隨著城市化和現代化進程的推進,污水回用處理技術問題困擾著城市的可持續發展,并影響著水資源的再生回用和可持續發展。文中以循環經濟思想理念為基礎,敘述了中國水環境的現狀、國內外污水資源的研究進展、循環經濟的含義以及在循環經濟觀念下的污水處理新思路,探求了城市污水處理的重要性,以變廢水負價值的被動處理,轉變為盈價值的資源化與經濟化利用,形成新的經濟增長點,實現環境效益、經濟效益和社會效益的高度統一,真正實現可持續發展。

關鍵詞:水資源,污水處理,循環經濟

1中國水環境現狀

中國水資源總量為61 889億m3,平均降水量為648 mm/a,年均地表水資源量為27 115億m3,扣除重復利用量后,年均水資源量為28 124億m3,居世界第四位。按2005年人口統計數量,中國人均占有水資源量約2 151.8 m3,不到世界人均水量8 840 m3的四分之一,已被聯合國列為13個貧水國家之一。同時中國的用水量已由1949年的1 031億m3增加到2005年的5 633億m3,而且北方和沿海地區出現了不同程度的水資源短缺和水質性污染的嚴峻形勢[。1,2]

據國家環境公報報導,中國江河流域普遍遭到污染,全國河川的生態功能嚴重衰退,且呈加速趨勢。經對萬條河段的調查表明,水質嚴重污染、不能用于灌溉(劣于Ⅴ類標準)的河段占23.3%;魚蝦絕跡的河段占45%;不能滿足Ⅲ類水質標準、不能作為飲用水源的河段占85.9%。中國七大水系的污染程度由重到輕的順序為:遼河、海河、淮河、黃河、松花江、珠江和長江。海河、遼河的干流有一半河段的水質劣于Ⅴ類;淮河191條支流中,有近萬河段的河水變黑發綠;國控141個城市河段中,63.8%的河段為Ⅴ類至劣Ⅴ類。

近年來, 中國淡水湖泊的水質污染現象呈迅速增長之勢。全國大型淡水湖泊均達到中度和重度營養化, 其污染程度由重到輕依次為滇池、巢湖、南四湖、洪澤湖、太湖、洞庭湖、鏡泊湖, 且滇池和巢湖的全湖水質劣于? 類。
中國近海海域水質污染嚴重, 并有繼續惡化趨勢, 劣于ó 類水質標準的比例近53. 6% 。渤海海域在20世紀60年代之前, 曾發生過3次赤潮; 在70年代發生過9 次; 在80 年代發生過74 次; ,,; 而1997年一年就猛增到發生34次; 1999年7月間, 渤海出現了前所未有的赤潮大爆發, 赤潮面積達6 300 km2, 持續了9天。中國城市的供水水源有30% 源于地下水, 而北方城市則有59%源于地下水。近20年來, 地下水水質普遍呈惡化趨勢。1998年對全國118座大型城市的淺層地下水的普查表明, 有115座城市地下水受到不同程度污染, 占檢測總數的97. 5%, 其中嚴重污染的約占40% 。北方城市的地下水有90% 遭到污染, 其中有28% 已不適合作為飲用水源。其污染物主要有硝酸鹽氮、氨氮、有機物、鉻和酚。

2 國內外污水資源化研究進展

2. 1 污水資源化的內涵和意義

城市污水的排放量隨著用水量的增加而增加,由于發達國家對水污染的控制已經相當到位, 并且制定了嚴格的排放標準, 因此城市污水水質相當穩定, 不受氣候與自然條件的影響, 又不存在長距離引水問題, 對污水只要處理得當, 已成了城市可利用的第二水資源。污水資源化就是指將工業廢水、生活污水、雨水等被污染的水體, 通過各種方式進行處理、凈化,使其水質達到一定標準, 滿足一定用途的要求, 從而可作為一種新的水資源重新被利用。城市污水資源化的兩種途徑是直接回用和間接回用。城市污水的直接回用, 是由再生水廠通過輸水管道或其他輸水設施, 直接送給用戶使用; 間接回用則是由二級污水處理廠或再生水廠, 將處理后的出水直接排入水體, 再由用戶從水體中取水使用。直接回用有三種通用的模式: 即
( 1)從再生水廠系統敷設再生供水管網, 與城市供水管網一起形成雙供水系統, 其再生水一部分專供工業低水質用水使用, 另一部分則專供城市綠化和景觀使用;
( 2)由再生水廠敷設專用管道, 輸送供大廠使用, 這種方式比較實用, 但用途單一;
( 3)將大型公共建筑和住宅樓群的污水, 就地處理、回收、循環再用。間接回用方式可以分為有意圖的間接回用和無意圖的間接回用。有意圖的間接回用, 是有計劃地將再生水和新鮮水混合后再使用, 這要取決于時間和空間的安全保證。由于再生水從排入水體到被利用時間的滯后, 以及混合后的物理化學凈化作用, 使再生水在自然生態系統中獲得進一步的凈化。在這個過程中, 微生物可以通過自然死亡和吞噬而減少, 而揮發性的有機物則可通過水的表面逸出, 而其余有機物則可因為化學作用而轉化。但另一方面, 水質也會因藻類的增長, 以及初期雨水的排入而變壞。無意圖的回用, 則更加是普遍使用的方式。
污水資源化的意義:
( 1)再生水經深度凈化替代自然水資源, 可緩解水資源不足的矛盾;
( 2)將城市污水當成水資源的原料, 制成工業用水, 可促進國家污水處理事業的發展;
( 3)減少人工子循環的排水量, 從而可減少對自然水的大循環的干擾, 更好的保護水環境。

