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      再生水利用:歐洲節水的有效途徑

      時間:2023-08-07 來源:《中國水利報》

      氣候變化是全球共同面對的挑戰。2023年上半年,干旱在歐洲南部蔓延。

      近年來,部分歐洲地區河流流量減少,河湖水位和地下水水位下降,濕地逐漸干涸,部分地區由于地下水超采導致咸水入侵濱海含水層,因水資源量減少導致的水質惡化日益嚴重,干旱的頻次及影響均急劇增加。水安全形勢不容樂觀,水資源的節約高效利用成為歐洲各國的必然選擇,歐盟出臺以再生水利用為核心的節水政策,倡議各成員國提高用水效率。

      提出再生水利用倡議

      2014年7月,歐盟委員會正式通過歐盟循環經濟可持續發展戰略,提出經濟發展要由線性增長模式轉型為循環型增長模式,不斷提高資源利用效率,促進經濟可持續發展。水是循環經濟計劃的七大領域之一,其重點是水的再利用,該計劃通過鼓勵污水處理回用,補充供水水源,提高用水效率,實現水資源的節約及可持續利用。

      農業用水占歐盟各成員國總用水量的比重較大,節水潛力巨大。2012年,歐盟在《保護歐洲水資源藍圖》中首次提出再生水利用的倡議。2015年,《歐盟循環經濟行動計劃》明確要求各國通過立法落實再生水利用。

      發布再生水法規

      2016年,歐盟積極吸取西班牙、意大利等國家多年的再生水利用實踐經驗,組織專家編寫并發布《在水框架指令下將再生水納入水規劃和管理的指南》,以技術指南的方式規范再生水項目建設和運行管理的原則及要求。為打消公眾對再生水是否能用于農業生產的疑慮,2020年,歐盟提出《再生水利用的最低水質要求條例》,規范了農業灌溉中使用再生水的水質標準?!对偕玫淖畹退|要求條例》獲得歐洲議會通過,于2023年6月正式施行,允許各成員國在遵循相關基本標準的前提下,自行決定在本國的具體應用,歐盟將定期審查各成員國的實施情況。

      歐盟再生水法規的發布,是循環經濟政策在水資源領域的具體成果,這項法規也為國際社會提供了案例,為國際節水標準的制訂貢獻力量。目前,歐盟成員國的污水再利用量為每年11億立方米,歐盟希望通過法規的發布,能推動再生水在農業灌溉領域的廣泛應用,到2025年將再生水使用量提高至每年66億立方米。

      規定再生水水質標準

      歐盟對再生水水質提出了詳細要求,規定了四個等級的水質指標,并按照灌溉作物是否生食以及食用部分是否接觸再生水等原則,將農作物分成四類,為每個作物類別確定了灌溉方式和最低水質標準。比如,A級水質的再生水(最優質的再生水等級)可以用于各種作物的灌溉,并且不限制灌溉方式;C級水質的再生水不允許灌溉水接觸作物可食部分,并要求灌溉方式為滴灌或其他能避免接觸作物可食部分的灌溉方式。

      為了保證再生水利用全過程的安全可靠,歐盟要求驗證再生水是否滿足最低水質的要求,并進行常規檢測。對于A級再生水,每周對大腸桿菌等常規指標進行監測;對于C級再生水,則是每半個月開展一次常規監測。

      歐盟對再生水實行許可管理,要求許可證中需列明再生水水質等級、農業用途、使用地點、水回收設施、預計年產量、水質和監測要求,并對設施運營商提出了風險管理計劃條件、消除風險的措施、許可證有效期等要求。如果產能發生重大變化、設備升級、增加了新設備或新工藝以及地表水體生態狀況發生變化,設備運營商則需要定期重新審核許可證。

      歐盟要求主管部門制定再生水風險管理計劃,計劃中應明確所有相關方職責,確定可能面臨風險的環境和群體,提出防范性管理措施。同時,建立再生水利用追溯機制,解除公眾對再生水利用的疑慮。

