我國(guó)水資源嚴(yán)重貧乏，屬世界上13個(gè)貧水國(guó)之一，人均水資源僅為世界平均水平的1/4(Yi et al., 2011).全國(guó)660多個(gè)城市中有400多個(gè)缺水，其中114個(gè)嚴(yán)重缺水(李燕群等，2011).由于長(zhǎng)期的過度開發(fā)利用，許多河流、湖泊以及地下水資源幾近枯竭，地表水也大多遭受污染，這不僅降低了水體的使用功能，而且進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾.隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，資源型和水質(zhì)型雙重缺水的特征日益凸顯，已成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸.

為應(yīng)對(duì)水資源供需日益尖銳的矛盾，傳統(tǒng)的開源節(jié)流方式已難以解決水資源短缺的根本問題.為解決現(xiàn)代城市的缺水問題，世界上許多國(guó)家和地區(qū)早已把再生水開辟為新水源，是國(guó)際公認(rèn)的“城市第二水源”，并且再生水回用已成為開源節(jié)流、減輕水體污染、改善生態(tài)環(huán)境、緩解水資源供需矛盾和促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑.

因此，本文從再生水利用現(xiàn)狀、再生水回用標(biāo)準(zhǔn)、再生水回用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析4個(gè)部分進(jìn)行闡述分析，通過比較我國(guó)和美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的再生水回用現(xiàn)狀、再生水回用政策與標(biāo)準(zhǔn)以及再生水回用工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等，分析我國(guó)在再生水相關(guān)法規(guī)體系建設(shè)、再生水的標(biāo)準(zhǔn)制定以及分類和再生水的工藝選擇與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面存在的問題和不足，并提出相關(guān)建議，以期對(duì)我國(guó)再生水回用標(biāo)準(zhǔn)的完善和再生水的推廣應(yīng)用提供借鑒.

根據(jù)美國(guó)環(huán)保局(USEPA)發(fā)布的《污水回用指南2012》(2012 Guidelines for Water Reuse)，再生水(reclaimed water/recycled water)是指經(jīng)過處理達(dá)到某些特定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而可用于滿足一系列生產(chǎn)、使用用途的城市污水(United States Environmental Protection Agency，2012).目前再生水回用的分類及其在全球范圍內(nèi)的使用情況見圖 1和圖 2.

圖 1 全球再生水回用量分布和用途分類(US EPA，2012)(部分?jǐn)?shù)據(jù)源自Jiménez et al., 2008)Fig. 1 The distribution of global water reuse and the classification of its uses

圖 2 2010年日本不同再生水用途所占總回用量的比例(國(guó)土交通省土地·水資源局水資源部，2013)Fig. 2 Percentages of water reuse in Japan in 2010

根據(jù)《2005年美國(guó)水資源使用評(píng)估報(bào)告》(Linsey et al., 2009)，美國(guó)年均用水量5664.8億m³(其中淡水占85%)，由此產(chǎn)生的大量城市污水是再生水的主要潛在來源.為便于再生水資源的開發(fā)利用，美國(guó)在聯(lián)邦水污染控制法(Federal Water Pollution Control Act，F(xiàn)WPCA)、清潔水法(Clean Water Act，CWA)以及相關(guān)后續(xù)修正案的指導(dǎo)下逐步實(shí)現(xiàn)了城市地區(qū)污水的集中處理.

然而，目前美國(guó)每天產(chǎn)生的1.32億m³城市污水中僅有5%～6%得到了有效回用(NRC，2012).例如，據(jù)Water Reuse Association(WRA)統(tǒng)計(jì)(Bryck et al., 2007)，2006年美國(guó)再生水回用設(shè)施設(shè)計(jì)處理規(guī)模為40.10億m³ · a^-1，實(shí)際回用量為14.17億m³ · a^-1，其中用于灌溉、商業(yè)用水、水源補(bǔ)給和工業(yè)用水的比例較大，分別為8.13、1.93、1.84、1.44億m³ · a^-1.據(jù)美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)下屬的水科學(xué)與技術(shù)委員會(huì)的估算，實(shí)際約1/3的城市污水都可得到回用.這些結(jié)果表明，未來美國(guó)在再生水利用方面仍有巨大的提升空間.

與全球其他地區(qū)相比，歐洲的水資源較為豐富，然而在過去的數(shù)十年中，由于水資源短缺和水質(zhì)惡化等問題，這一觀點(diǎn)受到了不斷增長(zhǎng)的缺水壓力的挑戰(zhàn).2006年AQUAREC項(xiàng)目(Bixio et al., 2006b)的調(diào)查結(jié)果顯示，占?xì)W洲人口約70%的半數(shù)歐洲國(guó)家正面臨著水資源緊張帶來的壓力.為應(yīng)對(duì)水危機(jī)，自20世紀(jì)90年代開始，歐洲陸續(xù)出現(xiàn)了一些基于污水處理廠附近用水點(diǎn)的城市污水回用案例.目前已有超過200個(gè)水回用工程正在運(yùn)行，還有許多處于先期規(guī)劃階段(Bixio et al., 2006a).許多近期開展的再生水項(xiàng)目都集中在處于半干旱狀態(tài)的南部沿海地區(qū)與島嶼和北歐、中歐的高度城市化地區(qū).

