水資源回用技術
① 水資源利用與保護
(三) 我國水資源的特點 1、概況:我國江河眾多,流域面積在100km2以上的河流有5萬多條,1000km2以上的約有1500多條。但受氣候和地形的影響,河流分布很不均勻,絕大部分河流分布在我國東部濕潤、多雨的季風區,西北內陸氣候乾燥、少雨,河流很少。我國有1 km2以上的湖泊2300多個,總面積7187 km2,約占國土面積的0.8%;湖水總儲量約為7088億m3,其中淡水量佔32%。我國還有豐富的冰川資源,共有冰川43000餘條,集中分布在西部地區。總面積58700km2,占亞洲冰川總量的一半以上,總貯量約52000億m3。我國平均年降水量為61889億m3,平均降水深648.4mm,年均河川徑流量27115億m3,合徑流深284.1mm。河川徑流主要靠降水補給,由冰川補給的只有500億m3左右。我國年平均地下水資源為8287.6億m3。根據分析計算,我國地表水和地下水的量分別為27115和8288億m3,扣除二者間的重復量7279億m3後,則我國多年平均水資源總量28124億m3。2、我國水資源特點我國水資源的時空分布特點,可通過降水、蒸發、徑流等水平衡要素的分布反映如下:1) 水資源總量較豐富,人均和地均擁有量少我國多年平均年水資源總量為28124億m3,其中河川徑流約佔94%,低於巴西、前蘇聯、加拿大、美國和印度尼西亞,約佔全球徑流總量的5.8%,居世界第6位。平均徑流深為284mm,為世界平均值的90%,居世界第7位。可見,我國的水資源量還是比較豐富的。然而,我國人口眾多,按12億人口計算,平均每人每年佔有的河川徑流量2260m3,不足世界平均值的1/4,分別是美國人均佔有量的1/6,前蘇聯的1/8,巴西的1/19和加拿大的1/58。我國地域遼闊,平均每公頃耕地的河川徑流佔有量約28320m3,為世界平均值的80%。所以,人我國水資源量與需要不適應的矛盾十分突出,以佔世界7的耕地和6%的淡水資源養活著世界上22%的人口。2) 水資源時空分布不均降水是我國河川徑流的主要補給來源,全國降水量的44%轉化為徑流,平均徑流深284.8mm。而我國降水量受海陸分布和地形等因素的影響,在地區上分布很不平衡,年降水量和徑流深都由東南沿海向西北內陸遞減。東南沿海徑流深為1200mm,而西北乾旱區小於50mm,甚至等於零。水資源的地區分布與人口和耕地的分布很不適應,南方耕地面積只佔全國的35.9%,但水資源卻占總量的81%,人均水資源約為全國平均的1.6倍,畝均水量為全國平均的2.3倍。北方黃河、淮河、海河、遼河四大流域片的耕地多、人口密,淡水資源量只有全國的19%,人均佔有水量只有全國平均的18%左右,畝均水量僅為全國均值的15%。我國乾旱和半乾旱地區,由於降水稀少,蒸發旺盛,蒸發能力大大超過降水能力。在西部內陸沙漠和草原地區,蒸發能力達到1600~2000mm,為我國蒸發能力最強的地區。而在東北大小興安嶺、長白山,千山丘陵區和三江平原,氣溫既低、濕度又大,因此,年蒸發量較小,僅600~1000mm。我國地表徑流隨時間的分布也很不均勻,徑流的季節性分配具有夏季豐水、冬季枯水、春秋過渡的特點,而且年際變化北方大於南方。我國東北平原,黃河、淮河、海河平原以及長江中下游平原的地下水補給以降雨為主;而在西北內陸盆地則主要以河川徑流補給為主。南方山區地下水補給量大,一般為20~25萬m3/(km2·a);而東北西部、內蒙和西北內陸河山丘區一般小於5萬m3/(km2·a)。3、我國水資源主要問題1) 我國水資源人均和畝均水量少我國水資源總量為28124億m3,其中河川徑流量為27115億m3,居世界第六位。但我國人均水資源量只有2710 m3,約為世界人均水資源的1/4,列世界第88位。畝均水資源量也只有1770m3,相當於世界平均數的2/3左右。因此,雖然我國水資源總量並不少,但人均和畝均水量並不豐富。2) 水資源時空分布不均勻,水土資源組合不平衡我國水資源的時空分布很不均勻,與耕地、人口的地區分布也不相適應。我國南方地區耕地面積只佔全國35.9%,人口數佔全國的54.7%,但水資源總量佔全國總量的81%;人均而北方四區水資源總量只佔全國總量的14.4%,耕地面積卻佔全國的58.3%。由於季風氣候的強烈影響,我國降水和徑流的年內分配很不均勻,年際變化大,少水年和多水年持續出現,旱澇災害頻繁,平均約每三年發生一次較嚴重的水旱災害。3) 水土流失嚴重,許多河流含沙量大由於自然條件的限制和長期人類活動的結果,中國森林覆蓋率只有12%,居世界第120位,水土流失嚴重,全國水土流失面積約150萬km2,約占國土面積1/6。結果造成許多河流的含沙量大,如黃河年平均含沙量為37.7kg/m3,年輸沙總量16億t,居世界大河之首。4) 我國水資源開發利用各地很不平衡在南方多水地區,水的利用率較低,如長江只有16%,珠江15%,浙閩地區河流不到4%,西南地區河流不到1%。但在北方少水地區,地表水開發利用程度比較高,如海河流域利用率達到67%,遼河流域達到68%,淮河達到73%,黃河為39%,內陸河的開發利用達32%。地下水的開發利用也是北方高於南方,目前海河平原淺層地下水利用率達83%,黃河流域為49%。 (四) 水資源的利用和保護 隨著人口的增長,城市化、工業化以及灌溉對水的需求日益增加,21世紀將出現許多用水緊缺問題。在可供淡水有限的情況下,應積極採取措施保護寶貴的資源。一般採取以下幾種措施。1、提高水的利用效率,開辟第二水源 這是目前解決水資源緊張的重要途徑,主要方法有:1) 降低工業用水量,提高水的重復利用率降低工業用水量的主要途徑是改革生產用水工藝,爭取少用水,提高循環用水率。如煉鋼廠用氧氣轉爐代替老式平爐,不但提高了鋼的質量,而且用水量降低了86~90%。 現在世界上許多工業發達的國家都把提高工業重復用水率作為解決城市用水困難的主要手段。有的國家還輔設了專門供工業循環用水的管道,效果很好。我國近幾年來,對水的重復利用也逐步開展起來。在一些水源特別緊張的城市,水的重復利用率已達到較高水平,如大連市為79.5%,青島為77.3%,太原為83.8%,但整體水平還比較低,平均工業用水重復利用率僅為20~30%。如果把全國工業用水的平均重復利用率從目前的20%提高到40%。每天可節水1300萬t,相應地節省供水工程投資26億元,節水量和經濟效益都是相當可觀的。提高工業用水重復利用率,不僅是合理利用水資源的重要措施,而且減少了工業廢水量,減輕了廢水處理量和對水體的污染。2) 實行科學灌溉,減少農業用水浪費 全世界用水的70%為農業灌溉用水,但其利用率很低,浪費嚴重。據估計,全世界有37%的灌溉水用於作物生長,其餘63%都被浪費掉了。因此,改革灌溉方法是提高用水效率的最大潛力所在。渠道滲漏是世界各國在發展灌溉事業時遇到的共同問題。據國際灌溉排水委員會的統計,灌溉水滲漏損失量一般為15~30%,高的甚至達到50~60%。我國滲漏損失一般為40~50%,高的甚至達到70~80%。由於大部分灌區的渠道沒有防滲措施,我國南方長江、珠江、東南沿海等地渠道水利用系數平均為0.6,其它各片為0.5。估計全國渠道滲漏損失的水量可達到1700多億m3。因此,防滲渠道和暗管輸水等工程技術的應用可以得到明顯的節水效果。灌溉方式的改進,是農業節水的重要途徑。60年代在以色列發展起來的滴灌系統,可將水直接送到緊靠植物根部的地方,以使蒸發和滲漏水量減到最小。當前,國外灌溉節水技術的發展趨向是採用完整的灌溉排水管道系統,它具有能源消耗少,輸水快,配水均勻、水量損失小,不影響機耕等優點。此外,一些國家還研究了新的灌溉技術,如涌流灌溉、水平畦田灌溉、採用自動升降豎管等。內布拉斯加農業和自然資源研究所設計了一種灌溉計算機程序,利用各小型氣象站收集來的數據計算各地區生長的不同作物的蒸發蒸騰率,指導農民調整灌溉日期。自動灌溉技術,利用計算機控制流量、監測滲漏、調節不同風速和土壤濕度條件下的用水量,並使肥料用量最佳化。