      西班牙——

      再生水利用的先鋒

      西班牙是歐洲再生水利用量最多的國家。在西班牙地中海盆地,水資源壓力大,再生水利用量達11%。西班牙東部的胡卡爾河流域再生水利用量達24%,塞古拉和巴利阿里群島的再生水利用量為50~60%。污水處理再利用是西班牙中小型農業地區灌溉用水的重要來源,灌溉用水占總再生水量的64%左右。如在西班牙穆爾西亞地區,每年有超過1億立方米的再生水用于農業灌溉。

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      再生水用于灌溉   資料圖片

      2007年,西班牙制定了再生水利用法規,規范了再生水的用途以及不同用途的水質標準。一般主要以再生水中腸道線蟲、大腸桿菌、懸浮物等細菌含量和再生水的濁度為衡量指標。對于超出規定范圍的用途,西班牙采取靈活的管理方式,規定水質標準由流域管理部門參考法規中最接近該用途的水質標準制定。

      西班牙明令禁止了再生水的一些用途。比如,禁止再生水用于影響人體健康的食品工業(工藝用水和清潔用水除外)、醫療及相關醫療設備、雙殼類軟體動物水廠養殖、游泳水、冷卻塔和蒸發式冷凝器、公共場所或公共建筑室內空間的裝飾性用水(如噴泉、水面墻)等。

      西班牙要求各地方行政部門制定再生水利用方案,詳細規定再生水處理程序、所需基礎設施、財務分析和合理定價。如穆爾西亞地區的衛生局,要求方案的技術建議書中詳細說明廢水處理等級,并要求至少進行二級處理;要求記錄污水處理廠出水分析以及再生處理流程圖,必要的話根據再生水的預期用途采取三級處理。

      葡萄牙——

      注重風險管理方式

      2019年,葡萄牙發布了再生水利用條例,詳細規定了再生水項目健康和環境風險評估的許可程序,確定了再生水水質標準、風險等級以及風險管理相關要求。

      與西班牙不同的是,在利用再生水進行灌溉時,葡萄牙更注重采取風險管理的方式,通過評估整個輸水前端、末端以及使用端的風險,采取水質控制和管理措施相結合的方式,增加再生水使用的安全性。風險評估一般采用定量和定性相結合的評估方式,考慮不同風險因素的重要性,如危害等級、暴露途徑、暴露場景,最后確定風險等級。

      此外,葡萄牙進一步明確污水再生利用的具體水質標準以及相應的風險管理條件,葡萄牙的政策為今后推廣再生水安全利用提供了法治基礎和技術基礎。

      意大利——

      早期預警保障水質安全

      意大利的再生水利用量僅次于西班牙,擁有較為豐富的再生水利用實踐經驗。近年來,意大利嘗試利用信息化技術輔助識別水質風險。

      位于米蘭南農業公園的佩斯基耶拉-博羅梅奧綜合城市污水再利用廠,在歐盟“地平線2020”資金計劃的支持下,落實歐盟安全使用再生水灌溉的相關要求,全面開展風險評估,確定開發早期預警系統,進一步增加再生水利用的安全性。

      早期預警系統通過讀取安裝在污水處理廠的多參數傳感器網絡信號,結合使用實驗室分析數據和開源模型數據,通過機器學習工具,檢測系統故障或異常事件并進行快速干預,從而管理微生物和化學風險。系統主要使用人工神經網絡技術,通過輸入流量、pH值、氨、磷酸鹽、溫度和生物罐中的溶解氧以及出水硝酸鹽等參數值,預測出水的總懸浮物濃度、生物需氧量、化學需氧量。

      意大利污水再利用廠的早期預警系統,提高了識別再生水水質風險因素的效率,克服了傳統方式耗時長、數據滯后的缺點,為再生水利用提供了更多安全保障。

      作者為水利部國際經濟技術合作交流中心教授級高級工程師


      作者:孫巖 責任編輯:王盛楠
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