導(dǎo)語：再生水廠是現(xiàn)代城市發(fā)展和水資源保護(hù)不可或缺的組成部分，城市再生水廠在國外已經(jīng)有較為成熟的經(jīng)驗(yàn)。總體來講，美國、新加坡、納米比亞、澳大利亞、日本、以色列等國家在再生水回用量與回用技術(shù)上處于全球領(lǐng)先地位。開展污水回收利用，推廣再生水使用已經(jīng)在各國水資源規(guī)劃與利用中凸顯出越來越高的地位，相信再生水的利用前景會越來越廣闊。
美國
在全世界范圍內(nèi)，美國的再生水廠不僅起步早，而且規(guī)模和先進(jìn)程度也都位居前列，在全球十大再生水廠中就有四座來自美國，今天我們重點(diǎn)介紹其中的兩座：21世紀(jì)水廠和West Basin 再生水廠。
美國雖然水資源量豐富，但加利福尼亞、德克薩斯、佛羅里達(dá)和亞利桑那等州仍屬于水資源短缺、地下水超采嚴(yán)重地區(qū)， 因此再生水廠被廣泛地用于這些地區(qū)的城市市政、工業(yè)設(shè)備冷卻、農(nóng)業(yè)灌溉、河湖景觀娛樂、地下水補(bǔ)給等方面。
21世紀(jì)水廠
1975年，加州橙縣水管局在加州泉水谷地區(qū)建造了一座名為“21世紀(jì)水廠”，該廠是世界上第一個采用膜處理的再生水廠。
自1933年成立以來，橙縣水務(wù)部門(Orange County Water District, OCWD)一直在監(jiān)測該流域的地下水位，并在當(dāng)時啟動了地下水補(bǔ)給計劃。因?yàn)樽匀谎a(bǔ)給不再能夠抵消地下水開采帶來的影響，OCWD 開始從其他來源進(jìn)口水，但是依靠遙遠(yuǎn)的流域來解渴和補(bǔ)給地下水也會帶來一些挑戰(zhàn)，比如進(jìn)口水源的昂貴和環(huán)境敏感地區(qū)對瀕危物種的影響。
在1963年，橙縣水管局就開始研究將二級污水進(jìn)行深度處理后回注地下，直到21世紀(jì)水廠投產(chǎn)運(yùn)行后，經(jīng)過多年的研發(fā)和建設(shè)，終于在2008年水管局又在21世紀(jì)水廠建立起全新的地下水補(bǔ)給系統(tǒng)，希望該系統(tǒng)不但能滿足橙縣北部和中部地區(qū)用水需求，同時也能補(bǔ)給地下水，解決海水入侵問題保護(hù)當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境。于是再生水地下水回灌系統(tǒng)(groundwater replenishment system, GWRS)不僅成為了橙縣可靠水資源的重要部分，并成為目前世界上最大的回用水間接用于飲用水和生態(tài)補(bǔ)給的污水凈化項目。而加州橙縣水管局由于在水回用方面的突出成就，也獲得了2014年“李光耀水獎”。
美國加州橙縣21世紀(jì)水廠不僅引領(lǐng)了再生水大規(guī)模利用，實(shí)踐飲用水水源循環(huán)制造，而且長期堅持并能持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，不失為低調(diào)而奢華的行業(yè)先行者。
West Basin 再生水廠
在美國加利福尼亞州洛杉磯地區(qū)還有一個再生水廠同樣堪稱經(jīng)典，并與21世紀(jì)水廠同樣入圍全球十大再生水廠，那就是West Basin 再生水廠。
West Basin 再生水廠采用了五種不同的工藝路線，分別為：
(1)二級出水+ 砂濾+ 消毒;
(2)二級硝化出水+ 砂濾+ 消毒;
(3)二級出水+MF+RO【低壓鍋爐】;
(4)二級出水+MF+RO【高壓鍋爐】;
(5)二級出水+ 石灰軟化+UV+H2O2。
這五種工藝分別滿足灌溉、工業(yè)冷卻、高低壓鍋爐用水及阻止海水入侵等目的，是名副其實(shí)的多用途水廠。
