以系统性思维开展水环境治理规划设计第七部分非常规水资源的系统性利用主讲:北溪2019年3月录制本节课程的主要内容1再生水的历史
由来2再生水和中水的概念区别3建设中水设施的设计原则4再生水得以发展的原因趋势分析5再生水利用的意义6雨水利用的相关技术
要求7城市雨水控制及利用的必要性8城市雨水控制及利用的作用9海水淡化技术的发展10再生水的发展前景ξ1-再生水的历史由来
再生水是指废水或雨水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。和海水淡化、跨流域调水相比，再生水具
有明显的优势。从经济的角度看，再生水的成本最低，从环保的角度看，污水再生利用有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。《城市污水
再生利用技术政策》(建科[2006]100号)关于选择再生水用水途径的原则。城镇景观环境用水要优先利用再生水；工业用水和城市杂用
水要积极利用再生水；农业用水要充分利用符合要求的城镇污水二级处理厂的出水。《城镇污水再生利用工程设计规范》GB50335-2
016中关于污水再生利用工程的设计应以水质达标、水量稳定、标识明确、供水安全为目标。并强调城镇污水经处理达到一定标准后，应作为城
镇的一种合法水源予以积极开发利用，将再生水与天然水资源统一进行管理和调配。在解决城镇缺水问题时，应充分考虑污水再生利用。污水再生利
用方案未得到充分论证之前，不能盲目舍近求远兴建远距离调水工程。水资源优化配置的顺序应是：利用本地天然水、再生水、雨水、境外引水、淡
化海水。我国是有个水资源匮乏的国家，目前针对中水利用专项工程还没有专项资金的支持，只是政策上引导，各城市的中水利用量是根据此城市
的缺水程度不同而定的。ξ2-再生水和中水的概念区别中水是指污水经过处理后的出水，水质介于上水（给水）和下水（污水）之间，故称为中
水，中水用于回用，故称为再生水。这是沿用日本的叫法，其概念侧重于水质；再生水是指利用使用过的水做水源，通过水处理技术使之重新被使
用，内涵是水的来源，再生水可以是中水，如果处理的好也可以成为生活用水甚至直饮水。《建筑中水设计规范》GB50336-2002
中，关于中水术语的描述：中水：指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。中水系统：由
中水原水的收集、储存、处理和中水供给等工程设施组成的有机结合体，是建筑物或建筑小区的功能配套设施之一。建筑小区中水可选择的水源有：
?1小区内建筑物杂排水；?2小区或城市污水处理厂出水；?3相对洁净的工业排水；?4小区内的雨水；?5小区生活污水。?注：
当城市污水回用处理厂出水达到中水水质标准时，建筑小区可直接连接中水管道使用；当城市污水回用处理厂出水未达到中水水质标准时，可作为中
水原水进一步处理，达到中水水质标准后方可使用。ξ3-建设中水设施的设计原则《建筑中水设计规范》GB50336-2002总则1
为实现污水、废水资源化，节约用水，治理污染，保护环境，使建筑中水工程设计做到安全可靠、经济适用、技术先进，制订本规范。3各种
污水、废水资源，应根据当地的水资源情况和经济发展水平充分利用。4缺水城市和缺水地区在进行各类建筑物和建筑小区建设时，其总体规划设
计应包括污水、废水、雨水资源的综合利用和中水设施建设的内容。5缺水城市和缺水地区适合建设中水设施的工程项目，应按照当地有关规定配
套建设中水设施。中水设施必须与主体工程同时设计，同时施工，同时使用。6中水工程设计，应根据可利用原水的水质、水量和中水用途，进行
水量平衡和技术经济分析，合理确定中水水源、系统型式、处理工艺和规模。9中水设施设计合理使用年限应与主体建筑设计标准相符合。10
中水工程设计必须采取确保使用、维修的安全措施，严禁中水进入生活饮用水给水系统。11建筑中水设计除应执行本规范外，尚应符合国家现行
