黄河流域区域再生水循环利用的制约因素和对策措施探讨

温慧娜，高 涵，张 翔，彭定华，寇杰锋*

1.生态环境部黄河流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心，河南 郑州 450000

2.生态环境部环境规划院，北京 100012

区域再生水循环利用是统筹区域水资源开发、水环境保护和水生态修复的污水资源化利用模式[1].国家发展和改革委员会等十部门联合印发了《关于推进污水资源化利用的指导意见》(发改环资〔2021〕13 号)，将污水资源化利用上升到国家战略[2].生态环境部、水利部、住建部、工信部等部委根据各自职能分工均出台了相应的实施方案.《关于印发〈区域再生水循环利用试点实施方案〉的通知》(环办水体〔2021〕28 号)[3]由生态环境部等四部门联合发布.2022 年12 月，生态环境部发布《关于公布2022 年区域再生水循环利用试点城市名单的通知》，确立了首批19 个试点城市[4]，其中黄河流域地级市占68.4%.黄河流域大部分地级市属于干旱缺水地区，地方政府申报本次试点的积极性较高.然而，通过深入调研黄河流域上中下游16 个地级市(西宁市、兰州市、兰州新区、张掖市、白银市、银川市、包头市、鄂尔多斯市、榆林市、延安市、晋城市、运城市、郑州市、开封市、烟台市、临沂市)的试点实施方案推进情况后发现，各地自然禀赋不同、经济社会发展需求差异、政府重视程度不同，以及政府相关职能部门对区域再生水循环利用模式认知水平的高低等诸多因素直接影响试点的推动和示范效果.“十四五”时期水生态环境保护工作面临向水资源、水环境和水生态即“三水统筹”转变的重大挑战，区域再生水循环利用作为新时期水生态环境保护领域的一项开拓性工作，是破解“三水统筹”难题的重要途径，是贯彻落实党的二十大报告提出的“降碳、减污、扩绿、增长”的有力举措，但同时也是一个涉及多部门多行业的复杂系统工程，可借鉴的研究成果和实践经验有限.本文旨在通过梳理影响黄河区域再生水循环利用的主要制约因素，提出切实可行的对策措施，以期为黄河流域地级市构建行之有效的区域再生水循环利用体系，推动城镇污水处理厂大量达标尾水在区域内循环再利用，以及实现“三水统筹”的系统治理提供借鉴，并为北方缺水城市探索水生态保护新路径提供参考.

1 区域再生水循环利用模式在地方的认知度和融合度调研

生态环境部主推的区域再生水循环利用模式是在重点排污口下游、河流入湖(海)口、支流入干流处等关键节点因地制宜建设人工湿地水质净化等工程设施，对处理达标后的排水进一步净化改善后，在一定区域统筹用于生产、生态、生活的污水资源化利用模式(见图1)，旨在着力推进污水处理厂达标尾水的水质净化和区域循环利用，研究破解水资源、水环境和水生态“三水统筹”治理难题，探索协同推进“降碳、减污、扩绿、增长”四位一体的目标[5].中央有关部委根据各自职能均推出了不同的污水资源化利用方案(见表1).水利部、工信部和农业农村部主推的污水资源化利用模式与生态环境部主推的区域再生水循环利用模式相比，各有侧重.水利部等六部门联合印发的《典型地区再生水利用配置试点方案》[6]，重在将再生水纳入水资源统一配置，主推的是“点对点”利用模式(见图2)，即鼓励工业园区、用水大户与再生水生产运营单位合作，建设“点对点”再生水生产输配设施.这种模式也是目前黄河流域大多数城市工业领域再生水的主要利用模式.工业和信息化部等六部门联合印发《工业废水循环利用实施方案》(工信部联节〔2021〕213 号)[7]，重在推进工业废水循环利用，提升工业水资源集约节约利用水平，落实工业废水近“零”排放.农业农村部主推的是农业农村污水以用促治工程，重点是农村污水就近就地资源化利用.