該廠從90年代逐漸興建，服務(wù)于當(dāng)?shù)刂苓?7個城市及洛杉磯地區(qū)的100萬人口，通過對外部水源、地表水、雨水、海水淡化及再生水等多種水源進(jìn)行處理回用，供給當(dāng)?shù)毓I(yè)及生態(tài)用水，很好地預(yù)防保護(hù)了洛杉磯沿海區(qū)域的生態(tài)，并解決了加州內(nèi)水源緊缺的問題。
West Basin 一共有5期再生水工程：
1947年，West Basin 城市水務(wù)局成立，服務(wù)人口85萬人。
1995年建立一期6萬m?/d 的廢水回用處理設(shè)施，滿足南加利福尼亞不斷增長的供水需求。其中1萬m?進(jìn)行地下水回灌以防止海水入侵( 石灰+RO)。
1997年，第一個使用Memcor 低壓膜的6萬m?/d 的再生水廠二期投產(chǎn)。其中2萬m?進(jìn)行地下水回灌以防止海水入侵(MF+RO)。
1998~2002年，該市2萬m?/d 的三期再生水廠又安裝了三套Memcor 系統(tǒng)，此系統(tǒng)作為預(yù)處理，提供鍋爐和冷卻所需的供水反滲透程序。
2006年4萬m?/d 的四期再生水投產(chǎn)。四期擴(kuò)建農(nóng)灌用水項目包括：預(yù)處理( 高速澄清池)、把原有回灌用濾池改造成農(nóng)罐用濾池、把原有的石灰澄清池改造成絮凝池、500萬gal 的貯水池;地下水回灌項目包括：微濾池的升級改造、反滲透池擴(kuò)建、增加紫外消毒、增加雙氧水投加設(shè)施等，共投資5200萬美元。West Basin 再生水廠的進(jìn)水鹽度約為700mg/L，MF+RO+RO 后減少到2mg/L。到2006年West Basin 再生水廠實(shí)際共產(chǎn)生輸水3330萬m?/ 年(9 萬m?/d)，超過23km的輸送管道。2006年處理成本約為0.63美元/m?，其主要資金來源包括撥款、地方撥款、依靠發(fā)行債券募集資金。
再生水地下水回灌系統(tǒng)(GWRS)
GWRS 是世界上最大、最先進(jìn)的凈化再利用系統(tǒng)。經(jīng)過橙縣衛(wèi)生部門(Orange County Sanitation District, OCSD)先處理的污水，不再排入太平洋，而是通過GWRS 進(jìn)一步凈化。在微濾、反滲透和紫外線與過氧化氫消毒三步高級工藝處理之后，可生產(chǎn)出符合，甚至優(yōu)于州及聯(lián)邦飲用水標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)水。這些凈化過的水通過自然滲透，補(bǔ)給橙縣地下水盆地，并補(bǔ)充飲用水。
自2008年1月開始運(yùn)營以來，GWRS 最初每天生產(chǎn)7000萬加侖(265,000m?)高度凈化水。2015年，該項目擴(kuò)建至1億加侖每天(378,000m?)。在增加從OCSD 到GWRS 輸水流量的設(shè)施建設(shè)完成之后，GWRS 的最終產(chǎn)量預(yù)計為1.3億加侖每天(492,000m?)。預(yù)計擴(kuò)建項目將于2023年完工并投入使用。
新加坡
NEWater 水廠
NEWater 的成功推廣，不僅歸功于新加坡政府戰(zhàn)略層面上的大力推動，同時還要?dú)w功于一系列卓越的品牌策劃。NEWater 和Usedwater 名稱的確立，摒棄了污水、廢水、中水、回用水等傳統(tǒng)詞匯，并且選擇在重大場合請國家領(lǐng)導(dǎo)人當(dāng)眾飲用，從而產(chǎn)生轟動效應(yīng)，有效地幫助民眾確立起對再生水安全性能的信心;并且建設(shè)了NEWater 接待中心，深入宣傳科普關(guān)于“水”的新理念，確立社會對水處理技術(shù)路線的信心。
