【中國(guó)環(huán)保在線 名家論談】2018年11月16日，由清華大學(xué)-北控水務(wù)集團(tuán)環(huán)境產(chǎn)業(yè)聯(lián)合研究院主辦的新生水及水資源利用研討會(huì)在清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院舉行。200余位國(guó)內(nèi)外政府領(lǐng)導(dǎo)、行業(yè)專(zhuān)家、水務(wù)企業(yè)、投資機(jī)構(gòu)及媒體等齊聚一堂，一同圍繞新生水及水資源利用問(wèn)題進(jìn)行深入探討。研討會(huì)旨在探索應(yīng)對(duì)水資源危機(jī)的科技創(chuàng)新路徑，推動(dòng)包括新生水在內(nèi)的高品質(zhì)再生水回用、零排放等相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展。會(huì)上，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院王凱軍教授發(fā)表《我國(guó)發(fā)展高品質(zhì)再生水戰(zhàn)略與處理技術(shù)展望》主題報(bào)告并指出，在解決中國(guó)的水資源危機(jī)問(wèn)題上，新加坡的NEWater模式的經(jīng)驗(yàn)是我們應(yīng)該重視并認(rèn)真借鑒。
 

　　(以下為根據(jù)發(fā)言內(nèi)容整理，未經(jīng)本人審閱)
 

　　生活污水高品質(zhì)回用需求不可避免
 

　　今年有兩件關(guān)于水資源的新聞非常引人注目，件發(fā)生在南非，由于氣候變化，水資源缺乏，開(kāi)普敦市從2月1日起，每人每天的用水量降至50升，其他限水措施還包括：要求人們洗澡時(shí)間由原來(lái)的兩分鐘降至90秒、沖廁所次數(shù)由原來(lái)的每天3次減至1次等。西開(kāi)普省省長(zhǎng)已要求將開(kāi)普敦水危機(jī)宣布為“國(guó)家災(zāi)難”。第二個(gè)新聞是2018年6月，加州州長(zhǎng)布朗簽署兩條新法：規(guī)定在2022年加州居民每人每天的用水限量為55加侖，而在2030年下降為50加侖；從2027年起，如果過(guò)量用水相關(guān)人員將會(huì)被受到高達(dá)$10000的罰款！這樣的用水量要求加州的居民不能同一天洗衣服和洗澡。
 

　　如果說(shuō)南非開(kāi)普敦的水危機(jī)是天災(zāi)，那么美國(guó)加州所面臨的水危機(jī)則是”人禍”其反應(yīng)了加州在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)與水資源匱乏之間的矛盾。事實(shí)上，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，加州80%的地下水用于耕種，發(fā)展起享譽(yù)世界的種植業(yè)，圣華金河谷有“世界食品搖籃”的美譽(yù)。在這兩個(gè)新聞的后面，讓人民更加感到非常遺憾的是這件事發(fā)生在兩個(gè)對(duì)世界的水資源、水環(huán)境做出過(guò)巨大貢獻(xiàn)的地區(qū)。南非開(kāi)普敦是世界發(fā)明除磷脫氮工藝的城市，有以其城市命名的UCT(University of Cape town)和MUCT工藝。加州在水資源保護(hù)與利用上做出過(guò)非常重要的貢獻(xiàn)，比如我們大家都熟知的二十世紀(jì)70年代建立的聞名于世的21世紀(jì)水廠將污水處理到飲用水水平，我們知道大家都在搜索的“水銀行”的概念，這些都是加州創(chuàng)造的。這些對(duì)水資源利用做出重大貢獻(xiàn)的地區(qū)面臨這樣的問(wèn)題，不得不使我們深入的全面審視性的危機(jī)問(wèn)題。
 

　　在水資源制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件下，只有進(jìn)行水資源“開(kāi)源節(jié)流”，才能保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。南非和加州對(duì)居民用水的限制措施已經(jīng)使“節(jié)流”的作用發(fā)揮到了，下一步需要挖掘的是“開(kāi)源”的潛力。在如何解決水資源的問(wèn)題上，新加坡給了我們非常正面的例子，新加坡水資源長(zhǎng)期受制于馬來(lái)西亞。新加坡決定通過(guò)增加非傳統(tǒng)水資源，如：海水淡化及污水回用、雨水利用等措施的供給，徹底解決水資源問(wèn)題，到2060年全部水資源不依賴外部供給，其中新生水用量可以達(dá)到55%，從而徹底解決水資源危機(jī)問(wèn)題。新加坡的經(jīng)驗(yàn)告訴我們?nèi)祟?lèi)在水資源利用上是可以有所作為的，關(guān)鍵是我們?cè)趺磥?lái)做。
 