表1 中央有关部委落实污水资源化利用的方案Table 1 Comparison of the implementation of sewage resources reuse by relevant ministries and commissions of the Central government

图1 区域再生水循环利用模式图解析Fig.1 Analysis of regional reclaimed water recycling model

图2 点对点模式Fig.2 Point-to-point pattern

通过对青海省、甘肃省、内蒙古自治区、陕西省、山东省等地方生态环境、水利、住建、农业农村等部门的调研后发现，各地对实施区域再生水循环利用的必要性和可行性的认知度不同、看法不一，部分地级市对该模式的认知度较低，尤其是在用地紧张的老城市中心区，该模式与当地的再生水利用规划的融合度不高，亟需在地市层面全方位加大宣传力度，推动人工湿地水质净化工程与当地再生水利用规划，以及城镇污水处理厂和管网建设的衔接融合.

1.1 部分地级市对区域再生水循环利用模式的认知度低

目前黄河流域大型城镇污水处理厂的出水基本能够达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准[8]，部分省份如陕西省和河南省等执行严于一级A 的地方标准.黄河流域的城镇污水处理厂出水最普遍的利用途径是电厂冷却、河道补水和城市景观绿化.其中用于电厂冷却、城市景观绿化及杂用的回用模式在大部分地级市是“点对点”式，即从污水处理厂或者再生水厂直接到用水户，中间没有人工湿地水质净化工程环节.部分地级市对于是否需要进一步经人工湿地水质净化后回用存在不同意见.究其原因是，仅从再生水回用标准来看，污水处理厂一级A 标准的出水可以满足如城市杂用和景观绿化的用水标准需求，城镇污水处理厂出水标准与再生水利用标准对比见表2.这种认知仅从水质的物理化学指标角度判断是否能够回用，忽略了经人工湿地水质净化工程处理后的水生态品质更高更稳定的特点.人工湿地是实施水生态修复、污染削减、增加生态空间、改善生物多样性的重要手段，对于恢复流域水生态系统、为水体提供生态流量、促进区域再生水循环利用以及推进生态文明建设具有重要意义[9-12].人工湿地也是去除抗生素和其他新污染物最具潜力的技术之一[13-16].其次，单就再生水利用标准而言，目前国际上对再生水回用还没有一致认同的水质标准，我国自2002 年以来颁布了污水再生利用水质系列标准，但在实施过程中也遇到了诸多问题，有些指标值过于宽松而有些又过于严格，污水处理厂排放标准、水环境质量标准和再生水利用标准之间协同不够[17].我国再生水回用标准体系仍有较大的完善空间，根据本次调研，部分地级市污水处理厂出水直接回用于城市景观绿化的情景，经远距离管道输送至管网末端有明显异味，冬季在绿化用水大幅度减少的情况下，污水处理厂出水长期存储在调蓄库中水质也容易出现恶化.因此，区域再生水循环利用模式要想获得广泛认可，在地市层面应当持续加大宣传力度，多角度全方位扩大宣传覆盖面，打破地方职能部门对于回用标准的认知局限，因地制宜综合考虑回用模式的适应性.

表2 城镇污水处理厂出水标准与再生水利用标准对比Table 2 Comparison of effluent standard and reclaimed water utilization standard of urban sewage treatment plant

1.2 区域再生水循环利用模式与再生水利用规划的融合度不高

调研发现，黄河流域内多数城市的再生水利用规划尚未充分考虑区域再生水循环利用模式和要求，在规划层面和管理层面的衔接性和融合度均较低.《关于推进污水资源化利用的指导意见》是由国家发展和改革委员会等十部门联合印发，生态环境部、水利部、住建部、工信部等相关部委按照各自职能均出台了实施方案.国家层面目前在政策的顶层设计方面已形成合力，但是在地方层面依然存在各职能部门画地为牢、各自为政的现象.例如，再生水利用规划通常是由水利或住建部门牵头，城镇污水处理厂和管网工程的规划、建设和运营也通常是由住建部门负责，这些部门的管理者和专家对于区域再生水循环利用的模式缺乏基本的了解，导致区域再生水循环利用工程项目无法与当地再生水利用规划、城镇污水处理厂和管网建设充分衔接融合，很难在更大范围内得以推广.调研也发现，有些地方的生态环境、水利和住建部门对于各自分管的工程项目互相不了解的情况也较为普遍.

