2023年《安全环境环保技术》之国内外城市节水技术概述2.docx

国内外城市节水技术概述 1.节水概论 随着社会和经济的不断开展，环境和资源问题日益突出，水便是其中的主要问题之一。1997年联合国水资源会议曾郑重向全世界发出警告：“水，不久将成为继石油危机之后的下一个社会危机〞。我国是一个缺水的国家，人均水资源拥有量仅为2150m3/a（按13亿人计），不到世界人均水平的四分之一，排在世界第109位。特别是“三北〞（东北、华北和西北）地区和经济兴旺的沿海地区，水的供需矛盾已十分突出。有关资料说明，我国每年因缺水而影响工业产值已达2300多亿元。预计到本世纪末，全国年总需水量将到达700亿m3，而缺水量也将到达70亿m3，水资源短缺已成为制约我国经济和社会开展的重要因素。 1.1节水的内涵 英文表达节水的概念有两个，即“SavingWater〞和“WaterConservation〞。但两个的意义有所不同。前者指较为具体的节约用水，后者的含义比较广泛，不同的学者或研究机构有不同的理解，但都倾向于采用经济的、社会的和技术的手段，以满足社会利益为目标，提高水资源的利用效率，保持水资源的可持续利用。我国节水型城市目标导那么（1997）中对节水作了如下定义：“节约用水指通过行政、技术、经济等管理手段加强用水管理，调整用水结构，改进用水工艺，实行方案用水，杜绝用水浪费，运用先进的科学技术建立科学的用水体系，有效地使用水资源，保护水资源，适应城市经济和城市建设持续开展的需要〞。这里，节约用水的含义已经超越了节省用水量的意义，它内容更广泛，还包括有关水资源立法、水价、管理体制等一系列行政管理措施。 1.2节水的意义 节水是一个全球性的问题，即使是水资源相对丰富的国家，如美国，也经常发生供水缺乏问题，自本世纪30年代至90年代，美国用水人口增加了一倍，而水资源产量却没有增加，1990年前后，约22%的大型系统出现了供水短缺。供水缺乏带来的损失是巨大的，世界有些城市为了满足干旱期间的城市用水，不得不关闭城市周围的农场，工业生产也受到影响。例如美国加利福尼亚的一次干旱中，仅一个县的损失就数亿美元。目前我国每年因缺水造成了工业产值的损失外，农业损失更是不计其数。另外，全球范围内的气候异常及水体污染，特别是人为造成的水污染，更加剧了本已十分紧缺的水资源。在这种情况下，节水具有非常重要的意义： （1）可以减少当前和未来的用水量，维持水资源的可持续利用； （2）节约当前给水系统的运行和维护费用，减少水厂的建设数量，或降低水厂建设的投资； （3）减少污水处理厂的建设数量或延缓污水处理构筑物的扩建，使现有系统可以接纳更多用户的污水，从而减少受纳水体的污染，节约建设资金和运行费用； （4）增强对干旱的预防能力，短期节水措施可以带来立竿见影的效果，而长期节水那么因大大降低了水资源的消耗量而能够提高正常时期的干旱防范能力； （5）具有社会意义，通过用水审计及其它措施，可以调整地区间的用水差异，防止用水不公及其它与用水相关的社会问题； （6）具有明显的环境效益，除了对野生生物、湿地和环境美化等方面的效益外，还有维护河流生态平衡、防止地下水过度开采而带来地下水污染等方面的效益。 2.国外节水技术概况 无论是美国、欧洲一些相对丰水的国家，还是阿拉伯海湾地区等贫水国家，节水作为水资源管理的一项重要活动和内容，已在世界范围内得到了广泛的实施，并形成了一些成熟的节水方法和技术，主要包括工业节水、生活用水节水、供水系统节水和其他节水技术。 美国是世界上节水研究最多的国家。早些时候，节水就已经成为干旱和意外缺水的应急措施。到了七十年代，受电力部门节约用电的影响，节水在硬件设备和公众教育等方面都得到了大大的开展，并成为根本的水管理措施。进入八十年代后，虽然还没有建立起专门的节水机构或立法机构，但各州已纷纷开展了节水运动。