水资源回用技术
① 水资源利用与保护
(三) 我国水资源的特点 1、概况:我国江河众多,流域面积在100km2以上的河流有5万多条,1000km2以上的约有1500多条。但受气候和地形的影响,河流分布很不均匀,绝大部分河流分布在我国东部湿润、多雨的季风区,西北内陆气候干燥、少雨,河流很少。我国有1 km2以上的湖泊2300多个,总面积7187 km2,约占国土面积的0.8%;湖水总储量约为7088亿m3,其中淡水量占32%。我国还有丰富的冰川资源,共有冰川43000余条,集中分布在西部地区。总面积58700km2,占亚洲冰川总量的一半以上,总贮量约52000亿m3。我国平均年降水量为61889亿m3,平均降水深648.4mm,年均河川径流量27115亿m3,合径流深284.1mm。河川径流主要靠降水补给,由冰川补给的只有500亿m3左右。我国年平均地下水资源为8287.6亿m3。根据分析计算,我国地表水和地下水的量分别为27115和8288亿m3,扣除二者间的重复量7279亿m3后,则我国多年平均水资源总量28124亿m3。2、我国水资源特点我国水资源的时空分布特点,可通过降水、蒸发、径流等水平衡要素的分布反映如下:1) 水资源总量较丰富,人均和地均拥有量少我国多年平均年水资源总量为28124亿m3,其中河川径流约占94%,低于巴西、前苏联、加拿大、美国和印度尼西亚,约占全球径流总量的5.8%,居世界第6位。平均径流深为284mm,为世界平均值的90%,居世界第7位。可见,我国的水资源量还是比较丰富的。然而,我国人口众多,按12亿人口计算,平均每人每年占有的河川径流量2260m3,不足世界平均值的1/4,分别是美国人均占有量的1/6,前苏联的1/8,巴西的1/19和加拿大的1/58。我国地域辽阔,平均每公顷耕地的河川径流占有量约28320m3,为世界平均值的80%。所以,人我国水资源量与需要不适应的矛盾十分突出,以占世界7的耕地和6%的淡水资源养活着世界上22%的人口。2) 水资源时空分布不均降水是我国河川径流的主要补给来源,全国降水量的44%转化为径流,平均径流深284.8mm。而我国降水量受海陆分布和地形等因素的影响,在地区上分布很不平衡,年降水量和径流深都由东南沿海向西北内陆递减。东南沿海径流深为1200mm,而西北干旱区小于50mm,甚至等于零。水资源的地区分布与人口和耕地的分布很不适应,南方耕地面积只占全国的35.9%,但水资源却占总量的81%,人均水资源约为全国平均的1.6倍,亩均水量为全国平均的2.3倍。北方黄河、淮河、海河、辽河四大流域片的耕地多、人口密,淡水资源量只有全国的19%,人均占有水量只有全国平均的18%左右,亩均水量仅为全国均值的15%。我国干旱和半干旱地区,由于降水稀少,蒸发旺盛,蒸发能力大大超过降水能力。在西部内陆沙漠和草原地区,蒸发能力达到1600~2000mm,为我国蒸发能力最强的地区。而在东北大小兴安岭、长白山,千山丘陵区和三江平原,气温既低、湿度又大,因此,年蒸发量较小,仅600~1000mm。我国地表径流随时间的分布也很不均匀,径流的季节性分配具有夏季丰水、冬季枯水、春秋过渡的特点,而且年际变化北方大于南方。我国东北平原,黄河、淮河、海河平原以及长江中下游平原的地下水补给以降雨为主;而在西北内陆盆地则主要以河川径流补给为主。南方山区地下水补给量大,一般为20~25万m3/(km2·a);而东北西部、内蒙和西北内陆河山丘区一般小于5万m3/(km2·a)。3、我国水资源主要问题1) 我国水资源人均和亩均水量少我国水资源总量为28124亿m3,其中河川径流量为27115亿m3,居世界第六位。但我国人均水资源量只有2710 m3,约为世界人均水资源的1/4,列世界第88位。亩均水资源量也只有1770m3,相当于世界平均数的2/3左右。因此,虽然我国水资源总量并不少,但人均和亩均水量并不丰富。2) 水资源时空分布不均匀,水土资源组合不平衡我国水资源的时空分布很不均匀,与耕地、人口的地区分布也不相适应。我国南方地区耕地面积只占全国35.9%,人口数占全国的54.7%,但水资源总量占全国总量的81%;人均而北方四区水资源总量只占全国总量的14.4%,耕地面积却占全国的58.3%。由于季风气候的强烈影响,我国降水和径流的年内分配很不均匀,年际变化大,少水年和多水年持续出现,旱涝灾害频繁,平均约每三年发生一次较严重的水旱灾害。3) 水土流失严重,许多河流含沙量大由于自然条件的限制和长期人类活动的结果,中国森林覆盖率只有12%,居世界第120位,水土流失严重,全国水土流失面积约150万km2,约占国土面积1/6。结果造成许多河流的含沙量大,如黄河年平均含沙量为37.7kg/m3,年输沙总量16亿t,居世界大河之首。4) 我国水资源开发利用各地很不平衡在南方多水地区,水的利用率较低,如长江只有16%,珠江15%,浙闽地区河流不到4%,西南地区河流不到1%。但在北方少水地区,地表水开发利用程度比较高,如海河流域利用率达到67%,辽河流域达到68%,淮河达到73%,黄河为39%,内陆河的开发利用达32%。地下水的开发利用也是北方高于南方,目前海河平原浅层地下水利用率达83%,黄河流域为49%。 (四) 水资源的利用和保护 随着人口的增长,城市化、工业化以及灌溉对水的需求日益增加,21世纪将出现许多用水紧缺问题。在可供淡水有限的情况下,应积极采取措施保护宝贵的资源。一般采取以下几种措施。1、提高水的利用效率,开辟第二水源 这是目前解决水资源紧张的重要途径,主要方法有:1) 降低工业用水量,提高水的重复利用率降低工业用水量的主要途径是改革生产用水工艺,争取少用水,提高循环用水率。如炼钢厂用氧气转炉代替老式平炉,不但提高了钢的质量,而且用水量降低了86~90%。 现在世界上许多工业发达的国家都把提高工业重复用水率作为解决城市用水困难的主要手段。有的国家还辅设了专门供工业循环用水的管道,效果很好。我国近几年来,对水的重复利用也逐步开展起来。在一些水源特别紧张的城市,水的重复利用率已达到较高水平,如大连市为79.5%,青岛为77.3%,太原为83.8%,但整体水平还比较低,平均工业用水重复利用率仅为20~30%。如果把全国工业用水的平均重复利用率从目前的20%提高到40%。每天可节水1300万t,相应地节省供水工程投资26亿元,节水量和经济效益都是相当可观的。提高工业用水重复利用率,不仅是合理利用水资源的重要措施,而且减少了工业废水量,减轻了废水处理量和对水体的污染。2) 实行科学灌溉,减少农业用水浪费 全世界用水的70%为农业灌溉用水,但其利用率很低,浪费严重。据估计,全世界有37%的灌溉水用于作物生长,其余63%都被浪费掉了。因此,改革灌溉方法是提高用水效率的最大潜力所在。渠道渗漏是世界各国在发展灌溉事业时遇到的共同问题。据国际灌溉排水委员会的统计,灌溉水渗漏损失量一般为15~30%,高的甚至达到50~60%。我国渗漏损失一般为40~50%,高的甚至达到70~80%。由于大部分灌区的渠道没有防渗措施,我国南方长江、珠江、东南沿海等地渠道水利用系数平均为0.6,其它各片为0.5。估计全国渠道渗漏损失的水量可达到1700多亿m3。因此,防渗渠道和暗管输水等工程技术的应用可以得到明显的节水效果。灌溉方式的改进,是农业节水的重要途径。60年代在以色列发展起来的滴灌系统,可将水直接送到紧靠植物根部的地方,以使蒸发和渗漏水量减到最小。当前,国外灌溉节水技术的发展趋向是采用完整的灌溉排水管道系统,它具有能源消耗少,输水快,配水均匀、水量损失小,不影响机耕等优点。此外,一些国家还研究了新的灌溉技术,如涌流灌溉、水平畦田灌溉、采用自动升降竖管等。内布拉斯加农业和自然资源研究所设计了一种灌溉计算机程序,利用各小型气象站收集来的数据计算各地区生长的不同作物的蒸发蒸腾率,指导农民调整灌溉日期。自动灌溉技术,利用计算机控制流量、监测渗漏、调节不同风速和土壤湿度条件下的用水量,并使肥料用量最佳化。我国最新的研究表明,覆盖滴灌对水的利用效率更高,是适合干旱半干旱地区的新型灌溉技术。