我國最新的研究表明,覆蓋滴灌對水的利用效率更高,是適合乾旱半乾旱地區的新型灌溉技術。3) 回收利用城市污水、開辟第二水源回收和重新使用廢水,使其變為可用的資源是另一種提高水使用效率的方法。在東京,城市水回收中心通過三級水處理廠慢沙過濾回收廢水,氯化消毒後用於沖洗高層建築的廁所。北京也曾修建過類似的「中水道」系統。2、調節水源流量,增加可靠供水前述水資源緊張的第一個原因是自然條件的影響,如氣候、地理位置,淡水分布不均勻等問題。人們試圖通過調節水源流量、開發新水源的方式加以解決。1) 建造水庫: 建造水庫調節流量,可以將豐水期多餘水量儲存在庫內,補充枯水期的流量不足。不僅可以提高水源供水能力,還可以為防洪、發電、發展水產等多種用途服務。目前,各國在江河上建造的庫容超過1億m3的水庫共有1350個,總蓄水量達到4100km3。然而,在很多工業發達國家,隨著建庫地址的選擇日益困難,增加新蓄水設施的成本迅速提高,水庫發展的速度明顯減慢了。發展中國家的水庫建造仍處於全盛時期。在建庫時,還必須研究對流域和水庫周圍生態系統的影響,否則會引起不良後果。2) 跨流域調水: 跨流域調水是一項耗資昂貴的增加供水工程,是從豐水流域向缺水流域調節。由於其耗資大、對環境破壞嚴重,許多國家已不再進行大規模的流域間調水。巴基斯坦的西水東調工程和澳大利亞的雪山河調水工程以及我國近年來相繼完成的引黃濟青、引灤入津和引灤入唐等工程都是從豐水流域向缺水流域供水的大工程,我國的南水北調工程也已開始動工。3) 地下蓄水: 目前,已有20多個國家在積極籌劃人工補充地下水。在美國,加利福尼亞的地方水利機構每年將25億m3左右的水貯存地下。到1980年,該州已有3450萬m3的水貯存在兩個水利工程項目的示範區內;其單位成本平均至少比新建地表水水庫低35~40%。美國國會於1984年秋通過立法,批准西部17個州興建蓄水層回灌示範工程。在荷蘭,實現人工補給地下水後,解決了枯水季節的供水問題,每年增加含水層儲量200~300萬m3。4) 海水淡化: 海水淡化可解決海濱城市的淡水緊缺問題。目前,世界海水淡化的總能力為2.7km3/a,不到全球用水量的1‰。沙烏地阿拉伯、伊朗等國家海水淡化設備能力佔世界的60%,在沙烏地阿拉伯還建造了世界上最大的淡化海水管道引水工程。5) 拖移冰山: 此工程在近期內還不可能實現,仍處於計劃階段。據估計,南極的一小塊浮冰就可獲得10億m3的淡水,可供400萬人一年的用量。6) 恢復河、湖水質: 採用綜合防治水污染的方法恢復河湖水質。即採用系統分析的方法,研究水體自凈、污水處理規模、污水處理效率與水質目標及其費用之間的相互關系,應用水質模擬預測及評價技術,尋求優化治理方案,制訂水污染控制規劃。採用這種方法治理的河流,如美國的特拉華河、英國的泰晤士河、加拿大的聖約翰河等水質都得到恢復,增加了淡水供應。7) 合理利用地下水: 地下水是極重要的水資源之一,其儲量僅次於極地冰川,比河水、湖水和大氣水分的總和還多。但由於其補給速度慢,過量開采將引起許多問題。在開發利用地下水資源時,應採取以下保護措施:(1) 加強地下水源勘察工作,掌握水文地質資料,全面規劃,合理布局,統一考慮地表水和地下水的綜合利用,避免過量開采和濫用水源;(2) 採取人工補給的方法,但必須注意防止地下水的污染;(3) 立監測網,隨時了解地下水的動態和水質變化情況,以便及時採取防治措施。3、加強水資源管理為加強水資源管理,制定合理利用水資源和防止污染的法規;改革用水經濟政策。如提高水價、堵塞滲漏、加強保護等。提高民眾的節水意識,減少用水浪費嚴重和效率低的狀況。4、增加下水道建設,發展城市污水處理廠歐美等國從長期的水系治理中認識到普及城市下水道,大規模興建城市污水處理廠,普遍採用二級以上的污水處理技術,是水系保護的重要措施。
② 污水處理怎麼實現水資源再生利用
城市污水是城市中各種污水和廢水的統稱,它由各種生活污水、工業廢水和入滲地下水三部分組成。城市污水處理系統是指收集、輸送、處理、再生和利用城市污水的設施以一定方式組合成的總體。隨著工業化、城鎮化的加快,城市污水排放量越來越大,如果不能得到妥善處理,將嚴重污染環境,影響人居環境質量和城市可持續發展。資料顯示,整個水體污染中,農業畜牧養殖業排放量約佔40%,工業約佔30%,城市污水約佔30%~40%。因此,城市污水處理事業的發展好壞十分重要。
在對城市污水的認識上,人們經歷過一個由低級到高級的過程。相當長的一個時期,由於技術手段和認識的限制,人們曾經把城市污水看做「廢水」。既然是廢水,自然就是簡單處理完後向下游排掉就可以了。隨著經濟的發展,城市水資源短缺的壓力越來越大,追究城市水危機的根本原因,人們越來越認識到,是水的社會循環超出了水的自然循環可承載的范圍。因此,只有充分尊重水的自然運動規律,合理科學地使用水資源,使上游地區的用水循環不影響下游水域的水體功能、社會循環不損害自然循環的客觀規律,從而維系或恢復城市乃至流域的良好水環境,才是水資源可持續利用的有效途徑。
這就要求我們從「取水—輸水—用戶—排放」的單向開放型的用水模式轉變為「節制地取水—輸水—用戶—再生水」的反饋式循環流程,提高水的利用效率。實現這一重大用水模式的轉變,加強污水再生利用是關鍵。隨著科學技術的進步,城市污水已不再是廢水,而是一種寶貴的資源。既然是一種資源,就要最大限度地利用。提高城市污水的再生利用率,一是可以減少污染物排放,二是節約了有限的水資源。華東理工大學教授陸柱建議,城市應當大力推廣循環用水、一水多用、污水回收利用等節水措施,統計數據顯示,中國廢水排放量由2001年的432.9億噸增長到2006年的536.8億噸,年復合增長率達到4.39%,其中,工業廢水排放量與生活污水排放量分別增長19.5%與30.1%。另據建設部普查,到2006年年底,全國656個城市共有城市污水處理廠814座,日處理污水能力為6310萬立方米,排水管道長度26.1萬千米,城市污水年處理總量201億立方米,城市污水處理率57.01%,其中污水處理廠集中處理率為44.1%。此外,按照《國務院關於落實科學發展觀加強環境保護的決定》和《國務院關於印發節能減排綜合性工作方案的通知》要求:到2010年,全國設市城市的污水處理率不低於70%;缺水城市再生水利用率達到20%以上。
與發達國家相比,中國污水處理仍存有較大差距。就污水處理率而言,歐美發達國家都在80%以上,美國、荷蘭等國家的污水處理率近些年甚至超過90%。
③ 綠色施工中節水與水資源利用的技術要點有哪些
(1)施工中採用先進的節水施工工藝。 (2)現場攪拌用水、養護用水應採取有效的節水措施,嚴禁無措施澆水養護混凝土。現場機具、設備、車輛沖洗用水必須設立循環用水裝置。 (3)項目臨時用水應使用節水型產品,對生活用水與工程用水確定用水定額指標,並分別計量管理。 (4)現場機具、設備、車輛沖洗、噴灑路面、綠化澆灌等用水,優先採用非傳統水源,盡量不使用市政自來水。力爭施工中非傳統水源和循環水的再利用量大於30%。 (5)保護地下水環境。採用隔水性能好的邊坡支護技術。
④ 水資源是如何循環利用的啊,它的循環一般要經過哪幾個工序呢
水是人類社會發展不可少的和不可替代的資源, 所以水資源應成為人回類可持續利用的寶貴答資源。地球上水的循環, 可分為水的自然循環和水的社會循環。
水的自然循環有多種, 對人類最重要的是淡水的自然循環。水從海洋蒸發, 蒸發的水氣被氣流輸送到大陸, 然後以雨、雪等降水形式落到地面, 一部分形成地面水, 一部分滲入地下形成地下水, 一部分又重新蒸發返回大氣。地面水和地下水最終流回海洋, 這就是淡水的自然循環。
從水的社會循環示意圖可以得知:污、廢水回用可以減少城市由天然水體的取水量, 緩解水資源危機, 所以污、廢水回用也是節水的重要面。可行的污、廢水回用有多方面, 工業企業內部水的循環利用和重復利用是用最廣的一種, 但是我國在這方面與發達國家尚有不少差距。城市污水回用於工業, 需要進行比排入天然水體更復雜的水處理, 但對水短缺的地區, 它在許多方案中仍是比較經濟合理的一種, 在國外已是一種成熟技術, 但在我國尚處於起步階段, 今後潛力是很大的。將城市污水回用於公用設施和住宅沖洗廁所、澆灌綠地、景觀用水, 澆灑道路等, 一般稱為中水道技術, 也是很值得推廣的。