有关强制性规范、标准的规定。ξ3-规划建设中水设施的基本原则缺水城市和缺水地区在进行各类建筑物和建筑小区建设时，其总体规划设计应
包括污水、废水、雨水资源的综合利用和中水设施建设的内容。各种污水、废水资源，应根据当地的水资源情况和经济发展水平充分利用。在建
筑和建筑小区建设时，各种污废水、雨水资源的综合利用和配套中水设施的建设与建筑和建筑小区的水景观和生态环境建设紧密相关，是总体规划设
计的重要内容，应引起主体工程设计单位和规划建筑师的足够重视。把“充分利用各种污水、废水资源”作为建设中水设施的基本原则要求提出。
因为我国是一个水资源贫乏的国家，又是一个水污染严重的国家，不论南方、北方，东部地区、西部地区，缺水和污染的问题都到了非解决不可的
地步了。要解决就得从源头抓起，建筑物和建筑小区是生活用水的终端用户，又是点污染、面污染的源头，比起工、农业用水大户，小而分散，但总
量很大。节水和治污都必须从端头抓起。凡不符合有关国家排放标准要求的污水、废水，特别是在那些还没有完整下水道和污水处理厂的城镇和地区
决不能允许乱排滥放，必须对不符合环境排放标准的排水进行处理，这是环保和水污染防治的基本要求。再生利用是污水资源化和节水的要求。长
期以来，我们虽一直抓节水、抓治污，但随着用水量的增长，污水的排放量仍在不断增加，而污水处理率、重复使用率却一直上不去，缺水的情况也
在不断加剧，如果把造成点污染、面污染的污水作为一种资源，进行处理利用，即治了污又节省了水资源，变害为利，岂不是一举两得。因此在工
程建设时，首先要考虑的应是各种水资源的有效配置和利用，污废水既然是一种资源，就应该考虑它的处理和利用。污水处理不仅是污染防治的必须
，也是污水资源化和污废水处理效益的体现。因此，对建筑和建筑小区的所有污废水资源提出应充分利用的要求作为中水设施建设的基本原则要求，
是基于节水和治污两条基本原则的综合认识提出的，也是节水优先、治污为本原则的具体体现。ξ4-再生水得以发展的原因趋势分析从目前形势
来看，再生水产业得以发展的原因主要有以下几点。1、水量需求不断增加。2、水资源逐渐减少。3、环境政策日趋严格。4、经济所需。城市
污水再生利用与开发其他水源相比具有优势。首先城市污水数量巨大、稳定、不受气候条件和其它自然条件的限制，并且可以再生利用。同时，污水
处理厂就是再生水源地。污水作为再生利用水源与污水的产生基础上可以同步发生。其次，无论是在技术条件方面，还是经济利益的比较上，再生水
的发展都是完全可行的。据资料显示，将城市污水进行深度处理到可以回用作杂用水的程度，基建投资相当于从30公里外引水，若处理到回用作
高要求的工艺用水，其投资相当于从40~60公里外引水。南水北调中线工程每年调水量100多亿立方米，主体工程投资超过1000亿元，基
投资约3500~4000元/t。再生水的基建投资远比远距离引水经济。海水中含有3.5%的溶盐和大量有机物，其杂质含量为污水二级处
理出水的35倍以上，需要采用复杂的预处理和反渗或闪蒸等昂贵的处理技术，因此无论基建费或单位成本，海水淡化都高于再生水利用。国际上海
水淡化的产水成本大多在每吨1.1美元至2.5美元之间，与其消费水价相当。中国的海水淡化成本已降至5元左右，如建造大型设施更加可能降
至3.7元左右。即便如此，价格也远远高于再生水不足一元的回用价格。ξ5-再生水利用的意义水是城市发展的基础性资源和战略性经济资源
，随着城市化进程和经济的发展，以及日趋严重的环境污染，水资源日趋紧张，并成为制约城市发展的瓶颈。推进污水深度处理，普及再生水利用是
人类与自然协调发展、创造良好水环境、促进循环型城市发展进程的重要举措。国际上，对于水资源的管理目标已发生重大变化，即从控制水、开发
水、利用水转变为以水质再生为核心的“水的循环再用”和“水生态的修复和恢复”，从根本上实现水生态的良性循环，保障水资源的可持续利用。
缓解水资源短缺途径据有关资料统计，城市供水的80%转化为污水，经收集处理后，其中70%的再生水可以再次循环使用。这意味着通过污水
