王洪臣：總量達(dá)1000億噸，污水資源化的重點方向在哪？灌溉！

　　“水資源短缺是中國未來幾十年可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，由于我國農(nóng)業(yè)灌溉用水嚴(yán)重不足，有效灌溉面積僅為50%，中國的農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)狀就如同‘等米下鍋’。”中國人民大學(xué)教授、中國人民大學(xué)低碳水環(huán)境技術(shù)研究中心主任王洪臣在“2021（第十九屆）水業(yè)戰(zhàn)略論壇”上表示。

　　論壇上，王洪臣詳盡梳理了我國水資源特征以及用水狀況，列舉分析了以色列污水再生利用的進展，根據(jù)我國水情以及國際污水再生利用經(jīng)驗，指出我國污水資源化利用的重點方向應(yīng)是農(nóng)業(yè)灌溉。

　　王洪臣

　　什么是污水資源化？  

　　污水資源化包括污水中碳、氮、磷等物質(zhì)資源的循環(huán)利用和其中蘊含能量的回收利用，其中的重點是將污水再生后替代傳統(tǒng)水資源，也就是水資源化方向的利用。“水資源化”方向細(xì)分方向較多，包括市政雜用、工業(yè)利用、生態(tài)環(huán)境、土地灌溉、生活飲用等。

　　我國污水資源化利用方向

　　中國有多少污水可以資源化？王洪臣指出，根據(jù)2019年測算的數(shù)據(jù)顯示，我國有城鎮(zhèn)污水750億噸、農(nóng)村污水250億噸，可以進行資源化的污水為總量為1000億噸。

　　我國污水資源化重點方向

　　王洪臣梳理了我國污水資源化的幾個路徑：

　　市政雜用:根據(jù)住建部統(tǒng)計，2019年，城市加縣城園林綠化、景觀娛樂、道路壓塵、車輛沖洗、融雪等等公共服務(wù)用水總量為100億立方米，存在用量小、再生水輸配困難等問題。

　　工業(yè)利用：工業(yè)用水方面，我國的工業(yè)節(jié)水空間非常大，2019年，我國萬元工業(yè)增加值用水量低于40m3，提前完成了國家水資源規(guī)劃規(guī)定的2030年指標(biāo)。2019年，城市加縣城生產(chǎn)運營用水190億立方米，同樣存在用量小、再生水輸配困難的問題。

　　生態(tài)環(huán)境：2019年，人工生態(tài)環(huán)境補水250億立方米。水體排放具有生態(tài)效用，但不屬再生利用。

　　“要將我國污水高質(zhì)量的進行資源化，上述這三個方向的空間顯然是不夠的”，王洪臣指出，我國市政雜用、工業(yè)利用、生態(tài)環(huán)境三個方向全部用再生水替代，污水再生利用率也只有55%，如果按照替代50%計算，則污水再生利用率只有25%。

　　從國際經(jīng)驗看，美國的污水再生利用歷史長達(dá)40年，然而目前全國污水再生率僅為7%-8%。其中由于加州嚴(yán)重干旱，再生水設(shè)施比較發(fā)達(dá)，然而也只有30%-40%。

　　其余國家沙特再生水利用率為20%，澳大利亞為25%，新加坡也不高。國際的經(jīng)驗也充分證明，市政雜用、工業(yè)利用以及生態(tài)環(huán)境補水這三個方向，最高也只能達(dá)到20-30%污水再生利用率。

　　因此王洪臣指出，要想提高再生利用率，充分的利用污水資源，“灌溉”是一條更寬的路。

　　中國水資源狀況  

　　中國是一個高度缺水的地區(qū)，我國水資源總量為2.84萬億立方米，可利用量上限為8140億立方米，開發(fā)利用率為29%，基本生態(tài)流量為8400億立方米。

　　同時，我國水資源存在分布不均勻的情況：北方六區(qū)水少，約占20%，同時有60%的土地需要灌溉，并且人多、用水多；而南方四區(qū)水多，耕地少、人少、用水少。更為現(xiàn)實的趨勢是，南方水資源在不斷增加，而北方水資源在減少。

　　全國水土資源分配情況

　　中國污水資源化的重點方向應(yīng)是農(nóng)業(yè)灌溉

　　王洪臣進一步分析了中國的農(nóng)業(yè)灌溉情況，他指出，我國有18億畝耕地的剛性需求，農(nóng)業(yè)灌溉總量至少為3700億，并在近十年基本趨于穩(wěn)定。