⑤ 水資源監測的技術有哪些
關於水資源監測、水生態監測及城市水文工作的專題報告
水利部水文局副局長 林祚頂
(2010年3月27日)
在去年的全國水文工作會議上,陳雷部長明確了"大水文"發展理念,強調要從"行業水文"向"社會水文"轉變,要"立足水利,面向全社會服務",並提出了新時期水文工作的指導思想、發展布局、工作重點和保障措施,為今後一個時期我國水文發展指明了方向。剛才劉寧副部長充分肯定了去年水文工作的成績,分析了當前水文形勢,就貫徹落實陳雷部長對水文工作的要求,提出了要"夯實三個基礎、強化五項工作",並強調"大水文"就是"大服務",要進一步強化服務等要求。
水資源監測、水生態監測和城市水文工作是水文服務民生水利、服務經濟社會發展的重要基礎工作,也是今後需要水文部門進一步強化服務的重點工作。
下面我就水資源監測、水生態監測和城市水文工作向大家作簡要匯報。
一、水資源監測
1、最嚴格的水資源管理制度
隨著經濟社會發展和人民生活水平的提高,水資源短缺和水污染等問題越來越突出,已成為制約經濟社會發展的重要因素。
為加強水資源管理和保護等工作,陳雷部長在2009年2月召開的全國水資源工作會議上,提出要實行最嚴格的水資源管理制度,劃定水資源管理紅線。一是要圍繞水資源的配置、節約和保護,明確水資源開發利用紅線,嚴格實行用水總量控制;二是要明確水功能區限制納污紅線,嚴格控制入河排污總量;三是要明確用水效率控制紅線,堅決遏制用水浪費。在今年的全國水利廳局長會議上,陳雷部長強調要"全面推進最嚴格的水資源管理制度","抓緊建立和完善水資源開發利用、水功能區限制納污、用水效率控制等指標體系,做到能操作、可檢查、易考核、有獎懲"。經我部協調有關部門,國務院八個部委已經會簽同意國務院關於實行最嚴格水資源管理制度的有關意見。
2、水資源管理指標體系
為落實最嚴格的水資源管理制度,目前,我部水資源司正在組織制定水資源開發利用、水功能區限制納污、用水效率控制等指標體系。總體目標與要求如下:
水資源開發利用紅線。到2015年,以2008年《水資源公報》統計的全國用水量5910億立方米,全國新增用水量按290億立方米控制,全國用水總量控制在6200億立方米以內。其中,全國生活用水總量增長控制在105億立方米,新增農業用水總量控制在123億立方米,全部用於千億斤糧食增產區,新增工業用水總量控制在62億立方米;全國地下水開采總量控制在1000億立方米,其中淺層地下水965億立方米,深層承壓水35億立方米。
用水效率控制紅線。用水效率紅線指標分為監督考核指標和監測評價指標兩級指標。監督考核指標為:到2015年,萬元GDP用水量比2010年下降30%以上,全國萬元工業增加值用水量比現狀下降30%以上,農業灌溉水有效利用系數提高到0.52以上,全國城市污水處理回用率提高到9%以上。監測評價指標為:到2015年,農田實際畝均灌溉用水量降到370立方米以下,規模以上工業企業用水重復率提高到90%以上,七大高用水行業(火力發電、石油煉制、鋼鐵、紡織、造紙、化工、食品等)主要產品用水定額年均下降,城市供水管網漏損率控制在13%以下,城鎮節水器具普及率達到85%以上。
水功能區限制納污紅線。到2015年,國家重要飲用水水源地名錄水源地安全綜合評估達標比例為100%,建制市的集中式飲用水水源標准評估比例達到100%;國家重要江河湖泊水功能區水質達標率提高到60%(主要水質指標為高錳酸鹽指數或COD、氨氮)。
3、水資源監測的目標和方法
水資源監測是水資源管理和保護的重要基礎工作。近年來,全國水文系統強化了地表水、地下水的水量和水質監測,加強了水資源評價和分析論證等工作,為水資源管理和保護提供了大量信息,起到了重要的技術支撐作用,做出了重要貢獻。但總體來說,目前水資源監測工作還比較薄弱,還不能滿足實行最嚴格水資源管理制度的要求。
今年年初,我局組織一些專家,根據實行最嚴格水資源管理制度的要求,制定了《水資源監測實施方案(徵求意見稿)》。現將水資源監測目標和方法介紹如下,供大家討論和工作時參考。
(1)水資源監測目標
水資源監測目標分解為以下五個方面。
①地表水監測目標。2012年前達到全國省界監測斷面監測率60%、調查率20%,滿足監測率達到80%要求;設區市縣行政區界控制斷面、敏感地區的監測斷面監測率40%、調查率10%,滿足監測率達到50%要求;2015年全國省界監測斷面監測率85%,調查率10-15%;設區市縣行政區界斷面監測率60%,調查率30%。斷面監測應滿足控制70%以上區域水量總量的目標。
②取水計量監測目標。2012年,實現取水許可的全國非農業取水量監測與資料復核率100%;萬畝以上大中型灌區取水口取水計量和資料復核率達到60%;取水許可的規模以上非農業取水口門的自動監測率達40%。2015年,萬畝以上大中型灌區取水口取水量監測與資料復核率達80%,並對鬥口以上取水量的監測調查和資料復核率達到50%;缺水地區大中型灌區鬥口以上取水量的監測調查和資料復核率達到80%。基本滿足各流域各省級行政區取水許可總量控制監測要求。
③行業用水監測目標。2015年前,對確定的百家大中型灌區、千家重點用水企業和萬家生活服務業用水單位作為用水監控單位,重點監控農田實際畝均灌溉用水量、萬元工業增加值用水量、工業用水重復利用率、單位產品用水定額、節水器具普及率等指標。通過典型監測與調查,基本滿足用水效率控制指標監督考核和監測評價的有關要求。
④地下水監測目標。2012年,對超采區地下水開采量進行監測與調查,監測與調查率達到70%,對地下水超采區、保護區和水源地等進行地下水水位監測,監測率達到80%以上;2015年,完成國家地下水監測網路系統建設,基本滿足對各水資源一級區地下水開發利用的全面監控,地下水監測基本滿足地下水控采要求。
⑤水質監測目標。國家重要江河湖泊水功能區必須設立水質監測站,開展水質監測,包括:國家重要江河幹流及其主要支流水功能區,國家重點湖庫水域水功能區,國家重點保護水域水功能區和重要界河(湖)水域水功能區等。其中,2012年,必須首先開展省界(緩沖區)和下述重要飲用水水源地的監測:水利部已核准公布的118個國家重要飲用水水源地名錄水源地;《全國城市飲用水水源地安全保障規劃》中確定的2131個集中式飲用水水源地。
(2)水資源監測斷面布設和監測方法
①地表水監測按對省界斷面和對區市縣行政區界控制斷面分別進行布設。其中,在大江大河幹流、流域內一級支流(或水系集水面積>1000Km2)河流所涉及的省界、重要調水(供水)沿線跨省界跨流域的、以及水質污染嚴重的河流(或水系集水面積<1000Km2水事敏感區域)所涉及的省界等應設置監測斷面、開展監測;在省界斷面中可以兼作為區市縣界斷面的、大江大河的二級支流(或河流集水面積>500km2)的、重要跨區市縣界跨流域(水系)調水(供水)線路上或水系集水面積<500Km2水事敏感區域所涉及的區市縣界等應設置控制斷面、開展監測。
一般情況下,對水位的監測應採用自動監測記錄方法;流量測驗主要採取巡測、自動測流等技術。當流量監測斷面通過測流斷面整治、單值化等技術處理能建立穩定可靠的水位流量關系時,盡量採取自動監測水位以推取流量的方法。
②地下水監測應依託現有地下水監測站網,提高地下水自動監測能力。對於淺層地下水,長江以北地區每縣(長江以南地區每地市)應選擇3-5眼地下水監測井為控制代表井,並結合現有監測井,通過點與區域相結合的方法,實現對地下水位監督控制。對於深層承壓水,長江以北地區每縣(長江以南地區每地市)應選擇1-3眼地下水監測井為控制代表井,並結合現有測井,通過點、區域和開采量結合方法,實現對承壓水監控。對地下水超采區、大中型水源地、海水入侵區、大中城市建成區、大型調水工程沿線等特殊類型區應適當加密監控,滿足地下水控採的要求。