3) 回收利用城市污水、开辟第二水源回收和重新使用废水,使其变为可用的资源是另一种提高水使用效率的方法。在东京,城市水回收中心通过三级水处理厂慢沙过滤回收废水,氯化消毒后用于冲洗高层建筑的厕所。北京也曾修建过类似的“中水道”系统。2、调节水源流量,增加可靠供水前述水资源紧张的第一个原因是自然条件的影响,如气候、地理位置,淡水分布不均匀等问题。人们试图通过调节水源流量、开发新水源的方式加以解决。1) 建造水库: 建造水库调节流量,可以将丰水期多余水量储存在库内,补充枯水期的流量不足。不仅可以提高水源供水能力,还可以为防洪、发电、发展水产等多种用途服务。目前,各国在江河上建造的库容超过1亿m3的水库共有1350个,总蓄水量达到4100km3。然而,在很多工业发达国家,随着建库地址的选择日益困难,增加新蓄水设施的成本迅速提高,水库发展的速度明显减慢了。发展中国家的水库建造仍处于全盛时期。在建库时,还必须研究对流域和水库周围生态系统的影响,否则会引起不良后果。2) 跨流域调水: 跨流域调水是一项耗资昂贵的增加供水工程,是从丰水流域向缺水流域调节。由于其耗资大、对环境破坏严重,许多国家已不再进行大规模的流域间调水。巴基斯坦的西水东调工程和澳大利亚的雪山河调水工程以及我国近年来相继完成的引黄济青、引滦入津和引滦入唐等工程都是从丰水流域向缺水流域供水的大工程,我国的南水北调工程也已开始动工。3) 地下蓄水: 目前,已有20多个国家在积极筹划人工补充地下水。在美国,加利福尼亚的地方水利机构每年将25亿m3左右的水贮存地下。到1980年,该州已有3450万m3的水贮存在两个水利工程项目的示范区内;其单位成本平均至少比新建地表水水库低35~40%。美国国会于1984年秋通过立法,批准西部17个州兴建蓄水层回灌示范工程。在荷兰,实现人工补给地下水后,解决了枯水季节的供水问题,每年增加含水层储量200~300万m3。4) 海水淡化: 海水淡化可解决海滨城市的淡水紧缺问题。目前,世界海水淡化的总能力为2.7km3/a,不到全球用水量的1‰。沙特阿拉伯、伊朗等国家海水淡化设备能力占世界的60%,在沙特阿拉伯还建造了世界上最大的淡化海水管道引水工程。5) 拖移冰山: 此工程在近期内还不可能实现,仍处于计划阶段。据估计,南极的一小块浮冰就可获得10亿m3的淡水,可供400万人一年的用量。6) 恢复河、湖水质: 采用综合防治水污染的方法恢复河湖水质。即采用系统分析的方法,研究水体自净、污水处理规模、污水处理效率与水质目标及其费用之间的相互关系,应用水质模拟预测及评价技术,寻求优化治理方案,制订水污染控制规划。采用这种方法治理的河流,如美国的特拉华河、英国的泰晤士河、加拿大的圣约翰河等水质都得到恢复,增加了淡水供应。7) 合理利用地下水: 地下水是极重要的水资源之一,其储量仅次于极地冰川,比河水、湖水和大气水分的总和还多。但由于其补给速度慢,过量开采将引起许多问题。在开发利用地下水资源时,应采取以下保护措施:(1) 加强地下水源勘察工作,掌握水文地质资料,全面规划,合理布局,统一考虑地表水和地下水的综合利用,避免过量开采和滥用水源;(2) 采取人工补给的方法,但必须注意防止地下水的污染;(3) 立监测网,随时了解地下水的动态和水质变化情况,以便及时采取防治措施。3、加强水资源管理为加强水资源管理,制定合理利用水资源和防止污染的法规;改革用水经济政策。如提高水价、堵塞渗漏、加强保护等。提高民众的节水意识,减少用水浪费严重和效率低的状况。4、增加下水道建设,发展城市污水处理厂欧美等国从长期的水系治理中认识到普及城市下水道,大规模兴建城市污水处理厂,普遍采用二级以上的污水处理技术,是水系保护的重要措施。
② 污水处理怎么实现水资源再生利用
城市污水是城市中各种污水和废水的统称,它由各种生活污水、工业废水和入渗地下水三部分组成。城市污水处理系统是指收集、输送、处理、再生和利用城市污水的设施以一定方式组合成的总体。随着工业化、城镇化的加快,城市污水排放量越来越大,如果不能得到妥善处理,将严重污染环境,影响人居环境质量和城市可持续发展。资料显示,整个水体污染中,农业畜牧养殖业排放量约占40%,工业约占30%,城市污水约占30%~40%。因此,城市污水处理事业的发展好坏十分重要。
在对城市污水的认识上,人们经历过一个由低级到高级的过程。相当长的一个时期,由于技术手段和认识的限制,人们曾经把城市污水看做“废水”。既然是废水,自然就是简单处理完后向下游排掉就可以了。随着经济的发展,城市水资源短缺的压力越来越大,追究城市水危机的根本原因,人们越来越认识到,是水的社会循环超出了水的自然循环可承载的范围。因此,只有充分尊重水的自然运动规律,合理科学地使用水资源,使上游地区的用水循环不影响下游水域的水体功能、社会循环不损害自然循环的客观规律,从而维系或恢复城市乃至流域的良好水环境,才是水资源可持续利用的有效途径。
这就要求我们从“取水—输水—用户—排放”的单向开放型的用水模式转变为“节制地取水—输水—用户—再生水”的反馈式循环流程,提高水的利用效率。实现这一重大用水模式的转变,加强污水再生利用是关键。随着科学技术的进步,城市污水已不再是废水,而是一种宝贵的资源。既然是一种资源,就要最大限度地利用。提高城市污水的再生利用率,一是可以减少污染物排放,二是节约了有限的水资源。华东理工大学教授陆柱建议,城市应当大力推广循环用水、一水多用、污水回收利用等节水措施,统计数据显示,中国废水排放量由2001年的432.9亿吨增长到2006年的536.8亿吨,年复合增长率达到4.39%,其中,工业废水排放量与生活污水排放量分别增长19.5%与30.1%。另据建设部普查,到2006年年底,全国656个城市共有城市污水处理厂814座,日处理污水能力为6310万立方米,排水管道长度26.1万千米,城市污水年处理总量201亿立方米,城市污水处理率57.01%,其中污水处理厂集中处理率为44.1%。此外,按照《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》和《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》要求:到2010年,全国设市城市的污水处理率不低于70%;缺水城市再生水利用率达到20%以上。
与发达国家相比,中国污水处理仍存有较大差距。就污水处理率而言,欧美发达国家都在80%以上,美国、荷兰等国家的污水处理率近些年甚至超过90%。
③ 绿色施工中节水与水资源利用的技术要点有哪些
(1)施工中采用先进的节水施工工艺。 (2)现场搅拌用水、养护用水应采取有效的节水措施,严禁无措施浇水养护混凝土。现场机具、设备、车辆冲洗用水必须设立循环用水装置。 (3)项目临时用水应使用节水型产品,对生活用水与工程用水确定用水定额指标,并分别计量管理。 (4)现场机具、设备、车辆冲洗、喷洒路面、绿化浇灌等用水,优先采用非传统水源,尽量不使用市政自来水。力争施工中非传统水源和循环水的再利用量大于30%。 (5)保护地下水环境。采用隔水性能好的边坡支护技术。
④ 水资源是如何循环利用的啊,它的循环一般要经过哪几个工序呢
水是人类社会发展不可少的和不可替代的资源, 所以水资源应成为人回类可持续利用的宝贵答资源。地球上水的循环, 可分为水的自然循环和水的社会循环。
水的自然循环有多种, 对人类最重要的是淡水的自然循环。水从海洋蒸发, 蒸发的水气被气流输送到大陆, 然后以雨、雪等降水形式落到地面, 一部分形成地面水, 一部分渗入地下形成地下水, 一部分又重新蒸发返回大气。地面水和地下水最终流回海洋, 这就是淡水的自然循环。
从水的社会循环示意图可以得知:污、废水回用可以减少城市由天然水体的取水量, 缓解水资源危机, 所以污、废水回用也是节水的重要面。可行的污、废水回用有多方面, 工业企业内部水的循环利用和重复利用是用最广的一种, 但是我国在这方面与发达国家尚有不少差距。城市污水回用于工业, 需要进行比排入天然水体更复杂的水处理, 但对水短缺的地区, 它在许多方案中仍是比较经济合理的一种, 在国外已是一种成熟技术, 但在我国尚处于起步阶段, 今后潜力是很大的。将城市污水回用于公用设施和住宅冲洗厕所、浇灌绿地、景观用水, 浇洒道路等, 一般称为中水道技术, 也是很值得推广的。
