“水資源短缺是中國未來(lái)幾十年可持續發(fā)展的瓶頸，由于我國農業(yè)灌溉用水嚴重不足，有效灌溉面積僅為50%，中國的農業(yè)灌溉現狀就如同‘等米下鍋’?！敝袊嗣翊髮W(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，根據我國水情以及國際污水再生利用經(jīng)驗，指出我國污水資源化利用的重點(diǎn)方向應是農業(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水資源，也就是水資源化方向的利用?！八Y源化”方向細分方向較多，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2019年測算的數據顯示，我國有城鎮污水750億噸、農村污水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:根據住建部統計，2019年，城市加縣城園林綠化、景觀(guān)娛樂(lè )、道路壓塵、車(chē)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(wèn)題。


　　工業(yè)利用：工業(yè)用水方面，我國的工業(yè)節水空間非常大，2019年，我國萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量低于40m3，提前完成了國家水資源規劃規定的2030年指標。2019年，城市加縣城生產(chǎn)運營(yíng)用水190億立方米，同樣存在用量小、再生水輸配困難的問(wèn)題。


　　生態(tài)環(huán)境：2019年，人工生態(tài)環(huán)境補水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%計算，則污水再生利用率只有25%。


　　從國際經(jīng)驗看，美國的污水再生利用歷史長(cháng)達40年，然而目前全國污水再生率僅為7%-8%。其中由于加州嚴重干旱，再生水設施比較發(fā)達，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)驗也充分證明，市政雜用、工業(yè)利用以及生態(tài)環(huán)境補水這三個(gè)方向，最高也只能達到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，我國水資源總量為2.84萬(wàn)億立方米，可利用量上限為8140億立方米，開(kāi)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；而南方四區水多，耕地少、人少、用水少。更為現實(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)方向應是農業(yè)灌溉


　　王洪臣進(jìn)一步分析了中國的農業(yè)灌溉情況，他指出，我國有18億畝耕地的剛性需求，農業(yè)灌溉總量至少為3700億，并在近十年基本趨于穩定。


　　其中有效灌溉面積為11億畝，可以進(jìn)行節水灌溉的面積為5.4億畝，可以進(jìn)行高效節水灌溉面積為3.3億畝，高效節水灌溉噴微灌面積為1.6億畝。按此計算，北方六區灌溉需求為2000億立方米，南方四區為1700億立方米。


　　我國的農業(yè)灌溉區域按照水資源的分布情況，可分為常年灌溉區、補充灌溉區以及水稻灌溉區：


　　常年灌溉區指年降水量及其季節分布不能滿(mǎn)足作物需要，沒(méi)有灌溉就沒(méi)有農業(yè)的地區，主要農作物為玉米、小麥等；


　　補充灌溉區指受到季風(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，此區域灌溉和排水是實(shí)現穩定高產(chǎn)的必需措施，主要農作物為冬小麥、玉米以及水稻；


　　水稻灌溉區指降水量高，但仍需對水稻進(jìn)行灌溉，干旱季節需對旱作物補充灌溉，排水是實(shí)現作物穩產(chǎn)的基本條件。


　　我國的灌溉水庫10萬(wàn)座，庫容約為9035億立方米，蓄水量為10萬(wàn)立方米以下的塘壩約600萬(wàn)座，蓄水量小于300立方米的水池或窖約500萬(wàn)個(gè)。萬(wàn)畝以上大中型灌區7292處，30萬(wàn)畝以上大型灌區447處。




　　近些年，我國一直在大力推進(jìn)節水灌溉，加快灌區現代化改造，分區域規?；七M(jìn)高效節水灌溉。開(kāi)展農業(yè)用水精細化管理，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、集雨補灌、水肥一體化、覆蓋保墑等技術(shù)。加強農田土壤墑情監測，實(shí)現測墑灌溉，要求在2020年前每年發(fā)展高效節水灌溉面積2000 萬(wàn)畝、水肥一體化面積 2000 萬(wàn)畝。2022年前創(chuàng )建 150個(gè)節水型灌區和100個(gè)節水農業(yè)示范區。


　　中國的三大地帶，五大地區灌溉需求很大，但由于我國灌溉用水嚴重不足，目前的現狀只能“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(lái)幾十年可持續發(fā)展的瓶頸，中國的農業(yè)灌溉現狀就如同“等米下鍋”，農業(yè)灌溉應該成為中國污水資源化的重點(diǎn)方向。