旨在促進(jìn)社會護(hù)水、親水的“ABC”計劃(Active,Beautiful,CleanWater)， 充分展現(xiàn)了一個更好的雨水管理方式。盡可能把每滴雨水留住，將下水道、溝渠、水庫改造成為富有活力的、美麗的、清潔的小溪河流與湖泊，與鄰近的地上成為一體，以創(chuàng)造出充滿活力的社區(qū)公共空間。創(chuàng)辦新加坡水周，通過大型的論壇、展會、頒獎，使新加坡不但匯聚了全球最智慧的思想，還成功塑造了新時期水務(wù)領(lǐng)導(dǎo)者的形象，成功實(shí)現(xiàn)了從極端缺水國家到世界水務(wù)樞紐的跨越式發(fā)展。
納米比亞
溫得和克Goreangab 再生水廠
溫得和克是納米比亞的首都，位于納米比亞中心高地，地處喀拉哈里沙漠東部和納米比沙漠西部之間。離此最近的常年河流是距離為750km外的Kavango 河。為了解決旱季嚴(yán)重缺水的問題，1968年在溫得和克建造了一座產(chǎn)量為4800m?/d的再生水廠，成為世界上第一個市政污水回用做直接飲用水項目，處理后的城市污水經(jīng)過一系列復(fù)雜的處理達(dá)到飲用的程度。運(yùn)行的半個世紀(jì)中，水廠一直穩(wěn)定地生產(chǎn)出可接受的飲用水水質(zhì)的回用水。經(jīng)過幾次的擴(kuò)建，水廠現(xiàn)行的產(chǎn)水量已經(jīng)達(dá)到21,000m?/d。該廠的實(shí)踐證明采用今天的水處理技術(shù)，污水完全可以處理為飲用水。
該水廠建設(shè)初期工藝為：氣浮除藻—泡沫分離—化學(xué)澄清—砂濾—顆粒活性炭—氯化消毒。2002年擴(kuò)建后工藝為：臭氧預(yù)氧化—氣浮—砂濾—臭氧氧化—活性炭吸附—超濾—氯化消毒。
從1968年以來，回用水占溫得和克總供水量的4%。但是在旱季嚴(yán)重缺水的季節(jié)，回用水所占的比例可以達(dá)到31%。回用水配水之前同Goreangab水處理廠處理后的水相混合，旱季時最大的混合比為1:1，1968年以來平均的混合比為1:3.5。從Goreangab水處理廠來的混合水再同來自幾個其他水源水庫的水相混合，所以通常情況下，回用水在任何時期和任何區(qū)域所占的最大比例是25%。
1976~1983年，溫得和克進(jìn)行了回用水的流行病研究，還沒有發(fā)現(xiàn)癌癥或其他疾病的異常情況。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，使用回用水的地區(qū)腹瀉病的發(fā)病率并不比未使用的地區(qū)高。研究者用老鼠作致癌性研究，還作了回用水的誘變分析，以及對魚進(jìn)行了生物學(xué)監(jiān)視，結(jié)果都為陰性。研究者的結(jié)論是使用回用水對人類健康不會有不利影響。
澳大利亞
澳大利亞于20世紀(jì)90年代早期開始對再生水進(jìn)行利用，再生水在2001~2003年全國干旱時期發(fā)揮了重大作用，500多座城市污水處理廠生產(chǎn)的再生水有效緩解了干旱缺水和國家限水政策給城市發(fā)展和居民生活帶來的壓力，甚至在缺水地區(qū)一度成為不可替代的飲用水源。
澳大利亞農(nóng)村的再生水利用要多于城市，內(nèi)陸城市多于沿海城市，未來計劃主要向悉尼、堪培拉、昆士蘭、墨爾本以及南澳大利亞發(fā)展。2004年頒布的墨爾本都市水計劃中指出，再生水將更多地利用于鋼鐵廠、高爾夫球場、牧場、公園景觀用水以及住宅用水等方面。2004年昆士蘭頒布《再生水安全利用指南》草案旨在鼓勵對再生水的利用和發(fā)展。與此同時，布里斯班也積極開展綜合區(qū)域內(nèi)的再生水利用，建立再生水開發(fā)與監(jiān)管部門，確保所有區(qū)域綠地的發(fā)展要有再生水利用的規(guī)劃與設(shè)計，將用再生水的20%替代城市引用水源，實(shí)現(xiàn)零污水排入莫頓灣，保持對再生水的可持續(xù)使用。
