摘 要：闡述了我國城市水環境、城市污水處理及其再生利用的現狀、研究熱點與發展趨勢。從污水也是一種可再生的水資源和可持續發展的觀點出發，在總結有關研究及應用成果的基礎上，并結合國情提出了城市污水區域性控制與再生利用的綜合模式，即區域污水處理——納污溝渠水體的人工強化自凈——再生后水體的綜合利用。該模式將城市污水終端集中處理與城市小區(或區域)污水處理相結合，并將小區(或區域)的污水處理與溝渠水體的修復利用相結合，探索了一種我國城市污水再生利用的新模式。

關鍵詞：城市污水;再生利用;水體自凈

　　中圖分類號：X703.1
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1000-4602(2001)05-0033-03

　　水是一種可再生的自然資源，城市污水的再生利用是節約及合理利用水資源的有效途徑；同時，城市作為一個特殊的“人類社會系統”，從“清潔生產”的角度看，城市污水的再生利用也是防治水環境污染及促進人類可持續發展的一個重要方面，城市污水處理和再生水的利用是水資源良性社會循環的重要保障措施。近年來，隨著城市水資源的日益緊缺，城市污水的再生利用越來越受到各國的重視，研究和建立與當地環境相適宜的城市污水再生利用模式也就有著非常深遠的理論和現實意義。

1　城市污水再生利用的模式與發展狀況

　　城市污水的再生利用實際上包括再生和利用兩個環節，污水利用的條件是擬進行回用的水必須滿足一定用途的水質要求，因此，回用處理(再生)的環節通常是必不可少的。目前的城市污水利用較多考慮的是城市污水處理廠二級處理后的出水，這種水的利用有二種形式：直接回用和間接利用。直接回用多用于污水處理廠附近的農田灌溉及草場等用水，回用的途徑及方式受地域限制還比較單一，調配運轉不方便，而且這種水雖然經過了人工強化處理和消毒等措施，但由于未經過一定時間的自然凈化，在使用和控制不當時會產生一定的問題。間接利用是從水域的整體考慮，從水體上游取水凈化供城市使用，產生的污水經城市污水處理廠凈化后排入水體的下游，回歸于水體(此過程構成了水的社會循環)，再經過一定河段的自然凈化，可為下游城市或地區利用。經處理污水的間接利用是將自然界中水的社會循環與自然循環有機結合，在水體自凈容量的限度內，對水體的利用基本不會造成損害，這種方式需要從宏觀上進行管理，是水資源可持續利用的重要途徑。
　　國內外已有許多將凈化后的城市污水應用于工業、農業、市政、漁業等的成功實例［1、2］。近年來，阿根廷、智利、印度、科威特、墨西哥、秘魯、俄羅斯等國將城市污水一級或二級處理出水應用于農業灌溉，其規模逐年擴大。日本創造了中水道系統，在建筑群內設雙管供水系統，利用再生污水沖刷廁所、作冷卻水、澆花園和草地、沖洗馬路和汽車或作景觀、消防用水，獲得了顯著成效。
　　城市污水再生利用的中心問題在于根據地區的特點擬定適宜的再利用對策。美國加利福尼亞州根據其農業發達、用水量大的特點，提出的基本模式是“灌溉回用”，農業用水直接取自水源和經處理的城市污水；佛羅里達州根據其城市用水集中的特點，提出的基本模式是“非飲用回用”，大規模地實行“Dual Pipe System”(雙管供水系統)，以自來水價格的40%將城市污水處理水供給高爾夫球場、城市綠化、以及建筑物和住宅區的中水道用水；而德克薩斯州根據自己用水的傳統和水文地質特點，采用“間接回用”的模式，大規模進行污水處理水的地下回灌。以色列的城市污水處理水的主要回用出路是“農業灌溉”，但在人口集中的城市區域也進行一定規模的中水道回用。日本大部分地區利用污水處理水進行“清流復活”，這是因為該國基本上不缺水，但水資源的修復和保護是回用的重點。
　　采用凈化后的城市污水供工農業及市政事業等多目標、多對象的回用在技術上是可行的，經濟上是適宜的，對緩解城市水荒、促進城市的可持續發展有非常重要的意義。近10年來我國對城市污水再生利用組織科技攻關取得豐碩成果，如中小城鎮和住宅小區的污水回用；城市污水凈化后回用于園林綠化、市政景觀、沖刷馬路等；大型賓館及娛樂場所的中水回用系統；城市污水回用于工業冷卻水系統或低壓鍋爐補給水及工藝用水；污水回用規劃、技術政策等軟課題研究等。此外，還興建了若干示范工程。隨著我國城市化進程的推進，我國城市污水資源日益豐富，目前已超過500×108m3/a，如果有1%的污水回用，將對緩解北方一些重要城市的缺水起重要作用。我國是世界上13個貧水國之一，當前，我國600余座城市中有300余座缺水，有些城市水資源嚴重匱乏，全國城市缺水60×108m3/a，因缺水而減少的工業產值＞1 200億元/a，且呈現增長之勢。自2000年5月份以來，由于干旱缺水，已有150個城市先后開始實行定時限量供水，嚴重影響了城市的可持續發展。雖然我國在利用城市污水灌溉農田方面積累了多年的實踐經驗和具備了一定的科學研究基礎，許多城市也實施了一些開源節流的措施，但把城市污水當作一種穩定可靠的水資源予以開發利用仍然進展不大。這中間很大程度上是認識問題，當然也有一些屬于技術上或投資上的問題。
　　污水作為水資源回用的前提是提供適合于回用的水質，且不造成任何潛在的二次污染。目前隨著水處理技術的發展，能達到一定水質的水處理技術往往不在于其技術上的可能性，而在于經濟上的可行性。因此，常規污水處理工藝的強化、組合及高效、低耗能處理技術的應用，自然能源和廉價資源的開發利用，污水處理和資源回收相結合技術，已成為城市污水資源化技術研究的主流；同時，城市污水再生利用的系統及優化理論、環境風險評價、水質指標及系統管理模式等，也將成為城市污水再生利用研究的重要方面。

