二零零六年十一月三日
本文是根據(jù)2006年10月16日舉行第七次水業(yè)高級技術(shù)沙龍討論的共識形成的戰(zhàn)略報告。水業(yè)高級技術(shù)沙龍是由中國水網(wǎng)和清華大學(xué)環(huán)境系組織的系列交流活動。本文主要觀點包括:
中國的再生水戰(zhàn)略從早先的污水回用起步,然后發(fā)展到污水再生利用的高度,但是發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)完全不能等同于污水回用,也不應(yīng)該繼續(xù)停留在污水再生利用的層面。再生水本質(zhì)上是一種資源戰(zhàn)略,是建立人類需求與水體良性循環(huán)的一種新的戰(zhàn)略性措施,需要從更寬闊的視角來認識再生水問題。而傳統(tǒng)的污水回用或污水再生利用更多表現(xiàn)為一種克服供水量不足或降低用水量的有效方式。
沒有流域協(xié)調(diào)發(fā)展與水質(zhì)安全理念,再生水戰(zhàn)略將失去切實有效的實施前提,退化為簡單的污水回用成為必然。以流域為主體對象的再生水戰(zhàn)略是一項綜合考慮水質(zhì)和水量的水資源綜合戰(zhàn)略,需要用流域水資源費來支撐。僅僅將再生水規(guī)劃歸并到污水處理規(guī)劃之中是遠遠不夠的,應(yīng)該使其成為流域水資源規(guī)劃中的核心內(nèi)容之一。
目錄
一、再生水戰(zhàn)略的提出
二、不能將再生水等同于污水回用
三、再生水戰(zhàn)略的核心內(nèi)涵是再“生”
四、再生水不僅是環(huán)境戰(zhàn)略更是資源戰(zhàn)略
五、再生水戰(zhàn)略的流域特征
六、再生水戰(zhàn)略的經(jīng)濟支撐體系
七、污水處理排放和水環(huán)境的標準困惑
八、污水回用的經(jīng)濟手段比行政強制更為有效
再生水的戰(zhàn)略思考與定位
傅濤 鄭興燦 陳吉寧
一、再生水戰(zhàn)略的提出
近年來,中國經(jīng)濟總量的迅速增加使水資源總量日顯稀缺。城市化趨勢和區(qū)域經(jīng)濟的進一步集中,更加加大了水資源的局部負荷。遠距離,甚至跨流域調(diào)水工程的大量實施,使中國水資源的局部稀缺進一步擴大為全面稀缺。日益嚴重的水環(huán)境污染,使這一稀缺進一步加劇。水資源問題已經(jīng)成為中國經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。對中國而言,水資源繼石油之后成為新的戰(zhàn)略資源。
在此背景下,中國政府開始將再生水提升到戰(zhàn)略高度,成為解決中國水資源問題的重要出路之一。再生水戰(zhàn)略能否擔此重任,關(guān)鍵在于再生水的戰(zhàn)略能否突破原先的傳統(tǒng)理解與約束。目前,國家在制定各種管理政策、產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)政策和再生水規(guī)劃戰(zhàn)略時,一般把再生水涵蓋在污水處理的框架之下。再生水作為污水處理的附屬或延伸,基本被理解為污水回用、再生水利用、建筑中水或者工業(yè)廢水利用。這使再生水的戰(zhàn)略地位和應(yīng)該起到的戰(zhàn)略作用不能得以有效發(fā)揮。
再生水利用在中國已經(jīng)推進多年,出臺的政策和標準不可謂不多,但是再生水的發(fā)展并沒有取得應(yīng)有的地位,發(fā)揮應(yīng)有的作用。再生水戰(zhàn)略所面臨的諸多矛盾與尷尬的根源在哪里呢?
