生态环境部、国家发展改革委、住房和城乡建设部、水利部等四部门近日联合印发《关于公布2022年区域再生水循环利用试点城市名单的通知》,河南省郑州市、山东省烟台市、四川省内江市、湖南省株洲市等首批19个城市列入试点。一时间,再生水循环利用引起各界广泛关注。
生态环境部水生态环境司有关负责人在答记者问时表示,党的二十大报告指出,协同推进降碳、减污、扩绿、增长。为此,要着力构建污染治理、循环利用、生态保护有机结合的治理体系。“开展区域再生水循环利用试点就是体现了这一要求。”
亟须利用的“第二水源”
“我国从‘十二五’开始施行‘最严格的水资源管理制度’。”中国人民大学环境学院教授、中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任王洪臣介绍,2012年到2021年,万元工业增加值用水量由65立方米降低到28立方米,京津冀地区已经接近10立方米,提前十年达到《全国水资源综合规划》提出的2030年目标。而且,2021年全国规模以上工业用水重复利用率达到92.9%,“节水水平已经远超发达国家,工业领域节水潜力已经不大”。
然而,工业进一步增长、城镇化率稳步提升、粮食稳产高产、生态环境持续改善等各领域用水需求持续上升,黄河、淮河、海河等缺水流域甚至提出了“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”,“水资源已经成为制约我国经济社会可持续发展的瓶颈。”王洪臣说,水资源供需矛盾亟待破解。
与雨水和海水相比,污水水量稳定、水质可控、就地可取,已成为国际公认的“城镇第二水源”,其再生利用技术和经济可行是解决缺水和水污染问题的双赢途径。
“我国水资源紧缺,同时污水再生利用水平却不高。”生态环境部水生态环境司有关负责人表示:“大多数污水处理厂的出水水质已处理到常见鱼类稳定生长的程度,没有得到有效利用就直接排放,十分可惜。”
同济大学环境科学与工程学院教授、城市污染控制国家工程研究中心主任戴晓虎认为,我国城镇污水排放量约750亿立方米,再生水利用量仅为100多亿立方米,利用潜力巨大。
2021年1月,国家发展改革委会同九部门联合印发《关于推进污水资源化利用的指导意见》(以下简称《指导意见》),提出以缺水地区和水环境敏感区域为重点,以城镇生活污水资源化利用为突破口,以工业利用和生态补水为主要途径,推动我国污水资源化利用实现高质量发展。
《指导意见》要求,到2025年,我国缺水城市污水再生利用率将达到25%以上,京津冀地区将达到35%以上;到2035年,形成系统、安全、环保、经济的污水资源化利用格局。根据国家《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》,“十四五”期间,新建、改建和扩建再生水生产能力不少于1500万立方米/天。
《指导意见》还特别提出,实施区域再生水循环利用等重点工程,要求选择缺水地区积极开展区域再生水循环利用试点示范。
清华大学环境学院教授、国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室主任胡洪营介绍,区域再生水循环利用是将污水处理厂达标排放的尾水经人工湿地水质净化工程等生态措施进一步改善后,就近利用天然水体、低洼地带等地形条件,因地制宜实施再生水的生态利用和自然储蓄,之后再根据实际需要作为水资源在一定区域内进行调配,统筹用于生产、生态、生活的污水资源化利用模式。
2021年12月,生态环境部会同国家发展改革委、住房和城乡建设部、水利部印发《区域再生水循环利用试点实施方案》(以下简称《实施方案》),提出在典型地区选择基础条件较好的城市开展再生水利用配置试点,形成先进适用成熟的再生水利用配置模式,为其他地区提高再生水利用配置水平提供经验借鉴。
生态环境部水生态环境司有关负责人介绍,2022年,四部门按照《实施方案》要求,组织专家开展了2022年试点评审,统筹考虑工作基础、实施意愿和推广示范效果等因素,确定了首批试点城市名单,启动试点实施工作,以期形成一批效果好、能持续、可复制,具备全国推广价值的优秀案例。
“三水统筹”系统治理的新路径
“我国各地区普遍面临水资源短缺、水环境污染和水生态损害等问题。三者深度交织、相互制约,成为社会经济高质量发展的制约因素和生态文明建设的突出短板。”胡洪营认为,区域再生水循环利用可为统筹解决水资源、水环境、水生态问题提供绿色低碳新路径。
