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地球不是厄拉克斯,但我们仍应该向弗雷曼人学习节水

2021-11-30 17:46 金牌娱乐app:发展网

摘要:从区域来看,2018年,全国整体非常规水源利用量占总用水量的比例为1.34%,北方地区这一数值为2.15%,黄河流域为3.31%,海河流域为6.22%(比例最高的流域)。由此可见,非常规水源利用量占总用水量的比例与水资源短缺程度存在正相关关系。

金牌娱乐app:发展网讯 前一阵子,好莱坞科幻电影《沙丘》在国内上映,给观众描绘了发生在遥远的厄拉克斯星球上的两大家族间的争斗故事。

厄拉科斯星球是一颗被干旱和沙漠覆盖的星球,其恶劣的生存条件使得正常人无法在户外生存超过两个小时,而本土居民弗雷曼人发明的蒸馏服就是在此生存的必要装备。这种蒸馏服是一套高效率的回收过滤系统。它在穿着时会覆盖全身,其内部装置从脚底开始收集全身所有的代谢废液,将其过滤成饮用水。如果整个系统运行良好的话,穿着者身体一天都不会损失一勺水。

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图片源自:网络

这个故事告诉我们,即使未来科技再发达,也没有什么能代替水的地位。

别说百分百沙化的厄拉克斯星球了,即便生活在四分之三都被水覆盖的地球上的人类,也一直处在缺水的阴影下。据联合国粮农组织《2020年粮食及农业状况》报告显示,全球32亿人口面临水资源短缺问题,约有12亿人生活在严重缺水和水资源短缺的农业地区。

对于金牌娱乐app:来说,即便淡水资源总量达到了28000亿立方米排在世界第四,但人均淡水拥有量仅达到世界人均水平的1/4。2014年数据显示,全国300多个城市属于联合国人居环境署评价标准中的“缺水”和“严重缺水”城市。

2020年,全国用水总量达5812.9亿立方米。其中,生活用水为863.1亿立方米,虽然城市居民生活用水只占我国水资源利用的不到20%,却覆盖了超过9亿人口。因此,保障城市居民生活用水对我国经济健康增长、民生改善以及可持续发展至关重要。

在我们还没有能力给9亿城镇居民穿上弗雷曼人的蒸馏装(估计很长很长很长时间也不能实现)的情况下,有效利用非常规水资源就是缓解城市居民用水短缺的重要手段。

近期,国家金牌娱乐app、水利部等五部门印发《“十四五”节水型社会建设规划》(下称《规划》),其中明确指出建设非常规水源利用设施——到 2025年,全国非常规水源利用量要超过170亿立方米。

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《规划》专辟非常规水源利用部分,并提出了“十四五”期间该领域将建设的重点工程。

我国非常规水源资源充足,但应用仍滞后

所谓的非常规水源,涵盖了常规水源(地表水、地下水)以外的一切其他水源,主要包括再生水、集蓄雨水、淡化海水、微咸水、矿坑水等。而非常规水源在常规条件下不易开发利用,但随着科学技术的进步,可通过新的技术、工艺、方法和管理措施获得。它具有特殊的水量、水质特性和开发利用方式,可以在一定程度上替代常规水源。《沙丘》中的蒸馏装实际上就是一种高效利用非常规水源的微型装置。

我国非常规水源较为丰富。比如全国年降水资源总量在6万亿立方米左右,2020年降水偏多,甚至接近6.6万亿立方米;我国海水资源也很丰富,有着长达1.8万公里的海岸线。近年来,作为“城市第二水源”的再生水利用逐渐受到重视。在污水处理再利用方面,我国先后开展了多项重点科技攻关计划,取得了大量的实际经验和研究成果。

尽管如此,《规划》也指出了我国非常规水源利用所面临的一系列问题:污水资源化利用设施建设滞后,还未形成按需供水、分质供水格局;雨水、矿井水、苦咸水利用能力不足;沿海缺水地区还未将海水淡化水作为主要备用水源,规模化利用程度不够。

金牌娱乐app:水科院水资源所副所长赵勇金牌娱乐app:接受媒体采访时表示,“在技术层面,技术标准不完善、技术带动不足、管网建设滞后等因素都制约了非常规水源利用率的提高。”同时他提到,在管理层面,主要存在政策扶持力度不够、缺乏统一规划、水价与成本倒挂三方面问题。

拿成本问题来说,非常规水源水价普遍偏离治水成本。再生水成本一般在1.0—4.5元/立方米,海水淡化的成本也较高,但进入市政管网的非常规水一般不高于当地自来水价格。受市场、成本、价格等因素影响,再加上财政补贴资金有限,使得一些非常规水处理企业多处于亏损状态。