2. 2 國內外污水再生的主要處理工藝

污水能否回用的關鍵是污水處理技術。根據用途不同, 對回用水質的要求也不一樣, 因此, 處理方法的選擇也不同。污水處理技術按其機理可分為物理法、化學法、物理化學法和生物化學法等。

通常污水回用技術需將多種污水處理技術進行合理組合, 即將各種水處理方法結合起來, 對污水進行深度處理, 這是因為單一的某種水處理方法, 一般很難達到回用水水質的要求。目前, 污水集中處理回用的工藝中, 常用的有生物處理法, 如傳統的活性污泥法、填料活性污泥法、厭氧、缺氧、好氧活性污泥法、接觸氧化法、曝氣過濾池、生物流化床法、生物轉盤法等。經以上工藝中的某種工藝作為二級處理后, 再用混凝沉淀、過濾、吸附、消毒(紫外、氯氣、臭氧或二氧化氯等)工藝作為后處理技術, 以達到污水回用的要求?；钚晕勰喾ㄊ亲顐鹘y的好氧生物處理技術, 活性污泥即指借助微生物利用廢水中的有機物生長與繁殖而形成的絮凝體, 其工作原理是: 在廢水中通過曝氣供氧, 促進微生物生長, 形成活性污泥, 利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降等性能, 來凈化廢水中的有機污染物?；钚晕勰喾ㄖ谐２扇〉膬身椬罨镜募夹g措施是: 通過曝氣來提高反應器水體中的溶解氧水平; 通過污泥回流來保證反應器中的生物量與活性?；诨钚晕勰嘣淼男滦蜕幚砑夹g中, 較為典型和成功的是間歇式活性污泥法( SBR )和氧化溝。間歇式活性污泥法是將初沉池、反應池和二沉池各工序放置在同一反應器( SBR 反應器)中進行, 處理過程分為進水、反應、沉降、出水、閑置五個階段, 廢水在SBR 反應器的曝氣過程中與污泥完全混合, 完成降解反應后, 停止曝氣, 活性污泥顆粒在靜置中沉降, 上層的清水自反應器中排出。SBR法的特點是簡化了工藝結構, 提高了反應器的混合傳質效率, 投資少, 反應易于操作控制。氧化溝亦稱氧化渠或循環曝氣池, 其特點是采用橫軸轉刷或豎軸表面葉輪曝氣來推動水流。該工藝能耗低, 具有推流式和混合式兩者的特征。

3 循環經濟的含義

循環經濟目前尚無統一的定義, 僅有如下表述: 一是認為, 循環經濟作為一種新的生產方式, 是在生態環境成為經濟增長的制約要素、或成為一種公共財富階段的一種新的技術經濟模式, 是建立在人類生存條件和福利平等基礎上的、以全體社會成員生活福利最大化為目標的一種新的經濟形態。形成/資源-產品- 再生資源0閉環型物質流動模式, 資源消耗的減量化、再利用和資源再生都僅僅是其技術經濟范式的表征, 其本質是對人類生產關系進行調整, 其目標是追求可持續發展。二是認為, 循環經濟是指模擬自然生態系統的運行方式和規律要求, 實現特定資源的可持續利用和總體資源的永續利用, 實現經濟活動的生態化, 其實質是生態經濟。三是認為, 循環經濟是對物質閉環流動型經濟的簡稱, 把物質、能量進行梯次和閉路循環使用, 在環境方面表現為低污染排放、甚至零污染排放的一種經濟運行模式。循環經濟實際上是一種模擬生態群落的物質循環特征, 以物質不斷循環利用、循環替代方式的經濟發展模式。其特征是以實現可持續發展為目標, 協調人與自然關系為準則,模擬自然生態系統的運行規律, 通過自然資源的低投入、高利用和廢棄物的低排放, 使經濟活動按照自然生態系統的規律, 重構組成一個/資源- 產品- 再生資源0的物質反復循環流動過程, 從根本上消解長期以來的環境與經濟發展的尖銳沖突, 以最小的成本, 獲得最大的經濟效益和環境效益, 實現資源的可持續利用, 使社會生產從數量型的物質增長, 轉變為質量型的服務增長, 與自然界協調發展。

