染主要是水中含有的细菌、藻类、霉菌、病毒、原生生物、寄生虫卵等，多是由生活污水、医院污水或污水处理厂排水引起的。化学污染是指水中由化学物质导致的水质污染，主要有无机无毒物质，如酸、碱、一般无机盐及氮、磷等诸物营养物质等；无机有毒物质，如重金属、氰化物、氟化物；耗氧有机物，主要是腐殖物质和水生生物的生命活动产物及生活污水和某些工业废水中的有机物，如碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素、纤维素等，这些物质进入水体后，通过微生物的生化作用分解，消耗水中的溶解氧，在缺氧状态下发生腐败分解，使水质恶化，可以通过生物化学耗氧量(Biochemical Oxygen demand 简称BOD)、化学需氧量((chemical Oxygen Demand 简称COD)、总有机碳量(Total Organic Carbou 简称TOC)、总需氧量(Total Oxygen Demand 简称TOD)等指标来衡量；有机有毒物，如酚类化合物、有机农药、多环芳烃（PAH)、多氯联苯(PCB)、洗涤剂等。

2.2.4、水资源污染的危害

无机无毒物质可引起水体的富营养化，使某些藻类大量繁殖，从而影响航运、渔业。重金属通过食物链进入人体富集，会促进一些疾病的发作，目前已证实有20多种金属可致癌，如钋、铬、钴、镉、砷、钛、铅、锰等。氰化物是剧毒物质，危害极大，排入水体后会立即引起水生生物急性中毒，甚至死亡。氟化物会使人体骨骼变行，引起氟骨症和损害肾脏等。耗氧有机物有些本身就有味有毒，有些虽无毒，但在微生物的分解中消耗了水中大量的溶解氧，致使其他水生生物缺氧。在缺氧状态下经厌氧菌分解，产生恶臭物质，引起水体恶化。酚浓度过高时，可使鱼类大量死亡，长期饮用含酚水，可引起头晕、贫血及各种神经系统症状。有机农药及其降解产物对水体环境污染十分严重，许多多环芳烃化合物有致癌或致突变作用。多氯联苯稳定性极高，在脂肪组织、肝、脑中聚集，引起皮肤和肝脏损害。

世界卫生组织的调查表明，全世界每年至少有1500万人死于水污染引起的疾病。在发展中国家情况更加严重，每年因饮用污染水引起上亿人得腹泻病，约200万儿童死亡；有约２亿人感染肠道疾病，200多万人死亡。

19世纪以前水污染中最可怕的是生物污染，由病原微生物污染引起的霍乱、伤寒、骨髓灰质炎、甲型病毒性肝炎等，通过水传播而发生的传染病暴发、瘟疫流行夺走了千百万人的生命。20世纪中叶，水体受到工业废气、废水、废渣的污染，有毒污染物通过水传播，使人中毒、患病，如骨痛病、水俣病。20世纪70年代以来，生物污染和化学污染逐渐得到了控制，危害有所缓和，但癌症的发病率却越来越高，已成为人类头号敌人。这期间水的污染主要是大量的有机物，这些有机物在研制、生产和使用中都可能进入水体，威胁人类的健康。

2.2.5、水资源污染状况

我国水资源污染状况比较严重，据2001年中国环境状况公报，2001年，全国工业和城镇生活废水排放总量为428.4亿吨。其中工业废水排放量200.7亿吨，城镇生活污水排放量227.7亿吨。废水中化学需氧量（COD）排放总量1406.5万吨，其中工业废水中COD排放量607.5万吨，生活污水中COD排放量799万吨。

2001年度海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江七大水系监测的752个重点断面中，Ⅰ～Ⅲ类水质占29.5%，Ⅳ类水质占17.7%，Ⅴ类和劣Ⅴ类水质占52.8%。其中，七大水系干流154个国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类水质断面占50.6%，Ⅳ类占26.0%，Ⅴ类和劣Ⅴ类占23.4%，各水系干流水质好于支流。

内陆河流 总体水质良好，Ⅰ类水质断面占21.0%，Ⅱ类占52.0%，Ⅲ类占26.0%，Ⅳ类占1.0%。

主要湖泊富营养化问题突出。2001年太湖和滇池、外海均属中度富营养状态，巢湖属轻度富营养状态。其他大型湖泊中，洱海、兴凯湖、博斯腾湖和洪湖水质良好，湖体水质均达到Ⅲ类标准；洞庭湖、镜泊湖和洪泽湖水质达到Ⅳ类标准；白洋淀、达赉湖和南四湖污染严重，均为劣Ⅴ类水质。城市内湖中北京昆明湖为Ⅲ类水质，杭州西湖为Ⅳ类水质，南京玄武湖、武汉东湖和济南大明湖均为劣Ⅴ类水质。