　　其中有效灌溉面積為11億畝，可以進行節(jié)水灌溉的面積為5.4億畝，可以進行高效節(jié)水灌溉面積為3.3億畝，高效節(jié)水灌溉噴微灌面積為1.6億畝。按此計算，北方六區(qū)灌溉需求為2000億立方米，南方四區(qū)為1700億立方米。

　　我國的農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)域按照水資源的分布情況，可分為常年灌溉區(qū)、補充灌溉區(qū)以及水稻灌溉區(qū)：

　　常年灌溉區(qū)指年降水量及其季節(jié)分布不能滿足作物需要，沒有灌溉就沒有農(nóng)業(yè)的地區(qū)，主要農(nóng)作物為玉米、小麥等；

　　補充灌溉區(qū)指受到季風(fēng)氣候影響，降水分布極不均勻，作物灌溉需水量年際變化很大，此區(qū)域灌溉和排水是實現(xiàn)穩(wěn)定高產(chǎn)的必需措施，主要農(nóng)作物為冬小麥、玉米以及水稻；

　　水稻灌溉區(qū)指降水量高，但仍需對水稻進行灌溉，干旱季節(jié)需對旱作物補充灌溉，排水是實現(xiàn)作物穩(wěn)產(chǎn)的基本條件。

　　我國的灌溉水庫10萬座，庫容約為9035億立方米，蓄水量為10萬立方米以下的塘壩約600萬座，蓄水量小于300立方米的水池或窖約500萬個。萬畝以上大中型灌區(qū)7292處，30萬畝以上大型灌區(qū)447處。

　　我國灌溉地區(qū)的分布情況

　　近些年，我國一直在大力推進節(jié)水灌溉，加快灌區(qū)現(xiàn)代化改造，分區(qū)域規(guī)模化推進高效節(jié)水灌溉。開展農(nóng)業(yè)用水精細(xì)化管理，科學(xué)合理確定灌溉定額。同時我國大力推廣噴灌、微灌、滴灌、低壓管道輸水灌溉、集雨補灌、水肥一體化、覆蓋保墑等技術(shù)。加強農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測，實現(xiàn)測墑灌溉，要求在2020年前每年發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積2000 萬畝、水肥一體化面積 2000 萬畝。2022年前創(chuàng)建 150個節(jié)水型灌區(qū)和100個節(jié)水農(nóng)業(yè)示范區(qū)。

　　中國的三大地帶，五大地區(qū)灌溉需求很大，但由于我國灌溉用水嚴(yán)重不足，目前的現(xiàn)狀只能“以水定灌”，有效灌溉面積僅為50%。王洪臣指出，水資源短缺是中國未來幾十年可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，中國的農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)狀就如同“等米下鍋”，農(nóng)業(yè)灌溉應(yīng)該成為中國污水資源化的重點方向。

　　三個灌溉地帶的灌溉需求指數(shù)

　　王洪臣用四個情景，進一步對農(nóng)業(yè)灌溉應(yīng)作為污水資源化利用的重點方向進行了印證：

　　情景一：2019年，我國有1000億噸污水可以利用，如果以50億噸用于市政雜用，80億噸用于工業(yè)利用，可以少取水130億噸，再生水利用率為13%。

　　情景一

　　情景二：同樣是1000億噸污水，除了用50億噸用于市政雜用，80億噸用于工業(yè)利用，再以100億噸作為生態(tài)用水，可以減少取水230億噸，此時污水再生利用率為23%。

　　情景二

　　情景三：同樣的條件，加上以200億噸污水用于農(nóng)業(yè)灌溉，可以減少取水430億噸，污水再生利用率躍升到43%。

　　情景三

　　情景四：如果將用于農(nóng)業(yè)灌溉再生水進一步提升為800億噸，市政雜用為10億噸，工業(yè)用水為20億噸，生態(tài)用水仍為100億噸，此時可以實現(xiàn)減少取水930億噸，污水再生利用率為93%，基本實現(xiàn)了污水的徹底資源化。

　　情景四

　　國際經(jīng)驗：以色列再生水只用于農(nóng)業(yè)灌溉  

　　縱觀解決水資源緊缺問題的國際經(jīng)驗，跨流域調(diào)水可以部分緩解一定地區(qū)范圍內(nèi)的緊缺狀況，但根本上還是依靠非傳統(tǒng)水資源的開發(fā)利用，以色列、新加坡、澳大利亞、南非、納米比亞等缺水國家都是開發(fā)利用非傳統(tǒng)水資源的典范。