2　我國城市污水處理的發展現狀

　　20世紀80年代中期以來，我國的城市污水排放量開始成倍增長(＞500×108m3/a)，而相比之下，我國的污水處理率卻增長緩慢，目前還不足10%［3］。近十幾年，我國城市已由解放初期的132座增加至668座，城市人口已占全國總人口的35%，預計到2010年可上升到47%，按此預測，屆時城市污水量也將達到720×108m³/a。在我國現有的668個城市中，僅有123個城市有307座不同處理等級的城市污水處理廠，其中城市污水二級處理率為10%左右。全國現有17 000個建制鎮，絕大多數沒有排水和污水處理設施。國家提出至2000年污水處理率要求達到25%，2010年達到40%。
　　目前，各地對城市污水的處理考慮較多的是排水管網終端的集中式處理，而對于污水流經整個城市的過程卻缺少控制，尤其是在城市排水系統不健全的地區，致使一些分布于城區的溝渠水體倍受污染，日久天長這些水體也就成了名副其實的“臭水”。現在一些有條件的地區采取了“截污、清淤、引水”等治理措施，使水體在感官上有了很大的改善，但同時也破壞了水體的自凈體系和功能，使水體抵抗外界污染的能力減弱。由于我國的城市排水管網較多采用的仍然是合流制管道，雨季時大量污水隨雨水從截污干管的溢流井排入水體，而造成嚴重的污染。可見，只有在城區點源污染和面源污染得到有效控制的前提下，才能全面實現城區的碧水目標。
3　城市污水再生利用的新模式探討