二、不能將再生水等同于污水回用
人類取用水資源的有效總量受到兩個因素的限制,一是取用的總量,二是取用的頻率。一般而言,在水資源富足的背景下,人類取用水資源不用受到水資源總量的制約;在人類取用水資源所造成的水質(zhì)破壞,小于水體自凈能力的情況下,人類也不用為取水付出水質(zhì)凈化的代價。人類工業(yè)文明之前幾千年的發(fā)展沿用了這種模式。
但是,隨著城市規(guī)模不斷擴大,用水的總量需求逼近甚至超過水資源總量的臨界值,水資源會因此出現(xiàn)總量稀缺。解決總量稀缺的方法無外兩個:一是人為增加總量,二是降低需求。增加總量的方法包括跨區(qū)域調(diào)水和再生水,也包括開發(fā)非傳統(tǒng)水資源,如海水淡化;跨區(qū)域調(diào)水將增加區(qū)域水資源總量,再生水在流域總量不變的情況下將增加局部總量。而降低需求的方法主要有節(jié)約用水和水的重復(fù)利用。節(jié)水可以通過提高水資源費等的經(jīng)濟手段來實現(xiàn),也可以通過強制性的行政手段來實現(xiàn);而水的重復(fù)利用是另一種降低需求的有效措施。
將再生水理解為污水回用是一種對再生水的狹義理解,而且具有普遍性,在一系列規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策中這種認識普遍存在。在目前中國大部分規(guī)劃中所提及的再生水利用率更加準確的表述應(yīng)該是污水回用率。在英文表述中再生水為Recycle,污水回用為reuse,而中水為Graywater,是不同層次的概念。
水資源極其緊張的以色列,以優(yōu)秀的水管理享譽世界,其經(jīng)過了幾十年的努力和巨大的投資,其再生水利用率只有75%,而北京市剛剛起步幾年,我們號稱的再生水利用率到2008年就能夠達到50%,再生水戰(zhàn)略真的變得如此容易?當然不是,我們所說的50%實際是污水回用率而不是指真正達到水質(zhì)目標或環(huán)境功能要求的再生水。
本文認為,雖然再生水發(fā)展起步于污水回用,但是嚴格地講污水回用與再生水不是一個層次的概念。再生水是一種增加有效總量的措施,而污水回用(包括中水利用)實際是一種降低需求的措施。進一步理清這一概念需要對再生水的核心內(nèi)涵進行分析。
三、再生水戰(zhàn)略的核心內(nèi)涵是再“生”
隨著城市化程度的提高,城鄉(xiāng)一體化的發(fā)展和城市間密度的增加,城市所排出的污水負荷已經(jīng)遠遠超出自然水體的自凈能力。城市污水處理廠的大量修建和運營,一定程度地削減了城市污水的污染負荷,但是在高度密集的地區(qū),經(jīng)過生化處理的污水處理廠出水,仍然不足以滿足水體自然凈化的要求。
現(xiàn)實中的中國,城市在珠三角、長三角和環(huán)渤海等地區(qū)已經(jīng)連接成片,一個城市的排污口離下一個城市的取水口已經(jīng)比鄰。即便有一定的城市間距,由于水體流量逐年減小,自凈能力低下。環(huán)境容量過小,對污水處理的要求越來越高,已達到或者接近原水的標準,這種情況越來越普遍,因此有必要將處理與回用更合理地協(xié)調(diào)起來。而將其協(xié)調(diào)起來的戰(zhàn)略就是再生水。在沒有自然再生的空間和時間的背景下,需要人工對水資源進行“再生”,讓下游城市能夠得到質(zhì)、量兼優(yōu)的水資源。而再生水戰(zhàn)略的核心思想,就是通過工程措施和管理措施促進水的充分再生和自然復(fù)原。
城市從自然水體中取水,凈化為自來水,是一次水質(zhì)的凈化過程,自來水經(jīng)過使用轉(zhuǎn)變?yōu)槲鬯欧攀且淮挝廴具^程,污水經(jīng)過污水處理廠凈化向自然水體排放是一次消除污染的過程,污水處理廠排放的高度凈化處理水經(jīng)過自然水體的進一步自凈變成原水,則是水的再生過程。再生的核心是讓水資源再次具有自然原水的特征。再生水戰(zhàn)略是對自然凈化能力不足的人工強化,適用于所有區(qū)域,特別是資源極度緊缺、城市密度高的特定區(qū)域。
理論上講,水的“再生”和“復(fù)原”過程要由自然界來完成,才會讓人放心,按照傳統(tǒng)的心理,污水處理的再干凈,人們在心理上也難以接受其直接轉(zhuǎn)變?yōu)轱嬘盟6匀辉偕鷱?fù)原過程需要流量、流速和凈化時間等方面的水環(huán)境要素要求。