⑤ 水资源监测的技术有哪些
关于水资源监测、水生态监测及城市水文工作的专题报告
水利部水文局副局长 林祚顶
(2010年3月27日)
在去年的全国水文工作会议上,陈雷部长明确了"大水文"发展理念,强调要从"行业水文"向"社会水文"转变,要"立足水利,面向全社会服务",并提出了新时期水文工作的指导思想、发展布局、工作重点和保障措施,为今后一个时期我国水文发展指明了方向。刚才刘宁副部长充分肯定了去年水文工作的成绩,分析了当前水文形势,就贯彻落实陈雷部长对水文工作的要求,提出了要"夯实三个基础、强化五项工作",并强调"大水文"就是"大服务",要进一步强化服务等要求。
水资源监测、水生态监测和城市水文工作是水文服务民生水利、服务经济社会发展的重要基础工作,也是今后需要水文部门进一步强化服务的重点工作。
下面我就水资源监测、水生态监测和城市水文工作向大家作简要汇报。
一、水资源监测
1、最严格的水资源管理制度
随着经济社会发展和人民生活水平的提高,水资源短缺和水污染等问题越来越突出,已成为制约经济社会发展的重要因素。
为加强水资源管理和保护等工作,陈雷部长在2009年2月召开的全国水资源工作会议上,提出要实行最严格的水资源管理制度,划定水资源管理红线。一是要围绕水资源的配置、节约和保护,明确水资源开发利用红线,严格实行用水总量控制;二是要明确水功能区限制纳污红线,严格控制入河排污总量;三是要明确用水效率控制红线,坚决遏制用水浪费。在今年的全国水利厅局长会议上,陈雷部长强调要"全面推进最严格的水资源管理制度","抓紧建立和完善水资源开发利用、水功能区限制纳污、用水效率控制等指标体系,做到能操作、可检查、易考核、有奖惩"。经我部协调有关部门,国务院八个部委已经会签同意国务院关于实行最严格水资源管理制度的有关意见。
2、水资源管理指标体系
为落实最严格的水资源管理制度,目前,我部水资源司正在组织制定水资源开发利用、水功能区限制纳污、用水效率控制等指标体系。总体目标与要求如下:
水资源开发利用红线。到2015年,以2008年《水资源公报》统计的全国用水量5910亿立方米,全国新增用水量按290亿立方米控制,全国用水总量控制在6200亿立方米以内。其中,全国生活用水总量增长控制在105亿立方米,新增农业用水总量控制在123亿立方米,全部用于千亿斤粮食增产区,新增工业用水总量控制在62亿立方米;全国地下水开采总量控制在1000亿立方米,其中浅层地下水965亿立方米,深层承压水35亿立方米。
用水效率控制红线。用水效率红线指标分为监督考核指标和监测评价指标两级指标。监督考核指标为:到2015年,万元GDP用水量比2010年下降30%以上,全国万元工业增加值用水量比现状下降30%以上,农业灌溉水有效利用系数提高到0.52以上,全国城市污水处理回用率提高到9%以上。监测评价指标为:到2015年,农田实际亩均灌溉用水量降到370立方米以下,规模以上工业企业用水重复率提高到90%以上,七大高用水行业(火力发电、石油炼制、钢铁、纺织、造纸、化工、食品等)主要产品用水定额年均下降,城市供水管网漏损率控制在13%以下,城镇节水器具普及率达到85%以上。
水功能区限制纳污红线。到2015年,国家重要饮用水水源地名录水源地安全综合评估达标比例为100%,建制市的集中式饮用水水源标准评估比例达到100%;国家重要江河湖泊水功能区水质达标率提高到60%(主要水质指标为高锰酸盐指数或COD、氨氮)。
3、水资源监测的目标和方法
水资源监测是水资源管理和保护的重要基础工作。近年来,全国水文系统强化了地表水、地下水的水量和水质监测,加强了水资源评价和分析论证等工作,为水资源管理和保护提供了大量信息,起到了重要的技术支撑作用,做出了重要贡献。但总体来说,目前水资源监测工作还比较薄弱,还不能满足实行最严格水资源管理制度的要求。
今年年初,我局组织一些专家,根据实行最严格水资源管理制度的要求,制定了《水资源监测实施方案(征求意见稿)》。现将水资源监测目标和方法介绍如下,供大家讨论和工作时参考。
(1)水资源监测目标
水资源监测目标分解为以下五个方面。
①地表水监测目标。2012年前达到全国省界监测断面监测率60%、调查率20%,满足监测率达到80%要求;设区市县行政区界控制断面、敏感地区的监测断面监测率40%、调查率10%,满足监测率达到50%要求;2015年全国省界监测断面监测率85%,调查率10-15%;设区市县行政区界断面监测率60%,调查率30%。断面监测应满足控制70%以上区域水量总量的目标。
②取水计量监测目标。2012年,实现取水许可的全国非农业取水量监测与资料复核率100%;万亩以上大中型灌区取水口取水计量和资料复核率达到60%;取水许可的规模以上非农业取水口门的自动监测率达40%。2015年,万亩以上大中型灌区取水口取水量监测与资料复核率达80%,并对斗口以上取水量的监测调查和资料复核率达到50%;缺水地区大中型灌区斗口以上取水量的监测调查和资料复核率达到80%。基本满足各流域各省级行政区取水许可总量控制监测要求。
③行业用水监测目标。2015年前,对确定的百家大中型灌区、千家重点用水企业和万家生活服务业用水单位作为用水监控单位,重点监控农田实际亩均灌溉用水量、万元工业增加值用水量、工业用水重复利用率、单位产品用水定额、节水器具普及率等指标。通过典型监测与调查,基本满足用水效率控制指标监督考核和监测评价的有关要求。
④地下水监测目标。2012年,对超采区地下水开采量进行监测与调查,监测与调查率达到70%,对地下水超采区、保护区和水源地等进行地下水水位监测,监测率达到80%以上;2015年,完成国家地下水监测网络系统建设,基本满足对各水资源一级区地下水开发利用的全面监控,地下水监测基本满足地下水控采要求。
⑤水质监测目标。国家重要江河湖泊水功能区必须设立水质监测站,开展水质监测,包括:国家重要江河干流及其主要支流水功能区,国家重点湖库水域水功能区,国家重点保护水域水功能区和重要界河(湖)水域水功能区等。其中,2012年,必须首先开展省界(缓冲区)和下述重要饮用水水源地的监测:水利部已核准公布的118个国家重要饮用水水源地名录水源地;《全国城市饮用水水源地安全保障规划》中确定的2131个集中式饮用水水源地。
(2)水资源监测断面布设和监测方法
①地表水监测按对省界断面和对区市县行政区界控制断面分别进行布设。其中,在大江大河干流、流域内一级支流(或水系集水面积>1000Km2)河流所涉及的省界、重要调水(供水)沿线跨省界跨流域的、以及水质污染严重的河流(或水系集水面积<1000Km2水事敏感区域)所涉及的省界等应设置监测断面、开展监测;在省界断面中可以兼作为区市县界断面的、大江大河的二级支流(或河流集水面积>500km2)的、重要跨区市县界跨流域(水系)调水(供水)线路上或水系集水面积<500Km2水事敏感区域所涉及的区市县界等应设置控制断面、开展监测。
一般情况下,对水位的监测应采用自动监测记录方法;流量测验主要采取巡测、自动测流等技术。当流量监测断面通过测流断面整治、单值化等技术处理能建立稳定可靠的水位流量关系时,尽量采取自动监测水位以推取流量的方法。
②地下水监测应依托现有地下水监测站网,提高地下水自动监测能力。对于浅层地下水,长江以北地区每县(长江以南地区每地市)应选择3-5眼地下水监测井为控制代表井,并结合现有监测井,通过点与区域相结合的方法,实现对地下水位监督控制。对于深层承压水,长江以北地区每县(长江以南地区每地市)应选择1-3眼地下水监测井为控制代表井,并结合现有测井,通过点、区域和开采量结合方法,实现对承压水监控。对地下水超采区、大中型水源地、海水入侵区、大中城市建成区、大型调水工程沿线等特殊类型区应适当加密监控,满足地下水控采的要求。