再生水在澳大利亞悉尼奧運(yùn)村被廣泛利用，其中包括：大面積的草坪灌溉、沖廁、消防、洗衣、裝飾以及噴泉娛樂場所和新商業(yè)區(qū)用水。悉尼奧運(yùn)村再生水利用項目的關(guān)鍵和核心是再生水的質(zhì)量，采用兩條供水管網(wǎng)分別輸送再生水和飲用水，與日本的雙管供水系統(tǒng)相似。為了保障公共健康和飲用水安全，對再生水水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并且在所有使用再生水的地區(qū)采用有效措施減少再生水與飲用水接觸風(fēng)險，尤其是再生水和飲用水共同使用的地方采用了明顯的標(biāo)志和公共警示信息。悉尼的再生水循環(huán)過程包涵了一系列新興、有效的技術(shù)，這些技術(shù)用于生物處理過程、微過濾和反過濾過程;同時使用高科技的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對循環(huán)再生水的操作和監(jiān)控進(jìn)行自動和連續(xù)的監(jiān)測，確保了再生水水質(zhì)安全。
Luggage Point 再生水廠
澳大利亞Luggage Point 再生水廠處理規(guī)模7萬m?/d，處理工藝包括了化學(xué)沉淀、微濾、反滲透、UV 消毒、高級氧化等多重保障手段。污水處理的二級出水經(jīng)過該廠的處理后接近飲用水級別，當(dāng)有需要時會補(bǔ)充到布里斯班的飲用水源地。
Gerroa 污水處理廠
Gerroa 污水處理廠平均流量為2200m?/d，在傳統(tǒng)的污水生物處理工藝之后引入了砂濾、臭氧、生物活性炭、微濾、紫外線消毒等各種技術(shù)手段。Gerroa 污水處理廠以其復(fù)雜的工藝流程和高質(zhì)量的出水水質(zhì)成為南半球污水再生利用領(lǐng)域中最為知名的污水處理廠之一。
日本
日本的水資源相對豐富，但由于國土狹窄，水資源利用率不高，加之二戰(zhàn)后日本重建和20世紀(jì)70年代起日本經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)用水、生活用水耗費(fèi)巨大， 造成日本部分地區(qū)，特別是一些大中城市頻繁發(fā)生嚴(yán)重的缺水、斷水現(xiàn)象，迫使日本政府不得不大力加強(qiáng)節(jié)水和水循環(huán)利用措施。
日本于1962年開始利用再生水，并從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)入了高速發(fā)展階段，并在當(dāng)時的日本通產(chǎn)省下面成立了一個專門從事污水再生利用的技術(shù)開發(fā)和推廣機(jī)構(gòu)——財團(tuán)法人造水促進(jìn)中心。
日本城市污水處理主要以集中處理和分散處理兩種模式為主，而其中生活雜用再生水主要以分散處理模式為主，其他用途再生水以集中處理為主。日本再生水的輸送采用的是兩管水系統(tǒng)：其一為飲用水系統(tǒng)，其二為再生水系統(tǒng)，該系統(tǒng)被稱之為獨(dú)特的“中水道”系統(tǒng)，也被稱之為經(jīng)典“日本模式”。“中水道”系統(tǒng)除采用傳統(tǒng)的污水處理方法外，又開發(fā)了一種地下毛細(xì)管滲透系統(tǒng)，將污水處理與綠化結(jié)合起來，通過滲透在灌溉的同時補(bǔ)充地下水。
其實(shí)，日本的再生水很少用于農(nóng)業(yè)灌溉，大多作為生活用水，在日本南部地區(qū)，甚至直接作為飲用水。
