陳吉寧、曾思育、傅平
（清華大學 環境科學與工程系，北京 100084）

1 前言

　　隨著我國城市化進程的加快，城市的連片式發展格局，越來越高的人口密度，再加上人們生活質量的逐步改善，諸多因素共同作用，導致單位個體可獲得的水資源量與對水的需求量之間的差距呈不斷增加的態勢。水資源量的嚴重不足已經成為制約城市社會、經濟發展主要因素之一；而水污染問題又持續威脅水源保護，進一步增加了安全供水的難度和成本。由于城市水環境基礎設施的不斷完善，再加上人們對城市水環境的要求不斷提高，城市污水收集與處理率也隨之提升，在這種大前提下，再生水作為城市新型供水水源的可能性也日益得到認可。這客觀上對制定城市污水再生利用發展戰略對策和指導原則提出了要求。
　　為此，本文從戰略研究的角度對中國的城市污水再生利用的發展道路予以探討，在明確再生水的價值及其戰略發展意義的基礎上，論述污水再生利用的戰略定位、發展戰略、經濟和產業戰略、安全和公眾戰略及其實施要求。目的是要形成一份具有中長期意義的原則性報告，以期從觀念的變革到戰略的具體實施，就城市污水再生利用在中國為什么要發展以及如何發展的問題，為政府和公眾提供戰略支持。

2 再生水的價值與戰略發展意義

　　再生水的價值，體現在：第一，再生水是一種替代資源；第二，這種替代資源具有戰略發展意義，具有足夠的戰略發展優勢和戰略發展潛力。
　　從20世紀70年代開始，不少國家就認識到了把經過處理的污水回用作為一種補充水源的好處。美國、日本和以色列等國的實踐已經證明，再生水是一種很有價值的替代資源。根據不同的用水水質要求，經過不同程度處理后的城市污水可以被再利用，并靈活地用到不同方面，滿足多種品質的水資源需求。這三個國家的再生水利用實踐實際上分別代表了三類再生水價值實現方式。
　　再生水具有足夠的戰略發展優勢。與同樣作為新型水源的遠距離（或者外流域）調水、海（咸）水淡化和雨水資源收集利用相比，再生水在資源可靠性、技術進步潛力、生態環境影響、工程效率等方面都具有或多或少的優勢。因此，從長遠的戰略角度看，城市污水再生利用應該成為城市新型供水水源的重要方面。在城市污水資源沒有得到適當利用的時候，不宜盲目進行跨流域調水和海水淡化工程項目的建設。即使是其它供水方式能達到經濟合理的要求，也應該保有一定份額的再生水作為競爭性的備用水源，以便提高供水效率，防止壟斷現象出現，實現資源的有效配置。
　　再生水具有足夠的戰略發展潛力，并且潛力值是一個隨時空變化的值。隨著地區和城市的不同，經濟發展水平、水資源壓力、技術水平、再生水可能的最終用途都不相同，因此再生水作為水源水的供水潛力存在差異，經濟的再生水占用水量的比例會發生變化。一般說來，在市政用水方面，大約有10%的城市污水能被再生利用；如果能有配套的適當的城市水價體系加以約束水資源利用，那么這個比例還可以上升到30%左右。當然，如果考慮農業灌溉用水的話，幾乎100%的污水被再生利用也有不少實例。那么，如何看待以上這樣一些比例關系呢？一方面，對大多數水資源壓力極大的中國城市來說，各種可能的供水水源備選項都應當得到認真的審視。而在越來越多元化的水資源開發利用格局當中，如果能達到30%的比例，顯然是一個非常可觀的數值了。另一方面，比例值停留在10%左右，主要原因是人們對安全可靠地運行深度處理工藝（三級處理）的污水處理廠的信心還遠遠不足，從而使得當前再生水的出路通常都是一些低端的用水項目，例如綠地澆灑等。對于再生水的一些高端應用領域，比如非直接飲用目的的地表水和地下水補充，很多國家和地區仍持觀望態度，迄今為止的成功實例還不多見。然而隨著技術進步，逐步提高經濟可靠的再生水量在整個供水體系中所占的份額，前景是樂觀的。
　　總的來講，潛力計算可以劃分為這樣三個層次：一、不考慮再生水量的時間和空間變化特性的供水潛力，可以利用宏觀的用水結構數據計算，得出的是一個絕對的物理回用量；二、考慮了再生水量的時間和空間變化特性的供水潛力，這必須細致到具體的用水單元模擬，得出的是一個在技術上可行的回用量；三、同時考慮經濟性和時空變化特征的再生水供水潛力，在考慮了再生水量的時間和空間變化特性的基礎上，再結合供水的經濟合理性要求，得出的是一個技術經濟可行的回用量。