在再生水的利用方面，約3/4的再生水被用于農(nóng)業(yè)灌溉，其余部分幾乎被均分在工業(yè)回用、城市利用、地下水補(bǔ)給和生態(tài)改善4個(gè)方面.南歐的再生水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉(占總工程數(shù)的44%)和城市或環(huán)境用途(占總工程數(shù)的37%)；北歐和中歐主要用于城市或環(huán)境(占總工程數(shù)的51%)和工業(yè)(占總工程數(shù)的33%)(Bixio et al., 2006a).目前歐洲污水再生利用的總量為9.64億m³ · a^-1，占總污水處理量的2.4%.西班牙、以色列和意大利的再生水回用量分別達(dá)到3.47、2.80、2.33 億m³ · a^-1，其中以色列的再生水回用量約為其總處理污水量的83%(MED WWR WG，2007)，并基本全部用于農(nóng)業(yè)灌溉(Jiménez et al., 2008).

地處世界最缺水的大陸且降水量不穩(wěn)定的澳大利亞是世界上第三大人均水資源消耗國(guó)(1300 m³ ·人^-1· a^-1)，耗水量最大的農(nóng)業(yè)用水和家庭用水分別占總用水量的67%和9%，水資源短缺使得水資源高效利用在澳洲備受關(guān)注( Land & Water Australia et al., 2006).由于澳大利亞的人口密度較低，且多數(shù)農(nóng)業(yè)活動(dòng)都遠(yuǎn)離城市中心地帶，例如，大多數(shù)農(nóng)場(chǎng)都坐落在墨累-達(dá)令盆地，距離沿海城市數(shù)百英里，農(nóng)業(yè)回用在全國(guó)再生水回用計(jì)劃中的比重并不大，而景觀灌溉、工業(yè)回用等非飲用水回用得到了高度重視.

據(jù)統(tǒng)計(jì)(National Water Commission，2012;National Water Commission，2007; Land & Water Australia et al., 2006)，目前澳洲有超過580個(gè)水回用項(xiàng)目在運(yùn)行，2011—2012年度澳大利亞再生水總量增長(zhǎng)至2.50億m³ · a^-1，主要用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、商業(yè)、城市和工業(yè)等方面.在報(bào)告所統(tǒng)計(jì)的80個(gè)項(xiàng)目中，服務(wù)人口大于10萬的再生水回用率為14%，而服務(wù)人口在1~2萬的回用率高達(dá)36%，此外，不同地區(qū)污水回用情況差異較大，如澳洲南部的水回用率超過15%，但維多利亞、首都地區(qū)和北部地區(qū)的回用量小于10%，而佩斯、墨爾本和堪培拉的污水回用率計(jì)劃在10年內(nèi)達(dá)到20%.另外，多數(shù)澳洲的水資源管理者起初都認(rèn)為再生水作為飲用水補(bǔ)給并不可行，但2003—2009年的嚴(yán)重干旱和高速增長(zhǎng)的城市人口帶來的水危機(jī)迫使他們不得不重新考慮這一點(diǎn).布里斯班、堪培拉、佩斯等高度干旱的城市都已考慮用于飲用的再生水回用計(jì)劃，在布里斯班和堪培拉，再生水被直接回用至飲用水水庫(kù)，這與美國(guó)西南部地區(qū)采用的土壤含水層處理和地下水注入的處理法不同(Jiménez et al., 2008).面對(duì)愈益嚴(yán)峻的水資源供需形勢(shì)，澳大利亞提出了如下目標(biāo)：為了促進(jìn)城市污水的處理和回用，2015年全國(guó)城市平均污水回用率將提高至30%(Whiteoak et al., 2008).

雖然日本年均降水量為1690 mm，約為世界平均值的2倍，但由于國(guó)土面積狹小、人口眾多，全國(guó)人均水資源擁有量?jī)H為3400 m³，不足世界平均水平的一半(8000 m³)，尤其是關(guān)東地區(qū)的人均年水資源占有量?jī)H為905 m³(國(guó)土交通省，2005;國(guó)土交通省土地·水資源局水資源部，2013).同時(shí)，近年來日本多雨年與少雨年的降水量差距增大，且少雨年降水量往往小于預(yù)期值，加之水資源的有效利用率不高、城市經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)和人口密度不斷增加等因素，許多城市和地區(qū)頻繁爆發(fā)嚴(yán)重的缺水問題(張昱等，2011; Ogoshi et al., 2001; 國(guó)土交通省，2005).一方面日益增長(zhǎng)的水資源需求給城市供水系統(tǒng)造成了巨大壓力，另一方面開發(fā)新的水資源又要承擔(dān)巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本.為了緩解這種狀況，日本政府開始大力推行節(jié)水和水循環(huán)利用措施，污水再生利用由此逐步得到了廣泛應(yīng)用(Ogoshi et al., 2001).