山东省聊城市阳谷县将污水处理厂尾水排入人工湿地净化后,利用周边水系调蓄,供工业企业使用,每年可节约新鲜水730万立方米,减少引黄水15%,同时增加水域面积47万平方米、活水河段16公里。
胡洪营说,污水处理厂达标尾水经进一步净化后,作为再生水循序用于生态补给和生产生活,实现了水的串联利用,在减少新水取用的同时,开辟了稳定的“第二水源”,从而提高了用水效率,解决了生态生产生活“三生争水”问题。
同时,人工湿地水质净化工程作为区域再生水循环利用的关键环节,既能发挥生态净化功能,降低水体污染负荷,促进河湖水生态环境质量提升;又能促进水生态系统在结构和功能上自我恢复和修复,改善生物多样性,实现良性循环;还构建了优美的生态景观,推动形成人水和谐的绿色空间。
生态环境部环境规划院党委书记、副院长陆军介绍,北京市新凤河流域通过人工湿地提质、再生水生态补给,保障了河道生态基流,河道植被由原先单一品种的荷花发展到28种水生植物,植被覆盖度由10%提升到40%,鱼类、鸟类种类和数量也逐渐增多,水生态健康综合指数达到“健康”等级。
在碳达峰碳中和的背景下,推动水污染防治工作实现减污降碳协同增效已经成为必然。一方面,将污水处理厂尾水经人工湿地生态提质后再利用,可减少缺水地区引调水、供水工程建设和运维的能源投入;另一方面,人工湿地水质净化工程能够替代常规的污水深度处理设施,利用湿地生态系统的自净作用去除氮磷等污染物,有效降低污水处理的能耗和药耗。“在同等排放管控要求下,人工湿地水质净化系统较深度处理工程能减少约40%能耗、25%药耗,是减污降碳协同增效的有效举措。”陆军说。
山东省济宁市南四湖流域人工湿地工程在改善湖区水质的同时,推动了生态养殖业的恢复,带动了互联网营销、文旅等相关产业的发展,湿地种植的芦竹、芡实、莲藕等作物还为农民增加了收入。
“实施区域再生水循环利用是集约节约利用水资源、加快区域发展绿色转型的重要举措。”陆军表示,通过人工湿地水质净化工程营造的良好生态系统具有可观的经济价值,可带动周边生态种植养殖、文旅等产业发展,还可以改善人居环境,带动周边区域开发,甚至形成新的经济隆起带,显著提升群众的获得感、幸福感、安全感。
尽管存在诸多利好,但是戴晓虎认为,我国人口密度高,污水产生集中,河道径流量小,水体自净能力差等客观因素,对再生水循环利用提出了更高的要求。“区域再生水循环利用刚刚起步,任重道远。”
“造成污水资源化利用不足有多方面原因。”戴晓虎说,一是发达国家大部分采用分散式污水处理模式,而我国以集中式污水处理方式为主,间接增加了再生水利用的难度。由于我国主要采用大规模的集中式污水厂模式,且多数分布在水环境下游,再生水就近回用难,加上再生水利用管网的建设滞后,增加了再生水利用的难度。
二是由于现阶段部分污废水中可能混入工业污染物,而传统的物理、化学、生物处理方式对生态风险性有毒有害污染物质的去除成本较高,从而限制了再生水的循环利用。
三是生态补水的环境效益与经济效益难以兼得。再生水在生产性行业的分质回用、循环利用具备清晰的经济价值,但是考虑到生态补水环节的特点,其价值机制更多依赖生态补偿机制实现。
四是市场机制不健全、价格机制不完善、政策激励不够,影响了社会资金进入再生利用设施建设和运营的积极性。
区域再生水循环利用的几个关键
既然是“试点”,就包含着“第一个吃螃蟹”的意味。针对区域再生水循环利用,专家提出几个务必注意的关键,首先就是坚持区域统筹、加强协同。
“区域再生水循环利用试点是一项系统工程,涵盖污水收集处理、人工湿地水质净化、再生水调蓄和利用等多个环节。”陆军认为,需要从再生水生产、调配、利用全过程入手,科学合理布局污水处理厂、人工湿地水质净化工程、再生水调蓄及输配设施,系统推进规划布局、建设改造和运维管理等试点任务。
“厂房+光伏”每年可提供约140万度绿色清洁电能,既有效利用污水处理厂空间,又降低污水处理厂用电成本。
胡洪营提出,区域再生水循环利用涉及国土规划、生态环境、供水排水、水资源调配、财税金融等多个领域,是一个跨部门、多领域协调联动的系统工程和综合举措。因此,区域再生水循环利用系统的建设完善和稳定运行,离不开试点城市党委政府统筹全局、高位推动,离不开各相关部门的沟通协作、政策协同。
他认为,要将再生水纳入水资源统一配置,将再生水调蓄库塘作为城市“第二水源”和工业及市政杂用的“第一水源”,规划建设多水源分质供水系统,实施分质供水,提高再生水使用效益。
同时,风险可控、安全可靠是区域再生水循环利用试点的底线要求。