3 城市污水再生利用的戰略定位

　　對城市污水再生利用的戰略定位有以下兩點：第一，污水再生利用是水資源開發中的重要環節，并且它的大力發展可以促進城市水資源的可持續開發與利用；第二，污水再生利用環節的加入改變了傳統意義上水的社會循環方式，為此必須建立新的循環模式，實現系統的變革，并以此來推動城市生態問題的解決。換句話說，發展城市污水再生利用的根本目的是促進城市水資源的可持續開發與利用，而其本質則是要在城市內建立起水的社會循環新模式。
　　水資源作為一種可再生資源，只有在合理的條件下進行開發利用，才可能做到永續利用。圖1顯示的是水的可持續開發利用過程。在“自然水→人工水→自來水→廢污水→再生水→排放水（或者回用水）”的開發利用過程中，人類的一系列勞動可以保證水質和水量形成良性循環，實現水資源的永續利用。而其中污水再生利用的環節已經成為水資源可持續開發與利用的必然要求。從我國目前的水資源狀況來看，廢污水的處理與回用都很不足，自然水的水質普遍下降，給水處理負荷加重、成本上升。水資源的利用總體上尚不符合可持續發展的要求。也就是說，在整個水的利用過程中，污水再生利用環節的弱化，影響到了良性循環的建立。

　　如果從重復利用的要求出發，要改變現有的水社會循環結構與功能，跟污水再生利用相關的工程系統必然要在天然的水文循環中扮演非常重要的角色。圖2就是水從地表水和地下水資源到水處理設施、灌溉、市政和工業用水以及到污水再生利用設施的一個循環過程的示意，表示了水回用的主要通路，其中包括市政用水、地下水回灌、農業灌溉、工業用水、以及地表水的補充等不同的回用方式。“水問題”的解決，首先應從社會循環內部的可人工控制的因素著手。在城市水的社會循環過程中，在適當的時機科學地引入污水再生利用環節，重新優化用水結構，達成新的平衡模式，將具有緩解城市水源水量不足和控制城市水污染的雙重功效。

　　把城市污水作為資源看待，把污水再生利用放到重要的位置上，意味著現有的城市總體規劃和城市給排水系統都要重新予以考慮。城市給水廠、污水處理廠以及配水、排水系統作為現代城市基礎設施中最重要的組成部分之一，無疑都會因為污水再生利用單元的介入而發生結構與功能上的大變革。具體來講，由于城市污水再生利用的發展，現有城市水系統將在以下方面發生變革：城市水資源規劃和城市生態規劃編制，水資源管理的法律、法規、政策、措施的框架體系，給水廠、污水處理廠和排水管網設計和建設，污水處理標準的選取和制定等。