一般情況下,對地下水開采量的監測,農業用水監測應採用典型監測與調查統計相結合的方法;工業和居民用水監測宜採用調查統計和綜合分析方法,主要進行抽樣監測與復核。
③取用水量監測主要開展對農業、工業和居民用水的典型監測與調查,滿足對取用水指標的監測監督考核要求。其中,
農業取用水的監測,主要對全國大型灌區鬥口以上取水口進行監測與水量復核,並對重要的中型灌區進行抽樣監測與統計復核。
工業取用水的監測,主要對工業取水用戶進行抽樣監測與統計復核。對代表性七大高用水行業(火力發電、石油煉制、鋼鐵、紡織、造紙、化工、食品等)主要產品用水定額進行監測評價,對其用水量的供、用、耗、排等環節監測,開展水平衡測試分析。
居民用水的監測,重點針對居民用水習慣、用水器皿以及節水意識等進行抽樣調查,抽樣核查用水量(水表)。
④水質監測按國家重要江河湖泊水功能區監測及國家重要飲用水水源地監測開展。其中,
水功能區水質監測斷面應按《水環境監測規范》要求進行布設。納污總量控制斷面應實現對所有重點入河排污口的有效控制,且所控制的納污量應不小於該水功能區污染物入河總量的80%;監測斷面應盡可能與水文測量斷面重合。緩沖區監測斷面布設需考慮省際河流的上下游或者左右岸關系。
飲用水水源地監測斷面的布設中,對於河流監測斷面,一般在水廠取水口上游100米處設置監測斷面,同一河流有多個取水口,且取水口之間無污染源排放口的,可在最上游100米處設置監測斷面,對於湖、庫監測斷面,原則上按常規監測點位采樣,但每個水源地的監測點位至少應在2個以上,采樣深度應在水面以下0.5米處。
4、對進一步加強水資源監測的要求
(1)加強需求調研。各單位要密切與水資源管理部門的聯系,及時了解實行最嚴格水資源管理的新需求。同時,要盡快摸清轄區內河湖情況、監測情況、河道污染等情況。
(2)開展站網規劃。在需求調研和摸清情況的基礎上,按照水資源監測目標,規劃水資源監測站網,統籌完善布設監測站點(斷面),加強和提高自動監測能力以及應急監測能力建設,並納入"十二五"水文建設規劃中。
(3)加強監測工作。要因地制宜,有計劃、分階段地逐步擴大水資源監測范圍,在具備條件的水文測站(斷面)應首先開展監測,以盡快滿足實行最嚴格水資源管理的要求。
(4)理順水文體制。目前的水文機構設置主要是根據流域水系防洪和水利水電工程建設需要進行的。水資源管理主要是以按省、市、縣行政區為單元進行。因此,水文部門要積極推進雙重管理體制建設,盡快完善和建立地市級、縣級水文機構。
(5)爭取經費投入。要多渠道爭取水資源監測經費,要將水資源監測分析等業務工作納入各級財政預算。同時也希望各級水行政主管部門能在水資源費等專項經費安排上向水文傾斜,在水資源費中明確一定比例或一定經費用於水資源監測,保證水資源監測工作正常運行。
二、水生態監測
1、水生態監測的定義及要求
水生態是指環境水因子對生物的影響和生物對各種水分條件的適應。水生態監測則是對環境水因子的觀察和數據收集,並加以分析研究,以了解水生態環境的現狀和變化。
(1)《歐盟水框架指令》對水生態的要求
2000年10月23日,歐洲議會與歐盟理事會(2000/60/EC號令)通過了《歐盟水框架指令》,成為歐盟水領域的行動法令。《歐盟水框架指令》劃分了地表水生態狀況,對河流、湖泊、過渡性水域和沿海水域生態狀況進行了定義。其中,"良好狀況"是指由於人類活動,地表水體類型的生物質量要素值顯示出較輕的偏離,但基本符合未受干擾條件下的水體類型質量。
《歐盟水框架指令》認為,可靠的信息是進行有效流域管理的關鍵,包括流域的地質和地理信息以及物理方面、地形、流量、取水和排放的相關信息。了解掌握這些因素後,結合預測模型,就可以為制訂有關流域管理規劃等提供依據。
《歐盟水框架指令》還提出了有關河流水生態監測要素。一是河流的生物質量要素,包括:①浮生植物的組成與數量;②底棲無脊椎動物的組成與數量;③魚類的構成、數量與年齡結構。二是河流中支持生物質量要素的水文形態質量要素,包括:①水文狀況,主要指水量與動力學特徵以及與地下水體的聯系;②河流的連續性;③形態情況。主要指河流的深度與寬度的變化、河床結構與底層、以及河岸地帶的結構等。三是河流中支持生物質量要素的化學與物理化學質量要素,包括:①總體情況,主要指熱狀況,氧化狀況,鹽度,酸化狀況,營養狀態等;②特定污染物,主要指由排入水體中的所有重點物質造成的污染,以及由大量排入水體中的其他物質造成的污染等。
(2)《歐盟地下水指令》的有關要求
2006年通過的《關於保護地下水免受污染和防止狀況惡化的指令》(簡稱《歐盟地下水指令》) 還提出了地下水良好狀態的定義:
①具有良好數量狀況的地下水體將:具有穩定的地下水水位,平均年抽取量不減少可用地下水資源量/平均年補給量;不會對地表水體和依賴於地下水的陸地生態系統產生負面影響;降低了鹽水和其他物質入侵的風險。
②具有良好化學狀況的地下水體將:符合水框架指令和地下水指令及相關指令的質量標准;不會對地表水體和相關陸地生態系統產生負面影響;沒有鹽水或其他物質入侵的跡象或影響。
《歐盟地下水指令》明確提出地下水監測結果必須用於以下方面:確定地下水體的化學狀況和數量狀況(包括對可用地下水資源進行評估);幫助進一步的地下水體特徵鑒定;驗證特徵鑒定中開展的風險評估;估計跨越成員國國界的地下水體的流向和流速;為措施計劃制定提供幫助;評估措施計劃的效力;論證飲用水保護區和其他保護區目標的實現情況;鑒定地下水的天然質量包括自然趨勢(基準);確定人類活動引起的污染物濃度的變化趨勢及其扭轉情況。
《歐盟水框架指令》是近年來國際上享有聲譽的水領域的框架性法令,對於指導水生態監測、開展水資源管理具有很好的參考價值。
2、水利部門重視水生態保護與修復
(1)水生態現狀
在我國,由於經濟社會發展,水生態問題愈來愈突出,如水體污染、湖泊面積減少、濕地退化、河道斷流、地下水位持續下降、入海水量減少等等。近十年來,湖泊富營養化發生的頻次越來越高,富營養化發生湖區面積越來越大,無論是南方還是北方都有富營養化發生的現象。如2007年5月,太湖藍藻大規模暴發,水源地水質遭受嚴重污染,給無錫市群眾生活帶來很大影響。我國湖泊生態功能退化問題也十分嚴重。據統計,平均每年消失約20個天然湖泊。此外,由於大量持續開發利用地下水造成局部地下水超采、地下水位大幅下降,據統計,全國現有超采區164片,地下水超采區總面積近19萬km2,其中嚴重超采區面積約7.2萬km2。
(2)水利部門積極開展水生態保護與修復等工作
隨著經濟社會的發展、生活水平的提高,人們對生態保護的要求也越來越高。水利部門高度重視,積極組織開展了水生態保護與修復等工作,成效顯著。如,從2002年起水利部運用黃河小浪底水庫進行調水調沙,通過沖刷下遊河道來實現黃河下游水沙沖淤平衡。開展了黑河、塔里木河調水,使黑河水滾滾不斷地湧入東居延海,這個一度消失10年之久的北方著名湖泊,水域面積已達約40 km2,重現了昔日煙波浩淼的秀美景觀。塔里木河水進入300多km的下游台特瑪湖,使乾涸30餘年的台特瑪湖形成面積達24 km2的水面。白洋淀是華北平原為數不多的生態濕地之一,近年來,河北省年降水量一直偏少,致使太行山區大中型水庫和白洋淀入水量嚴重不足。從1997年以來,白洋淀已經15次從流域內緊急調水。2006開始實施"引黃濟淀"工程,從黃河調水補充白洋淀水量。目前,白洋淀的生態環境得到了明顯改善,白洋淀濕地的生態功能也逐步恢復。從2005年開始,水利部先後確定了江蘇無錫市、湖北省武漢市、廣西桂林市等12個全國水生態系統保護和修復試點,組織開展了一系列保護水資源、改善水環境、修復水生態的工作,取得了顯著成效,用實際行動踐行了人與自然和諧共處的可持續發展理念。
3、今後水生態監測分析的重點
