城市污水再生利用的必要性和面临的主要科学问题

　　充裕的水资源是现代社会经济稳定持续发展的重要基础之一，随着工业化和城市化的快速发展，水环境污染日益严重，水体污染造成的水质型缺水问题，近年来已成为备受关注的环境热点。上海作为中国重要的经济和科技中心，优质水资源极其匮乏，受到水质型水资源短缺的严重挑战。据统计，我国污水的排放量与城市缺水量大体相当，因此合理再生利用城市污水对维持上海经济良性发展、缓解水资源短缺、促进生态环境逐步恢复和平衡具有重要的社会、环境和经济意义。
　　1 水资源短缺已成为制约经济发展的重要因素
　　水资源是人类生产生活的最关键资源，但随着城市建设规模的扩大、人口的增多和经济的发展，水体遭到严重污染，水污染造成的水资源短缺已成为现代社会最关注的问题。据统计，地球上可以利用的水资源约占地球上总水量的 0.6 %， 而且分布不均。加上经济和人口的增长以及水源的污染，近年世界上许多国家发生了水荒。 我国淡水资源总量达到 28 000 亿 m3，为全球水资源的 6 %，居世界第六位，但人均水资源占有量仅 2 400 m3，只有世界人均占有量的四分之一，排在世界第 121 位，属世界 13个贫水国家之一。20 世纪末，我国已有80%的城市缺水，北方和西部地区尤为严重。目前，由于人口的剧增和城市的快速发展，淡水资源短缺的形势已更加严峻。由于水资源是人类生活和经济活动的基础资源之一，水资源的短缺会直接导致人民生活质量降低，造成经济不稳定和产值的损失。据统计目前全国每年缺水总量约为1 200 亿 m3，每年因此而影响工农业产值达 2 000 亿元以上，严重影响了人民生活，限制了工农业生产和城市的发展。水资源短缺已成为制约经济发展和人民生活质量提高的重要因素。上海地处黄浦江与长江交汇口，水资源丰富，但其黄浦江水源水质不佳，且近年来长江水源地展近岸水体的水质也呈下降趋势，缺乏就近可用的优质水资源已成为制约上海经济社会可持续发的因素之一。
　　2 污水再生利用是解决水资源短缺问题的主要策略
　　在水资源短缺问题日益严重的严峻形势之下，如何解决水资源的短缺问题和更好地保护环境，成为世界各国现阶段亟待解决的问题。 应对水资源的严重缺乏，解决途径主要有：节约用水、加强水资源保护和防止污染以及在天然水资源(地下水、地面水)之外开辟新水源。开辟新水源的途径包括异流域调水、海水淡化、雨水蓄用、极地拖冰、人工降雨和污水再生利用等。其中，污水再生资源化利用不仅可以缓解水资源短缺，又能减轻污水排放对水环境的污染，具有可观的社会、环境和经济效益，已成为世界各国解决水危机的主要策略。
　　2.1 国外污水再生利用现状
　　对于污水再生利用，国外发达国家在上世纪中期即已开展相关研究和应用。美国是最早开展污水回用的国家之一，早在1950年就利用模型进行了污水深度处理试验研究，分别在电厂、钢铁厂、核电站、生活杂用水、地下水回灌领域进行应用。据统计，美国城市污水再生利用 62 %用于农业灌溉，30%用于工业，其余 8 %则用于城市设施和地下水回灌。日本于1962年开始进行污水再生利用技术的开发和应用，1990 年日本已建成 1 369 座“中水”工程，濑户内海地区污水再生回用量已达到本地区淡水用量的 2/3，大大缓解了该地区水资源严重短缺的矛盾。新加坡是严重缺水国家，因此也十分重视污水回用。裕廊岛工业园区在2000年投产了一套产水规模30 000 m3 /d 的城市污水深度处理装置，其再生出水主要回用于化工给水和消防系统。以色列是节约用水特别是污水回用方面最具特色的国家，该国100 %的生活污水及72 %的城市污水已经回用，最大规模可达20万 m3/d。污水再生后主要回用于农业灌溉(42 %)，地下水回灌 (30%)及工业及市政等途径。为了进一步解决水资源缺乏问题，更好地使用回用水，欧盟国家还成立了一个提供污水回用处理服务的国际协会。该协会致力于环境保护和保障国民能享用充足的水资源，在世界范围内具有很大的反响。