2009年日本公布的《下水道白皮書》明確了污水再生利用的重要性(張昱等，2011).據(jù)統(tǒng)計(jì)(國(guó)土交通省土地·水資源局水資源部，2013)，2010年日本共有污水處理廠約2100座，年總處理量為147億m³，而再生水廠約有290座，再生水總產(chǎn)量為1.92億m³，約占總處理量的1.31%.目前日本的再生水主要用于沖廁、景觀、戲水、河流補(bǔ)給、融雪、綠化帶/道路/施工灑水、農(nóng)業(yè)灌溉、生產(chǎn)/服務(wù)業(yè)以及工業(yè)等(張昱等，2011; 國(guó)土交通省土地·水資源局水資源部，2013)，各部分所占比例見圖 2.

我國(guó)對(duì)再生水回用的研究和實(shí)踐整體上起步較晚，直到20世紀(jì)80年代末我國(guó)許多北方城市頻頻出現(xiàn)水危機(jī)，污水再生利用的相關(guān)研究和技術(shù)才真正得到廣泛關(guān)注.但由于經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)措施的缺乏、中水配套設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)的滯后以及監(jiān)督管理的薄弱等種種原因，污水回用在我國(guó)很多省市發(fā)展依然緩慢.進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的頒布和實(shí)施，城鎮(zhèn)污水處理才開始真正從“達(dá)標(biāo)排放”逐步轉(zhuǎn)向“再生利用”.“十五”、“十一五”期間，我國(guó)再生水事業(yè)發(fā)展較快，先后進(jìn)行了污水資源化利用技術(shù)與示范研究，建設(shè)了集中再生水利用工程，并陸續(xù)將再生水納入城市規(guī)劃(李育宏等，2012; 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012).以北京為例，自1987年以來北京市先后制定了一系列再生水設(shè)施建設(shè)管理的相關(guān)政策和再生水利用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn).2003年起，北京開始大規(guī)模利用再生水，2010年再生水利用量達(dá)6.8億m³，首次超過了地表水用水量，并已成為北京水資源的重要組成部分.據(jù)預(yù)測(cè)，2015年北京市再生水用量將達(dá)10億m³(李燕群等，2011).

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2012年底我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的污水日處理能力已達(dá)1.42億m³，年處理污水總量422.8億m³(中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2013)；2010年全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理再生水生產(chǎn)能力達(dá)1209萬m³ · d^-1，年再生水利用總量33.7億m³，約為總處理量的9.63%(中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012).據(jù)國(guó)務(wù)院近期頒布的“十二五”規(guī)劃和工作方案(國(guó)務(wù)院辦公廳， 2011，2012; 國(guó)務(wù)院，2012;)，“十二五”期間，我國(guó)將大力推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，到2015年，全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠再生水利用率將從2010年的不足10%提高到15%以上，新增再生水利用能力2700萬m³ · d^-1；全國(guó)規(guī)劃建設(shè)污水再生利用設(shè)施規(guī)模2676萬m³ · d^-1，全部建成后我國(guó)城鎮(zhèn)污水再生利用設(shè)施總規(guī)模接近4000萬m³ · d^-1.盡管我國(guó)再生水占污水處理總量的比例不低，高于美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)，但整體利用水平有待進(jìn)一步提高，污水再生利用仍處于起步階段，具有巨大的空間和潛力.

圖 3 2010年我國(guó)各省(區(qū)、市)城鎮(zhèn)污水處理再生利用量與利用率(中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012)Fig. 3 Percentage and amount of water reuse in China in 2010

根據(jù)《污水回用指南2012》(US EPA，2012)，目前美國(guó)還沒有直接針對(duì)再生水利用的全國(guó)性法規(guī)，只提供一份推薦性的水回用管理指南，各州可在推薦指南的基礎(chǔ)上根據(jù)自己的水資源實(shí)際需求情況，在保證保護(hù)環(huán)境、有價(jià)回用及人類健康的前提下設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行再生水工程.此外，許多州也頒布了各自的再生水法規(guī)或指南，截至目前已有31個(gè)州和地區(qū)頒布了再生水的相關(guān)法律法規(guī)，15個(gè)州和地區(qū)頒布了再生水指南或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而在其他沒有相關(guān)法律或指南的州和地區(qū)，再生水項(xiàng)目需根據(jù)具體情況單獨(dú)審批.

