日本污水处理与再生利用现状分析

对日本水资源赋存状况、供水用水状况和污水处理与再生利用状况进行了系统梳理和分析。日本水资源总体较为充沛,但关东沿海、北九州和东海等地区严重缺水。近年来(2014—2018年)日本年人均综合用水量稳定在630 m³左右,约是中国的1.5倍;2018年,全国年污水处理总量约为146.4亿m³,平均污水处理成本为143.3日元/m³。日本的再生水利用总量约为2亿m³/a,再生水利用率约为1.5%。大型城市如东京等城市集中式再生水利用率为3.2%,显著高于全国平均水平。日本的再生水利用途径广泛,再生水分类统计工作细致且全面,针对冲厕、景观环境、融雪等9种用途进行分别统计可知：再生水的主要用途为补充地表水用水、观赏性景观环境用水和融雪用水,约占再生水利用总量的78.0%。日本在污水处理与再生利用信息统计、收集、分类等方面的经验和方法可为我国再生水利用规范化管理和发展提供重要参考。     

我国城市污水处理回用调查研究

在水利部主持下,开展了2007年全国城市污水处理回用现状的调查,取得了全国城市污水回用现状的基础数据.结果表明,2007年,全国城市污水回用总量为17.9×108m3,城市污水处理回用率为5.23%,主要用于工业、景观、农林牧业、城市非饮用水、地下水回灌.全国共有127座再生水厂,再生水管道总长1 421.78 km.再生水厂总投资为56.44×108元,中央财政投资、地方财政投资和其他投资分别占16%、26%和58%,再生水管网其他投资和地方财政投资分别为66%和32%,中央投资仅为2%.再生水发展状况具有较强的地域性,与当地的水资源状况、产业结构和经济状况有密切关系.     

西安市再生水利用存在问题及预测分析研究

污水作为一种稳定可靠、再生利用的水资源,经深度处理后可用作工业冷却水、城市杂用水、河流景观补充水及农业灌溉等方面。合理开发和利用再生水是解决水资源缺乏的有效途径。本文通过深入调查、分析西安市再生水利用现状,找出再生水利用率低的原因,提出针对性措施,并对防治对策进行定量分析,预测2015年西安市“污水再生利用率”为30．6％,可达到20％的国家考核要求。     

北京市清水与再生水协同利用优化模型

开展协同利用清水与再生水的城市供水系统优化研究具有重要的科学意义和广阔的应用前景.为促进城市水资源高效利用,基于多水源转换关系以及再生水生产能力和利用潜力,构建了面向多区域多部门的城市清水与再生水协同利用优化模型,并以水资源严重短缺的北京市为例进行实证研究.设置规划方案基准情景和规划替代方案情景,分别优化了清水与再生水的协同利用方案以及再生水厂群的运行方案.在规划方案基准情景下,再生水占研究区用水总量的32%,分别占农业、工业、环境用水量的60%、30%和42%.海淀区和石景山区再生水供给矛盾将较为突出.相比之下,规划替代方案情景可以获得更高的经济效益,总效益增加6. 21亿元,同时能增加再生水利用量36. 59%、减少清水用量14. 02%.规划替代方案能更加充分地利用现有设施,促进水资源循环利用.此外,还提供了在现有设施条件下,再生水利用量由政策规划值逐渐提升至最佳规模过程中再生水厂群的运行过渡方案.本文建立的研究方法具有较广泛的适用性,可用于解决其它具有再生水利用潜力地区的水资源短缺问题.     

