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本文作者:張玉山1,2李繼清3姜旭新1作者單位:1新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局2國務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會(huì)辦公室3華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院
水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)的利用尺度
水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)的利用尺度有3種:小循環(huán)、中循環(huán)和大循環(huán)(或稱微觀層面、中觀層面和宏觀層面)[10]。
1小循環(huán)
小循環(huán)也即微觀層面,一是指在企業(yè)內(nèi)部,按照清潔生產(chǎn)的理念,采用新工藝和新技術(shù),將單位產(chǎn)品的水資源消耗量和污水排放量限定在先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)許可的范圍之內(nèi),盡可能做到零排放或無害排放,如火電廠冷卻用水經(jīng)過降溫后再次循環(huán)使用,造紙、煤化工廢水經(jīng)過深度處理后的循環(huán)使用;二是在家庭生活用水和洗浴用水等方面,使用節(jié)水器具,盡可能做到一水多用,如洗菜之水用于澆花,洗衣之水用于沖廁等,降低耗用水量。
2中循環(huán)
中循環(huán)也即中觀層面,主要是指在同一區(qū)域的工業(yè)生態(tài)園區(qū)內(nèi),不同企業(yè)或產(chǎn)業(yè)間的水資源再生循環(huán)利用,降低耗用水量和污水排放量。如利用技術(shù)手段開展水資源梯級(jí)循環(huán)利用,把上游企業(yè)產(chǎn)生的廢水轉(zhuǎn)化為下游企業(yè)的用水,或把一種產(chǎn)業(yè)的廢水變?yōu)榱硪环N產(chǎn)業(yè)的用水,實(shí)現(xiàn)水資源在不同企業(yè)之間或不同產(chǎn)業(yè)之間的充分利用,建立工業(yè)生態(tài)園區(qū)內(nèi)以二次水資源的再利用和再循環(huán)為重要組成部分的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系。
3大循環(huán)
大循環(huán)也即宏觀層面,是以整個(gè)社會(huì)的水資源循環(huán)利用為著眼點(diǎn),構(gòu)筑包括生產(chǎn)、生活領(lǐng)域的整個(gè)社會(huì)的節(jié)約用水、高效用水,盡可能做到水資源利用的低消耗和廢水排放的低污染,從而實(shí)現(xiàn)水資源經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的最大化。如工業(yè)和城鎮(zhèn)生活等廢水經(jīng)過處理后可作為灌溉或生態(tài)環(huán)境用水;采用技術(shù)和管理手段節(jié)約的灌溉用水可用作工業(yè)和生活用水;豐水期的水量可留蓄到枯水期使用;某一區(qū)域的多余水資源可以調(diào)配到其他水資源匱乏地區(qū)使用。中循環(huán)包含小循環(huán),大循環(huán)包含中循環(huán)和小循環(huán)。水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)是3種尺度(3個(gè)層面)水資源利用的有機(jī)結(jié)合和集成,此為水資源可持續(xù)利用、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。
水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)的利用模式
1廢污水資源化
2010年,全國城鎮(zhèn)供水總量為713.9億m3[11],廢污水排放總量為617.3億t[12],廢污水排放量約占城市供水量的85%左右,但廢污水處理率僅為76.9%[13],與發(fā)達(dá)國家(如美國、瑞士、荷蘭等)的90%相比,還有一定的差距。這些廢污水具有穩(wěn)定的來源,也有穩(wěn)定的再利用市場,如按不同標(biāo)準(zhǔn)處理后的中水可代替新水用于道路清潔、生態(tài)環(huán)境、基建施工、設(shè)備冷卻、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水及其他可接受其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的用水。因此,廢污水是城市潛在的第二大水源,必須循環(huán)利用。
2雨水資源化
雨水資源化是人類將大氣降水高效利用的一種途徑。這種途徑在水資源短缺的干旱地區(qū)尤為重要,它對解決人畜飲水和農(nóng)業(yè)灌溉以及城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)起著重要的作用。在農(nóng)業(yè)利用方面,一般采取就地?cái)r蓄入滲、覆蓋抑制蒸發(fā)和雨水富集疊加等方式;在城市雨水收集方面,一般采取屋頂雨水集流、地面雨水集流、路面雨水集流和巖石雨水集流等方式[1]。
3海水淡化
海水淡化是利用海水脫鹽技術(shù)生產(chǎn)淡水,是水資源利用的開源增量技術(shù)之一,多用于沿海(島嶼)居民飲用水和工業(yè)鍋爐補(bǔ)水。目前常用的海水淡化方法有海水凍結(jié)法、電滲析法、蒸餾法和反滲透法。目前,全球海水淡化量約3500萬m3/d,其中80%作為飲用水;我國已建海水淡化規(guī)模達(dá)80萬m3/d,其中河北曹妃甸5萬m3/d的反滲透海水淡化工程為國內(nèi)最大。目前,海水淡化成本還比較高,長期飲用對身體健康可能還有一定的影響,且對生態(tài)環(huán)境也存在不利的影響,故今后應(yīng)在這些方面作進(jìn)一步的研究,使其成為我國沿海(島嶼)地區(qū)解決缺水問題的重要選擇之一。
4節(jié)約用水
2010年,全國農(nóng)業(yè)用水消耗量2342.0億m3,約占全國用水消耗總量3182.2億m3的73.6%[14];2011年,全國農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)為0.51,與發(fā)達(dá)國家的0.70~0.80相比,差距很大,可見我國農(nóng)業(yè)灌溉方面節(jié)水潛力相當(dāng)可觀。2010年,我國萬元工業(yè)增加值用水量105m3[13],是發(fā)達(dá)國家的2倍多,亦仍具有一定的節(jié)水空間。生活用水方面,通過提高人們的節(jié)水意識(shí)、更換改造老化的給水管網(wǎng)和用水器具等各種軟硬件措施,減低生活用水的人為浪費(fèi)和漏水損失,充分挖掘節(jié)水的潛力。
5清潔生產(chǎn)
清潔生產(chǎn)是指將綜合預(yù)防的生態(tài)環(huán)境保護(hù)策略持續(xù)應(yīng)用于水資源開發(fā)和利用中,以期減少對人類、生態(tài)和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。其本質(zhì)就是廢污水減量化,降低污染物排放,減少用水量,其途徑就是重復(fù)用水、循環(huán)用水,提高水資源的利用率。2010年,全國工業(yè)用水重復(fù)利用率約為60%,與世界先進(jìn)水平的90%~95%相比,還有不少的差距。據(jù)文獻(xiàn)[15],到2015年,全國萬元工業(yè)增加值用水量比2010年下降30%以上,這意味著傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)必須改進(jìn)工藝和流程,加強(qiáng)重復(fù)用水和循環(huán)用水力度,提高工業(yè)用水重復(fù)利用率和水資源利用效率,做到清潔生產(chǎn),大力降低廢污水排放量。
6跨區(qū)域(流域)調(diào)水
跨區(qū)域(流域)調(diào)水是指將水資源通過調(diào)水工程從某一區(qū)域(流域)輸送到另一區(qū)域(流域),以期達(dá)到水資源的高效配置,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。我國水資源總體來說是南多北少,2002年底開工建設(shè)的南水北調(diào)工程,東、中、西三線規(guī)劃總調(diào)水量448億m3,通水后可增加北方水資源的供給,有效緩解北方地區(qū)的水資源短缺,增強(qiáng)北方地區(qū)的水資源承載能力,逐步恢復(fù)和改善生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)北方地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程,每年將增加工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值500億元。