再生水利用:欧洲节水的有效途径
气候变化是全球共同面对的挑战。2023年上半年,干旱在欧洲南部蔓延。
近年来,部分欧洲地区河流流量减少,河湖水位和地下水水位下降,湿地逐渐干涸,部分地区由于地下水超采导致咸水入侵滨海含水层,因水资源量减少导致的水质恶化日益严重,干旱的频次及影响均急剧增加。水安全形势不容乐观,水资源的节约高效利用成为欧洲各国的必然选择,欧盟出台以再生水利用为核心的节水政策,倡议各成员国提高用水效率。
提出再生水利用倡议
2014年7月,欧盟委员会正式通过欧盟循环经济可持续发展战略,提出经济发展要由线性增长模式转型为循环型增长模式,不断提高资源利用效率,促进经济可持续发展。水是循环经济计划的七大领域之一,其重点是水的再利用,该计划通过鼓励污水处理回用,补充供水水源,提高用水效率,实现水资源的节约及可持续利用。
农业用水占欧盟各成员国总用水量的比重较大,节水潜力巨大。2012年,欧盟在《保护欧洲水资源蓝图》中首次提出再生水利用的倡议。2015年,《欧盟循环经济行动计划》明确要求各国通过立法落实再生水利用。
发布再生水法规
2016年,欧盟积极吸取西班牙、意大利等国家多年的再生水利用实践经验,组织专家编写并发布《在水框架指令下将再生水纳入水规划和管理的指南》,以技术指南的方式规范再生水项目建设和运行管理的原则及要求。为打消公众对再生水是否能用于农业生产的疑虑,2020年,欧盟提出《再生水利用的最低水质要求条例》,规范了农业灌溉中使用再生水的水质标准。《再生水利用的最低水质要求条例》获得欧洲议会通过,于2023年6月正式施行,允许各成员国在遵循相关基本标准的前提下,自行决定在本国的具体应用,欧盟将定期审查各成员国的实施情况。
欧盟再生水法规的发布,是循环经济政策在水资源领域的具体成果,这项法规也为国际社会提供了案例,为国际节水标准的制订贡献力量。目前,欧盟成员国的污水再利用量为每年11亿立方米,欧盟希望通过法规的发布,能推动再生水在农业灌溉领域的广泛应用,到2025年将再生水使用量提高至每年66亿立方米。
规定再生水水质标准
欧盟对再生水水质提出了详细要求,规定了四个等级的水质指标,并按照灌溉作物是否生食以及食用部分是否接触再生水等原则,将农作物分成四类,为每个作物类别确定了灌溉方式和最低水质标准。比如,A级水质的再生水(最优质的再生水等级)可以用于各种作物的灌溉,并且不限制灌溉方式;C级水质的再生水不允许灌溉水接触作物可食部分,并要求灌溉方式为滴灌或其他能避免接触作物可食部分的灌溉方式。
为了保证再生水利用全过程的安全可靠,欧盟要求验证再生水是否满足最低水质的要求,并进行常规检测。对于A级再生水,每周对大肠杆菌等常规指标进行监测;对于C级再生水,则是每半个月开展一次常规监测。
欧盟对再生水实行许可管理,要求许可证中需列明再生水水质等级、农业用途、使用地点、水回收设施、预计年产量、水质和监测要求,并对设施运营商提出了风险管理计划条件、消除风险的措施、许可证有效期等要求。如果产能发生重大变化、设备升级、增加了新设备或新工艺以及地表水体生态状况发生变化,设备运营商则需要定期重新审核许可证。
欧盟要求主管部门制定再生水风险管理计划,计划中应明确所有相关方职责,确定可能面临风险的环境和群体,提出防范性管理措施。同时,建立再生水利用追溯机制,解除公众对再生水利用的疑虑。
西班牙——
再生水利用的先锋
西班牙是欧洲再生水利用量最多的国家。在西班牙地中海盆地,水资源压力大,再生水利用量达11%。西班牙东部的胡卡尔河流域再生水利用量达24%,塞古拉和巴利阿里群岛的再生水利用量为50~60%。污水处理再利用是西班牙中小型农业地区灌溉用水的重要来源,灌溉用水占总再生水量的64%左右。如在西班牙穆尔西亚地区,每年有超过1亿立方米的再生水用于农业灌溉。
再生水用于灌溉 资料图片
2007年,西班牙制定了再生水利用法规,规范了再生水的用途以及不同用途的水质标准。一般主要以再生水中肠道线虫、大肠杆菌、悬浮物等细菌含量和再生水的浊度为衡量指标。对于超出规定范围的用途,西班牙采取灵活的管理方式,规定水质标准由流域管理部门参考法规中最接近该用途的水质标准制定。
西班牙明令禁止了再生水的一些用途。比如,禁止再生水用于影响人体健康的食品工业(工艺用水和清洁用水除外)、医疗及相关医疗设备、双壳类软体动物水厂养殖、游泳水、冷却塔和蒸发式冷凝器、公共场所或公共建筑室内空间的装饰性用水(如喷泉、水面墙)等。
西班牙要求各地方行政部门制定再生水利用方案,详细规定再生水处理程序、所需基础设施、财务分析和合理定价。如穆尔西亚地区的卫生局,要求方案的技术建议书中详细说明废水处理等级,并要求至少进行二级处理;要求记录污水处理厂出水分析以及再生处理流程图,必要的话根据再生水的预期用途采取三级处理。
葡萄牙——
注重风险管理方式
2019年,葡萄牙发布了再生水利用条例,详细规定了再生水项目健康和环境风险评估的许可程序,确定了再生水水质标准、风险等级以及风险管理相关要求。
与西班牙不同的是,在利用再生水进行灌溉时,葡萄牙更注重采取风险管理的方式,通过评估整个输水前端、末端以及使用端的风险,采取水质控制和管理措施相结合的方式,增加再生水使用的安全性。风险评估一般采用定量和定性相结合的评估方式,考虑不同风险因素的重要性,如危害等级、暴露途径、暴露场景,最后确定风险等级。
此外,葡萄牙进一步明确污水再生利用的具体水质标准以及相应的风险管理条件,葡萄牙的政策为今后推广再生水安全利用提供了法治基础和技术基础。
意大利——
早期预警保障水质安全
意大利的再生水利用量仅次于西班牙,拥有较为丰富的再生水利用实践经验。近年来,意大利尝试利用信息化技术辅助识别水质风险。
位于米兰南农业公园的佩斯基耶拉-博罗梅奥综合城市污水再利用厂,在欧盟“地平线2020”资金计划的支持下,落实欧盟安全使用再生水灌溉的相关要求,全面开展风险评估,确定开发早期预警系统,进一步增加再生水利用的安全性。
早期预警系统通过读取安装在污水处理厂的多参数传感器网络信号,结合使用实验室分析数据和开源模型数据,通过机器学习工具,检测系统故障或异常事件并进行快速干预,从而管理微生物和化学风险。系统主要使用人工神经网络技术,通过输入流量、pH值、氨、磷酸盐、温度和生物罐中的溶解氧以及出水硝酸盐等参数值,预测出水的总悬浮物浓度、生物需氧量、化学需氧量。
意大利污水再利用厂的早期预警系统,提高了识别再生水水质风险因素的效率,克服了传统方式耗时长、数据滞后的缺点,为再生水利用提供了更多安全保障。
作者为水利部国际经济技术合作交流中心教授级高级工程师