水生態監測是保護和修復水生態環境的關鍵、是不可或缺的基礎。最近幾年,水文系統根據水利部加強水生態監測工作部署,開展了黃河調水調沙、黑河和塔里木河水資源調度、濕地補水等監測,加強了地下水、水質和水土保持監測等,為水生態保護和修復提供了及時的監測信息。2008年初,部水文局要求加強水生態監測,並要求首先針對我國很多湖庫發生藻類污染事件,造成的生態環境惡化及供水危機,開展藻類監測試點。2008年,確定啟動了太湖、潘家口水庫等16個湖庫藻類監測試點工作;2009年擴大至33個區域,21個單位參加。但是,對於水生態監測工作而言還僅僅是起步,要全面開展還有很多工作要做。
開展水生態監測將隨著經濟社會的發展和人民生活水平的提高而日益重要。今後水生態監測分析工作將重點考慮以下幾個方面:
(1)河湖流量管理監測
在現有監測的基礎上,要根據抗旱及水資源調度的需要,加強乾旱期與枯水期旱限水位和流量、生態最低水位和最小流量的研究確定及監測預報工作等;要重視河流、湖泊、水庫流量管理監測,實現常年對重要河湖流量的管理;要加強水工程運行對河湖生態影響監測及調度;要進一步做好濕地補水等監測(扎龍、白洋淀等);要加強水利部水生態修復和保護試點區的監測。
(2)水質(藻類等生物類)監測
根據生態環境的要求,要在常規水質監測的基礎上,增加監測斷面和監測項目。目前水文系統已在全國21個單位、33個區域開展了藻類監測試點工作,我局今年將進一步推進藻類監測試點工作,2010年擬進一步擴大至40個區域,有28個單位參加。監測內容也進一步擴大,要逐步開展對浮生植物的組成與數量、底棲無脊椎動物的組成與數量等方面的監測。要在總結前兩年藻類監測試點經驗的基礎上,不斷完善監測技術標准(《試點監測技術規程》),組織編制"常見淡水藻類原色圖譜"。針對藻類監測缺乏技術力量,今年擬委託長江流域監測中心再舉辦一期藻類監測技術培訓班。各試點單位也應加強相關專業技術人才的引進和培養工作,積極爭取藻類監測經費,爭取納入財政預算,購置必要的監測分析設備,全面提升監測能力。
(3)綠水監測
綠水是源於降水、存儲於土壤並通過植被蒸散發消耗掉的水資源。從水循環的角度分析,全球尺度上總降水的65%通過森林、草地、濕地和雨養農田的蒸散返回到大氣中,成為綠水流(綠水),僅有35%的降水儲存於河流、湖泊以及含水層中,成為藍水。要研究植被需水及蒸散發情況,積極開展綠水監測試點。
此外,我們還將進一步加強地下水監測,特別要加強對生態脆弱區、海水入侵區等特殊類型區的監測;加強土壤墒情監測,要研究分析土壤水,研究地下水、土壤水與植被的關系等;要積極推動水文形態監測,加強河流、湖泊水文及支持生物質量要素的形態情況監測和分析,包括:監測湖流和浪高、河湖的深度與寬度的變化、河床結構與底層、河岸地帶的結構等。
三、城市水文工作
1、城市水文工作的重要性
城市化是一個國家或地區經濟社會發展到一定水平的必然產物或過程。城市化加速了區域或局部環境發生變化,改變了區域下墊面條件,是典型的人類活動影響對區域水文規律改變的過程。
改革開放以來,我國城市化進程明顯加快,城市化水平已由1980年的19.4%迅速增長到2008年的近46%。在我國660多座城市中,絕大多數坐落在江河湖海之濱,其中617座有防洪任務,佔93%,而達到規定防洪標準的城市只有204座,佔33%。此外,我國城市排澇標准普遍較低,一般不足3~5年一遇。近年來,突發性暴雨頻繁,由於城市發展,地面不透水面積增加,城市內澇災害日趨嚴重。缺水也是城市化面臨的另外一個水問題。全國有400多座城市缺水,占城市總數的2/3,其中100多座嚴重缺水。2000年山東煙台、威海大旱,水庫乾涸,城市供水告急,人均月限供水僅1噸水。2006年重慶和四川東部等地發生了百年不遇的特大乾旱,給城市生活帶來了嚴重影響。
經濟快速發展、人民生活水平和文明程度不斷提高、以及城市化的發展,對城市水文提出了越來越高的要求。城市水文也是水文工作更深入、更廣泛為經濟社會服務的重要方面,是踐行大水文的重要內容。
2、城市水文的主要工作內容及特點
城市水文涉及防洪排澇、城市水環境、城市供水、城市給排水、城市規劃設計和城市景觀等多個方面。城市水文的主要特點可以歸納為兩個:一是綜合性。城市水文涉及水文科學、水利工程、環境科學和城市科學,是一項綜合性很強的交叉學科領域工作;二是動態性。由於城市地區的人類活動十分頻繁,隨時而變,因此城市水文不能只研究較長時間內的准平衡狀態,還須著重考慮隨時間變化的動態過程。因此,從城市水文的內容與特點看,城市水文工作具有其特殊性和復雜性,與傳統的水文工作有顯著區別。
3、城市水文工作現狀
近年來,許多水文單位開展並加強了城市水文工作。如:北京、江蘇、山東等省市水文單位,調整城市水文站網,增加市區重要河道、湖泊、水庫等監測站點,有的還設立視頻監控,及時掌握城市雨水情、水質及地下水情況;開展城市水資源精測評價,場次暴雨洪水水資源分析,參與水資源工程論證,參與編制城市水源可持續利用專項規劃、城市飲用水水源地保護規劃等,為城市管理、改善城市生態環境等做出了重要貢獻。
但是長期以來,城市水文工作一直比較薄弱,還不能適應我國城市化和經濟社會快速發展要求,存在一些突出問題,需要認真研究。為此,去年11月,水利部水文局在北京召開了城市水文工作座談會。鄧堅局長在會上強調,城市是一個地區政治、經濟、文化的中心,為城市發展做好水文工作,是拓展水文服務的重要方面,必須高度重視、積極探索、加快推進。
4、下一步工作要求
(1)調查了解,掌握需求。要調查城市經濟社會發展對水文的新需求。水利部水文局也將組織開展專題調研,召開學術研討會等。
(2)加強城市水文站網規劃。要根據城市水文工作的特點,統籌與科學布設各類水文監測站點,增加為城市服務的水文站網密度和功能,加強和提高自動監測及應急監測能力建設。有關內容要納入"十二五"建設規劃。
(3)著力開展城市水文監測。要加強和開展城市水文監測,在傳統水文監測基礎上,根據城市水文特點,加強水文巡測和自動監測能力,開展對不同量級的暴雨洪水的實時監測,提出城區積水預警,加強對城市飲用水水源地監測等。
(4)提高水文水資源分析預測能力。開展對大場次降水的水資源評價,城市水平衡分析,城市水文預報,實測降雨積水模擬預測,建立城市降雨徑流相關預測模型等。
(5)積極提供社會服務。要與城市有關部門溝通,為城市防洪、水資源調度等提供決策支持,為城市交通調度、城市規劃設計、城市生態景觀等提供咨詢服務。
(6)推進理順水文體制。要根據城市水文工作特點,加快推進地市級、縣(市)級水文機構的建設,為實行最嚴格水資源管理制度和城市水文工作等提供組織和人員保障。
⑥ 城市水資源的重復再利用
我國是一個嚴重缺水的國家,解決水資源短缺的主要辦法有三種:節水、蓄水和調水。而節水是三者中最可行和最經濟的。節水主要有兩種手段:總量控制和再生利用。中水利用則是再生利用的主要形式,是緩解城市水資源緊缺的有效途徑,是開源節流的重要措施,是解決水資源短缺的最有效途徑,是缺水城市勢在必行的重大決策。
1 中水的概念及中水利用的范圍
1.1中水的概念
「中水」 的概念源於日本,主要指生活和部分工業用水經一定工藝處理後,回用於對水質要求不高的農業灌溉、市政園林綠化、車輛沖洗、建築內部沖廁、景觀用水及工業冷卻水等方面的水,由於其介於上水(自來水)和下水(污水)之間,故稱為中水。
在我國,關於中水的概念,建設部 1995 年發布的《城市中水設施暫行辦法》第二條規定:中水是指部分生活優質雜排水經處理凈化後,達到《生活雜用水水質標准》,可以在一定范圍內重復利用的非飲用水。
北京、大連、深圳等地的《城市中水設施管理辦法》關於中水的定義與建設部基本相近,僅將其中的「部分生活優質雜排水」表述為「生活污水」。山東省濟南市於2002年8月發布的《濟南市城市中水設施建設管理暫行辦法》對中水的范圍進行了進一步的拓展,將中水表述為城市污水和廢水經凈化處理後,達到國家《生活雜用水水質標准》或者工業用水水質標准,可在一定范圍內重復使用的非飲用水。