一般情况下,对地下水开采量的监测,农业用水监测应采用典型监测与调查统计相结合的方法;工业和居民用水监测宜采用调查统计和综合分析方法,主要进行抽样监测与复核。
③取用水量监测主要开展对农业、工业和居民用水的典型监测与调查,满足对取用水指标的监测监督考核要求。其中,
农业取用水的监测,主要对全国大型灌区斗口以上取水口进行监测与水量复核,并对重要的中型灌区进行抽样监测与统计复核。
工业取用水的监测,主要对工业取水用户进行抽样监测与统计复核。对代表性七大高用水行业(火力发电、石油炼制、钢铁、纺织、造纸、化工、食品等)主要产品用水定额进行监测评价,对其用水量的供、用、耗、排等环节监测,开展水平衡测试分析。
居民用水的监测,重点针对居民用水习惯、用水器皿以及节水意识等进行抽样调查,抽样核查用水量(水表)。
④水质监测按国家重要江河湖泊水功能区监测及国家重要饮用水水源地监测开展。其中,
水功能区水质监测断面应按《水环境监测规范》要求进行布设。纳污总量控制断面应实现对所有重点入河排污口的有效控制,且所控制的纳污量应不小于该水功能区污染物入河总量的80%;监测断面应尽可能与水文测量断面重合。缓冲区监测断面布设需考虑省际河流的上下游或者左右岸关系。
饮用水水源地监测断面的布设中,对于河流监测断面,一般在水厂取水口上游100米处设置监测断面,同一河流有多个取水口,且取水口之间无污染源排放口的,可在最上游100米处设置监测断面,对于湖、库监测断面,原则上按常规监测点位采样,但每个水源地的监测点位至少应在2个以上,采样深度应在水面以下0.5米处。
4、对进一步加强水资源监测的要求
(1)加强需求调研。各单位要密切与水资源管理部门的联系,及时了解实行最严格水资源管理的新需求。同时,要尽快摸清辖区内河湖情况、监测情况、河道污染等情况。
(2)开展站网规划。在需求调研和摸清情况的基础上,按照水资源监测目标,规划水资源监测站网,统筹完善布设监测站点(断面),加强和提高自动监测能力以及应急监测能力建设,并纳入"十二五"水文建设规划中。
(3)加强监测工作。要因地制宜,有计划、分阶段地逐步扩大水资源监测范围,在具备条件的水文测站(断面)应首先开展监测,以尽快满足实行最严格水资源管理的要求。
(4)理顺水文体制。目前的水文机构设置主要是根据流域水系防洪和水利水电工程建设需要进行的。水资源管理主要是以按省、市、县行政区为单元进行。因此,水文部门要积极推进双重管理体制建设,尽快完善和建立地市级、县级水文机构。
(5)争取经费投入。要多渠道争取水资源监测经费,要将水资源监测分析等业务工作纳入各级财政预算。同时也希望各级水行政主管部门能在水资源费等专项经费安排上向水文倾斜,在水资源费中明确一定比例或一定经费用于水资源监测,保证水资源监测工作正常运行。
二、水生态监测
1、水生态监测的定义及要求
水生态是指环境水因子对生物的影响和生物对各种水分条件的适应。水生态监测则是对环境水因子的观察和数据收集,并加以分析研究,以了解水生态环境的现状和变化。
(1)《欧盟水框架指令》对水生态的要求
2000年10月23日,欧洲议会与欧盟理事会(2000/60/EC号令)通过了《欧盟水框架指令》,成为欧盟水领域的行动法令。《欧盟水框架指令》划分了地表水生态状况,对河流、湖泊、过渡性水域和沿海水域生态状况进行了定义。其中,"良好状况"是指由于人类活动,地表水体类型的生物质量要素值显示出较轻的偏离,但基本符合未受干扰条件下的水体类型质量。
《欧盟水框架指令》认为,可靠的信息是进行有效流域管理的关键,包括流域的地质和地理信息以及物理方面、地形、流量、取水和排放的相关信息。了解掌握这些因素后,结合预测模型,就可以为制订有关流域管理规划等提供依据。
《欧盟水框架指令》还提出了有关河流水生态监测要素。一是河流的生物质量要素,包括:①浮生植物的组成与数量;②底栖无脊椎动物的组成与数量;③鱼类的构成、数量与年龄结构。二是河流中支持生物质量要素的水文形态质量要素,包括:①水文状况,主要指水量与动力学特征以及与地下水体的联系;②河流的连续性;③形态情况。主要指河流的深度与宽度的变化、河床结构与底层、以及河岸地带的结构等。三是河流中支持生物质量要素的化学与物理化学质量要素,包括:①总体情况,主要指热状况,氧化状况,盐度,酸化状况,营养状态等;②特定污染物,主要指由排入水体中的所有重点物质造成的污染,以及由大量排入水体中的其他物质造成的污染等。
(2)《欧盟地下水指令》的有关要求
2006年通过的《关于保护地下水免受污染和防止状况恶化的指令》(简称《欧盟地下水指令》) 还提出了地下水良好状态的定义:
①具有良好数量状况的地下水体将:具有稳定的地下水水位,平均年抽取量不减少可用地下水资源量/平均年补给量;不会对地表水体和依赖于地下水的陆地生态系统产生负面影响;降低了盐水和其他物质入侵的风险。
②具有良好化学状况的地下水体将:符合水框架指令和地下水指令及相关指令的质量标准;不会对地表水体和相关陆地生态系统产生负面影响;没有盐水或其他物质入侵的迹象或影响。
《欧盟地下水指令》明确提出地下水监测结果必须用于以下方面:确定地下水体的化学状况和数量状况(包括对可用地下水资源进行评估);帮助进一步的地下水体特征鉴定;验证特征鉴定中开展的风险评估;估计跨越成员国国界的地下水体的流向和流速;为措施计划制定提供帮助;评估措施计划的效力;论证饮用水保护区和其他保护区目标的实现情况;鉴定地下水的天然质量包括自然趋势(基准);确定人类活动引起的污染物浓度的变化趋势及其扭转情况。
《欧盟水框架指令》是近年来国际上享有声誉的水领域的框架性法令,对于指导水生态监测、开展水资源管理具有很好的参考价值。
2、水利部门重视水生态保护与修复
(1)水生态现状
在我国,由于经济社会发展,水生态问题愈来愈突出,如水体污染、湖泊面积减少、湿地退化、河道断流、地下水位持续下降、入海水量减少等等。近十年来,湖泊富营养化发生的频次越来越高,富营养化发生湖区面积越来越大,无论是南方还是北方都有富营养化发生的现象。如2007年5月,太湖蓝藻大规模暴发,水源地水质遭受严重污染,给无锡市群众生活带来很大影响。我国湖泊生态功能退化问题也十分严重。据统计,平均每年消失约20个天然湖泊。此外,由于大量持续开发利用地下水造成局部地下水超采、地下水位大幅下降,据统计,全国现有超采区164片,地下水超采区总面积近19万km2,其中严重超采区面积约7.2万km2。
(2)水利部门积极开展水生态保护与修复等工作
随着经济社会的发展、生活水平的提高,人们对生态保护的要求也越来越高。水利部门高度重视,积极组织开展了水生态保护与修复等工作,成效显著。如,从2002年起水利部运用黄河小浪底水库进行调水调沙,通过冲刷下游河道来实现黄河下游水沙冲淤平衡。开展了黑河、塔里木河调水,使黑河水滚滚不断地涌入东居延海,这个一度消失10年之久的北方著名湖泊,水域面积已达约40 km2,重现了昔日烟波浩淼的秀美景观。塔里木河水进入300多km的下游台特玛湖,使干涸30余年的台特玛湖形成面积达24 km2的水面。白洋淀是华北平原为数不多的生态湿地之一,近年来,河北省年降水量一直偏少,致使太行山区大中型水库和白洋淀入水量严重不足。从1997年以来,白洋淀已经15次从流域内紧急调水。2006开始实施"引黄济淀"工程,从黄河调水补充白洋淀水量。目前,白洋淀的生态环境得到了明显改善,白洋淀湿地的生态功能也逐步恢复。从2005年开始,水利部先后确定了江苏无锡市、湖北省武汉市、广西桂林市等12个全国水生态系统保护和修复试点,组织开展了一系列保护水资源、改善水环境、修复水生态的工作,取得了显著成效,用实际行动践行了人与自然和谐共处的可持续发展理念。
3、今后水生态监测分析的重点