四、再生水不僅是環(huán)境戰(zhàn)略更是資源戰(zhàn)略
將再生水區(qū)分于狹義的污水回用概念,其意義在于將再生水從簡單的資源節(jié)約提到更高的資源戰(zhàn)略高度來認識。
再生水之所以能夠成為一種戰(zhàn)略,在于它將改變純粹依靠已經(jīng)不可能達到目標要求的低水平自然再生過程,實現(xiàn)人工強化與輔助,從而縮短自然再生復(fù)原的周期和流量要求,總體上增加水資源多次利用的頻率和質(zhì)量保障。因此,再生水本質(zhì)上是一種資源戰(zhàn)略,是一種建立人類需求與水體良性循環(huán)高度協(xié)調(diào)的戰(zhàn)略性措施。
污水處理是一種環(huán)境戰(zhàn)略,體現(xiàn)了政府的環(huán)境責任和污染者付費的原則。污水回用是一項重要的政策方向,是一種污水凈化后直接使用或間接使用的降低用水總量的措施。
而再生水既是一種環(huán)境戰(zhàn)略更是一種資源戰(zhàn)略,是以城市污水處理為基礎(chǔ)的水資源戰(zhàn)略。在再生水戰(zhàn)略的有效實施下,將有可能使水資源擺脫簡單的水資源總量的限制,一個流域的水資源不斷地被使用、再生、再使用、再生、……,因為強化了再生復(fù)原環(huán)節(jié),使得流域各個使用主體的水資源需求總量,不再是各個使用主體需求量的簡單加和,因此將極大地提高水資源的有效供給總量。
從資源戰(zhàn)略上理解的再生水是一種水資源社會循環(huán)理念的重大變革,理論上講,只要滿足一定的流域水資源總量要求,再生水系統(tǒng)能夠有效提高水資源使用的次數(shù)。因此,再生水戰(zhàn)略實際是新的水資源系統(tǒng)的構(gòu)建,是涉及流域協(xié)調(diào)、資源調(diào)配的新體系,是一場對傳統(tǒng)水資源規(guī)劃體系的戰(zhàn)略性提升和革命。
五、再生水戰(zhàn)略的流域特征
再生水戰(zhàn)略具有顯著的流域性特征。再生水戰(zhàn)略的實施,是一種流域的聯(lián)動,是上下游共同獲得水量水質(zhì)保障的資源保護和修復(fù)過程。水資源本身也具有流域性,水資源的使用、再生復(fù)原、再使用、再生復(fù)原、……,是個基于流域的過程。因此,再生水戰(zhàn)略的實施需要以流域為單位,在流域統(tǒng)一規(guī)劃下系統(tǒng)實施。
再生水戰(zhàn)略的流域性體現(xiàn)在以下幾個方面:首先,在自然狀態(tài)下,水資源自上游流向下游水的總量呈現(xiàn)遞減或保持一定平衡,取水、用水、排水所產(chǎn)生的變化主要是水質(zhì);其次,上游用戶的排水是下游用戶取水的基礎(chǔ);第三,污染治理和再生復(fù)原環(huán)節(jié)由上游用戶完成,而下游用戶受益。在自由經(jīng)濟的當今,下游用戶的受益,也必然惠及上游用戶。
因此,流域協(xié)調(diào)是再生水戰(zhàn)略有效實施的重要前提。而流域協(xié)調(diào)在以下兩個方面是不可或缺:一是水量;二是水質(zhì)。在水量方面,需要建立流域水量協(xié)調(diào)機制,控制和保障水體的總體流量,既要滿足各流域城市的總量要求,也要考慮盡量發(fā)揮水體因流量保障而具有的自凈復(fù)原能力。在水質(zhì)方面,上游城市需要通過污水處理的實施,消除因為自己對水的使用造成的環(huán)境危害,這是上游城市應(yīng)盡的責任;同時,上游城市在水體自凈能力不足的背景下,實施再生水戰(zhàn)略,進一步凈化水質(zhì),滿足下游取水的水質(zhì)需要,這部分責任需要下游對上游進行一定的補償。
如果沒有強有力的流域協(xié)調(diào)機制,必然造成地方機構(gòu)各自為政,盲目攔截水資源,對水質(zhì)責任敷衍了事。離開流域協(xié)調(diào),在單個城市實施的所謂再生水工程規(guī)劃,必然考慮自身的環(huán)境利益和自己的資源利益,難以顧及下游的資源需要。中國的再生水戰(zhàn)略在此背景下退化為簡單的污水回用也成為必然。