表1 美國(guó)污水再生利用相關(guān)政策法規(guī)(US EPA，2012; 胡洪營(yíng)等，2008)Table.1 Laws and regulations related to water reuse in USA

歐盟一直都高度重視水資源管理，自1973年制定第一個(gè)環(huán)境行動(dòng)計(jì)劃開始，歐盟已將水資源作為獨(dú)立的環(huán)境要素予以管理和保護(hù)，其水資源管理政策經(jīng)歷了從單一化到綜合化的發(fā)展階段(杜群和李丹，2011).1991年歐盟頒布的《城市污水處理指令》(Urban Waste Water Treatment Directive，UWWTD，91/271/EEC)(European Commission，1991)要求成員國(guó)在“任何合適的時(shí)候”回用處理后的污水，但是合適的條件卻一直沒有明確界定.隨著水質(zhì)不斷惡化和水資源相關(guān)法規(guī)過于零散等問題逐步得到各成員國(guó)的普遍關(guān)注，經(jīng)過長(zhǎng)期的討論協(xié)商，歐盟于2000年在整合原有水資源管理法規(guī)的基礎(chǔ)上頒布了統(tǒng)一的《水框架指令》(WFD，2000/60/EC)(Directive OJEC，2000)，將其作為歐盟在水政策方面為采取綜合行動(dòng)而必須遵守的綜合性法律框架.綜合水資源管理方法可以使城市污水回用項(xiàng)目得到更為廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在擴(kuò)大供給水源和減少人為活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響兩方面都有促進(jìn)作用(Bixio et al., 2006b).

表2 歐盟再生水利用相關(guān)政策法規(guī)(European Commission，1991; Directive OJEC，2000; RWTH Aachen University et al., 2006)Table.2 Laws and regulations related to water reuse in European Union

但WFD只是一個(gè)軟性的法律文件，它只為達(dá)到可持續(xù)水資源管理提供了原則，并沒有指明方法.由于仍缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，污水回用的可行性研究與實(shí)際應(yīng)用之間存在明顯的時(shí)滯，尤其是在水資源和公共衛(wèi)生服務(wù)分屬不同機(jī)構(gòu)管理的地區(qū).為解決各國(guó)在污水回用中存在的分歧，歐盟在第五次框架計(jì)劃中實(shí)施了一項(xiàng)為期3年的AQUAREC項(xiàng)目(2003.3.1—2006.2.28)，該項(xiàng)目旨在通過建立“處理污水回用的集成概念”，評(píng)估具體情況下污水回用的標(biāo)準(zhǔn)條件以及污水回用在歐洲水資源管理框架下的潛在作用，從策略、管理和技術(shù)3方面為終端用戶和各級(jí)公共機(jī)構(gòu)在污水回用方案的設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行維護(hù)中的決策提供指導(dǎo)(RWTH Aachen University et al., 2006).

盡管目前歐盟還沒有統(tǒng)一的再生水利用指南和法規(guī)，但毫無疑問再生水利用在歐洲正發(fā)揮著越來越大的作用，而歐盟再生水法規(guī)和再生水利用指南的缺失阻礙了再生水利用的進(jìn)一步實(shí)施(MED WWR WG，2007; Urkiaga et al., 2008; RWTH Aachen University et al., 2006).已有一些國(guó)家和聯(lián)邦地區(qū)頒布了他們自己的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)(表 3).

表3 歐盟內(nèi)國(guó)家/地區(qū)現(xiàn)行的再生水回用準(zhǔn)則(Bixio et al., 2006b; MED WWR WG，2007)Table.3 Current water reuse criteria within the European Union

從20世紀(jì)90年代末至21世紀(jì)初，隨著水處理技術(shù)的成熟和經(jīng)濟(jì)性的提高，澳大利亞水務(wù)部門開始逐漸將再生水視為潛在的水資源以滿足日益增長(zhǎng)的需水量.2000年之后多數(shù)州政府開始制定相關(guān)法規(guī)以鼓勵(lì)再生水利用，一些州還設(shè)立了相應(yīng)的水行業(yè)發(fā)展目標(biāo).由于再生水是全新而陌生的水源，其并未包含在州的環(huán)境保護(hù)、公共健康、水產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)監(jiān)管框架內(nèi)，因此這些目標(biāo)將促進(jìn)政府改革現(xiàn)有的監(jiān)管框架以利于再生水利用的實(shí)施(Whiteoak et al., 2008).目前的國(guó)家再生水回用指南基于國(guó)家水質(zhì)管理策略(National Water Quality Management Strategy，NWQMS)制定，不具有強(qiáng)制性，但可為再生水項(xiàng)目的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展提供權(quán)威性的指導(dǎo)，同時(shí)州和地方政府也制定了各自的再生水回用指南.2004年，《澳大利亞的再生水回用》報(bào)告促使澳大利亞在《污水處理系統(tǒng)指南：再生水的使用》(Guidelines for Sewerage Systems: Use of Reclaimed Water)的基礎(chǔ)上更新和擴(kuò)展了新的國(guó)家再生水利用指南.