大型水库水质总体良好。北京密云、抚顺大伙房、吉林松花湖、天津于桥、湖北丹江口、合肥董铺、青岛崂山、烟台门楼、汉口石门和杭州千岛湖10座大型水库中，千岛湖和丹江口水库为Ⅰ类水质，于桥水库和松花湖为Ⅲ类水质，其余6座水库为Ⅱ类水质。

全国大部分城市和地区地下水水质总体较好，局部受到一定程度的点状或面状污染，部分指标超标，主要污染指标有矿化度、总硬度、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、铁、锰、氯化物、硫酸盐、氟化物、pH值等。北方城市地下水污染重于南方城市，超标率高。三氮污染在全国各地区均较突出，矿化度和总硬度超标主要分布在东北、华北、西北和西南等地区，铁和锰超标主要在东北和南方地区。

3、水资源危机

3.1、水资源危机状况

地球上可供人类利用的水资源极其有限，就这有限的资源时空分布又不均匀。随着世界人口的增长，人们生活水平的提高和工农业生产的发展，对水资源的需求量不断增加，使水资源短缺问题日益突出。水资源的不合理利用和污染，又加剧了这一矛盾。

据联合国近几年的统计显示，全世界淡水消耗量自上世纪初以来增加了六至七倍，比人口增长速度高两倍。目前世界上有80个国家15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿多人口完全生活在缺水状态中，估计到2010年还将有8个国家加入缺水国行列。

我国是世界上13个贫水国之一，被联合国机构称为处于严重缺水的边缘。据中国水资源网消息，1993年我国总需水量为5466亿m3，总供水量为5241亿m3，缺水225亿m3，缺水率4.1％。七大流域中，松辽河流域缺水15.8亿m3，缺水率3.2％；海河流域缺水71.5亿m3，缺水率16.4％；黄河流域缺水49.5亿m3，缺水率7.1％；长江流域缺水25.3亿m3，缺水率6.2％；珠江流域缺水29.2亿m3，缺水率1.7％；东南诸河流域缺水9.2亿m3，缺水率1.3％；西南诸河缺水5.0亿m3，缺水率1.6％。内陆河缺水6.2亿m3，缺水率8.4％。在80年代，我国缺水城市236个，缺水量1200万m3／天，90年代初，缺水城市增加到300个，缺水量1600万m3／天，2000年缺水城市增加到450个，缺水量2000万m3／天。据水利部《21世纪中国水供求》分析，到2010年，我国缺水量为320亿m3。

水资源危机的日益加重，不仅影响了人们的正常生产、生活，甚至威胁了人们的生存，同时也是引起国家和地区之间冲突的不安定因素。在1998年8月召开的“水与可持续发展”会议上，法国总统希拉克对与会代表发出警告说“如果不尽快行动起来，下个世纪可能因水而引起战争”。这决不是危言耸听，联合国确定了70处与水有关的冲突地区，从近东到西非，从拉丁美洲的干旱地带到印度次大陆，如埃塞俄比亚与埃及对尼罗河的争执，印度与孟加拉国对恒河的争执，土耳其、叙利亚与伊拉克对幼发拉底斯河的争执等。

3.2、对水资源危机的对策

早在1977年各国就已经预感到全球性水危机的威胁，为此召开了联合国水会议，对之一问题的性质和危害程度、防范措施有了越来越多的共识。1993年第47届联合国大会通过了193号决议，确定自1993年起，将每年的3月22日定为世界水日，旨在推动对水资源进行综合性统筹规划和管理，加强水资源保护，解决日益严重的缺水问题，开展广泛的宣传教育以提高公众对开发和保护水资源的认识。1997年在联合国可持续发展委员会和联合国大会第十九次特别会议上，进一步强调紧急行动起来合理开发利用水资源。1998年在巴黎召开了国际水与可持续发展会议，明确指出：水资源是今后世界经济和社会可持续发展的关键因素之一，必须对水资源进行合理的开发和利用。