4 城市污水再生利用發展戰略

　　城市污水再生利用發展戰略在中國的推行，必須從技術、經濟、產業、規劃管理、公眾安全等各個方面進行充分準備，這樣才能在戰略實施過程中，從容面對可能遇到的障礙。
4.1 污水再生利用必須納入到可持續的水資源規劃中
　　再生水的出現，無疑對傳統的水資源規劃內容具有深遠的影響，污水再生利用已經成為實現水資源有效利用和規劃的內在因素之一。把再生水囊括到水資源的組成部分當中，并出于水資源可持續開發和利用的目的在規劃中予以適當的考慮，應該成為人類系統地看待水資源的常規視角。
　　在我國傳統的城市水資源開發與利用過程當中，增加污水再生利用的內容，應該從以下幾個方面入手：（1）把再生水作為可利用的水資源形式之一，在規劃中予以統籌考慮，建立包括再生水的水量平衡模式；（2）在進行資源的合理配置時，把再生水與其它類型的水資源放在一起進行全面的費用效益分析，在潛力分析的基礎上確定經濟合理的再生水供給規模；（3）在進行水資源的長期供求分析中，對潛在的再生水使用用戶進行詳細的調查；明確識別出再生水供水條件（包括流量、水質、價格、使用限制），并向潛在用戶說明；（4）再生水應滿足的水質標準必須是現實而客觀的，需要專門的水質標準對它進行監控、管理并接受公眾的檢驗；（5）城市污水的再生利用要跟其它類型水資源的開發利用享有相同的產業、經濟政策。
4.2 污水再生利用必須納入城市水環境基礎設施建設中
　　改變當前把集中式污水系統作為城市水環境基礎設施建設唯一選擇或者絕對主導選擇的局面。分散式的污水系統要作為水環境管理的長期策略選擇。就我國目前污水系統的建設狀況來說，不僅在形式上采取了發達國家的傳統集中模式，而且在規模上還被誤導為愈大愈好。我國不少城市建設或者規劃建設的集中式污水處理廠，其規模已經遠大于國外的平均水平。以1994年歐盟的數據為例，規模小于1000m³/d的污水處理廠個數占總數的81.9%，而規模大于10000m³/d的比例僅為2.6%。我國目前有不少污水處理廠建成之后，存在無法收集足夠污水以便正常運行的狀況，固然有配套管道建設滯后、污水處理收費機制不健全等原因，但不適當的設計規模也應該引起重視，有必要遏制追求污水廠設計能力愈大愈好的態勢。
　　分散式的污水系統更適合于污水再生利用，也更有利于城市的可持續發展。集中式的城市污水解決方案是不可持續的。因為從整體上看，這些污水處理廠不斷地把營養物質和其它剩余物排入了受納水體。如果要想對這些營養物質或者處理過的污水進行再生利用的話，就意味著巨大的輸送成本投入，可能還會涉及到包含著更多管道和泵站的第三套管網體系，因為接受再生水的用戶大多是遠離污水處理廠址所在地的。解決這個問題的出路即面向可持續未來的選擇是采用分散式污水系統，例如采用允許局部范圍內污水和營養物質循環再利用的小規模系統，適合于小型社區。分散系統的功能可以被定義為收集、處理、處置/回用來自單個住宅、連片住宅、孤立小區、工廠、大廈等的污水。隨著科學技術的發展，尤其是膜技術的發展，污水處理設施的裝置化和小型化使得分散式的污水處理和回用得以實現。分散系統把污水回用設施跟再生水用戶之間距離縮短，管道費用比起集中式的系統大大降低了，從而實現污水回用系統成本的降低。
　　分散式的污水收集、處理和回用系統在城市水環境基礎設施建設中日益占據了有利地位。這跟污水再生利用要求采用這種形式的系統是分不開的。分散化的污水收集、處理與回用系統在城市的可持續性上具有比集中式系統更大的優勢。正是從資源保護的角度來看，世界各地出現了從大型集中的污水系統向分散式污水系統轉變的趨勢。
　　城市水環境基礎設施的建設要符合生態化原則。基礎設施的生態化原則對現有的建設模式提出了新的要求，比如源分離、系統分散化、資源化等等。根據該原則，污水再生利用項目必須被系統化地納入到城市水環境的基礎建設中，并在規劃、設計、運行和管理中予以一體化的考慮。針對不同的城市經濟發展水平和現有的污水系統狀況，在分散式與集中式的對抗中尋找到一個平衡點是提高城市可持續性的重要抉擇。目前我國很多城市尤其是中小城市的水環境基礎設施還很不完善，這為推廣城市污水再生利用戰略提供了有利時機。在此時就必須對污水再生利用的可行性和方式予以充分考慮，以體現生態化原則。。具體來講，城市規模越小，例如小城鎮，越適合于采用分散式的污水系統；在大城市中，對新規劃的小區，可以采用就地污水處理和回用系統；對于工業用水和大面積的生態景觀用水，則應考慮集中式污水處理廠出水的再生利用。
4.3 發展模式要隨著區域和時段的不同而不同
　　我國各個城市的水資源開發與利用狀況、經濟發展水平以及基礎設施建設狀況等各方面的因素之間存在著相當大的差異。在這種不平衡的狀況下，對全國推行內容和要求完全統一的城市污水再生利用戰略，既是不現實的，又是不科學的。而從全國各地區對城市污水再生利用的發展模式進行分區（以下簡稱全國分區），不僅有利于從宏觀上把握全國再生水利用的方向，而且有助于更好地指導各地區和城市的污水再生利用工作。并且，如果分區還能夠體現出時間上的變化趨勢，那么，從空間角度看，可以對各城市在選擇污水再生利用發展模式時有所指導，從時間角度看，還可以針對某一城市隨時間變化進入不同分區有所引導。
　　全國分區的本質意義是基于城市現狀，幫助它選擇相應的污水再生利用發展模式，當然也包括國家對不同模式所屬城市應該采取的態度。通過對全國各地區在再生水利用的必要性和經濟可行性兩方面的研究，確定五類分區：I優先強制發展型，II國家扶持發展型，III自行穩步發展型，IV等待時機型，V非強制型。其特征描述和結果示例見表1。