循環經濟的本質是一種生態經濟, 是對傳統線性經濟的革命, 可從以下角度理解其內涵:從生態經濟角度看, 循環經濟是運用生態學原理來指導人類社會的經濟活動, 倡導與環境和諧的經濟發展模式。它要求把經濟活動組織成一個/資源-產品- 再生資源0的反饋式流程, 其特征是低開采、高利用、低排放。所有的物質和能源在這個不斷進行的經濟循環中, 均能得到合理和持久的利用, 以把經濟活動對自然環境的影響降低到盡可能小的程度, 使經濟系統和諧地納入到自然生態系統的物質循環過程中, 實現經濟活動的生態化。從資源經濟角度看, 循環經濟倡導在物質不斷循環利用的基礎上發展經濟, 建立起充分利用自然資源的循環機制, 使人類的生產活動融入到自然循環中去, 最大限度地利用進入系統的物質和能量,提高資源利用率和經濟發展質量。

從環境經濟角度看, 循環經濟是環境和經濟密切結合的產物, 倡導的是經濟與環境和諧發展, 以解決經濟增長與環境之間長期存在的矛盾, 最終實現經濟與環境/雙贏0的最佳發展。

從物質流動角度看, 傳統工業社會的經濟是一種單向流動的線性經濟, 物質流動體現為/資源、產品、廢物0的單向流動特征; 循環經濟把經濟活動組織成一個/資源-產品- 再生資源0的閉環流動, 實現/低開采、高利用、低排放0, 以提高資源利用率、經濟運行質量和效益。從技術經濟角度看, 循環經濟以現代科學技術為基礎, 通過技術上的組合與集成, 使一定區域內的不同企業、不同產業、不同城市之間有機地鏈接起來, 形成相互依存的產業鏈和產業網絡, 實現企業、產業、城市之間的資源互補和有效的循環使用,最終形成閉環式的經濟發展模式。循環經濟發展模式不僅可以體現在工業、農、商業等生產和消費領域, 還可體現在人口控制、城市建設、防災抗災等社會管理領域, 最終實現社會的可持續發展。

4 循環經濟理念下的污水處理新思路

4. 1 污水再生處理難題

隨著城市化和現代化進程的推進, 污水回用處理問題不斷困擾著城市的發展, 并影響著水資源的再生回用和可持續發展, 主要表現為: 首先, 中國城市污水處理能力薄弱, 與經濟快速發展和城市化進程的加快極不相稱。這由兩方面原因造成: 一是當前水處理技術和工藝不適應形勢發展的需要, 水處理設施的建造和運行費用偏高(工業廢水就更為嚴重)。二是水資源沒有實現市場化, 水價偏低,沒有施行/污染者負擔0的生活污水排放收費制度。三是回用水水價存在問題, 回用水處理工藝對投資和運行費用的影響很大, 就目前國內外普遍使用的膜生物技術、物理化學工藝、接觸氧化工藝而言, 回用水處理成本較高, 因此在許多地區, 回用水水價遠高于自來水的價格, 使得用水單位不愿意接受回用水, 污水回用受到限制。如何降低回用水的成本, 則成了回用水推廣的關鍵。

4. 2 污水資源化與循環經濟的關系

目前, 國內的污水處理主要依賴于污水處理廠, 這些污水處理廠所使用的污水處理技術, 既吸收了國外的經驗, 也發展了自己的技術。例如, 從國外引進的鼓曝法、A2 /O 法、氧化溝法等, 以及近幾年出現的生物膜法、高壓膜法等, 這些技術在不同程度上存在著基建造價和運行成本較高、處理效率有待提高等問題。巨額的運行費用, 嚴重制約了污水處理業的發展, 這就要求人們采用創新的方法和途徑, 來解決日益增長的污水排放量和污水處理能力之間的矛盾。要想改變污水處理這種步履維艱的窘境, 就必須把污水看作是一種資源引入市場, 把中水作為一種商品, 通過銷售中水來取得維系運行的經費, 為經營者創造利潤和再發展的資本。因此, 實現污水資源化, 走循環經濟的道路, 才是改變本國城市污水處理現狀的有力措施。即既要節約投資、節省能源、節省人力物力, 又要能夠獲得最大的生態環境效益。發展循環經濟, 建設節約型社會, 科技創新是重要的手段和核心路徑, 采用適宜的技術和工藝, 推廣使用符合標準的再生水,實施污水資源化, 將污水處理的戰略目標, 由傳統意義上的污水處理、達標排放, 轉變為以提高水的綜合利用率為核心的水的循環再用, 是水資源再生利用的重要思路。

5 結 論

中國污水再生利用的發展戰略就其本質而言,就是要建立起水資源循環的新模式。發展循環經濟是中國實現社會經濟可持續發展的必然選擇。把污水看作是一種資源引入市場, 實現污水資源化, 走循環經濟的道路, 才是改變國內城市污水處理現狀的有力措施。污水的處理亟待以新的思路去尋找新的出路, 即既要節約投資、節省能源、節省人力物力, 又要能夠獲得最大的生態環境效益。也就是說, 污水處理不能完全依靠老辦法, 要盡可能地再辟蹊徑, 走循環經濟之路。（淮安市淮陰區環保局）