解决水资源危机的根本途径，在于开源节流，加强水资源的保护，合理利用，实现人口、资源、环境的协调发展，走可持续利用、良性循环的道路。

4、污水再生利用

4.1、污水再生利用的意义

城市污水具有来源固定，数量相对稳定，与城市供水具有时空同步性的特点，使其成为一种可靠的潜在水资源。城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、缓解城市缺水的有效途径，具有经济、社会、生态三重功效：可以降低给水处理和供水费用：减少污水排放及相应的排水工程投资及运行费用；改善生态与社会经济环境，促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的发展；改善生存环境，促进和保障人体健康，减少疾病危害；增加可用水量，促进经济发展。

远距离调水工期长、投资大、运行维护费用高；对调水水源地及工程沿线的地质、水文、生态、环境有很大的影响；同时，水源地和漫长的输水线也面临着水污染的威胁。地下水开采受蕴藏量的限制，过量开采还会引起地面沉降、海水倒灌等问题。海水淡化技术要求高、成本大，难以大面积推广，同时也受所处地理位置限制；近海水域不断遭到污染和水质恶化，又使其利用难度进一步提高。

因此，污水再生利用具有缓解水量不足和改善生态环境的双重功效，在资源可靠性、技术可行性、生态环境影响、工程效率等方面比其他供水方式更有优势。

4.2、污水再生利用的方式

4.2.1、生态处理法

生态处理法是以太阳能为初始能源，通过在污水生态系统中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能（太阳辐射）的推动下，通过生态系统中食物链的物质转移和能量传递，将污水中的有机物进行降解和转化，以达到除去污染物的目的。净化后的水作为再生水予以回收利用，实现污水资源化。

4.2.2、人工处理法

城市污水人工处理是根据污水中污染物的特点，采用物理、化学、生物不同方法，在人工处理系统中分级除去污水中的有害物质。一级处理可由筛滤、重力沉淀和浮选等等方法串联组成，除去废水中大颗粒物质。二级处理通常用生物法除去一级处理后废水中的有机物，用絮凝法除去无机悬浮物和胶体颗粒物或低浓度的有机物。经过二级处理，一般可达到农业、工业和市政生态用水要求。再经过活性炭吸附过滤、反滲透、电滲析等方法的三级处理，可使水质达到饮用水的标准。

4.3、污水再生利用的现状

在发达国际和地区，污水的收集管道和处理系统普及率在90％以上，以二级处理为主，许多污水处理厂采用了去除磷、氮等营养物的处理工艺，以防止受纳水体的富营养化，积极开展污水回收与利用。早在1950年，美国就进行了污水深度处理试验研究，并与1965年将其成果用于加利福利亚的南塔湖污水处理，处理能力达2.8万m3／d。目前美国城市污水回用量达260万m3／d，其中62％的再生水用于农业灌溉，30％用于工业，其余用于城市设施和地下水回灌。以色列100％的生活污水和72％的城市污水得到了回用。有200多个污水回用工程，处理后的污水42％用于农业灌溉，30％用于地下水回灌，其他用于工业及市政建设。日本的污水再生利用程度也很高，供水采用饮用水和再生水双管供水系统，再生水用于市政绿化、消防等。

我国真正意义上的污水再生利用是近20年才发展起来的。1990年我国将“污水净化与资源化技术研究”列入“八五”国家科技攻关计划，组织了城市污水资源化和土地处理与稳定塘系统的科技攻关并建立了示范工程，研制成套技术设施并推广应用。如太原市北郊污水处理厂将处理后的污水用于钢铁工业冷却水，大庆乘风庄污水处理厂将处理后的污水用于石油开采用水，1982年青岛就将中水作为市政用水。

4.4、我国污水再生利用中存在的问题

4.4.1、缺乏污水再生利用总体规划

尽管我国污水再生利用工作已经启动，国家和地方都开展了相关的科学研究和工程实践，一些城市和区域正在全面规划和实施污水再生利用工程，有的已经取得了很好的成效。但是整体来讲，还是缺乏污水再生利用总体规划。在城市总体规划中，虽然有供水及排水专项规划，但许多城市并没有与污水再生利用结合起来，在给水水源上，没有考虑再生水；在给水管网规划设计时，没有考虑再生水给水管道。

4.4.2、污水收集与处理设施建设滞后

污水的收集与处理，是污水再生利用的前提。我国污水管网建设严重滞后于城市发展，二级生物处理率不足15％。至2000年底，我国共有污水处理厂427座，其中二级生化污水处理厂287座，日处理能力1475万吨。这种状况，在一定程度上也限制了污水的再生利用。