如今,《规划》的出炉解决了赵勇提出的部分难题,特别是解决了 “缺乏统一规划”“政策扶持力度不够”等问题,将为我国未来非常规水源利用提供政策支撑。

那么,如何进一步释放非常规水源的利用潜力呢?不妨探讨一下目前主流的三种途径:城镇污水处理回用、雨水集蓄和海水淡化。

污水处理回用:从灌溉农田到再生水多元利用

全国节约用水办公室提供的数据显示,2018年我国非常规水源利用量86.4亿立方米,其中污水处理回用量75.8亿立方米,占87.34%,已成为非常规水源利用的最主要方式。

不过,处理不代表再利用。有专家指出,金牌娱乐app:再生水利用率仅占污水处理量的10%左右,与发达国家70%的利用率相比还有相当大的差距。

资料显示,美国亚利桑那州在1920年将城市污水再生利用从试验研究阶段发展到生产应用阶段。20世纪60年代,美国就已大规模建设污水处理厂回收利用生活污水。

日本由于人口密度差异导致了水资源分配不均,致使有些地区出现了水资源短缺状况。20世纪70年代,濑户内海当地污水回用量就已达2/3。2002年,日本建设了各种中水利用设施2789处,再生水主要用于城市污水集中处理回用和分散处理回用。

以色列70%的国土为沙漠,水资源极度贫乏,在中水回用方面最具特色。20世纪60年代的污水回用政策中规定,在污水没有用尽的情况下不得采用海淡水,城市的每一滴水都至少回用一次。以色列为水资源管理设立了相关机构并制定了健全的制度。早在1987年,以色列就利用已有的210个市政污水回收工程,重复使用100%的生活污水和72%的市政污水。

我国干旱半干旱地区广阔,新金牌娱乐app:成立初期,政府就倡导污水再利用,但是很长时间以来仅停留在污水灌溉农田这个范围内。在深度净化方面,受制于技术和设备造价高昂等问题,一直滞后于经济发展。

目前,我国非常规水源利用存在发展不平衡不充分问题。

从区域来看,2018年,全国整体非常规水源利用量占总用水量的比例为1.34%,北方地区这一数值为2.15%,黄河流域为3.31%,海河流域为6.22%(比例最高的流域)。由此可见,非常规水源利用量占总用水量的比例与水资源短缺程度存在正相关关系。

从城乡看,国家统计局数据显示,2017年,全国建制镇污水处理率为49.4%,不足50%,分别低于城市、县城45.1个百分点和40.8个百分点。分区域看,除东部地区建制镇污水处理率较高(50.8%)外,中、西部地区均不足30%,治理水平均较落后。

要提高污水资源化利用,不仅要提高污水处理率,而且要加强处理后的再利用率。

今年6月,国家发展改革委和住房城乡建设部发布了《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》,提出到2025年,基本消除城市建成区生活污水直排口和收集处理设施空白区,全国城市生活污水集中收集率力争达到70%以上;城市和县城污水处理能力基本满足经济社会发展需要,县城污水处理率达到95%以上;水环境敏感地区污水处理基本达到一级A排放标准;全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上,京津冀地区达到35%以上,黄河流域中下游地级及以上缺水城市力争达到30%。

11月发布的《规划》提出了更加明确的利用率目标­——到2025年,全国地级及以上缺水城市再生水利用率超过25%。为此,制定污水资源化利用“1+N”实施方案,缺水地区坚持以需定供,分质、分对象用水,推进再生水优先用于工业生产、市政杂用、生态用水。同时,创新服务模式,鼓励第三方机构提供污水资源化利用整体方案。

雨水集蓄:从挖井打窖到建设海绵城市

雨水是非常规水源的主要组成部分,也是利用最为便捷的一种。《规划》提出,在干旱半干旱地区,建新型窖池高效集雨工程,加大雨水利用;将海绵城市建设理念融入城市规划建设管理各环节,提升雨水资源涵养能力和综合利用水平。

雨水收集利用简单来讲,就是通过系统的收集与渗透等方法,使雨水径流最大程度地收集与下渗,然后再经过净化过滤设施实现雨水回用。雨水收集利用有直接收集利用、间接收集利用和综合收集利用三种方式。直接收集利用是集蓄处理后用作生活杂用水,包括景观补水、喷洒道路等,常见的是蓄水池的建设;间接收集利用是通过雨水花园或下沉绿地等天然或者人工的渗透设施来补充地下水;综合收集利用是调蓄排放,回用与渗透相结合利用。