　　其中，以色列是目前公認(rèn)污水再生利用最成功的國家，美國將以色列作為唯一的國際合作伙伴納入了國家水回用行動計劃。上世紀(jì)九十年代，隨著世界各地越來越多的猶太人回國定居，以色列決定開始大規(guī)模進行污水再生利用，解決嚴(yán)重的缺水問題。

　　為提高再生水利用率，自上世紀(jì)九十年代開始，以色列修建了大量再生水輸配管線、泵站和儲存調(diào)蓄水庫，以色列大小調(diào)蓄水庫270座總庫容超過2億立方米。根據(jù)最新報道，如今以色列的污水再生利用率已超過90%，下一步目標(biāo)為達(dá)到100%，實現(xiàn)全部污水的再生利用。

　　以色列再生水利用最大的特征是90%用于農(nóng)業(yè)灌溉，目前，以色列800萬人，產(chǎn)生5億立方米污水，92.3%污水處理率，占灌溉用水的60%，支撐起現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)，除了自給自足，還成為農(nóng)產(chǎn)品出口國。美國作家賽斯西格爾（Seth M. Siegel）在深入考察以色列水務(wù)后認(rèn)為，“沒有再生水，就沒有以色列的農(nóng)業(yè)，也就沒有這樣一個中東強國”。

　　隨著以色列人口的增加，以色列目前正在實施面向2050年的水資源規(guī)劃，至2050年，將進一步提升污水再生利用量，再生水農(nóng)業(yè)灌溉量將會繼續(xù)增大。

　　以色列通過開發(fā)非傳統(tǒng)水資源成功解決了水安全問題，王洪臣指出，實際上，我國北方許多地區(qū)年降水量、許多城市的人均水資源量均低于以色列，這些地區(qū)或城市應(yīng)借鑒以色列污水資源化成功經(jīng)驗，開發(fā)非傳統(tǒng)水資源，解決當(dāng)?shù)厝彼畣栴}。

　　規(guī)模化長期使用再生水存在一定的風(fēng)險，關(guān)于病原體、鹽度以及內(nèi)分泌干擾物等新興污染物對人體健康和生態(tài)影響的研究一直在進行，爭論也一直在持續(xù)。以色列在開始大規(guī)模農(nóng)業(yè)灌溉以后，發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)地下水有鹽漬化傾向，在2010年開展了全國性源頭減鹽行動，包括工業(yè)企業(yè)減少用鹽或?qū)ふ姨娲贰?yán)禁高鹽廢水排入下水道以及倡導(dǎo)公眾避免過度耗鹽等措施，無法避免的高鹽水則另外處理后排入水體，沿海地區(qū)則直接排到海洋，通過這些對策，有效控制了地下水鹽漬化傾向。

　　發(fā)言最后王洪臣總結(jié)：要以農(nóng)業(yè)灌溉為重點，輔以市政雜用、工業(yè)利用、景觀補水，以此為方向展開資源化設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)：

　　1. 農(nóng)業(yè)灌溉用水需求大，理論上可將全部污水再生后用于農(nóng)業(yè)灌溉，理論上實現(xiàn)全回用，全部資源化；

　　2. 目前的農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施足以消納全部污水資源化，只是個水源轉(zhuǎn)換問題；

　　3. 需要實施的工程是將再生水輸配到就近灌區(qū)的渠首，并建設(shè)調(diào)蓄設(shè)施，現(xiàn)有不承擔(dān)其他供水功能的灌溉調(diào)蓄庫容可直接用于調(diào)蓄再生水，預(yù)測已可調(diào)蓄相當(dāng)數(shù)量的再生水量。

　　4. 農(nóng)村污水可隨同治理設(shè)施同步就地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉（關(guān)中平原的生態(tài)澇池）；

　　5. 由于輸配及儲存設(shè)施的施工均不在城市建成區(qū)，預(yù)計從經(jīng)濟技術(shù)角度比較，遠(yuǎn)優(yōu)于其他方向的資源化利用；

　　6. 再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉后，相應(yīng)污水處理廠可降低脫氮除磷水平，將氮磷作為肥料進行水肥一體化利用；

　　7. 再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉后，將大量減少從環(huán)境取水，不與生態(tài)爭水，尤其是灌溉季節(jié)的生態(tài)需水，發(fā)揮關(guān)鍵作用。

編輯： 趙凡