3.1小區污水處理與溝渠水體的修復

　　城市污水區域性控制與溝渠水體再生利用的綜合模式主要包括三個環節：即區域污水處理——納污溝渠水體的人工強化自凈——再生后水體的綜合利用，即小區污水經處理后排入附近的溝渠水體，再通過一定河段的強化自凈后實現水體的清潔及再利用，它具有城市小區污水處理與溝渠水體功能化及資源化的一體化綜合效能。該模式將城市污水的終端污水處理廠集中處理與城市小區(或區域)污水的分散處理相結合，并將小區(或區域)的污水處理與溝渠水體的修復利用相結合，這對減輕建設城市污水處理廠的壓力、解決城區水體的污染和開發利用等具有重要意義，其主要表現在：①污水處理可采用小型集成化地埋式系統，占地小且可建在小區建筑空間的綠地下面，美觀、實用；②經處理后的小區污水可排入附近的溝渠水體，既可減輕城市排水管網的輸送壓力，又能保證城區溝渠水體的清潔與可利用；③利用水體的自凈功能，通過人為的方式在城區溝渠水體的某一河段設立一些增強水體自凈能力的設施或區域，如曝氣充氧區、生態凈化區、生態穩定區及資源利用區等，并將這些設施景觀化以達到城區溝渠水體的水質和景觀修復以及資源化利用的綜合效能和效果；④處理后的污水再經過溝渠水體的人工強化與自然凈化后，成為無害化的可再利用水資源，既可美化城市，又可在城區內就近作為道路、綠地、清潔或工業等用水而被綜合利用，延長了水的社會循環周期和使用周期，使水的社會循環趨于良性；⑤一些高效簡易的污水處理系統得以應用，使得污水處理的投資和成本可以大大降低；⑥城市污水中包括大量的較清潔廢水，如循環冷卻水、娛樂設施排水、中水等，根據污水水質的特點采用分質排水、分質處理以及分質利用的方式，可以更有效地發揮其污水處理和資源再生利用的優勢。
3.2研究基礎與發展方向
　　我國幾十年的研究基礎和實踐積累，建立了由十幾所高等院校和科研院所為主，由數十位資深科學家和專家主持領導的科研群體，尤其是近幾年來我國環保事業的蓬勃發展以及所取得的成果，使得城市小區污水處理與溝渠水體再生利用綜合模式的實施成為可能。在污水處理方面，我國在污水處理的技術與工藝流程的研究及成果具有國際上的同等先進水平，雖然在處理設備、系統優化控制及管理水平等方面還有一定的差距，但在一些深入的基礎理論研究方面甚至是超前的，某些工藝技術也有其獨到之處，一批小型集成化地埋式的污水處理設備和系統已經在賓館、餐飲業、小區和景點的服務及衛生設施等的污水處理上得到廣泛的應用，并取得了良好的效果［4］。對水體的水質修復，在“八五”和“九五”期間，已結合實際水體開展了大量的基礎研究及跟蹤調查等工作，在水環境化學、物理學、微生物學、生態及毒理學等領域取得了豐碩的成果［5～11］，為水體修復技術及其基礎理論進行深入系統的研究和應用奠定了基礎。
　　城市污水處理與溝渠水體再生利用的綜合模式是一項系統工程，它融合了環境工程學、環境水化學、環境微生物學、城市園林景觀與生態學、水利學以及市政與管理學等，需要多學科和部門的協同工作。因此，這一模式的建立尚需要進行深入系統的研究，其中需要解決的關鍵科學問題是：城市污水資源再生利用的風險評價、再生理論和技術研究，水資源再生利用的水質指標、系統優化理論及管理模式，水體修復的生態工程及物理、化學和生物學技術基礎及優化模式，城市水體功能、景觀及資源化的綜合研究等。
4　結語

　　城市污水的資源化應該建立在水的良性社會循環的基礎上，這對水資源的可持續性開發和再生利用至關重要。結合我國國情對城市污水再生利用模式進行探討，旨在尋求適合我國經濟和社會發展的水污染控制及水資源再生利用的良好模式。隨著我國西部開發及北部缺水地區城市發展戰略的實施，將會推動我國城市污水資源化研究的進展，逐步形成和完善與我國國情相適應的水資源良性社會循環體系，實現城市與水資源開發利用的可持續發展。