水生态监测是保护和修复水生态环境的关键、是不可或缺的基础。最近几年,水文系统根据水利部加强水生态监测工作部署,开展了黄河调水调沙、黑河和塔里木河水资源调度、湿地补水等监测,加强了地下水、水质和水土保持监测等,为水生态保护和修复提供了及时的监测信息。2008年初,部水文局要求加强水生态监测,并要求首先针对我国很多湖库发生藻类污染事件,造成的生态环境恶化及供水危机,开展藻类监测试点。2008年,确定启动了太湖、潘家口水库等16个湖库藻类监测试点工作;2009年扩大至33个区域,21个单位参加。但是,对于水生态监测工作而言还仅仅是起步,要全面开展还有很多工作要做。
开展水生态监测将随着经济社会的发展和人民生活水平的提高而日益重要。今后水生态监测分析工作将重点考虑以下几个方面:
(1)河湖流量管理监测
在现有监测的基础上,要根据抗旱及水资源调度的需要,加强干旱期与枯水期旱限水位和流量、生态最低水位和最小流量的研究确定及监测预报工作等;要重视河流、湖泊、水库流量管理监测,实现常年对重要河湖流量的管理;要加强水工程运行对河湖生态影响监测及调度;要进一步做好湿地补水等监测(扎龙、白洋淀等);要加强水利部水生态修复和保护试点区的监测。
(2)水质(藻类等生物类)监测
根据生态环境的要求,要在常规水质监测的基础上,增加监测断面和监测项目。目前水文系统已在全国21个单位、33个区域开展了藻类监测试点工作,我局今年将进一步推进藻类监测试点工作,2010年拟进一步扩大至40个区域,有28个单位参加。监测内容也进一步扩大,要逐步开展对浮生植物的组成与数量、底栖无脊椎动物的组成与数量等方面的监测。要在总结前两年藻类监测试点经验的基础上,不断完善监测技术标准(《试点监测技术规程》),组织编制"常见淡水藻类原色图谱"。针对藻类监测缺乏技术力量,今年拟委托长江流域监测中心再举办一期藻类监测技术培训班。各试点单位也应加强相关专业技术人才的引进和培养工作,积极争取藻类监测经费,争取纳入财政预算,购置必要的监测分析设备,全面提升监测能力。
(3)绿水监测
绿水是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸散发消耗掉的水资源。从水循环的角度分析,全球尺度上总降水的65%通过森林、草地、湿地和雨养农田的蒸散返回到大气中,成为绿水流(绿水),仅有35%的降水储存于河流、湖泊以及含水层中,成为蓝水。要研究植被需水及蒸散发情况,积极开展绿水监测试点。
此外,我们还将进一步加强地下水监测,特别要加强对生态脆弱区、海水入侵区等特殊类型区的监测;加强土壤墒情监测,要研究分析土壤水,研究地下水、土壤水与植被的关系等;要积极推动水文形态监测,加强河流、湖泊水文及支持生物质量要素的形态情况监测和分析,包括:监测湖流和浪高、河湖的深度与宽度的变化、河床结构与底层、河岸地带的结构等。
三、城市水文工作
1、城市水文工作的重要性
城市化是一个国家或地区经济社会发展到一定水平的必然产物或过程。城市化加速了区域或局部环境发生变化,改变了区域下垫面条件,是典型的人类活动影响对区域水文规律改变的过程。
改革开放以来,我国城市化进程明显加快,城市化水平已由1980年的19.4%迅速增长到2008年的近46%。在我国660多座城市中,绝大多数坐落在江河湖海之滨,其中617座有防洪任务,占93%,而达到规定防洪标准的城市只有204座,占33%。此外,我国城市排涝标准普遍较低,一般不足3~5年一遇。近年来,突发性暴雨频繁,由于城市发展,地面不透水面积增加,城市内涝灾害日趋严重。缺水也是城市化面临的另外一个水问题。全国有400多座城市缺水,占城市总数的2/3,其中100多座严重缺水。2000年山东烟台、威海大旱,水库干涸,城市供水告急,人均月限供水仅1吨水。2006年重庆和四川东部等地发生了百年不遇的特大干旱,给城市生活带来了严重影响。
经济快速发展、人民生活水平和文明程度不断提高、以及城市化的发展,对城市水文提出了越来越高的要求。城市水文也是水文工作更深入、更广泛为经济社会服务的重要方面,是践行大水文的重要内容。
2、城市水文的主要工作内容及特点
城市水文涉及防洪排涝、城市水环境、城市供水、城市给排水、城市规划设计和城市景观等多个方面。城市水文的主要特点可以归纳为两个:一是综合性。城市水文涉及水文科学、水利工程、环境科学和城市科学,是一项综合性很强的交叉学科领域工作;二是动态性。由于城市地区的人类活动十分频繁,随时而变,因此城市水文不能只研究较长时间内的准平衡状态,还须着重考虑随时间变化的动态过程。因此,从城市水文的内容与特点看,城市水文工作具有其特殊性和复杂性,与传统的水文工作有显著区别。
3、城市水文工作现状
近年来,许多水文单位开展并加强了城市水文工作。如:北京、江苏、山东等省市水文单位,调整城市水文站网,增加市区重要河道、湖泊、水库等监测站点,有的还设立视频监控,及时掌握城市雨水情、水质及地下水情况;开展城市水资源精测评价,场次暴雨洪水水资源分析,参与水资源工程论证,参与编制城市水源可持续利用专项规划、城市饮用水水源地保护规划等,为城市管理、改善城市生态环境等做出了重要贡献。
但是长期以来,城市水文工作一直比较薄弱,还不能适应我国城市化和经济社会快速发展要求,存在一些突出问题,需要认真研究。为此,去年11月,水利部水文局在北京召开了城市水文工作座谈会。邓坚局长在会上强调,城市是一个地区政治、经济、文化的中心,为城市发展做好水文工作,是拓展水文服务的重要方面,必须高度重视、积极探索、加快推进。
4、下一步工作要求
(1)调查了解,掌握需求。要调查城市经济社会发展对水文的新需求。水利部水文局也将组织开展专题调研,召开学术研讨会等。
(2)加强城市水文站网规划。要根据城市水文工作的特点,统筹与科学布设各类水文监测站点,增加为城市服务的水文站网密度和功能,加强和提高自动监测及应急监测能力建设。有关内容要纳入"十二五"建设规划。
(3)着力开展城市水文监测。要加强和开展城市水文监测,在传统水文监测基础上,根据城市水文特点,加强水文巡测和自动监测能力,开展对不同量级的暴雨洪水的实时监测,提出城区积水预警,加强对城市饮用水水源地监测等。
(4)提高水文水资源分析预测能力。开展对大场次降水的水资源评价,城市水平衡分析,城市水文预报,实测降雨积水模拟预测,建立城市降雨径流相关预测模型等。
(5)积极提供社会服务。要与城市有关部门沟通,为城市防洪、水资源调度等提供决策支持,为城市交通调度、城市规划设计、城市生态景观等提供咨询服务。
(6)推进理顺水文体制。要根据城市水文工作特点,加快推进地市级、县(市)级水文机构的建设,为实行最严格水资源管理制度和城市水文工作等提供组织和人员保障。
⑥ 城市水资源的重复再利用
我国是一个严重缺水的国家,解决水资源短缺的主要办法有三种:节水、蓄水和调水。而节水是三者中最可行和最经济的。节水主要有两种手段:总量控制和再生利用。中水利用则是再生利用的主要形式,是缓解城市水资源紧缺的有效途径,是开源节流的重要措施,是解决水资源短缺的最有效途径,是缺水城市势在必行的重大决策。
1 中水的概念及中水利用的范围
1.1中水的概念
“中水” 的概念源于日本,主要指生活和部分工业用水经一定工艺处理后,回用于对水质要求不高的农业灌溉、市政园林绿化、车辆冲洗、建筑内部冲厕、景观用水及工业冷却水等方面的水,由于其介于上水(自来水)和下水(污水)之间,故称为中水。
在我国,关于中水的概念,建设部 1995 年发布的《城市中水设施暂行办法》第二条规定:中水是指部分生活优质杂排水经处理净化后,达到《生活杂用水水质标准》,可以在一定范围内重复利用的非饮用水。
北京、大连、深圳等地的《城市中水设施管理办法》关于中水的定义与建设部基本相近,仅将其中的“部分生活优质杂排水”表述为“生活污水”。山东省济南市于2002年8月发布的《济南市城市中水设施建设管理暂行办法》对中水的范围进行了进一步的拓展,将中水表述为城市污水和废水经净化处理后,达到国家《生活杂用水水质标准》或者工业用水水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水。