　　本次會(huì)議主題我們是主要討論城市污水的高品質(zhì)回用，因?yàn)榛赜靡呀?jīng)用的非常廣泛了，目前的污水回用主要是將城市生活污水處理成中水，為城市綠化等水質(zhì)要求不高的功能提供水源。在這些增加水資源供給的措施中，污水回用在產(chǎn)水成本上具有顯著優(yōu)勢(shì)，且已經(jīng)在世界上得到廣泛的應(yīng)用。高品質(zhì)回用主要是飲用水，包括間接飲用和和直接飲用水回用以及在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中利用，比如電子產(chǎn)業(yè)工藝過(guò)程、鍋爐補(bǔ)水應(yīng)用等等方面，今天。我可能更多的集中在直接飲用和非直接飲用的探討。而將污水回用作為飲用水水源的工程實(shí)踐案例則相對(duì)較少，一個(gè)重要的原因是公眾對(duì)污水回用安全性的擔(dān)憂。
 

　　但在水資源矛盾進(jìn)一步加劇的情況下，污水回用作為飲用水源的安全性需要重新審視。以美國(guó)休斯頓為例，其主要水源為T(mén)rinity河水，在旱季時(shí)，50%的徑流是上游城市處理后排放的生活污水；而在歐洲，萊茵河下游的國(guó)家使用的就是上游國(guó)家處理后的污水。有人將這種方式的污水回用稱為“de facto reuse”，可以翻譯為“事實(shí)上發(fā)生的污水回用”。換句話說(shuō)，污水回用作為飲用水源已經(jīng)在不知不覺(jué)中成為了現(xiàn)實(shí)。需要注意的是，現(xiàn)有的供水處理設(shè)施并不是針對(duì)回用水水質(zhì)設(shè)計(jì)的，因此，這種污水回用補(bǔ)給飲用水源的方式存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。
 

　　盡管如此，美國(guó)環(huán)保署對(duì)水回用指南里邊給出了一些實(shí)例，早納米比亞飲用水回用是處理完了直接進(jìn)入飲用水管網(wǎng)。

　　這里邊DPR和IPR直接飲用和非直接飲用。實(shí)際上新加坡現(xiàn)在也是非直接飲用，我們新生水處理完了以后混合到水庫(kù)里，由水庫(kù)里再到飲用水廠處理以后再飲用。直接飲用是直接在飲用水池內(nèi)混合，在美國(guó)的城市用的生物處理臭氧+BAF工藝較多，新加坡主要采用的是雙膜法工藝。
 

　　新加坡新生水工藝的發(fā)展
 

　　在采用工藝新加坡從上世紀(jì)70年代就開(kāi)始了策劃和研究，但是，世界高品質(zhì)水回用工廠---美國(guó)的21世紀(jì)水廠的投資和運(yùn)行費(fèi)用在當(dāng)時(shí)太高，直到本世紀(jì)初新加坡才決定在座新生水采用雙膜工藝，新加坡勿洛新生水廠在2002年建成。而樟宜二期的新生水工藝認(rèn)為是第二代NEWater主力工藝。前任聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)潘基文先生在參觀北控水務(wù)運(yùn)營(yíng)的樟宜二廠時(shí)就直接品嘗了剛生產(chǎn)出來(lái)的新生水，并給予NEWater和樟宜二廠很高的評(píng)價(jià)。

　　從污水工藝發(fā)展的歷史來(lái)看，由于處理的對(duì)象和需求是不斷增加的，這使得流程越來(lái)越長(zhǎng)，是個(gè)漸進(jìn)式的發(fā)展過(guò)程。系統(tǒng)長(zhǎng)了以后造成了系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，成本增加，能不能解決這個(gè)問(wèn)題？新加坡在樟宜污水處理廠現(xiàn)在按照二級(jí)處理以后加微濾和反滲透的標(biāo)準(zhǔn)流程，樟宜2期試了一個(gè)系列的MBR，要想解決這個(gè)問(wèn)題，下一步把生物處理改成MBR，MBR后面直接接反滲透，流程就會(huì)在一定程度上縮短，減少環(huán)節(jié)，可以進(jìn)一步減少造價(jià)。事實(shí)上，在樟宜二期建設(shè)后完，新加坡準(zhǔn)備將二級(jí)處理改為MBR。

　　新加坡成功應(yīng)用新生水對(duì)中國(guó)的意義
 

　　在解決中國(guó)的水資源危機(jī)問(wèn)題上，新加坡的NEWater模式有許多經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。
 

　　1、新生水應(yīng)用安全性問(wèn)題障礙一：水質(zhì)安全性問(wèn)題
 

　　新加坡推廣的NEWater再生水模式，在工藝、監(jiān)測(cè)等方面都是針對(duì)城市污水處理廠二級(jí)出水而設(shè)計(jì)的，因此具有較高的安全性。NEWater的水質(zhì)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的測(cè)試檢驗(yàn)，如果從2002年算，現(xiàn)在已經(jīng)有15年以上的經(jīng)驗(yàn)，NEWater產(chǎn)水檢測(cè)指標(biāo)為189項(xiàng)，水質(zhì)優(yōu)于WHO指南和USEPA標(biāo)準(zhǔn)。前任聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)潘基文先生第二次到新生水廠參觀，并且，在參觀北控水務(wù)運(yùn)營(yíng)的樟宜二廠時(shí)直接用手品嘗了剛生產(chǎn)出來(lái)的新生水，這事實(shí)是一個(gè)政治家給公眾表態(tài)NEWater是安全的，也是對(duì)樟宜二廠很高的評(píng)價(jià)。
 