　　王洪臣用四個(gè)情景，進(jìn)一步對農業(yè)灌溉應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)現減少取水930億噸，污水再生利用率為93%，基本實(shí)現了污水的徹底資源化。




　　國際經(jīng)驗：以色列再生水只用于農業(yè)灌溉  


　　縱觀(guān)解決水資源緊缺問(wèn)題的國際經(jīng)驗，跨流域調水可以部分緩解一定地區范圍內的緊缺狀況，但根本上還是依靠非傳統水資源的開(kāi)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(kāi)發(fā)利用非傳統水資源的典范。


　　其中，以色列是目前公認污水再生利用最成功的國家，美國將以色列作為唯一的國際合作伙伴納入了國家水回用行動(dòng)計劃。上世紀九十年代，隨著(zhù)世界各地越來(lái)越多的猶太人回國定居，以色列決定開(kāi)始大規模進(jìn)行污水再生利用，解決嚴重的缺水問(wèn)題。


　　為提高再生水利用率，自上世紀九十年代開(kāi)始，以色列修建了大量再生水輸配管線(xiàn)、泵站和儲存調蓄水庫，以色列大小調蓄水庫270座總庫容超過(guò)2億立方米。根據最新報道，如今以色列的污水再生利用率已超過(guò)90%，下一步目標為達到100%，實(shí)現全部污水的再生利用。


　　以色列再生水利用最大的特征是90%用于農業(yè)灌溉，目前，以色列800萬(wàn)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%，支撐起現代高效農業(yè)，除了自給自足，還成為農產(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)后認為，“沒(méi)有再生水，就沒(méi)有以色列的農業(yè)，也就沒(méi)有這樣一個(gè)中東強國”。


　　隨著(zhù)以色列人口的增加，以色列目前正在實(shí)施面向2050年的水資源規劃，至2050年，將進(jìn)一步提升污水再生利用量，再生水農業(yè)灌溉量將會(huì )繼續增大。


　　以色列通過(guò)開(kāi)發(fā)非傳統水資源成功解決了水安全問(wèn)題，王洪臣指出，實(shí)際上，我國北方許多地區年降水量、許多城市的人均水資源量均低于以色列，這些地區或城市應借鑒以色列污水資源化成功經(jīng)驗，開(kāi)發(fā)非傳統水資源，解決當地缺水問(wèn)題。



　　規?；L(cháng)期使用再生水存在一定的風(fēng)險，關(guān)于病原體、鹽度以及內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。以色列在開(kāi)始大規模農業(yè)灌溉以后，發(fā)現部分地區地下水有鹽漬化傾向，在2010年開(kāi)展了全國性源頭減鹽行動(dòng)，包括工業(yè)企業(yè)減少用鹽或尋找替代品、嚴禁高鹽廢水排入下水道以及倡導公眾避免過(guò)度耗鹽等措施，無(wú)法避免的高鹽水則另外處理后排入水體，沿海地區則直接排到海洋，通過(guò)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：要以農業(yè)灌溉為重點(diǎn)，輔以市政雜用、工業(yè)利用、景觀(guān)補水，以此為方向展開(kāi)資源化設施的規劃建設：


　　1. 農業(yè)灌溉用水需求大，理論上可將全部污水再生后用于農業(yè)灌溉，理論上實(shí)現全回用，全部資源化；


　　2. 目前的農業(yè)灌溉設施足以消納全部污水資源化，只是個(gè)水源轉換問(wèn)題；


　　3. 需要實(shí)施的工程是將再生水輸配到就近灌區的渠首，并建設調蓄設施，現有不承擔其他供水功能的灌溉調蓄庫容可直接用于調蓄再生水，預測已可調蓄相當數量的再生水量。


　　4. 農村污水可隨同治理設施同步就地實(shí)現農業(yè)灌溉（關(guān)中平原的生態(tài)澇池）；


　　5. 由于輸配及儲存設施的施工均不在城市建成區，預計從經(jīng)濟技術(shù)角度比較，遠優(yōu)于其他方向的資源化利用；


　   6. 再生水用于農業(yè)灌溉后，相應污水處理廠(chǎng)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，尤其是灌溉季節的生態(tài)需水，發(fā)揮關(guān)鍵作用。