新疆再生水补给地下含水层的可行性探讨——以乌鲁木齐市为例

利用再生水补给地下含水层是再生水利用的前沿领域,在干旱缺水的新疆开展再生水补给地下含水层,是缓解水资源紧缺、地下水超采、水重复利用率低及水污染严重等问题的有效途径。以乌鲁木齐市为例,通过分析城市水资源供需、再生水利用及水环境现状,考虑地下含水层空间条件及工程场地条件,对干旱区城市再生水补给地下含水层的优势和可行性进行探讨,并针对干旱区特殊的自然地理条件,提出了开展该项工作需要研究的重点问题。建议在新疆干旱区尽早开展再生水补给地下水的研究与实践工作,以促进城市再生水的安全利用,提早获得环境、经济和社会效益。     

黄河流域生态环境问题系统识别与展望

黄河流域是我国重要的生态安全屏障,其生态环境质量对保障流域高质量发展具有十分重要的作用.为进一步提高黄河流域生态保护治理的系统性、科学性和针对性,本文围绕黄河流域水环境、水资源、生态等主要问题进行了系统剖析,提出了加强黄河流域生态保护治理的对策和展望.结果表明：(1)黄河流域近年来水环境质量持续改善,但总体差于全国平均水平;农业农村污染防控压力大,2021年黄河流域农村生活污水治理率为25%,农业源COD、总磷占比超过50%;大量化工企业沿黄分布,工业固体废物、危险废物产生量分别占全国的46.94%、41.35%,流域结构性布局性水环境风险问题较为突出.(2)水资源短缺,2000-2018年多年平均天然河川径流量较1956-2000年减少12.5%,农业用水占比为64.68%,用水效率呈现上游低下、游高的特点,非常规水资源的利用量不足供水量的6%,矿井水和再生水利用有待提高.(3)近20年黄河流域生态脆弱性水平整体呈下降趋势,草地、湖泊、湿地等生态系统局部退化;水土流失面积占流域总面积的32.15%,内蒙古自治区、陕西省、甘肃省和山西省水土流失面积占全流域水土流失总面积的75.85%;...     

黄河流域城市水资源利用效率测算及影响因素分析

基于数据包络法的超效率SBM模型、DEA-Malmquist指数、泰尔指数、变异系数和Tobit回归模型,对黄河流域54个地级以上城市的市辖区水资源利用效率、区域差异和影响因素展开测算和分析.结果表明：①2007-2017年,黄河流域城市水资源利用效率远未达到有效水平,82.6%的城市水资源利用效率普遍处于生产前沿面之下,存在水资源配置效率低下和资源浪费、冗余问题;城市水资源利用效率平均值由0.469缓慢波动上升为0.540,区域差异逐渐缩小,总体上呈现黄河上游 > 黄河下游 > 黄河中游的态势.②黄河上游、中游城市水资源利用全要素生产率整体处于上升阶段,下游地区城市水资源利用全要素生产率却处于下降阶段,影响黄河流域城市水资源利用全要素生产率的主要因素在于纯技术效率.③经济发展水平、产业结构等与水资源利用效率呈正相关;市场化程度、水资源禀赋与水资源利用效率的相关性不显著;水效管理政策、水污染物排放与水资源利用效率呈现较为显著的负相关关系.     

天津市再生水利用现状的调查与研究

天津是一个资源性缺水城市,文章通过对天津市供排水需求与现状进行分析.论述了再生水在农田水利、工业、景观河道、民用等各方面的使用现状和发展前景,阐明了再生水在天津水资源利用领域的重要性.从技术角度分析了再生水处理的几种途径以及天津再生水利用规划、现状与存在的问题,提出天津市再生水利用的总体设想与建议.     

北京市城镇污水再生利用现状与潜力分析

北京市水资源严重匮乏,污水再生利用是支撑城市可持续发展和生态文明建设的重要途径和必然选择。近年来,北京市总用水量逐年递增,其中生态用水量增幅最大,截至2018年已达到13.4亿m3,占全市用水总量的34.1%。同年,北京市城镇污水处理能力达到19.1亿m3,污水处理率达到93.4%,污水处理量达到16.7亿m3,90%以上处理出水的COD、氨氮、总磷指标均已达到GB/T 18921—2019《城市污水再生利用景观环境用水水质》（湖、库）。目前,北京市的污水再生利用率约为56.3%。如将以色列82%的污水再生利用率作为发展目标,未来仍然有4.9亿m3的增长空间（以2018年北京市污水处理量为计算依据）,相当于2018年南水北调供水量的53%、全市生态用水量的37%。北京市农业、工业、生活和生态用水均存在再生水利用潜力。但污水再生水利用不同于常规水资源利用,目前利用体系仍有需要完善的部分,需要政策、科研、宣传教育等多方面提供支持。污水再生利用是解决北京市水资源短缺问题的重要途径,未来发展潜力巨大。     