回用，可以在现有供水量不变的情况下，使城市的可用水量至少增加50%以上。世界各国无不重视再生水利用，再生水作为一种合法的替代水源，
正在得到越来越广泛的利用，并成为城市水资源的重要组成部分。能带来可观的效益再生水合理利用能维持生态平衡，同时改变传统的“开采一利
用一排放”开采模式，有效的保护水资源，实现水资源一定程度的良性循环，不但可以清除废污水对城市环境的不利影响，而且可以进一步净化环境
，美化环境。ξ6-雨水利用的相关技术要求《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》GB50400-2016术语雨水控制及
利用：径流总量、径流峰值、径流污染控制设施的总称，包括雨水入渗(渗透)、收集回用、调蓄排放等。雨水控制与利用包括3个方面的内
容：入渗利用，增加土壤含水量，有时又称间接利用；收集后净化回用，替代自来水，有时又称直接利用；先蓄存后排放，单纯削减雨水高峰流量
。雨水控制及利用使雨水通过渗、滞、蓄、净、用、排等技术措施实现雨水的良性循环。总则1．0．1为构建城镇源头雨水低影响开发系统，
建设或修复水环境与生态环境，实现源头雨水的径流总量控制、径流峰值控制和径流污染控制，使建筑、小区与厂区的低影响开发雨水系统工程做到
技术先进、经济合理、安全可靠，制定本规范。1．0．3雨水控制及利用工程应根据项目的具体情况、当地的水资源状况和经济发展水平合理采
用低影响开发雨水系统的各项技术。1．0．5规划和设计阶段文件应包括雨水控制及利用内容。雨水控制及利用设施应与项目主体工程同时规划
设计，同时施工，同时使用。1．0．6雨水控制及利用工程应采取确保人身安全、使用及维修安全的措施。1．0．7雨水控制及利用工程应
结合室外总平面、园林景观、建筑、给水排水等专业相互配合设计。ξ7-城市雨水控制及利用的必要性(1)维护自然界水循环环境的需要。城
市化造成的地面硬化改变了原地面的水文特性。地面硬化之前正常降雨形成的地面径流量与雨水入渗量之比约为2：8，地面硬化后二者比例变为8
：2。地面硬化干扰了自然的水文循环，大量雨水流失，城市地下水从降水中获得的补给量逐年减少。以北京为例，20世纪80年代地下水年均补
给量比20世纪六七十年代减少了约2．6亿m3。使得地下水位下降现象加剧。(2)节水的需要。我国城市缺水问题却越来越严重，全国60
0多个城市中，有300多个缺水，严重缺水的城市有100多个，且均呈递增趋势，以至国家花费巨资搞城市调水工程。(3)修复城市生态环境
的需要。城市化造成的地面硬化还使土壤含水量减少，热岛效应加剧，水分蒸发量下降，空气干燥。这造成了城市生态环境的恶化。比如，北京城
区年平均气温比郊区偏高1．1度～1．4度，空气明显比郊区干燥。6月～9月的降雨量城区比郊区偏大7％～13％。(4)抑制城市洪涝的需
要。城市化使原有植被和土壤被不透水地面替代，加速了雨水向城市各条河道的汇集，使洪峰流量迅速形成。呈现出城市越大、水涝灾害越严重的
怪象。降雨量和降雨类型相似的条件下，20世纪80年代北京城区的径流洪峰流量是50年代的2倍。发达国家城市化导致的水文生态失衡、洪涝
灾害频发问题在20世纪50年代就明显化。据此根据多年来的总结经验，世界各国已开始倡导低影响开发理念，要求开发区中引入就地雨水处理系
统。通过滞留雨水，减少峰值流量与延缓汇流时间达到减少水涝灾害目的，并利用雨水作为中水的水源。ξ8-城市雨水控制及利用的作用城市雨
水控制及利用，是通过雨水入渗调控和地表(包括屋面)径流调控，实现雨水的资源化，使水文循环向着有利于城市生活的方向发展。城市雨水控制
及利用有几个方面的功能：一、节水功能。用雨水冲洗厕所、浇洒路面、浇灌草坪、水景补水等，可节省城市自来水；二、水生态环境修复功
能。雨水入渗可增加土壤的含水量，改善水环境乃至生态环境；三、雨洪调蓄功能。土壤的雨水入渗量增加和雨水径流的存储，提高城市排洪