1990年，美国召开了由各州主要供水公司参加的“CONSERV90〞节水会议，成为首次全国性的节水会议和美国节水史上的里程碑，这次会议对有关节水的诸多问题，包括物理的、经济的、政治的、政策的等均进行了研究和讨论，由此节水成为了供水管理的一个可行的和永久性的组成局部。目前，各州普遍将节水和用水量管理视为水资源总体规划（IntegratedWaterResourcesPlanning）的一个局部。 欧洲国家大范围地实行节水要晚一些，例如英国比美国晚5～10年左右，英国在1988年建立了“节水者〞公司（CompanyofWaterConservators），旨在促进节水和环境管理的开展，满足公众需求。但直到1996年，才正式规定将节水纳入供水规划中。之后，英国全国各地的公共供水公司纷纷对其用水量和给水规划进行评估，节水工作全面展开。 阿拉伯海湾地区的国家是众所周知的缺水国家，自1978年以来，海湾合作委员会（GCC）的成员国采用了诸如废水回用和海水脱盐等昂贵的替代技术，以满足不断增长的需水量，沙特、科威特、卡塔尔和巴林等国由于长期、过量取用地下水，已导致了地下水源过分开采和水质变坏等问题。饱受缺水之苦的这些阿拉伯海湾国家都一致在寻求以节约用水为原那么来指导给水规划和管理的途径。目前节水已涉及到农业、生活和工业等领域。 实例一：Delaware河流流域节水实践 Delaware河流流域是美国一个包括了四个州的较大流域。长期以来，流域取水主要用于发电，其次是居民生活用水、工业用水、高尔夫球场浇灌、畜牧场用水及造雪等。通常取水量为13.3m3/s，6月份顶峰取水量到达26.5m3/s。面对这样大的供水量，Delaware河流流域内设立了一个专职部门，即Delaware河流流域委员会---DRBC（DelawareRiverBasinCommission），总体负责协调和解决区域性水资源矛盾问题。自80年代起，节水已成为DRBC在四个州的河流流域供水管理策略的一个有机组成局部。1983年4月，DRBC建立了一个节水咨询委员会––––WCAC（WaterConservationAdvisoryCommittee），要求它在以下三方面为DRBC提供咨询： （1）流域内四个州制定的“意外干旱形势对策〞的理由； （2）干旱期间降低用水量的可能方案； （3）控制每天用水量的长期节水方案。 WCAC的成员不仅有来自供水公司的代表，而且包括了其他代表各方面利益的代表。1983至1985年间，WCAC对DRBC所分配的两项干旱任务予以关注，对干旱防范方案进行了考察，干旱防范方案包括鉴别根本用水量、干旱期间应急用水规定、大宗用户干旱应急准备和要求、提议的或现存的可以采取节水措施的法律机构及公众信息效劳等。WCAC的资料说明，1985年顶峰用水期间，仅非根本用水一项就到达了15%的节水效果。1985年后，WCAC的工作重点转到了第三项，即推荐一个长期节水方案以控制每日用水量。长期节水措施包括立法和教育。DRBC已制订了6项节水法规：水源计量（SourceMetering）、效劳计量（ServiceMetering）、漏水检测及其修复（LeakageDetectionandRepair）、室内给排水设备节水性能（PerformanceofPlumbing）、节水方案（ConservationPlanning）和水价结构（RateStructures）等，预计到2023年，整个河流流域可以节水15.55～26.8万m3/d。1988年节约供水和污水处理费用2.5～4亿美元。 实例二：Kansas州Wichita的节水实践 节水和需水量管理是Wichita城市水资源方案的一个有机组成局部。城市节水工程已经帮助该市延缓了供水量的增加，并减少了新的水源开发，节省了本地区现有的水资源。节水活动包括公众宣传教育、公布景观浇水条例（以降低浇水量）、公布更新室内用水设备条例（以减少生活用水量）、鼓励工业冷却水的回用、加强漏水检测和修复等。同时实施新的水价体系，即逐级上升的水价结构体系（Invertedwaterratesstructure），用水量每提高一级，单位水费也随之提高一级。