表4 澳大利亞再生水回用指南(Apostolidis et al., 2011)Table.4 Laws and regulations related to water reuse in Australia

日本一直致力于構(gòu)建基于流域的健全水循環(huán)體系，在河川審議會(huì)答復(fù)(綜合政策小委員會(huì)水循環(huán)小委員會(huì)，1998年7月)、中央環(huán)境審議會(huì)意見匯報(bào)(1999年4月)、社會(huì)資本整備審議會(huì)城市計(jì)劃部會(huì)下水道小委員會(huì)(2007年6月)中均提到這一基本思想.在由中央環(huán)境審議會(huì)決定的第二次環(huán)境總體規(guī)劃(2000年12月)、第三次環(huán)境總體規(guī)劃(2006年4月)、第四次環(huán)境總體規(guī)劃(2012年4月)、水環(huán)境管理討論會(huì)報(bào)告書(2013年3月)(國(guó)土交通省土地·水資源局水資源部，2013)均將其放在優(yōu)先重點(diǎn)領(lǐng)域，表明了日本將流域作為建立健全水循環(huán)體系構(gòu)筑計(jì)劃單元的必要性.再生水作為水循環(huán)計(jì)劃中的重要組成部分，隨著水循環(huán)體系構(gòu)筑計(jì)劃的提出和建立，受到了日本政府和民眾的廣泛關(guān)注.

為了推動(dòng)再生水事業(yè)的發(fā)展，日本再生水利用行政主管部門、地方政府和行業(yè)協(xié)會(huì)等分別制定了相關(guān)的指南、規(guī)定、綱要和條例等，形成了一套完整的政策標(biāo)準(zhǔn)體系.例如，日本相繼出臺(tái)了《污水處理水循環(huán)利用技術(shù)方針》、《沖廁用水、綠化用水：污水處理水循環(huán)利用指南》、《污水處理水中景觀、戲水用水水質(zhì)指南》、《再生水利用事業(yè)實(shí)施綱要》、《再生水利用下水道事業(yè)條例》、《污水處理水的再利用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)指南》，制定了《污水處理水循環(huán)利用技術(shù)指南》、《污水處理水中景觀、親水用水水質(zhì)指南》等再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).

近年來我國(guó)陸續(xù)頒布了城市污水再生利用系列水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)、應(yīng)用全國(guó)的城鎮(zhèn)污水處理再生利用，對(duì)緩解水資源短缺、促進(jìn)水資源的循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用(劉祥舉等，2011).截至2012年底，我國(guó)已頒布了1個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、1個(gè)污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范、6個(gè)推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和1個(gè)強(qiáng)制性國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具體如表 5所示.2013年10月16日國(guó)務(wù)院新近發(fā)布的《城鎮(zhèn)排水與污水處理?xiàng)l例》明確提出了“促進(jìn)污水的再生利用”，該條例將于2014年1月1日正式生效，將大大促進(jìn)我國(guó)污水的再生利用(國(guó)務(wù)院，2013).

表5 日本再生水回用相關(guān)政策措施(張昱等，2011；NWQMS et al., 2006)Table.5 Laws and regulations related to water reuse in Japan

目前國(guó)際上還沒有一致認(rèn)可的再生水利用指南來指導(dǎo)污水的再生利用(Li et al., 2009a，2009b)，世界各國(guó)和地區(qū)通常是在衛(wèi)生安全、感官美感、環(huán)境耐受和技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)上(Nolde，2000)，根據(jù)再生水的利用途徑設(shè)定對(duì)應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和適宜的處理工藝.不同國(guó)家在再生水的回用途徑分類方面也不盡相同，例如，美國(guó)EPA的《污水回用指南2012》(US EPA，2012)將污水再生利用分為城市用水、農(nóng)業(yè)用水、蓄水、環(huán)境用水、工業(yè)用水、地下水補(bǔ)給和飲用性利用7大類；歐盟目前還沒有正式的再生水利用指南或條例，本文選取AQUAREC項(xiàng)目報(bào)告(Salgot and ertas， 2006)的推薦指標(biāo)進(jìn)行比較，報(bào)告中將再生水的利用大致分為城市和灌溉用水、環(huán)境和水產(chǎn)養(yǎng)殖用水、間接含水層補(bǔ)給、工業(yè)冷卻用水4類；澳大利亞的《污水處理系統(tǒng)指南：再生水的使用》(National Health And Medical Australia et al., 2000)將再生水用途分為直接飲用水、間接飲用水、城市用水(非飲用)、農(nóng)業(yè)用水、休閑娛樂用水、環(huán)境用水、工業(yè)用水7大類；日本的《污水處理水的再利用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)指南》(國(guó)土交通省，2005)將再生水的利用分為沖廁用水、綠化用水、景觀用水、戲水用水4類；我國(guó)的《城市污水再生利用分類》(國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2002)將再生水用途分為城市雜用、景觀環(huán)境、工業(yè)用水、地下水回灌和農(nóng)業(yè)用水5大類.