由于我国目前面临缺水威胁的不仅仅是大中城市,许多城镇、村镇及农村也面临同样的问题,作为法律概念,其定义应该具有前瞻性和普适性。因此,中水的概念可以表述为:在生活、生产过程中所产生的污水和废水经净化处理后,达到国家《生活杂用水水质标准》或者工业用水水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水。
1.2中水利用的范围
对于中水的利用范围,按照建设部《城市中水设施管理暂行办法》的规定,主要用于厕所冲洗,绿地、树木浇灌、道路清洁、车辆冲洗、基建施工、喷水池以及可以接受其水质标准的其他用水, 《昆明市城市中水设施建设管理办法》以及《济南市城市中水设施建设管理暂行办法》等地方法规则增加了设备冷却用水和工业用水。从扩大水资源利用范围,减少浪费的角度出发,后者所规定的范围显然更为科学。
1.3中水利用与中水回用
对于中水利用,还有一个“中水回用”的概念。中水回用是指将小区居民生活废水(沐浴、盥洗、洗衣、厨房等)集中起来,经过适当处理达到一定的标准后,再回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗以及家庭坐便器冲洗等方面,从而达到节约用水的目的。从其概念可以看出,中水回用只是中水利用的一个方面。
2 目前在我国大力推进中水利用的必要性
2.1水资源紧缺,形势严峻
我国目前 668 座城市中有 400 多座城市存在不同程度缺水,其中 136 座城市严重缺水,日缺水量达 1600 万立方米,年缺水量 60 亿立方米,由于缺水每年影响工业产值 2000 多亿元人民币。 尤其是北方城市普遍缺水,水资源已成为这些城市可持续发展的限制性因素之一。
根据我国城市化的进程预计,到21世纪中叶,我国城市人将由目前不足4亿增加到9亿左右,城市数量将增加到1000个以上,城市水资源的供需问题将会在目前的尖锐态势下变得更加尖锐。
2.2水资源污染严重
我国的水源污染长久以来得不到有效控制,据全国7大水系和内陆河流110多个重点河段统计,符合《地面水环境质量标准》I、Ⅱ类的占32%,Ⅲ类的占29%,属于Ⅳ、V类的占39%。主要污染指标为氨氮、COD、挥发酚和BOD等。黄河、松花江、辽河属Ⅳ、V类水质的河段已超过60%;淮河枯水期的水质已达到Ⅲ类,其大部分支流的水质,常年在V类以上。长江和珠江的水质Ⅳ、V的河段已超过20%。同时,城市内及附近的湖泊普遍存在严重富营养化。97%的大中城市地下水受到严重污染,地下水污染物一般以酚、氰、砷、硝酸盐为主,铬、硫、汞次之。目前,我国80%的水域、45%的地下水受到污染,90%以上的城市水源污染严重。
2.3水资源浪费现象严重
城市家庭日常生活中的洗涤用水(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,大多数城市在城市绿化、道路路面喷洒用水、汽车冲洗、厕所冲洗用水、消防用水等方面都是用的自来水, 仅冲厕一项,我国每年就消耗大约 100 多亿立方米自来水,这相当于 50 座中型城市的年自来水用量! 事实上,并非所有用水场合都需要优质水,而只须满足一定的水质要求即可。以生活用水为例,有相当一部分不需要与人体直接接触的生活杂用水并不需要太高的水质要求。如果将城市生活污水在原有处理工艺的基础上,进行深度处理,使其符合一定的水质标准,然后回用于对水质要求不高、需求量又很大的行业,如工业冷、园林绿化、汽车冲洗、居民生活杂用等,既可以节省大量的洁净水,缓解了城市用水的供需矛盾,又可以减少排污,实现污水资源化,在经济、社会、环境效益方面都具有现实和长远意义。 可见对缺水城市来说,这种水源是一笔宝贵财富。这种潜力的开发非常值得。
2.4中水利用的必要性
解决我国城市大面积缺水的对策主要集中在两个方面,一是“开源”,即通过修建引水工程、开采地下水、海水淡化乃至从国外进口淡水等方法增加水资源的供应量。二是“节流”,即通过各种方法提高水资源的利用效率,减少水资源的利用效率。
我们必须注意的是,各种“开源”措施在满足城市供水需求的同时也造成了很大的副作用,修建引水工程不仅耗资巨大,耗日持久,同时对生态环境造成了巨大的影响和破坏;而大规模开采地下水更是导致地下水位降低,形成地质漏斗、地面沉降、地裂缝等严重的地质灾难;海水淡化不仅成本较高,同时适用范围也仅限于沿海城市;从国外进口淡水更是远水难解近渴。相比较而言,解决城市缺水问题“开源”只是治标,治本还得通过“节流”来解决。在各种“节流”措施中,在城市中推行中水利用是一个极其重要的方面,是解决水资源短缺的最有效途径,是缺水城市势在必行的重大决策。
3 目前在我国大力推进中水利用的可行性
3.1国家政策支持
2000 年国务院召开的《全国城市供水节水与水污染防治工作》提出:大力提倡城市污水回用等非传统水资源的开发利用,并纳入水资源的统一管理和调配。由此可见,城市污水处理率的提高,大量城市污水处理厂的建设,回用政策的逐步完善,为城市污水回用创造了前所未有的机遇。 中水利用的确是大有市场和大有可为,潜力很大,前景广阔。
3.2技术可行
我国近十几年来有关院校和科研部门组织科技攻关,在城镇和住宅小区的中水回用;城市污水净化后回用与园林绿化、市政景观、道路喷洒等;大型宾馆及娱乐场所的中水回用系统;城市中水回用与工业冷却水系统及工艺用水等方面的研究中都取得了丰硕的成果,而且也兴建了若干示范工程。随着科技的进步,任何污水都可以通过不同的工艺技术加以处理,满足任何需要。一般来说,二级出水经消毒处理后,用做市政杂用水,生活杂用水、农业用水和景观用水等;在这基础上,经混凝过滤处理,可作为工业循环冷却水等;再经进一步处理,如用膜技术处理或用活性炭吸附后,就可作为工业上工艺用水或地面水,地下水回灌补充水等。
国内外已经有了很多成熟的经验。在天津市,仅中水洗车一项每年节约自来水超过500万吨。在大连,大连机车车辆厂1998年投资150万元对污水处理厂进行了改造,实施了中水回用工程。现在日回用中水800立方米,工厂绿化、冲厕及冷却水等都用上了中水,年节约水20万吨。美国 1926 年首次回收水,1971 年已有 358 家工厂企业利用处理后的城市污水,回收量 5.1 亿立方米。美国加利福尼亚州每年利用净化污水2.7 亿立方米,相当于 100 万人口一年的用水量。1985 年,前西德城市 75%~80% 的污水已经过二级处理后加以利用。通过大规模推进中水利用,发达国家的许多城市在城市发展扩大的同时实现了用水需求的零增长甚至是负增长。因此,从技术上说是比较成熟的。
3.3经济可行
中水利用在城市水资源规划中占有非常重要的地位,并且具有非常可观的经济价值。
(1)提供新水源:中水利用在对健康无影响的情况下,为我们提供了一个非常经济的新水源。减少了由于远距离引水引起的数额巨大的工程投资。
(2)中水回用在提供新水源的同时,可以减少新鲜自来水用量,因此相应减少了城市自来水处理设施的投资。
(3)中水利用还可以减少污水排放数量,减少控制水体污染引起的治理费用。这些经济效益都是促使国内外许多城市采用中水利用的因素。
据国内专家的统计,当采用小区污水为中水水源时,人口大于1万或中水用水量达到750m3/d以上为经济;在城市污水处理厂增设中水回用系统,主要是新建一个净水间,其投资只是新建一个净水厂投资的 30% ,发达国家的经验证明,在城市污水处理厂增设中水回用系统是最可行、有效的互益工程。
4 中水利用的重要意义
首先,比远距离引水造价低。由于小区中水回用处理装置安装在小区内,减少了输水管线的基建投资和运行费用,将污水处理到杂用水程度,其基建投资只相当于从30千米外引水,若处理到可回用作较高要求的工艺用水,其基建投资相当于从40-60千米外引水。
其次,比海水淡化经济。由于小区生活污水污染物浓度较低(小于0.1%),可生化性较好,处理难度较小,而且可用深度处理方法加以去除。因此,当生活污水的排水作为中水水源时,主要污染物的浓度指标COD、BOD5、SS、NH3-N可满足处理技术要求。而海水则含有3.5%的溶解盐和大量有机物,其杂质含量为污水二级处理出水的35倍以上,因此无论基建费或单位成本,海水淡化都超过污水回用。