2009年，日本公布《下水道白皮書》，強(qiáng)調(diào)對再生水利用的重要性，在再生水安全性方面比較重視對再生水水質(zhì)數(shù)據(jù)的積累與分析，積極進(jìn)行再生水相關(guān)信息的公開，嚴(yán)格控制再生水的水質(zhì)，定期向公眾公開監(jiān)測結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)安全利用再生水的目的。
東京都有明再生水廠
日本的再生水廠大多數(shù)建在地下。位于東京都江東區(qū)的有明水再生中心的地上是一座運(yùn)動場，可供大家健身鍛煉。
東京都將再生水定義為在通常的污水處理工藝上再進(jìn)行過濾、臭氧處理等深度處理后的水。目前，東京都有數(shù)個再生水供水區(qū)域和再生水廠。以芝浦水再生中心為例，通過砂濾設(shè)施去除二級出水中的細(xì)小污染物，加入次氯酸鈉作為污水處理廠的機(jī)械設(shè)備清洗用水、冷卻用水和沖廁用水等。另外通過膜生物過濾、臭氧消毒、臭氧耐性膜過濾等工藝去除二級出水中的渾濁和臭味，以供給周邊地區(qū)作為沖廁用水。
以色列
以色列是世界上水資源最匱乏的國家之一，但其對再生水的認(rèn)識比較早。以色列長期缺水，所以以色列人認(rèn)為，把城市污水作為傳統(tǒng)的水資源加以開發(fā)利用是解決水問題的唯一出路。
早在20世紀(jì)60年代，以色列政府就把污水回用列為一項國家政策：廢水如果沒用盡，不可使用海水淡化，城市的每一滴水應(yīng)至少回用一次。以色列已經(jīng)將污水處理作為了基本國策，在每個以色列人心中都將再生水銘記于心。到2020年，以色列100%的生活污水要實(shí)現(xiàn)再生利用，即滿足50%的灌溉用水需求。
Shafdan 再生水廠
以色列的Shafdan 再生水廠有很多自己的獨(dú)特處理方法，首先工廠的廢水通過普通設(shè)備凈化后將重新注入地下，再通過取自里雄萊錫安市和雅夫內(nèi)城的沙子進(jìn)行再一次過濾，通過這一過程，顯著改善了水質(zhì)，過濾后的水最終可以安全地用于各種形式的灌溉。該廠處理規(guī)模35萬m?/d，根據(jù)當(dāng)?shù)靥赜械牡刭|(zhì)發(fā)明了獨(dú)特的污水處理方法，也因此在聯(lián)合國的評選中脫穎而出成為了全球的樣板。
全球十大經(jīng)典再生水廠
● 美國加州橙縣21 世紀(jì)水廠——世界上第一個采用膜處理的再生水廠
● 新加坡NeWater 水廠——亞洲再生水工程領(lǐng)域的典范
● 納米比亞溫得和克Goreangab 再生水廠——世界第一個市政污水回用做直接飲用水項目
● 美國加利福尼亞州Monterey 再生水廠——美國首個再生水用于農(nóng)灌的大型工程，對世界其他地區(qū)此類項目的發(fā)展產(chǎn)生了明顯的影響
● 美國加州West Basin 再生水廠——再生水實(shí)現(xiàn)多種用途的經(jīng)典之作
● 美國維吉尼亞UOSA 再生水廠——踐行再生水回用于間接飲用的典范
● 澳大利亞Luggage Point 再生水廠——處理工藝包括了化學(xué)沉淀、微濾、反滲透、UV 消毒、高級氧化等多重保障手段，處理后接近飲用水級別
● 日本東京都有明再生水廠——再生水用于生活用水的典范
● 澳大利亞Gerroa 污水處理廠——南半球污水再生利用領(lǐng)域中最為知名的污水處理廠之一
● 以色列Shafdan 再生水廠——特有的地質(zhì)發(fā)明了獨(dú)特的污水處理方法，成為全球再生水利用的樣板
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