由於我國目前面臨缺水威脅的不僅僅是大中城市,許多城鎮、村鎮及農村也面臨同樣的問題,作為法律概念,其定義應該具有前瞻性和普適性。因此,中水的概念可以表述為:在生活、生產過程中所產生的污水和廢水經凈化處理後,達到國家《生活雜用水水質標准》或者工業用水水質標准,可在一定范圍內重復使用的非飲用水。
1.2中水利用的范圍
對於中水的利用范圍,按照建設部《城市中水設施管理暫行辦法》的規定,主要用於廁所沖洗,綠地、樹木澆灌、道路清潔、車輛沖洗、基建施工、噴水池以及可以接受其水質標準的其他用水, 《昆明市城市中水設施建設管理辦法》以及《濟南市城市中水設施建設管理暫行辦法》等地方法規則增加了設備冷卻用水和工業用水。從擴大水資源利用范圍,減少浪費的角度出發,後者所規定的范圍顯然更為科學。
1.3中水利用與中水回用
對於中水利用,還有一個「中水回用」的概念。中水回用是指將小區居民生活廢水(沐浴、盥洗、洗衣、廚房等)集中起來,經過適當處理達到一定的標准後,再回用於小區的綠化澆灌、車輛沖洗、道路沖洗以及家庭坐便器沖洗等方面,從而達到節約用水的目的。從其概念可以看出,中水回用只是中水利用的一個方面。
2 目前在我國大力推進中水利用的必要性
2.1水資源緊缺,形勢嚴峻
我國目前 668 座城市中有 400 多座城市存在不同程度缺水,其中 136 座城市嚴重缺水,日缺水量達 1600 萬立方米,年缺水量 60 億立方米,由於缺水每年影響工業產值 2000 多億元人民幣。 尤其是北方城市普遍缺水,水資源已成為這些城市可持續發展的限制性因素之一。
根據我國城市化的進程預計,到21世紀中葉,我國城市人將由目前不足4億增加到9億左右,城市數量將增加到1000個以上,城市水資源的供需問題將會在目前的尖銳態勢下變得更加尖銳。
2.2水資源污染嚴重
我國的水源污染長久以來得不到有效控制,據全國7大水系和內陸河流110多個重點河段統計,符合《地面水環境質量標准》I、Ⅱ類的佔32%,Ⅲ類的佔29%,屬於Ⅳ、V類的佔39%。主要污染指標為氨氮、COD、揮發酚和BOD等。黃河、松花江、遼河屬Ⅳ、V類水質的河段已超過60%;淮河枯水期的水質已達到Ⅲ類,其大部分支流的水質,常年在V類以上。長江和珠江的水質Ⅳ、V的河段已超過20%。同時,城市內及附近的湖泊普遍存在嚴重富營養化。97%的大中城市地下水受到嚴重污染,地下水污染物一般以酚、氰、砷、硝酸鹽為主,鉻、硫、汞次之。目前,我國80%的水域、45%的地下水受到污染,90%以上的城市水源污染嚴重。
2.3水資源浪費現象嚴重
城市家庭日常生活中的洗滌用水(主要包括洗衣服、洗菜等用水),其排放量占生活污水排放量的 75%-80% 。而另一方面,大多數城市在城市綠化、道路路面噴灑用水、汽車沖洗、廁所沖洗用水、消防用水等方面都是用的自來水, 僅沖廁一項,我國每年就消耗大約 100 多億立方米自來水,這相當於 50 座中型城市的年自來水用量! 事實上,並非所有用水場合都需要優質水,而只須滿足一定的水質要求即可。以生活用水為例,有相當一部分不需要與人體直接接觸的生活雜用水並不需要太高的水質要求。如果將城市生活污水在原有處理工藝的基礎上,進行深度處理,使其符合一定的水質標准,然後回用於對水質要求不高、需求量又很大的行業,如工業冷、園林綠化、汽車沖洗、居民生活雜用等,既可以節省大量的潔凈水,緩解了城市用水的供需矛盾,又可以減少排污,實現污水資源化,在經濟、社會、環境效益方面都具有現實和長遠意義。 可見對缺水城市來說,這種水源是一筆寶貴財富。這種潛力的開發非常值得。
2.4中水利用的必要性
解決我國城市大面積缺水的對策主要集中在兩個方面,一是「開源」,即通過修建引水工程、開采地下水、海水淡化乃至從國外進口淡水等方法增加水資源的供應量。二是「節流」,即通過各種方法提高水資源的利用效率,減少水資源的利用效率。
我們必須注意的是,各種「開源」措施在滿足城市供水需求的同時也造成了很大的副作用,修建引水工程不僅耗資巨大,耗日持久,同時對生態環境造成了巨大的影響和破壞;而大規模開采地下水更是導致地下水位降低,形成地質漏斗、地面沉降、地裂縫等嚴重的地質災難;海水淡化不僅成本較高,同時適用范圍也僅限於沿海城市;從國外進口淡水更是遠水難解近渴。相比較而言,解決城市缺水問題「開源」只是治標,治本還得通過「節流」來解決。在各種「節流」措施中,在城市中推行中水利用是一個極其重要的方面,是解決水資源短缺的最有效途徑,是缺水城市勢在必行的重大決策。
3 目前在我國大力推進中水利用的可行性
3.1國家政策支持
2000 年國務院召開的《全國城市供水節水與水污染防治工作》提出:大力提倡城市污水回用等非傳統水資源的開發利用,並納入水資源的統一管理和調配。由此可見,城市污水處理率的提高,大量城市污水處理廠的建設,回用政策的逐步完善,為城市污水回用創造了前所未有的機遇。 中水利用的確是大有市場和大有可為,潛力很大,前景廣闊。
3.2技術可行
我國近十幾年來有關院校和科研部門組織科技攻關,在城鎮和住宅小區的中水回用;城市污水凈化後回用與園林綠化、市政景觀、道路噴灑等;大型賓館及娛樂場所的中水回用系統;城市中水回用與工業冷卻水系統及工藝用水等方面的研究中都取得了豐碩的成果,而且也興建了若干示範工程。隨著科技的進步,任何污水都可以通過不同的工藝技術加以處理,滿足任何需要。一般來說,二級出水經消毒處理後,用做市政雜用水,生活雜用水、農業用水和景觀用水等;在這基礎上,經混凝過濾處理,可作為工業循環冷卻水等;再經進一步處理,如用膜技術處理或用活性炭吸附後,就可作為工業上工藝用水或地面水,地下水回灌補充水等。
國內外已經有了很多成熟的經驗。在天津市,僅中水洗車一項每年節約自來水超過500萬噸。在大連,大連機車車輛廠1998年投資150萬元對污水處理廠進行了改造,實施了中水回用工程。現在日回用中水800立方米,工廠綠化、沖廁及冷卻水等都用上了中水,年節約水20萬噸。美國 1926 年首次回收水,1971 年已有 358 家工廠企業利用處理後的城市污水,回收量 5.1 億立方米。美國加利福尼亞州每年利用凈化污水2.7 億立方米,相當於 100 萬人口一年的用水量。1985 年,前西德城市 75%~80% 的污水已經過二級處理後加以利用。通過大規模推進中水利用,發達國家的許多城市在城市發展擴大的同時實現了用水需求的零增長甚至是負增長。因此,從技術上說是比較成熟的。
3.3經濟可行
中水利用在城市水資源規劃中佔有非常重要的地位,並且具有非常可觀的經濟價值。
(1)提供新水源:中水利用在對健康無影響的情況下,為我們提供了一個非常經濟的新水源。減少了由於遠距離引水引起的數額巨大的工程投資。
(2)中水回用在提供新水源的同時,可以減少新鮮自來水用量,因此相應減少了城市自來水處理設施的投資。
(3)中水利用還可以減少污水排放數量,減少控制水體污染引起的治理費用。這些經濟效益都是促使國內外許多城市採用中水利用的因素。
據國內專家的統計,當採用小區污水為中水水源時,人口大於1萬或中水用水量達到750m3/d以上為經濟;在城市污水處理廠增設中水回用系統,主要是新建一個凈水間,其投資只是新建一個凈水廠投資的 30% ,發達國家的經驗證明,在城市污水處理廠增設中水回用系統是最可行、有效的互益工程。
4 中水利用的重要意義
首先,比遠距離引水造價低。由於小區中水回用處理裝置安裝在小區內,減少了輸水管線的基建投資和運行費用,將污水處理到雜用水程度,其基建投資只相當於從30千米外引水,若處理到可回用作較高要求的工藝用水,其基建投資相當於從40-60千米外引水。
其次,比海水淡化經濟。由於小區生活污水污染物濃度較低(小於0.1%),可生化性較好,處理難度較小,而且可用深度處理方法加以去除。因此,當生活污水的排水作為中水水源時,主要污染物的濃度指標COD、BOD5、SS、NH3-N可滿足處理技術要求。而海水則含有3.5%的溶解鹽和大量有機物,其雜質含量為污水二級處理出水的35倍以上,因此無論基建費或單位成本,海水淡化都超過污水回用。