表6 我國(guó)再生水回用的相關(guān)政策措施Table.6 Laws and regulations related to water reuse in China

表7 各國(guó)再生水回用標(biāo)準(zhǔn)分類Table.7 Classifications of water reuse st and ards in different countries

為了便于比較，筆者將各國(guó)再生水回用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一劃分為城市用水、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、景觀環(huán)境用水和飲用性用水6大類.

我國(guó)的城市用水分類較細(xì)，各主要限值與其他國(guó)家差別不大，主要區(qū)別在于濁度指標(biāo)限值偏低、微生物指標(biāo)和余氯量的限值均較高，此外還有一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是控制指標(biāo)項(xiàng)目偏多，與之相似的情況還出現(xiàn)在歐盟AQUAREC項(xiàng)目的推薦標(biāo)準(zhǔn)中，指標(biāo)項(xiàng)過多，但其微生物指標(biāo)的限值偏低(表 8).

表8 各國(guó)城市用水回用標(biāo)準(zhǔn)比較(mg · L-1，pH除外)Table.8 Comparison of st and ards for urban water reuse in different countries(mg · L-1，except pH value)

通過比較可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯的特點(diǎn)，各國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)用水的分類都十分細(xì)致，分類情況也反映了各國(guó)制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的因地制宜特點(diǎn).例如，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水主要側(cè)重在農(nóng)作物種植用水，而澳大利亞則涉及到了農(nóng)林牧以及水產(chǎn)業(yè)，分類十分詳盡.另外，我國(guó)的農(nóng)業(yè)用水分類沒有對(duì)農(nóng)作物的食用方式進(jìn)行區(qū)分，在執(zhí)行過程中缺乏針對(duì)性和靈活性，不能很好地結(jié)合實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用途選擇合適的再生水水質(zhì)，同時(shí)也可能給食品安全留下隱患.從指標(biāo)限值來看，我國(guó)對(duì)BOD、微生物指標(biāo)的限值較高，對(duì)SS的限值相對(duì)寬松，但仍存在控制指標(biāo)項(xiàng)目過多的問題，與歐盟類似.基于我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)用水回用標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行難度較大，經(jīng)濟(jì)適用性和靈活性有待進(jìn)一步加強(qiáng)(表 9).

表9 國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)用水回用標(biāo)準(zhǔn)比較(mg · L-1，pH除外)Table.9 The comparison of st and ards for agricultural water reuse in different countries(mg · L-1，except pH value

相對(duì)其他國(guó)家，我國(guó)對(duì)工業(yè)用水的分類較為詳細(xì)，主要指標(biāo)限值與其他國(guó)家沒有明顯區(qū)別，但其他國(guó)家關(guān)于工業(yè)用水的分類主要集中于冷卻用水，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中提到的工藝與產(chǎn)品用水的指標(biāo)限值是否能夠真正滿足實(shí)際的工業(yè)過程需求，仍需結(jié)合具體的工業(yè)過程與工藝以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件和情況確定，建議保留適當(dāng)?shù)撵`活性，以便于標(biāo)準(zhǔn)的順利執(zhí)行.同時(shí)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的控制指標(biāo)依舊太多，建議適當(dāng)削減，使之既能滿足實(shí)際需求，又能減輕工業(yè)用再生水的處理成本(表 10).

表10 各國(guó)工業(yè)用水回用標(biāo)準(zhǔn)比較(mg · L-1，pH除外)Table.10 The comparison of st and ards for industrial water reuse in different countries(mg · L-1，except pH value)

通過比較可以看到，其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)依據(jù)公眾是否接觸或者是否為限制性用水來劃分，而我國(guó)對(duì)景觀環(huán)境用水的分類存在不足，缺少對(duì)人體是否接觸水體的區(qū)分，僅根據(jù)河道、湖泊、水景來區(qū)分水體，難以避免再生水補(bǔ)給水體后可能對(duì)人體造成的健康風(fēng)險(xiǎn)，建議對(duì)分類做出調(diào)整和進(jìn)一步細(xì)化.同樣由于缺少前述的分類，導(dǎo)致我國(guó)景觀環(huán)境用水標(biāo)準(zhǔn)中微生物指標(biāo)限值的設(shè)置缺少針對(duì)性和靈活性，在實(shí)際執(zhí)行過程中存在潛在的人體健康風(fēng)險(xiǎn).另外，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)依然存在指標(biāo)項(xiàng)過多的問題，建議精簡(jiǎn)或細(xì)化分類(表 11).