4.4.3、污水处理设施投资和运营缺乏市场机制

我国目前污水处理设施建设和运营的主体主要还是政府，资金来源主要还是财政拨款。污水处理收费低，不足于补偿污水处理的正常运营成本。这就使得一方面，投资渠道单一，资金严重匮乏；另一方面，缺乏激励机制，经营管理水平低，投资效益低下。这种局面严重阻碍了污水处理市场的发育和污水再生利用良性机制的形成。

4.4.4、过低的水价使再生水缺乏市场

我国目前水价整体较低，仅能维持最低的运营成本，没有体现水作为稀缺资源的价值，水价没有起到对水资源需求的调控作用。城市供水水价、污水处理及再生利用收费之间尚未形成合理的比价关系，也就未能形成有效的污水再生利用激励机制。再生水能够满足水质要求的用水单位，也宁愿用价格低廉的自来水而不用再生水，使得再生水缺乏市场需求。

4.4.5、技术法规和配套政策不健全

完善的法规和技术标准，是污水再生利用规范发展、安全运行的重要保障。制定科学的技术标准和规范，提出合理的指导性和强制性要求，确定相应的产业和经济政策，是推进污水再生利用快速有序发展的重要保证。我国在这方面还有很多工作要做。

4.5、污水再生利用的前景

污水再生利用是实现水资源可持续利用的必然选择。我国目前水的重复利用率为40％左右，而发达国家为75％－－85％。据测算，城镇供水经使用后80％转化为污水，经收集处理后，其中70％可再次循环利用。这意味着经过污水再生利用，可在现有供水量不变的情况下，使城镇的可用水量增加50％以上，这是一笔巨大的资源。

同时，污水再生利用在技术进步性方面也具有广阔的前景，随着新材料、新技术的不断涌现一体化污水处理设备，污水再生利用在供水的经济性和安全性方面也会大幅度提高。另外，在生态环境的保护和人居环境的改善上，污水再生利用也功不可没。

4.6、加快我国污水再生利用的建议

4.6.1、在编制城市总体规划时，在城市给排水专项规划中，统筹安排城市供水、排水、污水处理和再生水设施的建设和发展，将再生水作为城市水源的重要部分，直接纳入城市用水供需平衡；将污水处理和再生水供水设施与其他给排水设施统一规划，配套建设。

4.6.2、大力推进污水再生利用市场化进程，建立符合市场经济规律的融资、价格和运营机制。尽快明确市场准入标准，推进污水再生利用投资主体的多元化；引入竞争机制，实现污水处理和再生水运营的市场化，提高效率，降低成本；继续推进政企分离，加强市场的培育和规范，营造公平、公正的再生水利用市场。

4.6.3、完善污水再生利用的法律法规和技术规范及相关配套政策。尽快制定指导污水处理和再生利用的法规和技术规范，建立各类再生水的水质标准体系，制定相关的安全卫生技术标准及再生水运营、利用方面的优惠政策。

4.6.7、加强技术创新，加快技术进步，加大国际交流，不断提高污水再生利用的可靠性、安全性，降低运营成本，促进污水再生利用的大力发展。

参考文献：

１、刘培桐、薛纪渝、王华东，环境学概论，高等教育出版社，1995。

２、孙儒泳、李博、诸葛阳、尚玉昌，普通生态学，高等教育出版社，1993。

３、郑一军，推进城市污水资源化保障水资源可持续利用，在“21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会”上的讲话，2001。

４、叶雯、刘美南，我国城市污水再生利用的现状与对策，中国水利报，2003。

５、杨鲁豫、王琳、王宝贞，我国水资源污染治理的技术策略，爱水网，2003。

污水再生利用的法律法规和技术规范及相关配套政策。尽快制定指导污水处理和再生利用的法规和技术规范，建立各类再生水的水质标准体系，制定相关的安全卫生技术标准及再生水运营、利用方面的优惠政策。

4.6.7、加强技术创新，加快技术进步，加大国际交流，不断提高污水再生利用的可靠性、安全性，降低运营成本，促进污水再生利用的大力发展。

参考文献：

１、刘培桐、薛纪渝、王华东，环境学概论，高等教育出版社，1995。

２、孙儒泳、李博、诸葛阳、尚玉昌，普通生态学，高等教育出版社，1993。

３、郑一军，推进城市污水资源化保障水资源可持续利用，在“21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会”上的讲话，2001。

４、叶雯、刘美南，我国城市污水再生利用的现状与对策，中国水利报，2003。

５、杨鲁豫、王琳、王宝贞，我国水资源污染治理的技术策略，爱水网，2003。