目前,中國在流域協(xié)調(diào)層面的管理已經(jīng)開始重視水質(zhì)問題,國家開始對區(qū)域的污染斷面進行逐漸嚴格的污染控制。但是,忽略水量的水質(zhì)控制存在嚴重的風(fēng)險,這種風(fēng)險表現(xiàn)為地方政府因為害怕上級的環(huán)境處罰,大幅度減少各種水的排放;另一方面,在污水回用政策的強力引導(dǎo)下,已經(jīng)經(jīng)過二級處理的污水,基本進入?yún)^(qū)域內(nèi)自身回用。造成的結(jié)果將是河流徑流的進一步減少,雖然一定程度上控制了污染的轉(zhuǎn)移,但可能會使河流完全喪失其生態(tài)性能。河流生態(tài)性能的喪失,將進一步增加再生復(fù)原的成本,也將導(dǎo)致全流域水資源人為緊張。
因此,對中國目前的水環(huán)境和水資源現(xiàn)狀而言,以流域為主體的再生水戰(zhàn)略是一項綜合考慮水質(zhì)和水量的水資源綜合戰(zhàn)略,已經(jīng)成為目前非常必要和急迫的戰(zhàn)略要求。
六、再生水戰(zhàn)略的經(jīng)濟支撐體系
再生水戰(zhàn)略既然是一種資源戰(zhàn)略,那么再生水戰(zhàn)略的經(jīng)濟支撐體系,必然與水資源的所有制體系密切關(guān)聯(lián)。在中國《水法》規(guī)定水資源屬于國家,因此,再生水戰(zhàn)略的實施主體和經(jīng)濟支撐主體必然是政府。
再生水的戰(zhàn)略應(yīng)是國家的水資源戰(zhàn)略的組成部分,雖然與環(huán)境戰(zhàn)略密切關(guān)聯(lián),但不能僅僅是環(huán)境戰(zhàn)略的核心內(nèi)容。不能將再生水規(guī)劃簡單歸并在污水處理規(guī)劃之中,而是進一步提升之后歸并在流域水資源規(guī)劃之中。
一般而言,城市污水二級處理的凈化過程是一種環(huán)境責任,需要污染者付費;從二級出水“再生、復(fù)原”為原水的過程是一種資源責任,受益者是整個流域或更大范圍,需要用資源費用來提供經(jīng)濟支撐。因此,實施再生水戰(zhàn)略,國家(或流域)是宏觀規(guī)劃和協(xié)調(diào)的主體,城市是實施和受益的主體,水資源費是核心經(jīng)費來源。
水資源費本質(zhì)上是一種資源水價,而資源水價是流域和國家水資源稀缺程度的體現(xiàn),是政府用以調(diào)節(jié)水資源總量供需的手段。資源水價的收取和使用主體至少應(yīng)該在流域?qū)哟沃?,甚至國家層次。同一流域根?jù)流域水資源總體稀缺程度,確定資源水價的高低,并且應(yīng)該以城市為用水單元收取統(tǒng)一標準的資源水價,以體現(xiàn)流域上下游的水資源優(yōu)化與共享。
基于資源水價的定位,其收取形式應(yīng)該是水資源稅,使其成為國家在流域水資源再生的主要經(jīng)濟來源。目前,水資源費在水價組成中的比重逐漸加大,但是基本成為地方政府實施水管理的政策手段,有違于資源價格設(shè)置的初衷,急需對資源水價的屬性、使用方向予以重新討論和明確。
七、污水處理排放和水環(huán)境的標準困惑
標準體系是再生水戰(zhàn)略的重要支撐。由于再生水核心內(nèi)涵的理解問題,也使相應(yīng)的標準制定出現(xiàn)爭議和無所適從。
環(huán)保部門發(fā)布了兩個重要標準:水環(huán)境質(zhì)量標準和污水處理廠的污染物排放標準,這兩個標準體系在執(zhí)行中難以協(xié)同。即便城市污水處理廠實現(xiàn)很好的二級生化處理,全部達到污水處理廠排放標準規(guī)定中最嚴格的一級A標準,排入自然水體后也只能達到五類水體的水環(huán)境指標。但是,國家期望和要求的重要河流和重要河段需要三類水體的水環(huán)境指標,而三類水體同時也是作為合格城市供水水源的基本要求。
世界銀行在其2006年的中國水業(yè)戰(zhàn)略報告中批評中國環(huán)保部門要求的污水處理廠排放標準過高,使經(jīng)濟落后地區(qū)難以達到,這說明現(xiàn)有的排放標準確實缺乏對不同地域和經(jīng)濟發(fā)展水平的考慮;另一方面,北京、深圳、上海等城市的水務(wù)管理機構(gòu),則要求污水處理廠的出水排放標準進一步提高,以達到水環(huán)境質(zhì)量目標。