小區污水回用開辟了第二水源,降低了小區新鮮水取用量,經處理後的污水回用於小區,減少了污水的排放量,減輕了受納水體的污染,也減少了治理環境污染的投資。所以污水回用既節約了水資源,也消除了環境污染,具有多重效益。
5 結語
中水利用,實現污水資源化,是目前解決水資源緊缺的最有效的途徑,是缺水城市勢在必行的重大決策,可行性很強,具有重大意義和多重效益。
⑦ 如何有效利用水資源
1、大力發展綠化,增加森林面積涵養水源。森林有涵養水源、減少無效蒸發及調節小氣候的作用,具有節流意義。林區和林區邊緣有可能增加降水量,具有開源意義。
2、提高水資源的綜合利用,水在同一空間是有綜合利用的特點。水庫可以蓄洪,也可以養殖水生動植物,大的水面可以通航,有些水體還可開辟旅遊。水力發電用過的水,可以用於灌溉。
3、城市開發利用污水資源,發展中水處理,污水回用技術。城市中部分工業生產和生活產生的優質雜排水經處理凈化後,可以達到一定的水質標准,做為非飲用水使用在綠化、衛生用水等方面。
4、發展和推廣節水器具。據不完全統計,我國當前有便器水箱近4000萬套和大量的其它衛生器具,每年因馬桶水箱漏水損失水量上億立方米等。
(7)水資源回用技術擴展閱讀
水資源開發利用,是改造自然、利用自然的一個方面,其目的是發展社會經濟。最初開發利用目標比較單一,以需定供。隨著工農業不斷發展,逐漸變為多目的、綜合、以供定用、有計劃有控制地開發利用。
在地球上,人類可直接或間接利用的水,是自然資源的一個重要組成部分。天然水資源包括河川徑流、地下水、積雪和冰川、湖泊水、沼澤水、海水。按水質劃分為淡水和鹹水。隨著科學技術的發展,被人類所利用的水增多,例如海水淡化,人工催化降水,南極大陸冰的利用等。
⑧ 什麼是水資源循環利用
來所謂水的循環利源用,是指各種工業和生活廢水經過處理後重新用於滿足非飲用水目的,如植物灌溉、廁所沖洗、道路除塵、工業及建築用水等,達到變廢為寶。
在世界多數地區,廢水通常進行兩級處理,初級污水處理是指使用機械或物理的處理系統進行廢水處理。二級處理指使用生物、化學過程進行的水處理。有時為滿足更高水質標準的需要,要在二級處理的基礎上進行第三級處理,其目的主要是除去殘留在水體中的化學物質和溶解的固體物質,但由於第三級處理費用昂貴,因此並沒有得到廣泛使用。
⑨ 水資源 再生技術有哪些
水源系統的水量、水溫、水質和供水穩定性是影響水源熱泵系統運行效果的重要因素。應用水源熱泵時,對水源系統的原則要求是:水量充足,水溫適度,水質適宜,供水穩定。具體說,水源的水量,應當充足夠用,能滿足用戶制熱負荷或製冷負荷的需要。如水量不足,機組的制熱量和製冷量將隨之減少,達不到用戶要求。水源的水溫應適度,適合機組運行工況要求。例如,清華同方GHP型水源中央空調系統在制熱運行工況時,水源水溫應為12—22℃;在製冷運行工況時,水源水溫應為18—30℃。水源的水質,應適宜於系統機組、管道和閥門的材質,不至於產生嚴重的腐蝕損壞。水源系統供水保證率要高,供水功能具有長期可靠性,能保證水源熱泵中央空調系統長期和穩定運行。
一、水源
原則上講,凡是水量、水溫能夠滿足用戶制熱負荷或製冷復荷的需要,水質對機組設備不產生腐蝕損壞的任何水源都可作為水源熱泵系統利用的水源,既可以是再生水源,也可以是自然水源。
1. 再生水源
是指人工利用後排放但經過處理的城市生活污水、工業廢水、礦山廢水、油田廢水和熱電廠冷卻水等水源,有條件利用再生水源的用戶,變廢為利,可減少初投資,節約水資源。但對大多數用戶來說,可供選擇的是自然界中的水源。
2 .自然界中的水源
自然界中的水分布於大氣圈、地球表面和地殼岩石中,分別稱之為大氣水、地表水和地下水。陸地上的地表水和地下水均來自於大氣降水。
地表水中的海水約占自然界水總儲量的96.5%。濱海城市有條件利用海水,國外有應用海水作熱泵水源的實例。我國一些沿海城市利用海水作工業冷卻水源已有多年歷史。近年,國內有用海水作熱泵水源的研究,但海水水源熱泵技術的實用化尚待時日。陸地上的地表水,即江、河、湖、水庫水比海水和地下水礦化度低,但含泥沙等固體顆粒物、膠質懸浮物及藻類等有機物較多,含砂量和渾濁度較高,須經必要處理方可作熱泵水源。
地下水是指埋藏和運移在地表以下含水層中的的水體。地下水分布廣泛,水質比地表水好,水溫隨氣候變化比地表水小,是水源中央空調可以利用的較為理想的水源。
3.水量與水源的選擇
水量是影響水源熱泵系統工作效果的關鍵因素,一項工程所需水量多少由該工程負荷與機組性能確定,所選擇的水源水量應滿足負荷要求。如果其他各種條件均具備,但水量略有不足,其缺口可採取一定輔助彌補措施解決。如水量缺口較大,不能滿足負荷要求,就應考慮其他方案。就某項具體工程而言,應從實際情況出發,判斷是否具備可利用的水源。不同工程的場地環境和水文地質條件千差萬別,可利用的水源各不相同,應因地制宜地選擇適用水源。當有不同水源可供選擇時,應通過技術經濟分析比較,擇優確定。
二、水質
自然界中的水處於無休止循環運動中,不斷與大氣、土壤和岩石等環境介質接觸、互相作用,使其具有復雜的化學成分、化學性質和物理性質。應用水源熱泵時,除應關心水源水量外,還應關注水的溫度、化學成分、渾濁度、硬度、礦化度和腐蝕性等因素。但是,目前對水源熱泵所用水源的水質尚無有關規定,本文所提數據參考了冷卻水水質標准和某些地下水回灌水質的有關規定。
1. 溫度
地表水水溫隨季節、緯度和高程不同而變化。長江以北和高原地區,冬季地表水結冰,無法利用於制熱供暖。夏季水溫一般低於30℃,可用於製冷空調。
地下水水溫隨自然地理環境、地質條件及循環深度不同而變化。近地表處為變溫帶,變溫帶之下的一定深度為恆溫帶,地下水溫不受太陽輻射影響。不同緯度地區的恆溫帶深度不同,水溫范圍10—22℃。恆溫帶向下,地下水溫隨深度增加而升高,升高多少取決於不同地域和不同岩性的地熱增溫率。地殼平均地熱增溫率為2.5℃/100m,大於這一數值為地熱異常。富含地下水的地熱異常區可形成地熱田。據1997年統計數字,全國已發現地熱點3200多處,開發利用130 處地熱田,年開采地熱水3.45億m3。目前,許多地熱用戶排放棄水溫度較高(約40℃)。應用水源熱泵可使棄水中的30℃溫差得到再利用,大大提高地熱能利用率。
2. 含砂量與渾濁度
有些水源含有泥沙、有機物與膠體懸浮物,使水變得渾濁。水源含砂量高對機組和管閥會造成磨損。含砂量和渾濁度高的水用於地下水回灌會造成含水層堵塞。用於水源熱泵系統的水源,含砂量應<1/20萬,渾濁度<20毫克/升。如果水源熱泵系統中裝有板式換熱器,水源水中固體顆粒物的粒徑應<0.5毫米。
3. 水的化學成分及其化學性質
自然界水中溶有不同離子、分子、化合物和氣體,使得水具有有酸鹼度、硬度、礦化度和腐蝕性等化學性質,對機組材質有一定影響。
酸鹼度水的pH值小於7時,呈酸性,反之呈鹼性。水源熱泵的水源pH值應為6.5-8.5。
硬度水中Ca2+、Mg2+總量稱為總硬度。硬度大,易生垢。水源熱泵水源水中的CaO含量應<200 mg/L。
礦化度單位容積水中所含各種離子、分子、化合物的總量稱為總礦化度,用於水源熱泵系統的水源水礦化度應<3g/L。
腐蝕性水中Cl-、游離CO2等都具腐蝕性,溶解氧的存在加大了對金屬管道的腐蝕破壞作用。應用水源熱泵系統時,對腐蝕性、硬度高的水源,應在系統中加裝抗腐蝕的不銹鋼換熱器或鈦板換熱器。
三、取水構築物
從水源地向水源熱泵機房供水,需建取水構築物。依據水源不同,取水構築物可分為地表水取水構築物和地下水取水構築物兩類。
1. 地表水取水構築物
按結構形式地表水取水構築物可分為活動式和固定式兩種。活動式地表水取水構築物有浮船式和活動纜車式。較常用的是固定式地表水取水構築物,其種類較多,但一般都包括進水口、導水管(或水平集水管)和集水井,地表水取水構築物受水源流量、流速、水位影響較大,施工較復雜,要針對具體情況選擇施工方案。
2. 地下水取水構築物