再生水系统的可靠性:内涵及其保障措施

面对日益增长的社会经济可持续发展需求,污水再生利用已成为缓解水资源短缺和改善水环境质量问题的有效措施。随着集中式再生水系统应用规模的不断扩大和再生水利用途径的逐渐拓展,保障再生水系统的可靠性,即安全稳定高效运行显得越来越重要。目前,针对再生水系统可靠性的研究十分有限,尚未形成统一的认识和评价方法。面对再生水系统水质保障的复杂性和现有评价指标的局限性,提出了再生水系统可靠性的概念,并从冗余度、鲁棒性、弹韧性等多个维度详细阐释了再生水系统可靠性内涵、评价指标体系和保障措施。今后,需进一步深入探讨再生水系统可靠性评价方法,为构建安全可靠经济的再生水系统提供技术支撑。     

黄河断流的态势、成因与科学对策

从70年代以来，黄河持续断流，且断流情势日趋严重，它不仅发生在下游而且也已在源头出现。滔滔黄河缘何断流?70年代以来流域引黄水量剧增、到达下游水量锐减是主因；输沙需水量巨大和中游工程调节能力不足居次。归根结底，断流是人类活动所致，是人类对黄河水土资源过度利用的结果。流域降水量的丰枯波动对断流影响不大。为了缓解黄河断流，必须调整产业结构，切实提高水资源有效利用率；加强水土保持，增加生态用水量，改善生态环境，减少人黄泥沙；流域外调水是缓解北方省区缺水的重要措施之一，但应从长计议。     

黄河下游流域严重缺水成因分析

阐述了黄河水利枢纽库容及黄河中上游拦水筑坝现状。采用库容径流比,分析了黄河流域拦水筑坝的影响及黄河下游流域严重缺水的原因。总结了黄河流域水利枢纽建设中的经验与教训。提出了改进建议。     

黄河河川基流量演化规律及其驱动因子探讨

河川基流量是指地下水补给河川径流的水量。论文首次对黄河河川基流量50年来的时空演化规律和驱动因子做了较为全面的分析。研究表明:黄河河川基流量约占黄河河川径流量的44%,黄河河川基流量对维持健康黄河具有重要意义。受自然变化和人类活动影响,黄河干支流河川基流量50年来总体呈下降趋势;支流基流量变化可划分为双峰型、单峰型、直线下降型3种类型,干流区间基流量主要减少在黄河中游地区。黄河河川基流量具有维持河川径流、维护河流生态、湖泊以及表生生态植被良性发展等多种功能,河川基流量衰减导致湖泊萎缩、表生植被退化、加剧黄河断流等一系列生态环境负效应。通过对驱动因子进一步分析表明,降水量是维持河川基流量的主要来源,其变化影响黄河河川基流量变化趋势。人类活动是黄河河川基流量驱动因子中最活跃的因子,基流量衰减最明显的地区也是人类活动频繁的地区。因此维持健康的黄河必须要对黄河基流量进行科学保护和合理开发利用。     

汉江中下游水质模拟与预测--QUAL2K模型的应用

南水北调中线工程计划实施后,对汉江中下游的社会经济和生态环境都将产生影响.本文运用美国环保局最新推出的QUAL2K模型,探讨了汉江中下游的水质变化趋势.QUAL2K模型进行了部分修改,以克服QUAL2E的缺陷.将QUAL2E和QUAL2K都应用到研究河流的同一河段并比较模拟结果发现,QUAL2K比QUAL2E能更好的拟合野外观测数据.水质预测为2010年,南水北调中线工程从汉江年调水145×108m3,汉江中下游水质变化情况,预测因子为BOD,结果表明:BOD在汉江中下游江段普遍升高,这说明汉江中下游的水质总体下降,最大浓度变化分别为19.8%和21.8%.     