胡洪营提出,试点城市可以从污水收集源头管控、污水处理达标保障、水质净化工程保障、蓄存输配水质保障和用户端风险防控五方面开展全过程管理,系统防范潜在环境健康风险。
在污水收集源头管控方面,要明确污水来源,特别是工业污水排入市政管网的管理要求和监管方法。接纳有毒有害工业污水的污水处理厂,不得纳入试点城市区域再生水循环利用体系。
在污水处理达标保障方面,要规范过程管理,强化监督考核,确保污水处理厂达标排放,重点关注消毒环节的规范操作和稳定达标,有效控制病原微生物风险;要严格末端监管,制定突发环境事故应急预案,科学及时应对出水水质异常等状况,避免影响下游水质净化工程的稳定运行。
在水质净化工程保障方面,要做到合理设计、高质量施工和安全可靠运行。在人工湿地水质净化工程建设中,要坚持生态优先,注重选择本土植物;要以湿地净化能力为基础设计进水规模,与污水处理厂处理能力、再生水利用和调配能力相匹配。其他类型水质净化工程的设计建设和运行管理要符合相关标准规范要求。
在蓄存输配水质保障方面,要做好再生水调蓄、输配过程中水质劣化的预防和控制,包括水华暴发、(病原)微生物增殖、无机盐和有毒有害污染物累积等;要建立长期生态环境风险监控系统,研究掌握和控制再生水长期循环利用的累积风险。
在用户端风险防控方面,要明确允许和禁止使用再生水的领域,实施再生水标识、暴露控制、工程施工监管与管网错接预防等措施。
拓宽再生水综合利用的渠道也是一个重点。
污水再生利用的方向包括农业灌溉、工业利用、市政杂用以及生态环境等方面。王洪臣介绍,以色列是目前公认污水再生利用最成功的国家,90%的再生水用于农业灌溉,超过灌溉用水量的60%。为实现90%的利用率,以色列建设了共计200多座、总库容超过两亿立方米的再生水水库,铺设了从水库到灌溉点的再生水输配管道,覆盖了绝大部分国土。污水再生利用的第二个方向应是热电及工业大户的冷却水,用量较大,用水点集中,管道敷设难度小。
“如果将再生水用于市政杂用,用水量小且分散,再生水沿城市建成区逆向扩散,缺少储存设施用地和输配管线路由,利用难度较大。生态环境补水方向可以作为接受剩余再生水的备用渠道。”王洪臣认为,试点城市可以借鉴以色列的经验,选择需求大、基础好、综合效益明显的用途作为再生水利用的重点方向,系统规划建设相关设施。
此外,“因地制宜、实事求是”也是专家普遍提到的一个重点。
再生水的循环利用和各区域地域资源、环境容量及经济发展水平密切相关。戴晓虎提出,试点城市地域跨度广、水环境禀赋与经济社会发展水平差异大,不同城市再生水循环利用应坚持因地制宜、实事求是的原则,在梳理再生水的利用方式和潜力的基础上,合理布局再生水生产、调配和利用设施,依实定策、依质定产、按需调配、按质定用、系统管控。
着力完善支撑体系建设
“科技创新是区域再生水循环利用健康发展的重要支撑。”胡洪营介绍,区域再生水循环利用涉及再生水循环利用系统规划、人工湿地植物选育和养护管理、再生水调蓄水体富营养化控制、长期运行中无机盐和有毒有害有机污染物累积控制等前沿技术难题。“解决这些技术难题,需要依靠密切的产学研用合作,充分发挥科技创新的支撑作用。”
胡洪营认为,要特别重视建立全链条、系统化的标准规范体系。在深入研究、科学论证的基础上,搭建涵盖污水源头管理、水质目标管理、水质评价和设施运行维护等各个环节的标准规范体系,形成工业污水纳入区域再生水循环利用体系的负面清单,严格控制工业污水排入城镇污水管网;制定再生水利用的效益评价标准和生态环境风险管控指南,确保再生水循环利用安全。
陆军提出,保障区域再生水循环利用健康发展,需要发挥好政府引导推动作用和市场在资源配置中的决定性作用。
一方面,建立组织管理体系,明晰和压实各级政府、部门责任,做到责任到位、措施到位、工作到位,建立权责清晰、分工明确、运转规范、协调衔接的试点协作机制。立足再生水生产、调配和利用全过程各环节,建立健全区域再生水循环利用系统长效运营机制。
另一方面,创新支持政策制度,构建多元化的投入保障机制,通过加大地方财政资金投入、申请中央水污染防治专项资金等相关资金支持、拓宽企业融资渠道、落实现行相关税收优惠政策以及结合生态环境导向的开发模式(EOD模式),吸引社会资本参与试点项目建设。
陆军特别提到,要建立健全市场运行机制,按照“谁投资、谁受益,谁使用、谁付费”的原则,完善再生水使用者付费制度,允许再生水供需双方按照优质优价的原则自主协商定价,将再生水生产利用由政府行为转变为社会、企业的经营行为,探索投资主体多元化、运营主体企业化、运作管理市场化的发展模式。