表11 國(guó)內(nèi)外景觀環(huán)境用水回用標(biāo)準(zhǔn)比較(mg · L-1，pH除外)Table.11 Comparison of st and ards for environmental reuse in different countries(mg · L-1，except pH value)

相對(duì)其他國(guó)家采用的方式，我國(guó)飲用性用水的回用方式對(duì)人體可能造成的健康風(fēng)險(xiǎn)更大.各控制指標(biāo)限值需要綜合考慮實(shí)際的水體、土壤以及回用方式，而我國(guó)目前的標(biāo)準(zhǔn)并沒有對(duì)此很好地區(qū)分，缺少針對(duì)性和靈活性，難以在執(zhí)行中很好地保障回灌水體周圍人群的健康安全和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，建議結(jié)合各地實(shí)際情況選取合適的控制指標(biāo)和限值，削減過多指標(biāo)項(xiàng)，便于實(shí)際執(zhí)行(表 12).

表12 國(guó)內(nèi)外飲用性用水回用標(biāo)準(zhǔn)比較(mg · L-1，pH除外)Table.12 Comparison of st and ards for potable reuse in different countries(mg · L-1,except pH value)

綜合上述比較和分析，各國(guó)再生水利用標(biāo)準(zhǔn)中大多都包含pH值、TSS(SS)、BOD、濁度、色度、微生物、余氯等主要控制指標(biāo)，我國(guó)再生水利用標(biāo)準(zhǔn)則被認(rèn)為是較為特別一類(Li et al., 2009b)，除了前面提到的指標(biāo)外還對(duì)TDS、氮磷、陰陽離子以及表面活性劑(LAS)等指標(biāo)設(shè)有限值，這樣可能會(huì)提高再生水利用過程中的投資費(fèi)用與運(yùn)行成本、水質(zhì)監(jiān)測(cè)難度，同時(shí)一些控制指標(biāo)和限值缺乏針對(duì)性和靈活性，需在實(shí)際情況下做出一些有針對(duì)性的調(diào)整和優(yōu)化.另外，建議加強(qiáng)對(duì)再生水回用過程中可能產(chǎn)生的人體健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究和評(píng)估，以便進(jìn)一步細(xì)化和完善再生水利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).

污水處理通常劃分為預(yù)處理、初級(jí)處理、二級(jí)處理和深度處理，而污水再生利用往往都需要經(jīng)過深度處理才能達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn).深度處理也可稱為三級(jí)處理，通常定義為二級(jí)處理后的進(jìn)一步處理，其處理工藝主要包括：①過濾；②紫外線處理去除亞硝基二甲胺(NDMA)；③硝化；④反硝化；⑤除磷；⑥混凝-沉淀；⑦活性炭吸附；⑧膜技術(shù).

再生水回用的原水通常選擇城市污水處理廠的二級(jí)生化出水.由表 13可知，國(guó)內(nèi)外采用不同處理工藝的城市污水處理廠的二級(jí)出水，其各項(xiàng)指標(biāo)總體上來說沒有明顯的規(guī)律性差異，均處在一個(gè)合理的波動(dòng)范圍.因此，在原水水質(zhì)基本一致的前提下，影響再生水回用工藝的選取和經(jīng)濟(jì)性的主要因素就是再生水用途及其相應(yīng)的水質(zhì)目標(biāo).針對(duì)不同水質(zhì)目標(biāo)下的再生水回用應(yīng)選取適宜的處理工藝，而隨著再生水水質(zhì)目標(biāo)的提高，處理程度和成本費(fèi)用也隨之增大(表 14).

表13 各國(guó)城市污水處理廠二級(jí)出水水質(zhì)比較(朱洪濤等，2008; 劉學(xué)紅等，2008; 苑宏英等，2011; 王正法，2011; 王昊等，2012; 姚奇等，2010; 管策等，2012; Hatt et al., 2013; Natural Resource Management Ministerial Council et al., 2006; Jin et al., 2013; Chien et al., 2012)Table.13 Comparison of the secondary effluent from municipal sewage treatment plants in different countries

表14 各種再生水回用方式及其處理工藝(US EPA，2012)Table.14 Different ways for wastewater reuse and treatment technologies

由于不同再生水用途所能承受的用水成本并不相同，因此在再生水回用處理工藝的實(shí)際選取過程中，不僅要考慮水質(zhì)達(dá)標(biāo)，同時(shí)還要考慮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性.例如，美國(guó)加州的一項(xiàng)研究顯示(Urkiaga et al., 2008)，再生水除去運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用外的平攤成本約為0.575美元 · m^-3，這個(gè)價(jià)格高于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉的承受能力，因而只能用于景觀灌溉或其他城市用水.下面我們通過幾組典型案例對(duì)不同用途的再生水處理工藝的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較分析.