河道生态环境分区需水量的计算方法与实例分析

为真实反映流域各区间的河道生态环境需水量差异 ,同时解决流域上下游河道生态环境需水量的重复计算问题 ,提出了河道生态环境分区需水量的概念 ,对流域分区、河道功能确定和河道生态环境分区需水量计算方法进行了研究 .以黄河流域为例进行了实证分析 .结果表明 ,黄河流域的河道需水分区需水量差异显著 ,黄河下游区间的河道分区需水量最大 ,为 14 8 93× 10 8m3·a- 1 ,上游兰州—河口干流区间最小 ,为-5 0 12× 10 8m3·a- 1 ,龙羊峡—兰州干流区间和黄河下游区间河道分区需水量超过区间的自产水资源量 ,需要其它区间的水量补充 ,才能维持其河道的生态环境功能 .黄河流域的河道分区需水量之和为 2 3 0 6× 10 8m3·a- 1 ,约为流域地表水资源量的 3 9% ,说明黄河流域地表水资源的最大利用率应低于 61% .     

黄河流域生态环境脆弱性评价、空间分析及预测

生态环境脆弱性是制约经济可持续、高质量发展的重要因素。以2005—2018年黄河流域73个城市为研究对象,构建了黄河流域生态环境脆弱性的评价指标体系,采用主成分分析计算了黄河流域生态环境脆弱指数,并依据自然断点法将评价结果分为极度脆弱、重度脆弱、中度脆弱、轻度脆弱、微度脆弱五类。进一步通过空间相关分析揭示了黄河流域生态环境脆弱性的时空演变特征,并利用CA-Markov模型对黄河流域2025年生态环境脆弱性进行了预测。结果表明：（1）黄河上、中、下游生态环境脆弱性分别表现“低—中—高”的分布特征,且生态环境脆弱性变化趋势存在区别：上游虽差异较大但波动相似,中游波动方向相反,下游在2016年之后整体呈下降趋势。（2）黄河流域生态环境脆弱性存在空间相关性,上游呈现低—低聚集,下游呈现高—高聚集,中游空间相关性不显著。（3）预测2025年黄河流域中游地区重度脆弱有所扩张,下游地区极度脆弱向中心区域明显收缩。黄河流域生态环境的治理与保护并非一朝一夕之事,也并非某一流域单独能够完成的,黄河上、中、下游要根据不同的自然条件制定与之相适宜、符合整体发展需要的治理与保护措施。     

流域主体功能优化与黄河水资源再分配

立足流域主体功能优化概念内涵,系统性解析流域各类主体功能目标,基于流域主体功能评价指标体系建立以主体功能优化为目标导向的流域主体功能水资源分配机制,通过遗传算法求解多目标优化模型得到2017年黄河流域9省、自治区的四类水资源分配方案。研究结果表明：（1）流域主体功能实现水资源分配机制,使黄河流域最大可能节水23.01亿m³。（2）流域主体功能水资源分配机制给黄河流域主体功能实现分别带来4344.48亿元的生产功能增量、991.35亿元的生态功能价值增量,可多承载8194.84万人口。（3）减少宁夏和山东的农业用水及内蒙古工业用水分配对黄河流域水资源优化分配至关重要。     

黄河流域河水氮污染分析

通过对黄河水系干、支流1980－1990－1997－1999年河水氮污染水质监测数据进行分析，发现：（1）自流域上游至下游，各主要支流河水氮污染有增加的趋势，造成干流河水氮污染沿程亦呈增加的趋势；（2）点污染对黄河干、支流河水氮污染的贡献较大，但在1990－1997年间，流域河水氮污染的点源／面源之比有降低的趋势，干流潼关站河水中总氮的点源与面源之比由1990年的2．7降至1997年的1．8；（3）黄河干、支流河水氨氮、总氮的含量在1980－1990－1997－1999年间存在明显的加速上升趋势，主要是由流域废污水排放量和氮肥施用量的增加所致。