城市污水再生利用科技需求与发展战略研究

Water shortage has become one of the important factors restricting the social and economic development of China. Wastewater reclamation and reuse is an effective approach for solving the problem of water shortage, and the key of it is to guarantee the safety of reclaimed-water quality. However, the pathogenic microorganisms, toxic and harmful chemical pollutants in sewage will bring harm effect to the safety of reclaimed water, so the research and development on cutting-edge technologies and systems for wastewater reclamation has become an important topic of urgent. The strategy of research and development on sewage recycling theory and technology is of great significance for safe use of reclaimed water. The purpose of this study is to promote the safe and efficient use of reclaimed water, and the roadmap and priority research areas of sewage recycling technology will be proposed based on the researches on the utilization potential of sewage, status of reclaimed water use, status and development trend of sewage recycling technology, the key scientific question on safe and efficient use of reclaimed water.

我国是一个严重缺水的国家，水资源短缺已经成为制约社会和经济发展的重要因素之一。污水再生利用是解决水资源短缺问题的有效途径，其关键是水质安全保障。但是，污水中的病原微生物、有毒有害化学物质、氮磷等多种多样的污染物会对再生水安全带来危害，研究开发和不断完善污水再生利用技术体系，保障再生水利用安全，已经成为迫切解决的重要课题。明确我国城市污水再生利用科技发展战略，对指导污水再生利用研究具有重要的意义。本研究将污水作为城市重要水资源，以促进城市污水资源的安全高效利用为目的，在研究城市污水资源化利用途径与潜力、再生水利用现状与发展趋势、城市污水再生利用技术现状与发展趋势、再生水安全高效利用中的关键科学问题和城市污水再生利用面临的课题与科技需求等的基础上，提出我国城市污水再生利用科技发展路线图、重点和优先研究领域。

污水再生利用是缓解我国水资源短缺问题的有效途径，也是保障水资源可持续利用的国家重大需求。目前，再生水在城市杂用、地表水补给（景观利用）、地下水补给、工业利用等方面的应用越来越广泛，与人们生产生活密切相关。.污水再生利用的关键是安全保障。本研究以促进城市污水资源(Wastewater Resource, WWR)的安全高效利用为目的，分析城市污水及其关键组分的资源化利用途径，识别污水再生利用的关键科学问题与科技需求，提出我国城市污水再生利用科技发展重点方向和优先研究领域建议。本研究取得以下主要成果：.（1）掌握了我国城镇污水产排现状，重点分析了北京、天津、上海和重庆等典型城市的污水和处理厂出水水质特点。分析了污水内涵资源特别是水、有机质和氮磷等高价值无机元素的可能利用途径。.（2）通过国内外发展趋势分析，识别了污水再生利用面临的主要科学问题和技术需求，提出了面向污水资源(Wastewater Resource, WWR)极尽利用的“污水精炼(Wastewater Refining)”新理念，剖析了实现污水精炼的关键技术和可能的技术途径。.污水精炼的核心理念是将污水视为资源，改变以污染物分解和去除为基础的现有处理技术原理，通过污水中有价值物质的精细化筛分和定向转化，实现污水中水、有机质和无机盐等资源的安全、高效和极尽利用。污水精炼主要包括筛分、转化和利用三个关键环节。基于技术分析，针对不同的场景，提出了污水精炼生态模式(wRefine-E)和污水精炼高端模式(wRefine-S)两种技术途径，并对污水精炼关键技术(Wastewater Refining Technology)进行了分析；同时指出，再生水安全高效利用是污水精炼技术发展的重要推动力，污水再生与资源能源转化耦合是未来的必然发展方向。.积极开展污水再生利用领域国内外学术交流。项目执行期间，项目负责人当选为国际标准化组织水回用技术委员会城镇水回用技术分委员会主席(ISO/TC 282 Water Reuse/SC2 Water Reuse in Urban Areas) ，并组织召开了ISO/TC 282 /SC2第一次工作会议。与日本产业技术综合研究所（AIST），联合主办了2次污水再生利用前沿理论与技术研讨会；在国内，承办和主办了4次污水再生利用方面的学术研讨会。相关研究成果发表中文核心期刊论文5篇。