系统的可靠性，减少城市洪涝。?城市雨水控制及利用技术的有效推广，将实现我国给水排水领域理念的一重要转变，即把快速排除城市雨洪变为降
雨地下渗透、储存调节，修复城市雨水循环途径；同时将促进健康住宅、生态住区的发展，促进我国城市向生态城市转化。雨水控制及利用首先是一
项环境工程，城市开发建设的同时需要投资将受损的环境给以修复，?雨水控制及利用工程中的收集回用系统还能获取直接的经济效益。据测算，回
用雨水的运行成本要低于再生污水-中水，总成本低于异地调水的成本。因此，雨水收集回用在经济上是可行的。特别是自来水价高的缺水城市，雨
水回用的经济效益比较明显。ξ9-海水淡化技术的发展海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总
量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、
反渗透法、以及碳酸铵离子交换法，目前应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。由于《https://baike.baidu.com/
item/%E4%B8%AD%E5%8D%8E%E4%BA%BA%E6%B0%91%E5%85%B1%E5%92%8C%E5%9B
%BD%E6%B0%B4%E6%B3%95中华人民共和国水法》未能将海水淡化列入水资源配置，海水利用也缺乏系统的法律规范，因此海水
淡化的相关政策很难推进。分析人士指出，若国家能给予海水利用工程与国家公益性水利工程同等的地位，将海水淡化纳入国家水资源配置体系和区
域水资源规划，必将极大地促进海水淡化产业的发展。在海水淡化技术已成熟的今天，经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内，"成本和投
资费用过高"，一直被视为是海水淡化难以大胆使用的主要问题。实际发展中海水淡化的能耗指标已从40年前的26.4kW·h/m3降到2.
9kW·h/m3，成大为降低。在不久的将来，随着国家政策和海水淡化技术的发展，海水淡化的成本问题将得以解决。海水将作为沿海地区的首
选非传统水源。远程调水引滦入津：2.3元/立方米(直接成本)南水北调:5-20元/立方米(到北京平均水价)海水淡化海水：4--7元
/立方米(综合成本)苦咸水：2--4元/立方米(综合成本)ξ10-再生水的发展前景要求再生水处理和应用是一项庞大的复杂的系统工程
，也是长期的任务，需要制度、法律、行政、管理、教育、宣传、技术、财政等多方面的配合。重点应开展以下工作：⑴制定再生水处理、应用相关
的法律法规。政府应该是城市再生水利用工作的主要承担者。政府应积极组建城市再生水利用的管理部门并通过必要的立法和行政手段贯彻实
施再生水利用的一系列策略。⑵开展相关教育工作，加强公众对城市再生水利用的认识。通过多种媒体形式开展有针对性的宣传教育，让人们了解水环境劣化的现状和危害，增强对节约用水和再生水利用的认识，解除公众对再生水的心理障碍，取得社会对再生水利用的共识和支持。⑶制定城市再生水利用的规划。应以流域为单位，制定再生水利用的规划，充分考虑现有供水系统、排水系统和防洪系统的现状，综合考虑地下水、地表水、再生水、雨水、海水等水源，考虑流域内工农业的用水需求和用水结构、水环境质量现状等，制定再生水利用的的详细发展目标和发展思路。⑷开展再生水利用的关键技术研究。工程的实施最终需依靠技术来完成，应尽快开展污水再生全流程技术、经济高效污水回用技术、雨水水文循环修复技术等研究工作。⑸建立城市再生水利用的示范工程。本课程第七章节的内容暂时结束，谢谢大家提出宝贵意见。联系方式：tel：18095212591；1353460045@qq.com下一章课的内容为：城市给水工程的系统性规划 |
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