出現(xiàn)這種爭議的核心是污水處理環(huán)節(jié)與再生復(fù)原環(huán)節(jié)的混淆。污水處理的責任是最大可能地削減污染物,以最為經(jīng)濟有效為上;再生水的目標是提供再生復(fù)原的原水,水質(zhì)安全可靠是核心。因此,再生水的水質(zhì)要求要遠遠高于一般意義上的污水處理。
任何污水處理后的排放水,經(jīng)過一定的自然或人工凈化都可能變成原水,不過對時間和水量的要求不同;即便是處理后的水質(zhì)水平再高,也需要一定的自然區(qū)域,一方面進行必要的自然復(fù)原,另一方面做心理過渡。因此,必須允許一定區(qū)域的排放口水質(zhì)不能直接滿足原水的要求,而區(qū)域的大小與水體流量、人工凈化和再生處理的程度相關(guān)。再生水戰(zhàn)略的核心是盡可能地縮短這個過渡帶。
八、污水回用的經(jīng)濟手段比行政強制更為有效
中國已經(jīng)發(fā)布了多項針對污水再生利用于不同使用對象的推薦性國家標準,也被統(tǒng)稱為再生水標準,涉及市政、景觀、工業(yè)等多方面。許多專家呼吁盡快出臺更多可應(yīng)用于其它各種領(lǐng)域的標準,以保障用水安全和消除用戶顧慮,為強制推進提供基礎(chǔ)。目前,更多的針對不同使用對象的標準正在研究制定之中。本文認為,體現(xiàn)水資源戰(zhàn)略思維的再生水標準需要區(qū)別于僅僅體現(xiàn)節(jié)水功能的污水再生利用標準。
應(yīng)用于不同領(lǐng)域的污水再生利用標準不一定需要國家來繼續(xù)制定,各個使用環(huán)節(jié)有各自完善的水質(zhì)要求。對各個應(yīng)用環(huán)節(jié)而言,如果不能滿足其各自的水質(zhì)標準要求,必然會影響產(chǎn)品的質(zhì)量或帶來負面問題。理論上講,即使制定數(shù)量再多的標準也無法完全滿足不同用戶差異化的需求,而實際上目前制定出臺的幾項標準已經(jīng)讓有的治污企業(yè)無所適從了。事實上,許多實踐和國際經(jīng)驗可以證明,污水回用或再生利用作為減少使用總量的措施,雖然行政手段必不可少,但經(jīng)濟手段比行政強制更為有效。污水回用即或再生利用一般不一定需要以強制的措施來推進,通過水價調(diào)節(jié)的經(jīng)濟手段就能夠調(diào)動用戶的積極性。從中國多年的實踐看,只要用戶是一個市場主體,所有能夠真正有效使用污水再生利用的行為無一不是以經(jīng)濟合理性為前提的,今后也會延續(xù)這種原則。當然,對一些非市場主體的用戶,如市政景觀用水,行政強制手段也會更加行之有效。因此,國家也只需要針對非市場主體的再生利用制定標準并強制使用。
污水回用或再生利用,是污水凈化后直接或間接使用,而本文的再生水理念已經(jīng)不同于這樣的過程,包含了一個真正達到水質(zhì)“再生復(fù)原”的過程。因此,理論上講,經(jīng)過高度再生處理的水再經(jīng)過自然復(fù)原,已經(jīng)成為進入自然水體的原水,下一步的使用將進入供水取水的管理系列,因此不需要制定專門的針對不同用戶的水質(zhì)標準,而需要的是針對不同再生處理與復(fù)原環(huán)節(jié)的控制標準。在再生水體系中,經(jīng)過深度處理的水一般有回灌地下和進入生態(tài)河流兩種方向進入再生復(fù)原渠道,所要求的水質(zhì)也會有區(qū)別,但是都會明顯高于污水處理的水質(zhì)要求。再生水的標準體系以污水處理廠的二級出水為基礎(chǔ),引入高度再生與自然復(fù)原的概念,體系上要簡單得多、也嚴格得多。
解決中國快速發(fā)展中的水問題,需要一個綜合的、國家層面的水資源戰(zhàn)略來指導(dǎo),而基于水資源戰(zhàn)略思維的再生水戰(zhàn)略是這個資源戰(zhàn)略中的核心內(nèi)容。如果沒有這一戰(zhàn)略,即便污水處理達到100%,各種調(diào)水工程全面實施,理論上也難以真正解決中國的水問題。
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