表1 污水再生利用發展戰略實施的全國分區

分區
代號

分區類型

特征描述

結果示例：直轄市和省會城市

I

優先強制發展型

.急需污水再生利用，而且自身有經濟能力；
.建議國家要提出強制性的污水再生利用戰略實施要求。

北京、天津、哈爾濱、長春、沈陽、濟南、太原、烏魯木齊、石家莊、鄭州、昆明

II

國家扶持發展型

.急需污水再生利用，但自身尚不具備足夠的經濟能力；
.建議國家提出強制要求，并從資金、政策等方面予以扶持和傾斜。

西寧、呼和浩特、合肥

III

自行穩步發展型

. 潛在需污水再生利用，而且有經濟能力；
.可以根據城市發展規劃，依靠自身力量逐步推行污水再生利用；
.建議國家予以指導，視將來實際情況決定是否提出強制性要求。

西安、銀川、成都

IV

等待時機型

.潛在需污水再生利用，但不具備經濟能力；
. 需要等待合適的時機，具備相應條件后再逐步開展污水再生利用；
.建議國家予以指導，視將來實際情況決定是否提出強制性要求。

重慶、貴陽

V

非強制型

.地區水資源較豐富；
.建議國家可在較長時期內不強制要求；
.地區可自行合理決定是否實行污水再生利用。

上海、南京、杭州、福州、南昌、武漢、長沙、拉薩、蘭州、廣州、南寧、海口

　　各個城市所屬的分區類型可能會隨時間變化而有所變化。為此，國家應定期對各分區所包含的城市進行再評估，更新各類型城市的清單。表2則反映分區之間可能的幾種動態逐級演變形式，以引導城市隨時間變化進入不同分區類型。

表2 幾種可能的城市所處分區動態演變形式

現狀所處分區

演變后所處分區

演變條件與效果

II

I

隨著城市的發展，自身經濟實力增強；此時應依靠自身力量實施污水再生利用戰略，不再需要國家資金上的幫助。

III

I

隨著城市的發展，水資源壓力增大，污水再生利用的必要性增強；國家應針對污水再生利用，提出強制性的要求。

IV

III

隨著城市的發展，經濟實力增強，城市應根據自身能力逐步實施污水再生利用項目；國家應該根據地區發展狀況，決定指導或者強制要求污水再生利用。

V

III

隨著城市的發展，污水再生利用的必要性增強，且具備經濟能力，城市應根據自身能力逐步實施污水再生利用項目；國家應該根據地區發展狀況，決定指導或者強制要求污水再生利用。