该市的节水措施预期可以节约平均日综合用水量的13%。 2.1国外工业节水技术 城市工业用水在城市用水中占有较大比例，有时甚至高达70％。因此工业节水对于城市节水具有重大意义。国外兴旺国家城市工业节水主要在于循环水和冷却水。 2.1.1循环用水 循环用水在美国工业中得到了广泛应用，据报道，加利福尼亚的SanJose在1988和1989年有15个工业行业，包括食品工业、金属精加工、纸张再处理、电子工业等，采用循环用水，总节水量达56万m3/a，总经济效益为200万美元。在这些循环用水工艺中，有些将工艺过程中的用水回收循环利用，有些那么在排放下水道前经预处理后回收利用。事实证明，一个工厂之内的循环用水，允许有较大的水质波动范围（回用于不同的生产工序），因此是首先应该考虑的节水措施。 2.1.2冷却塔回用水 国外很多公司通过改进冷却塔给水系统而节约用水，也有一些大公司如Exel微电子公司、Intel公司等采用臭氧对空调用水或其它轻度污染水进行处理回用，明显地减少了废水排放量。另外，很多工厂通过改进生产工艺和生产设备到达节约生产用水的目的。 2.1.3设备改进 很多工厂通过改进生产工艺的设备而减少用水量。许多公司采用反渗透生产去离子水时，通过采用新材料和改变运行参数大大减少了反渗透工艺中的流量。Dyna-Craft公司在电镀局部安装空气刀（AirKnife），将电镀的废酸洗液吹回到工艺池中，从而减少了清洗水。 2.1.4用水监测和雇员教育 资料说明，国外十分重视用水量监测，大局部工业监测设备较为完善，确保了节水措施发挥作用，同时促进降低漏损和杜绝其它浪费用水。除此之外，国外极其重视对雇员进行节水教育，雇员是节水运动的主体，他们节水意识的提高对保证节水效果是极其重要的。 实例三：工业用水节水––––美国California的工业节水 在美国California，平均有18%的城市供水进入制造业，还有12%的供水进入商业和效劳设施。由于节水对降低生产本钱有潜在作用，许多工业厂家开始加强厂内用水管理和减少用水量。1988～1989年间，CaliforniaSanJose城有15家工业开展了节水。这些工业大致可分为四种类型：食品工业、金属外表处理、纸张再处理、及电子制造等。这些公司节水总量达1.5亿加仑/年，节水产生的经济效益达200万美元/年。 2.2国外生活用水节水及其它节水技术 城市生活用水在城市用水中占有较大份额，例如沙特阿拉伯占47%左右，具有较大的节水潜力，其节水技术也研究得最为成熟。目前国外城市生活用水节水主要注重以下几个方面。 2.2.1城市生活用水监测和用水量估计 实行用水量监测，是为了了解实际的用水量和用水方式，进而得知供水系统的运行状况，为合理、公正地确定水价提供依据。用水量估计主要是通过调查和评估用水现状，按照节水原那么合理估计将来的生活用水量。 2.2.2采用节水型家庭卫生器具 节水型卫生器具一般是低流量或超低流量的卫生器具，研究说明，这种器具节水效果明显，用以代替低用水效率的卫生器具可平均节省32%的生活用水。节水型卫生器具包括节水型便具、节水型洗涤器具、节水型淋浴器具等。 2.2.3家庭草坪浇灌节水技术 据统计，美国大约有50%的拥有草坪的居民过量浇水，因此具有较大的节水潜力。该技术通过改进浇水方式、建立不同季节的浇水规定、控制浇水时间、选择抗旱草种等到达节水目的。1990年美国曾开发了一个试验程序，以降雨量和草坪跟部深度为主要影响因素，控制浇水量，结果证明该程序是可信的。 2.2.4水价结构和漏水控制 城市生活用水的水价结构反映了水的制造本钱、销售效益和其它效益。居民生活用水的水价是大多数公司首先关注的问题，因为其份额大且使用群体稳定。节水型水价的研究在美国进行得很多。国外研究证明，漏水控制的节水效果也是相当明显的，英国北爱尔兰在未实行漏水控制之前，每幢建筑物平均漏水量为23-40L/h，在实行漏水控制后，平均漏水降至8～