小区污水回用开辟了第二水源,降低了小区新鲜水取用量,经处理后的污水回用于小区,减少了污水的排放量,减轻了受纳水体的污染,也减少了治理环境污染的投资。所以污水回用既节约了水资源,也消除了环境污染,具有多重效益。
5 结语
中水利用,实现污水资源化,是目前解决水资源紧缺的最有效的途径,是缺水城市势在必行的重大决策,可行性很强,具有重大意义和多重效益。
⑦ 如何有效利用水资源
1、大力发展绿化,增加森林面积涵养水源。森林有涵养水源、减少无效蒸发及调节小气候的作用,具有节流意义。林区和林区边缘有可能增加降水量,具有开源意义。
2、提高水资源的综合利用,水在同一空间是有综合利用的特点。水库可以蓄洪,也可以养殖水生动植物,大的水面可以通航,有些水体还可开辟旅游。水力发电用过的水,可以用于灌溉。
3、城市开发利用污水资源,发展中水处理,污水回用技术。城市中部分工业生产和生活产生的优质杂排水经处理净化后,可以达到一定的水质标准,做为非饮用水使用在绿化、卫生用水等方面。
4、发展和推广节水器具。据不完全统计,我国当前有便器水箱近4000万套和大量的其它卫生器具,每年因马桶水箱漏水损失水量上亿立方米等。
(7)水资源回用技术扩展阅读
水资源开发利用,是改造自然、利用自然的一个方面,其目的是发展社会经济。最初开发利用目标比较单一,以需定供。随着工农业不断发展,逐渐变为多目的、综合、以供定用、有计划有控制地开发利用。
在地球上,人类可直接或间接利用的水,是自然资源的一个重要组成部分。天然水资源包括河川径流、地下水、积雪和冰川、湖泊水、沼泽水、海水。按水质划分为淡水和咸水。随着科学技术的发展,被人类所利用的水增多,例如海水淡化,人工催化降水,南极大陆冰的利用等。
⑧ 什么是水资源循环利用
来所谓水的循环利源用,是指各种工业和生活废水经过处理后重新用于满足非饮用水目的,如植物灌溉、厕所冲洗、道路除尘、工业及建筑用水等,达到变废为宝。
在世界多数地区,废水通常进行两级处理,初级污水处理是指使用机械或物理的处理系统进行废水处理。二级处理指使用生物、化学过程进行的水处理。有时为满足更高水质标准的需要,要在二级处理的基础上进行第三级处理,其目的主要是除去残留在水体中的化学物质和溶解的固体物质,但由于第三级处理费用昂贵,因此并没有得到广泛使用。
⑨ 水资源 再生技术有哪些
水源系统的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行效果的重要因素。应用水源热泵时,对水源系统的原则要求是:水量充足,水温适度,水质适宜,供水稳定。具体说,水源的水量,应当充足够用,能满足用户制热负荷或制冷负荷的需要。如水量不足,机组的制热量和制冷量将随之减少,达不到用户要求。水源的水温应适度,适合机组运行工况要求。例如,清华同方GHP型水源中央空调系统在制热运行工况时,水源水温应为12—22℃;在制冷运行工况时,水源水温应为18—30℃。水源的水质,应适宜于系统机组、管道和阀门的材质,不至于产生严重的腐蚀损坏。水源系统供水保证率要高,供水功能具有长期可靠性,能保证水源热泵中央空调系统长期和稳定运行。
一、水源
原则上讲,凡是水量、水温能够满足用户制热负荷或制冷复荷的需要,水质对机组设备不产生腐蚀损坏的任何水源都可作为水源热泵系统利用的水源,既可以是再生水源,也可以是自然水源。
1. 再生水源
是指人工利用后排放但经过处理的城市生活污水、工业废水、矿山废水、油田废水和热电厂冷却水等水源,有条件利用再生水源的用户,变废为利,可减少初投资,节约水资源。但对大多数用户来说,可供选择的是自然界中的水源。
2 .自然界中的水源
自然界中的水分布于大气圈、地球表面和地壳岩石中,分别称之为大气水、地表水和地下水。陆地上的地表水和地下水均来自于大气降水。
地表水中的海水约占自然界水总储量的96.5%。滨海城市有条件利用海水,国外有应用海水作热泵水源的实例。我国一些沿海城市利用海水作工业冷却水源已有多年历史。近年,国内有用海水作热泵水源的研究,但海水水源热泵技术的实用化尚待时日。陆地上的地表水,即江、河、湖、水库水比海水和地下水矿化度低,但含泥沙等固体颗粒物、胶质悬浮物及藻类等有机物较多,含砂量和浑浊度较高,须经必要处理方可作热泵水源。
地下水是指埋藏和运移在地表以下含水层中的的水体。地下水分布广泛,水质比地表水好,水温随气候变化比地表水小,是水源中央空调可以利用的较为理想的水源。
3.水量与水源的选择
水量是影响水源热泵系统工作效果的关键因素,一项工程所需水量多少由该工程负荷与机组性能确定,所选择的水源水量应满足负荷要求。如果其他各种条件均具备,但水量略有不足,其缺口可采取一定辅助弥补措施解决。如水量缺口较大,不能满足负荷要求,就应考虑其他方案。就某项具体工程而言,应从实际情况出发,判断是否具备可利用的水源。不同工程的场地环境和水文地质条件千差万别,可利用的水源各不相同,应因地制宜地选择适用水源。当有不同水源可供选择时,应通过技术经济分析比较,择优确定。
二、水质
自然界中的水处于无休止循环运动中,不断与大气、土壤和岩石等环境介质接触、互相作用,使其具有复杂的化学成分、化学性质和物理性质。应用水源热泵时,除应关心水源水量外,还应关注水的温度、化学成分、浑浊度、硬度、矿化度和腐蚀性等因素。但是,目前对水源热泵所用水源的水质尚无有关规定,本文所提数据参考了冷却水水质标准和某些地下水回灌水质的有关规定。
1. 温度
地表水水温随季节、纬度和高程不同而变化。长江以北和高原地区,冬季地表水结冰,无法利用于制热供暖。夏季水温一般低于30℃,可用于制冷空调。
地下水水温随自然地理环境、地质条件及循环深度不同而变化。近地表处为变温带,变温带之下的一定深度为恒温带,地下水温不受太阳辐射影响。不同纬度地区的恒温带深度不同,水温范围10—22℃。恒温带向下,地下水温随深度增加而升高,升高多少取决于不同地域和不同岩性的地热增温率。地壳平均地热增温率为2.5℃/100m,大于这一数值为地热异常。富含地下水的地热异常区可形成地热田。据1997年统计数字,全国已发现地热点3200多处,开发利用130 处地热田,年开采地热水3.45亿m3。目前,许多地热用户排放弃水温度较高(约40℃)。应用水源热泵可使弃水中的30℃温差得到再利用,大大提高地热能利用率。
2. 含砂量与浑浊度
有些水源含有泥沙、有机物与胶体悬浮物,使水变得浑浊。水源含砂量高对机组和管阀会造成磨损。含砂量和浑浊度高的水用于地下水回灌会造成含水层堵塞。用于水源热泵系统的水源,含砂量应<1/20万,浑浊度<20毫克/升。如果水源热泵系统中装有板式换热器,水源水中固体颗粒物的粒径应<0.5毫米。
3. 水的化学成分及其化学性质
自然界水中溶有不同离子、分子、化合物和气体,使得水具有有酸碱度、硬度、矿化度和腐蚀性等化学性质,对机组材质有一定影响。
酸碱度水的pH值小于7时,呈酸性,反之呈碱性。水源热泵的水源pH值应为6.5-8.5。
硬度水中Ca2+、Mg2+总量称为总硬度。硬度大,易生垢。水源热泵水源水中的CaO含量应<200 mg/L。
矿化度单位容积水中所含各种离子、分子、化合物的总量称为总矿化度,用于水源热泵系统的水源水矿化度应<3g/L。
腐蚀性水中Cl-、游离CO2等都具腐蚀性,溶解氧的存在加大了对金属管道的腐蚀破坏作用。应用水源热泵系统时,对腐蚀性、硬度高的水源,应在系统中加装抗腐蚀的不锈钢换热器或钛板换热器。
三、取水构筑物
从水源地向水源热泵机房供水,需建取水构筑物。依据水源不同,取水构筑物可分为地表水取水构筑物和地下水取水构筑物两类。
1. 地表水取水构筑物
按结构形式地表水取水构筑物可分为活动式和固定式两种。活动式地表水取水构筑物有浮船式和活动缆车式。较常用的是固定式地表水取水构筑物,其种类较多,但一般都包括进水口、导水管(或水平集水管)和集水井,地表水取水构筑物受水源流量、流速、水位影响较大,施工较复杂,要针对具体情况选择施工方案。
2. 地下水取水构筑物