地下水取水構築物有管井、大口井、結合井、輻射井和滲渠等類型,表1列出了地下水取水構築物的型式及適用范圍[1]。在實際工程中,應根據地下水埋深、含水層厚度、出水量大小、技術經濟條件不同選取不同形式。
3. 管井
地下水取水構築物中最常見的型式是管井,一般由井孔、井壁管、濾水管、沉砂管組成。井孔用鑽機鑽成,井壁管安裝在非含水層處,用以支撐井孔孔壁,防止坍塌,井管與孔口周圍用粘土或水泥等不透水材料封閉,防止地面污水滲入;濾水管安裝在含水層處,除有井壁管作用外其主要作用是濾水擋砂;井管最底部為沉砂管,用以沉積水中泥沙,延長管井使用壽命。
四、水源系統設計和施工中應注意的問題
1. 供水水源的可行性研究
擬採用水源熱泵系統時,應先調查工程場地的供水水源條件,向當地水管理部門咨詢或請專業隊伍進行必要的水文地質調查或水文地球物理勘查,了解是否有適合水源熱泵利用的水源,通過可行性研究,確定利用地表水或是地下水的供水水源方案。
2. 地表水源工程設計與施工
當選用地表水源時,設計取水量要考慮水溫因素和需水量的保證率,取水構築物標高與洪水季節水位的關系。施工應同時考慮供水管和排水管的布置。
3. 管井工程設計和施工
擬選擇地下水源和管井取水方案時,對規模較大的工程,應根據所需水量和地下水回灌需要,結合場地環境和水文地質條件,按一定采灌比確定抽水井和回灌井井數、合理布置井位和井間距。井深應大於變溫帶深度,以保證冬季水源水溫度>10℃。為防止回灌井堵塞,確保水源系統長期穩定供水,抽水井和回灌井應互相切換使用,因此各個井的井深和井身結構應相近。井中濾水管和濾網應有一定強度,能承受抽灌往復水流的壓力變換。
4 .管井施工質量
必須十分重視管井質量問題。應找專業隊伍施工,做好每一工藝環節,建成優質井,才能獲得較大出水量和優質水。一口優質井可以使用二十多年。成井質量不好,不僅影響井的壽命,還影響到取水和回灌效果,最終影響水源熱泵正常工作和制熱或製冷效果。甲方應參與最後階段的抽水試驗工作,認定可信和准確的抽水試驗結果數據。管井竣工後,應由甲方、施工單位和行政主管部門或監理會同到現場,按合同規定的水量、水溫和水質進行工程質量驗收。
圖:http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e29d75a0100ccpm.html
五、水質處理與節水技術
1. 水處理技術
如果水源的水質不適宜水源熱泵機組使用時,可以採取相應的技術措施進行水質處理,使其符合機組要求。在水源系統中經常採用的水處理技術有以下幾種:
除砂器與沉澱池當水源水中含砂量較高時,可在水源水管路系統中加裝旋流除砂器,降低水中含砂量,避免機組和管閥遭受磨損和堵塞。國產旋流除砂器佔地面積較小,有不同規格,可按標准處理流量選配除砂器型號和台數。如果工程場地面積較大,也可修建沉澱池除砂。沉澱池費用比除砂器低,但佔地面積大。
凈水過濾器有些水源,渾濁度較大,用於回灌時容易造成管井濾水管和含水層堵塞,影響供水系統的穩定性和使用壽命。對渾濁度大的水源,可以安裝凈水器進行過濾。
電子水處理儀在水源中央空調系統運行過程中,冷凝器中的循環水溫度較高,特別是在冬季制熱工況下,水溫常常在50℃以上,水中的鈣、鎂離子容易析出結垢,影響換熱效果。通常在冷凝器循環水管路中安裝電子水處理儀,防止管路結垢。
板式換熱器有些水源礦化度較高,對金屬的腐蝕性較強,如直接進入機組會因腐蝕作用減少機組使用壽命。如果通過水處理的辦法減少礦化度,費用很大。通常採用加裝板式換熱器中間換熱的方式,把水源水與機組隔離開,使機組徹底避免了水源水可能產生的腐蝕作用。當水源水的礦化度小於350mg/L時,水源系統可以不加換熱器,採用直供連接。當水源水礦化度為350-500mg/L時,可以安裝不銹鋼板式換熱器。當水源水礦化度>500mg/L時,應安裝抗腐蝕性強的鈦合金板式換熱器。也可安裝容積式換熱器,費用比板式換熱器少,但佔地面積大。
除鐵設備水源中央空調系統也可以用來供應生活熱水。但有時水源水中含鐵較多,雖然對制熱沒有影響,洗浴時對人體健康也不會造成損害,但溶於水中的鐵容易生成氫氧化鐵沉澱在衛生潔具上,形成有礙視覺感官的褐色污漬。當水中含鐵量>0.3 mg/L時,應在水系統中安裝除鐵處理設備。
2. 節水節電技術
水源熱泵空調系統的水資源費和井泵運行費往往是工程系統運行費的最大開支,為合理有效利用水源,減少水源浪費和節約電費,在系統設計中應考慮採用節水和節電技術措施。
混水器為節約水源水用量,可在系統中安裝混水設備,一般採用容積式混水器,也可採用射流式混水器。前者體積大費用低,後者體積小費用高。
變頻調速器為節約水源水量和電量,可以安裝變頻調速器控制水源水泵,取得減少耗水量和耗電量的效果。
六、地下水人工補給(俗稱回灌)
1. 人工回灌及其目的
所謂地下水人工補給(即回灌),就是將被水源熱泵機組交換熱量後排出的水再注入地下含水層中去。這樣做可以補充地下水源,調節水位,維持儲量平衡;可以回灌儲能,提供冷熱源,如冬灌夏用,夏灌冬用;可以保持含水層水頭壓力,防止地面沉降。所以,為保護地下水資源,確保水源熱泵系統長期可靠地運行,水源熱泵系統工程中一般應採取回灌措施。
2. 回灌水的水質
目前,尚無回灌水水質的國家標准,各地區和各部門制定的標准不盡相同。應注意的原則是:回灌水質要好於或等於原地下水水質,回灌後不會引起區域性地下水水質污染。實際上,水源水經過熱泵機組後,只是交換了熱量,水質幾乎沒發生變化,回灌不會引起地下水污染。
3. 回灌類型
根據工程場地的實際情況,可採用地面滲入補給,誘導補給和注入補給。注入式回灌一般利用管井進行,常採用無壓(自流)、負壓(真空)和加壓(正壓)回灌等方法。無壓自流回灌適於含水層滲透性好,井中有回灌水位和靜止水位差。真空負壓回灌適於地下水位埋藏深(靜水位埋深在10米以下),含水層滲透性好。加壓回灌適用於地下水位高,透水性差的地層。對於抽灌兩用井,為防止井間互相干擾,應控制合理井距。
4. 回灌量
回灌量大小與水文地質條件、成井工藝、回灌方法等因素有關,其中水文地質條件是影響回灌量的主要因素。一般說,出水量大的井回灌量也大。在基岩裂隙含水層和岩溶含水層中回灌,在一個回灌年度內,回灌水位和單位回灌量變化都不大;在礫卵石含水層中,單位回灌量一般為單位出水量的80%以上。在粗砂含水層中,回灌量是出水量的50-70%。細砂含水層中,單位回灌量是單位出水量的30-50%。采灌比是確定抽灌井數的主要依據。
5 回揚
為預防和處理管井堵塞主要採用回揚的方法,所謂回揚即在回灌井中開泵抽排水中堵塞物。每口回灌井回揚次數和回揚持續時間主要由含水層顆粒大小和滲透性而定。在岩溶裂隙含水層進行管井回灌,長期不回揚,回灌能力仍能維持;在鬆散粗大顆粒含水層進行管井回灌,回揚時間約一周1—2次;在中、細顆粒含水層里進行管井回灌,回揚間隔時間應進一縮短,每天應1—2次。在回灌過程中,掌握適當回揚次數和時間,才能獲得好的回灌效果,如果怕回揚多佔時間,少回揚甚至不回揚,結果管井和含水層受堵,反而得不償失。回揚持續時間以渾水出完,見到清水為止。對細顆粒含水層來說,回揚尤為重要。實驗證實:在幾次回灌之間進行回揚與連續回灌不進行回揚相比,前者能恢復回灌水位,保證回灌井正常工作。
七、應用水源熱泵的限制條件
水源熱泵中央空調系統是一種高效、節能、環保型產品,但並不是在任何條件下都可以應用。其制約條件是電源和水源。目前,我國電力供應較充足,容易解決。而水源則是其主要限制條件,沒有適合可靠的水源,就不能使用水源熱泵。例如有些工程規模大,製冷或制熱負荷大,所需水源水量很多,雖然工程場地有一定面積,也可以鑽井,但因水資源量不足,難以完全滿足工程負荷需要。有些工程所在場地下面雖然有地下水,但是由於該工程地處繁華市區,場地面積狹小,無處布井取水,場地環境條件限制了水源熱泵系統的應用。
參考資料:http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e29d75a0100ccpm.html