　　2.新生水應(yīng)用技術(shù)障礙二：新生水技術(shù)應(yīng)用的廣泛適用性問(wèn)題
 

　　新加坡樟宜污水處理廠的核心工藝為活性污泥法，經(jīng)過(guò)二沉池處理的出水就是新生水廠的來(lái)水。從樟宜二廠的合同水質(zhì)要求來(lái)看，新生水廠的來(lái)水水質(zhì)要求低于國(guó)內(nèi)的一級(jí)A水質(zhì)，相當(dāng)于我國(guó)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此，中國(guó)現(xiàn)有城市污水處理廠的出水具備作為新生水廠來(lái)水的水質(zhì)條件。中國(guó)大部分污水處理廠出水可以通過(guò)雙膜法生產(chǎn)高品質(zhì)再生水。

　　3、新生水應(yīng)用技術(shù)障礙三：雙膜技術(shù)復(fù)雜性問(wèn)題
 

　　新加坡正在規(guī)劃和發(fā)展的下一代NEWater生產(chǎn)工藝，是通過(guò)MBR取代活性污泥+二沉池+超濾膜的現(xiàn)有工藝。不僅僅需要建設(shè)雙膜法的新生水廠，下一步還要改造污水處理廠，因此對(duì)其是復(fù)雜的任務(wù)。但是在在中國(guó)，我們?cè)谝患?jí)A改造過(guò)程中大量使用了膜過(guò)濾和MBR，很多采用MBR，總數(shù)在全國(guó)MBR已經(jīng)超過(guò)了上千萬(wàn)噸，膜過(guò)濾也在兩千萬(wàn)噸以上。特別是北京、天津等大城市采用了準(zhǔn)IV類(lèi)水的標(biāo)準(zhǔn)，MBR在生活污水廠的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，只需要在后段再加上RO就可以生產(chǎn)高品質(zhì)再生水，從已經(jīng)采用MBR或膜過(guò)濾的污水處理廠升級(jí)到高品質(zhì)再生水廠的投資成本較低。所以對(duì)我們國(guó)家現(xiàn)節(jié)這些廠的應(yīng)用來(lái)講，應(yīng)該是水到渠成，應(yīng)用的廣泛性就會(huì)非常大，有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

　　4、RO濃水并不會(huì)成為推廣雙膜法的瓶頸
 

　　在中國(guó)，RO濃水的問(wèn)題要區(qū)分沿海城市和內(nèi)陸城市。沿海城市可以參考新加坡的模式，將RO濃水排放到大海中，相比于現(xiàn)有的生活污水處理后排海模式，RO濃水排海不改變排入大海的污染物排放總量。我國(guó)52個(gè)沿海城市中，極度缺水18個(gè)、重度缺水10個(gè)、中度缺水9個(gè)、輕度缺水9個(gè)，近90%的城市存在不同程度缺水問(wèn)題，推廣高品質(zhì)再生水具有必要性及可行性。
 

　　在內(nèi)陸城市，RO濃水中因?yàn)辂}分和其它污染物濃度較高，因此其處理處置方式仍不明確。首先是鹽分，目前缺乏鹽分指標(biāo)對(duì)生態(tài)影響的深入研究，也未發(fā)現(xiàn)溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物等鹽分指標(biāo)環(huán)境基準(zhǔn)值研究成果。但綜合現(xiàn)有的《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)、《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ3020-93)和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)等標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)控制RO濃水鹽分總固體濃度(TDS)不高于1000 mg/L以避免排放造成的土地鹽堿化等問(wèn)題。以北京為例，自來(lái)水平均TDS<200 mg/L，按照樟宜二廠RO水回收率為70%計(jì)算，RO濃水中鹽類(lèi)物質(zhì)TDS<700mg/L；若降低RO水回收率到50%，可進(jìn)一步降低濃水中鹽類(lèi)物質(zhì)的TDS濃度。而RO濃水中的其它污染物可以通過(guò)打回至污水處理廠中進(jìn)行處理。借鑒香港的經(jīng)驗(yàn)，由于利用海水沖廁，香港污水處理廠來(lái)水鹽濃度為5000-6000 mg/L，污水處理普遍采用活性污泥工藝，含鹽污水中的COD、氮磷等污染物可得到有效去除。這些初步的分析表明RO濃水是可以有解決方案的，只要我們?cè)匍_(kāi)展深入的研究，應(yīng)該有信心克服RO濃水的問(wèn)題。
 

　　新加坡在自然水資源不利的條件下，以自強(qiáng)不息的精神，通過(guò)堅(jiān)持與開(kāi)拓，在上樹(shù)立了人水和諧的典范模式，也為國(guó)內(nèi)解決水資源危機(jī)提供了經(jīng)驗(yàn)和信心。我們將進(jìn)一步研究雙膜法高品質(zhì)新生水工藝上的特征，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)污水處理高品質(zhì)回用，解決中國(guó)和世界其他國(guó)家的水資源危機(jī)而努力。
 

　　原標(biāo)題：JIEI | 王凱軍：在水資源有效利用上，人類(lèi)是可以大有作為的