地下水取水构筑物有管井、大口井、结合井、辐射井和渗渠等类型,表1列出了地下水取水构筑物的型式及适用范围[1]。在实际工程中,应根据地下水埋深、含水层厚度、出水量大小、技术经济条件不同选取不同形式。
3. 管井
地下水取水构筑物中最常见的型式是管井,一般由井孔、井壁管、滤水管、沉砂管组成。井孔用钻机钻成,井壁管安装在非含水层处,用以支撑井孔孔壁,防止坍塌,井管与孔口周围用粘土或水泥等不透水材料封闭,防止地面污水渗入;滤水管安装在含水层处,除有井壁管作用外其主要作用是滤水挡砂;井管最底部为沉砂管,用以沉积水中泥沙,延长管井使用寿命。
四、水源系统设计和施工中应注意的问题
1. 供水水源的可行性研究
拟采用水源热泵系统时,应先调查工程场地的供水水源条件,向当地水管理部门咨询或请专业队伍进行必要的水文地质调查或水文地球物理勘查,了解是否有适合水源热泵利用的水源,通过可行性研究,确定利用地表水或是地下水的供水水源方案。
2. 地表水源工程设计与施工
当选用地表水源时,设计取水量要考虑水温因素和需水量的保证率,取水构筑物标高与洪水季节水位的关系。施工应同时考虑供水管和排水管的布置。
3. 管井工程设计和施工
拟选择地下水源和管井取水方案时,对规模较大的工程,应根据所需水量和地下水回灌需要,结合场地环境和水文地质条件,按一定采灌比确定抽水井和回灌井井数、合理布置井位和井间距。井深应大于变温带深度,以保证冬季水源水温度>10℃。为防止回灌井堵塞,确保水源系统长期稳定供水,抽水井和回灌井应互相切换使用,因此各个井的井深和井身结构应相近。井中滤水管和滤网应有一定强度,能承受抽灌往复水流的压力变换。
4 .管井施工质量
必须十分重视管井质量问题。应找专业队伍施工,做好每一工艺环节,建成优质井,才能获得较大出水量和优质水。一口优质井可以使用二十多年。成井质量不好,不仅影响井的寿命,还影响到取水和回灌效果,最终影响水源热泵正常工作和制热或制冷效果。甲方应参与最后阶段的抽水试验工作,认定可信和准确的抽水试验结果数据。管井竣工后,应由甲方、施工单位和行政主管部门或监理会同到现场,按合同规定的水量、水温和水质进行工程质量验收。
图:http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e29d75a0100ccpm.html
五、水质处理与节水技术
1. 水处理技术
如果水源的水质不适宜水源热泵机组使用时,可以采取相应的技术措施进行水质处理,使其符合机组要求。在水源系统中经常采用的水处理技术有以下几种:
除砂器与沉淀池当水源水中含砂量较高时,可在水源水管路系统中加装旋流除砂器,降低水中含砂量,避免机组和管阀遭受磨损和堵塞。国产旋流除砂器占地面积较小,有不同规格,可按标准处理流量选配除砂器型号和台数。如果工程场地面积较大,也可修建沉淀池除砂。沉淀池费用比除砂器低,但占地面积大。
净水过滤器有些水源,浑浊度较大,用于回灌时容易造成管井滤水管和含水层堵塞,影响供水系统的稳定性和使用寿命。对浑浊度大的水源,可以安装净水器进行过滤。
电子水处理仪在水源中央空调系统运行过程中,冷凝器中的循环水温度较高,特别是在冬季制热工况下,水温常常在50℃以上,水中的钙、镁离子容易析出结垢,影响换热效果。通常在冷凝器循环水管路中安装电子水处理仪,防止管路结垢。
板式换热器有些水源矿化度较高,对金属的腐蚀性较强,如直接进入机组会因腐蚀作用减少机组使用寿命。如果通过水处理的办法减少矿化度,费用很大。通常采用加装板式换热器中间换热的方式,把水源水与机组隔离开,使机组彻底避免了水源水可能产生的腐蚀作用。当水源水的矿化度小于350mg/L时,水源系统可以不加换热器,采用直供连接。当水源水矿化度为350-500mg/L时,可以安装不锈钢板式换热器。当水源水矿化度>500mg/L时,应安装抗腐蚀性强的钛合金板式换热器。也可安装容积式换热器,费用比板式换热器少,但占地面积大。
除铁设备水源中央空调系统也可以用来供应生活热水。但有时水源水中含铁较多,虽然对制热没有影响,洗浴时对人体健康也不会造成损害,但溶于水中的铁容易生成氢氧化铁沉淀在卫生洁具上,形成有碍视觉感官的褐色污渍。当水中含铁量>0.3 mg/L时,应在水系统中安装除铁处理设备。
2. 节水节电技术
水源热泵空调系统的水资源费和井泵运行费往往是工程系统运行费的最大开支,为合理有效利用水源,减少水源浪费和节约电费,在系统设计中应考虑采用节水和节电技术措施。
混水器为节约水源水用量,可在系统中安装混水设备,一般采用容积式混水器,也可采用射流式混水器。前者体积大费用低,后者体积小费用高。
变频调速器为节约水源水量和电量,可以安装变频调速器控制水源水泵,取得减少耗水量和耗电量的效果。
六、地下水人工补给(俗称回灌)
1. 人工回灌及其目的
所谓地下水人工补给(即回灌),就是将被水源热泵机组交换热量后排出的水再注入地下含水层中去。这样做可以补充地下水源,调节水位,维持储量平衡;可以回灌储能,提供冷热源,如冬灌夏用,夏灌冬用;可以保持含水层水头压力,防止地面沉降。所以,为保护地下水资源,确保水源热泵系统长期可靠地运行,水源热泵系统工程中一般应采取回灌措施。
2. 回灌水的水质
目前,尚无回灌水水质的国家标准,各地区和各部门制定的标准不尽相同。应注意的原则是:回灌水质要好于或等于原地下水水质,回灌后不会引起区域性地下水水质污染。实际上,水源水经过热泵机组后,只是交换了热量,水质几乎没发生变化,回灌不会引起地下水污染。
3. 回灌类型
根据工程场地的实际情况,可采用地面渗入补给,诱导补给和注入补给。注入式回灌一般利用管井进行,常采用无压(自流)、负压(真空)和加压(正压)回灌等方法。无压自流回灌适于含水层渗透性好,井中有回灌水位和静止水位差。真空负压回灌适于地下水位埋藏深(静水位埋深在10米以下),含水层渗透性好。加压回灌适用于地下水位高,透水性差的地层。对于抽灌两用井,为防止井间互相干扰,应控制合理井距。
4. 回灌量
回灌量大小与水文地质条件、成井工艺、回灌方法等因素有关,其中水文地质条件是影响回灌量的主要因素。一般说,出水量大的井回灌量也大。在基岩裂隙含水层和岩溶含水层中回灌,在一个回灌年度内,回灌水位和单位回灌量变化都不大;在砾卵石含水层中,单位回灌量一般为单位出水量的80%以上。在粗砂含水层中,回灌量是出水量的50-70%。细砂含水层中,单位回灌量是单位出水量的30-50%。采灌比是确定抽灌井数的主要依据。
5 回扬
为预防和处理管井堵塞主要采用回扬的方法,所谓回扬即在回灌井中开泵抽排水中堵塞物。每口回灌井回扬次数和回扬持续时间主要由含水层颗粒大小和渗透性而定。在岩溶裂隙含水层进行管井回灌,长期不回扬,回灌能力仍能维持;在松散粗大颗粒含水层进行管井回灌,回扬时间约一周1—2次;在中、细颗粒含水层里进行管井回灌,回扬间隔时间应进一缩短,每天应1—2次。在回灌过程中,掌握适当回扬次数和时间,才能获得好的回灌效果,如果怕回扬多占时间,少回扬甚至不回扬,结果管井和含水层受堵,反而得不偿失。回扬持续时间以浑水出完,见到清水为止。对细颗粒含水层来说,回扬尤为重要。实验证实:在几次回灌之间进行回扬与连续回灌不进行回扬相比,前者能恢复回灌水位,保证回灌井正常工作。
七、应用水源热泵的限制条件
水源热泵中央空调系统是一种高效、节能、环保型产品,但并不是在任何条件下都可以应用。其制约条件是电源和水源。目前,我国电力供应较充足,容易解决。而水源则是其主要限制条件,没有适合可靠的水源,就不能使用水源热泵。例如有些工程规模大,制冷或制热负荷大,所需水源水量很多,虽然工程场地有一定面积,也可以钻井,但因水资源量不足,难以完全满足工程负荷需要。有些工程所在场地下面虽然有地下水,但是由于该工程地处繁华市区,场地面积狭小,无处布井取水,场地环境条件限制了水源热泵系统的应用。
参考资料:http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e29d75a0100ccpm.html