IV

隨著城市的發展，污水再生利用的必要性增強，但尚不具備經濟能力，還需等待時機以便逐步具備開展污水再生利用的能力。

5 城市污水再生利用的經濟和產業戰略

　　從經濟和產業的角度予以戰略扶持也是城市污水再生利用得以發展的重要條件。城市污水再生利用的經濟和產業戰略應該包括以下內容：
　　· 加強經濟可行性研究，確定適合當地具體情況的經濟有效的污水再生利用方式；
　　· 建立起污水再生利用的收費體系，保障再生水項目投資的合理收益；
　　· 拓寬污水再生利用項目投融資渠道，建立由財政投入、市場補償、有償使用、合理計價的多層次、多元化的投資渠道；
　　· 引入競爭機制，提高污水再生利用產業的經營管理效率，加強企業的技術進步；
　　· 放松政府對污水再生利用產業不必要的管制政策，消除由行政干預所造成的區域性壟斷和進入壁壘，鼓勵水工業企業進行跨區域的再生水項目投資；
　　· 加強水工業內的整體合作，在條件成熟的地區促進污水再生利用產業與污水處理和供水產業的一體化，加強國有水工業部門的競爭力；
　　· 國家和地方政府應當出臺相關的優惠政策，通過財政補貼，貼息貸款和稅收減讓等多種手段鼓勵污水再生利用產業的發展；
　　· 要根據不同的污水再生利用發展模式，制定與之相配套的經濟和產業政策。

6 城市污水再生利用的安全和公眾戰略

　　城市污水再生利用必須保證全過程的人體健康安全和環境安全。再生水當中對公眾健康具有重要意義的污染物包括了生物的和化學的物質，健康風險也就包括微生物和化學兩種風險。在工業污水排放得到適當控制的情況下，化學風險降低，微生物風險通常成為污水回用的主要風險。
　　傳統意義上一直將污水回用安全性的考察焦點放在對健康保障的度量。但是隨著污水回用處理技術的進步，以及對再生水用途和需求的進一步拓展，不得不考慮再生水的利用對土壤和地下水的影響。這不僅是再生水水質的問題，也是關系到當地環境狀況和如何使用再生水的問題。
　　可見，不同類型的污水再生利用方式對人體健康安全和環境安全存在不同的潛在問題。要想保證污水再生利用全過程中的人體健康和環境安全，必須做到以下幾點：
　　· 對污水再生利用項目的各種潛在的影響予以全面評估，以保證項目設計、建設、實施和日常維護的全過程中的人體健康風險和環境風險落在可接受的范圍內。
　　· 從普通的城市污水經處理后成為可以再次利用的新資源，技術路線必須明確可靠，尤其是相應的安全保障體系必須完備，避免因污水回用引起病菌感染或揮發性污染問題。
　　· 政府要制定污水再生利用的技術指南和水質標準，提出用于不同用途的再生水水質限值，指定最低的處理技術要求（推薦處理工藝），還要設定監測頻率。
　　· 國家應該有統一的污水再生利用指南，而具體在各個地區實施當中，可以根據自己的地區特點予以補充和修訂，但要求不得低于國家指南中的規定。
　　· 要建立相應的技術安全監管機制和相應的管理隊伍。
　　不斷提高公眾對于安全使用再生水的信心。公眾對再生水的心理承受能力的強弱也直接關系到再生水技術的發展前途。在未來的污水再生利用發展中，對于一個具體的回用項目來說，公眾能否予以接受是至關重要的。這個問題既與水回用技術本身的安全保障程度相關，同時也要靠政府在宣傳教育等方面給予扶持，通過政策導向和建立公眾參與機制來提高公眾對城市污水再生利用的信心。

7 結論

　　根據前文對污水再生利用的發展意義、戰略地位、發展戰略、經濟和產業戰略、安全和公眾戰略的內容以及實施要求的論述，可以得出以下兩個基本結論：
　　· 在中國推動城市污水再生利用的發展戰略，就其本質而言，就是要建立起水的社會循環新模式；
　　· 中國城市污水再生利用發展戰略可以被定義為：以推動城市水資源的可持續開發與利用為根本目的，以遵守（市場）經濟規律和生態規律為實施原則，以不同區域不同階段選擇不同的發展模式為實施途徑，以保障人體健康安全和環境安全為基本要求，把污水再生利用的內容納入到城市水資源開發與利用規劃中去，把污水再生利用項目系統化地納入到現有及未來城市的水環境基礎設施建設中去，實現與給水和排水系統進行一體化的規劃、設計、運行和監督管理。