由表 15可知，從工藝上看，國(guó)外的再生水處理工藝通常選用較為嚴(yán)格的深度處理工藝，流程較復(fù)雜、投資費(fèi)用和運(yùn)行成本也較高，出水水質(zhì)能夠充分滿足指定的用途和需求.在計(jì)算再生水的成本和經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，其他國(guó)家通常會(huì)將再生水的社會(huì)效益和環(huán)境效益與再生水的售價(jià)一并納入經(jīng)濟(jì)分析(Molinos-Senante et al., 2011; Alcon et al., 2013; Hernández et al., 2006)，從一個(gè)全面綜合的角度評(píng)估再生水回用的價(jià)值.而在我國(guó)，再生水處理工藝的選擇缺乏引導(dǎo)，生產(chǎn)者往往基于達(dá)標(biāo)排放和一些基本的回用標(biāo)準(zhǔn)來選擇工藝，因而其處理成本較低，并且部分再生水處理后沒有明確的用途而直接排放，所以在評(píng)估其經(jīng)濟(jì)性時(shí)通常從節(jié)水和減排的角度計(jì)算其價(jià)值.綜上所述，雖然從用途上看，國(guó)內(nèi)外的再生水沒有明顯區(qū)別，但由于針對(duì)不同再生水用途的國(guó)內(nèi)外再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不同，并不能由此來判定我國(guó)和其他國(guó)家再生水處理工藝上的優(yōu)劣.

表15 各國(guó)再生水回用案例經(jīng)濟(jì)性比較(1 US $ =0.751 EURC = =6.17 RMB元)Table.15 Comparison of costs in water reuse projects in different countries

由于目前國(guó)際上對(duì)再生水回用還沒有一致認(rèn)同的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，各國(guó)通常都是基于本國(guó)現(xiàn)有的水資源管理政策，結(jié)合實(shí)際的水資源需求和使用途徑對(duì)再生水回用進(jìn)行分類，并設(shè)定相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).相比發(fā)達(dá)國(guó)家較為成熟的再生水回用政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系，我國(guó)再生水回用仍處于起步階段，不僅潛力巨大，而且存在許多缺點(diǎn)和不足.主要如下.

(1)政策與法規(guī)：我國(guó)在再生水利用方面主要依靠執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，缺少系統(tǒng)的政策法規(guī)支撐.而其他發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，如美國(guó)有水權(quán)法、供水和用水法規(guī)、污水法規(guī)及相關(guān)環(huán)境法規(guī)、飲用水水源保護(hù)、土地利用、污水回用法規(guī)和指南等，分別由EPA、聯(lián)邦、各州政府部門等發(fā)布，各州可在全國(guó)性法規(guī)框架下根據(jù)實(shí)際情況頒布自己的再生水法規(guī)或指南；在歐洲，由歐洲理事會(huì)、歐洲議會(huì)頒布了一系列的地表水、地下水、飲用水、城市污水和水框架指令，各成員國(guó)可根據(jù)自身需求制定再生水回用準(zhǔn)則.

(2)標(biāo)準(zhǔn)和分類：我國(guó)的再生水利用分為城市雜用、景觀環(huán)境、工業(yè)用水、地下回灌、農(nóng)田灌溉、綠地灌溉六大類，與美國(guó)、澳大利亞相比缺少對(duì)飲用性利用的歸類，反映了我國(guó)在再生水利用上的差異.我國(guó)的再生水標(biāo)準(zhǔn)控制項(xiàng)目普遍多于美、歐、澳、日等國(guó)家和地區(qū)，部分指標(biāo)的限值設(shè)定缺乏靈活性，在再生水項(xiàng)目的建設(shè)和實(shí)施過程中執(zhí)行難度較大；同時(shí)，我國(guó)缺少針對(duì)不同用途再生水回用的推薦工藝.

(3)技術(shù)與應(yīng)用：目前國(guó)內(nèi)外再生水回用工藝均以“城市污水廠出水+深度處理”工藝為主.與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的再生水回用工藝更為多樣化，針對(duì)不同原水水質(zhì)和再生水用途的處理工藝各不相同，在實(shí)際工程中較國(guó)外再生水處理工藝成本更低，可能原因是目標(biāo)用途的水質(zhì)要求以及相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不同所致，也與缺少推薦工藝的引導(dǎo)有關(guān).

針對(duì)上述問題，我國(guó)在大力推行污水再生利用的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)積極借鑒其他發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，構(gòu)建一套合理的再生水回用標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)政策體系.主要建議如下：

(1)健全、完善我國(guó)的水資源管理法規(guī)，大力鼓勵(lì)污水再生利用.

(2)修訂、完善現(xiàn)有的再生水回用標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)精簡(jiǎn)控制指標(biāo)項(xiàng)目，鼓勵(lì)省市和地方政府建立和完善自己的再生水回用標(biāo)準(zhǔn).

(3)深入研究再生水回用需求，按照分級(jí)分類的原則，調(diào)研、篩選可滿足不同需求的再生水處理工藝，提高再生水處理工藝的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)適用性，促進(jìn)再生水的推廣應(yīng)用.