“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(jìn)展，根據(jù)我國水情以及國際污水再生利用經(jīng)驗(yàn)，指出我國污水資源化利用的重點(diǎn)方向應(yīng)是農(nóng)業(yè)灌溉。
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(yùn)含能量的回收利用，其中的重點(diǎn)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。
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(jìn)行資源化的污水為總量為1000億噸。
我國污水資源化重點(diǎn)方向
王洪臣梳理了我國污水資源化的幾個(gè)路徑：
市政雜用:根據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)，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(yùn)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(bǔ)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(jìn)行資源化，上述這三個(gè)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(gè)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(jì)算，則污水再生利用率只有25%。
從國際經(jīng)驗(yàn)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(yàn)也充分證明，市政雜用、工業(yè)利用以及生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水這三個(gè)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(gè)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(shí)，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(shí)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(shí)的趨勢是，南方水資源在不斷增加，而北方水資源在減少。
中國污水資源化的重點(diǎn)方向應(yīng)是農(nóng)業(yè)灌溉
王洪臣進(jìn)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(jìn)行節(jié)水灌溉的面積為5.4億畝，可以進(jìn)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(jì)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(bǔ)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(bǔ)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(shí)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(jìn)行灌溉，干旱季節(jié)需對旱作物補(bǔ)充灌溉，排水是實(shí)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(gè)。萬畝以上大中型灌區(qū)7292處，30萬畝以上大型灌區(qū)447處。
近些年，我國一直在大力推進(jìn)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(jìn)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(shí)我國大力推廣噴灌、微灌、滴灌、低壓管道輸水灌溉、集雨補(bǔ)灌、水肥一體化、覆蓋保墑等技術(shù)。加強(qiáng)農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測，實(shí)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(gè)節(jié)水型灌區(qū)和100個(gè)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(diǎn)方向。
三個(gè)灌溉地帶的灌溉需求指數(shù)
王洪臣用四個(gè)情景，進(jìn)一步對農(nóng)業(yè)灌溉應(yīng)作為污水資源化利用的重點(diǎn)方向進(jìn)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(shí)污水再生利用率為23%。
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%。
情景四：如果將用于農(nóng)業(yè)灌溉再生水進(jìn)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(shí)可以實(shí)現(xiàn)減少取水930億噸，污水再生利用率為93%，基本實(shí)現(xiàn)了污水的徹底資源化。
國際經(jīng)驗(yàn)：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(yàn)，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，美國將以色列作為國際合作伙伴納入了國家水回用行動(dòng)計(jì)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(jìn)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(chǔ)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(bào)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(shí)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(gè)中東強(qiáng)國”。
隨著以色列人口的增加，以色列目前正在實(shí)施面向2050年的水資源規(guī)劃，至2050年，將進(jìn)一步提升污水再生利用量，再生水農(nóng)業(yè)灌溉量將會(huì)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(shí)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(yàn)，開發(fā)非傳統(tǒng)水資源，解決當(dāng)?shù)厝彼畣栴}。
規(guī)?；L期使用再生水存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，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(jìn)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(dòng)，包括工業(yè)企業(yè)減少用鹽或?qū)ふ姨娲?、?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(diǎn)，輔以市政雜用、工業(yè)利用、景觀補(bǔ)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(shí)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(gè)水源轉(zhuǎn)換問題；
3. 需要實(shí)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(shí)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(chǔ)存設(shè)施的施工均不在城市建成區(qū)，預(yù)計(jì)從經(jīng)濟(jì)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(jìn)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。
原標(biāo)題：王洪臣：總量達(dá)1000億噸，污水資源化的重點(diǎn)方向在哪？灌溉！
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