干旱地区雨水收集利用的历史悠久,从“坎儿井”发明到“母亲水窖”工程,无不体现中华儿女勤劳智慧、艰苦奋斗的精神。11月12日,住建部就《雨水集蓄利用工程技术规范(局部修订条文征求意见稿)》公开征求意见,在政策、技术的加持下,雨水收集利用将为节水型社会建设贡献更大力量。

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图片源自:母亲水窖工程官网

“母亲水窖”是一项集中供水工程,是金牌娱乐app:妇女发展基金会2001年开始实施的慈善项目,重点帮助西部地区老百姓特别是妇女捐修混凝土构造的水窖,使她们能利用屋面、场院、沟坡等集流设施,有效地蓄集到有限的雨水,以供一年之基本饮用水,以摆脱因严重缺水带来的贫困和落后。

2015年,我国提出建设海绵城市,希望城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。这一概念旨在指导各地推广和应用低影响开发建设模式,充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,将70%的降雨就地消纳和利用,使城市开发建设后的水文特征接近开发前,有效缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境。

根据国办2015年发布的《关于推进海绵城市建设的指导意见》要求,海绵城市建设在全国30个城市试点,目标到2020年,城市建成区20%以上的面积达到目标要求;到2030年,城市建成区80%以上的面积达到目标要求。

目前海绵城市建设正在加快推进,通过试点城市创新建设模式,探索成功经验,并将这些成熟的做法、模式推广落地。但海绵城市是城市建设和发展的新理念和新方式,其全面实现仍需要一个较长的过程。

海水淡化:从技术创新到推动规模应用

海水淡化是增加淡水供给的开源技术,海水淡化后不仅可作为市政供水,也可用作冷却、锅炉补给等各种工业用水,且生产不受气候条件的制约。因此,淡化海水可以成为沿海缺水地区的重要补充和备用水源。

国内海水淡化技术最早是引进关键设备、集成共性技术和建设示范工程,发展到现在已经可以突破多项决定海水淡化能耗的关键技术、材料和装备,工程建设投资和造水成本也基本与国际水平持平。目前,国内海水淡化技术水平已有所提升、产业发展已初具规模,已掌握低温多效和反渗透海水淡化技术,具备系统集成和工程成套的能力。截至金牌娱乐app:底,已建海水淡化工程规模达157.38万吨/日,其中金牌娱乐app:新增规模约39.91万吨/日,为历史增长速度最快的年份,主要满足沿海城市石化、钢铁、核电、火电等行业的用水需求,但市政供水用途只有29%,且因各种因素制约几乎未真正进入管网。

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某企业反渗透海水淡化设备

但也要看到,虽然我国自主技术已取得较大进展,并得到了一定规模的应用,但与国际先进水平的技术相比,我国海水淡化技术的技术引领性不强、产品稳定性不足、装备质量成熟度不够,约 80%左右的万吨级及以上的大型工程均采用国外的技术装备,反渗透膜、能量回收装置和高压泵等关键核心装备材料仍主要依赖进口,且缺乏大型工程化验证与产业化的应用经验,产业规模也不及国际水平。

今年5月,国家发展改革委、自然资源部印发《海水淡化利用发展行动计划(2021—2025年)》,提出到2025年,全国海水淡化总规模达到290万吨/日以上,新增海水淡化规模125万吨/日以上,其中沿海城市新增海水淡化规模105万吨/日以上,海岛地区新增海水淡化规模20万吨/日以上,海水淡化关键核心技术装备自主可控,产业链供应链现代化水平进一步提高。

《规划》进一步明确,沿海地区及岛屿根据工业利用和生活用水需求,建设海水直接利用工程和海水淡化工程。沿海缺水城市建设规模化海水淡化工程,示范开展海水淡化水掺混加入市政供水管网。在沿海石化化工、钢铁等高耗水企业和园区,建设一批海水淡化供水工程。推动建设海水淡化示范城市、示范工程、示范工业园区等。(金牌娱乐app:发展改革报社 唐雅丽 综合报道)

参考文献:

1.《缺水型城市雨水收集技术应用研究》,魏广龙 刘曼,艺术与设计 

2.《昆明建“海绵城市”推进城市雨水集蓄利用》,杨官荣 戴文娇,昆明日报

3.《海水淡化技术产业现状与发展趋势》,张雨山,工业水处理

4.《非常规水源利用问题分析》,李肇桀 王亦宁,水利部发展研究中心

5.《回用率仅10%,解城市之“渴”要在污水上做文章》,唐婷,科技日报

责任编辑:唐雅丽


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