此外，黄河流域内大多数用水集中的老城区，在管道规划设计阶段未考虑再生水利用，供水管线多为自来水管道，后期实施中自来水管道改造的成本和施工难度较高.但新建城市如甘肃省兰州新区，在城市建设规划阶段就将再生水管道与城市道路同步铺设的情况在黄河流域内比较罕见.有些城市已建设的中水管网和泵站经常处于闲置状态.管网末端取水设施不配套，提升泵站规模较小、末端水压不稳定，导致使用再生水的民众接受度低，无法广泛用于小区绿化及冲厕等生活杂用.此外，流域内再生水用户类型较为单一，大部分城市的再生水利用去向为景观绿化和市政杂用.但因受到管网覆盖率低、取水点少、用水需求季节性差异大、经济收益差等因素影响，再生水利用总量和规模都很难提升.

2 区域再生水循环利用体系构建面临的主要制约因素

在黄河流域构建行之有效的区域再生水循环利用体系面临来自政策和技术两个层面的制约因素.政策方面的因素相对技术层面则更为急迫，政策层面的大力推动会在短期内产生效果，技术层面的因素则需要长期的投入.政策层面的制约主要表现在三方面：一是再生水尚未有效纳入水资源配置规划，流域内多数地方尚未针对再生水利用出台相关规定，尤其是缺少对再生水利用比例的考核机制；二是再生水尚未纳入水权交易市场，地方政府对于再生水的取用权和收益权没有明确的管理要求；三是再生水利用工程盈利能力较弱，在缺乏经济政策保障的情况下很难形成稳定的市场运营和长效运行机制.技术层面的制约也表现在三方面：一是冬季低温条件下，人工湿地工程的处理效果对运维技术的依赖度较高，不少地方的人工湿地工程往往缺乏专业的运维队伍；二是人工湿地工程建设有最小用地面积要求，对于城镇污水处理厂建成较早的地区，由于没有预留建设用地，很难真正将人工湿地水质净化工程与城镇污水处理厂有效衔接；三是针对再生水盐分升高和水质安全问题，需要根据不同的利用途径开展长期的跟踪研究.

2.1 再生水尚未有效纳入水资源优化配置体系

我国非常规水源利用在空间分布上呈现出“北多南少”的特点，且绝大部分分布在华北、西北等相对缺水的地区[18].将非常规水源如矿井水纳入水资源优化配置，在黄河流域宁夏回族自治区、内蒙古自治区、陕西省、山西省等煤炭能源基地已进行了多年积极的探索[19-22].例如，陕西省榆林市和山西省晋城市均针对矿井水的再利用出台了相关规定，将矿井水纳入了全市水资源配置，但是大量城镇污水处理厂的出水尚未得到有效配置.有些城市虽然出台了将再生水统一配置的实施细则，但在实际落实过程中因缺少具体的配置规划和方案，尤其是缺少对再生水利用比例的考核，实施效果并不理想.

近年来黄河流域多个城市如鄂尔多斯市、晋城市等城市逐步推进水权交易市场机制建设，但都未将再生水纳入水权交易市场，再生水资源的开发、利用与配置缺乏经济政策保障，再生水占有权、取用权和收益权也没有明确的管理要求，进一步制约了再生水的推广利用和良性发展.

再生水调蓄能力相对不足也是一项制约因素.黄河流域内多数城市再生水利用方式为通过再生水管网点对点输送至再生水用户，未规划建设再生水调蓄设施，也有部分地区依托自然坑塘和天然湖泊储存污水处理厂尾水，由于塘坝内水体流动性差易导致二次污染，天然湖泊受环境本底值影响水质不稳定，且没有设置地表水监测断面，不利于再生水的安全利用.

2.2 人工湿地水质净化工程“重建设、轻运维”的现象较为普遍

从黄河流域内目前已经建成的人工湿地水质净化工程项目来看，“重建设、轻运维”的问题在不少地区依然存在.一方面由于缺乏专业队伍的运维，人工湿地水质净化工程不能很好地发挥水质净化的作用，如冬季植物不收割、春季秸秆残体不移除、植物养护不当等情况导致净化效果大打折扣；另一方面因维护资金不足导致人工湿地工程处于停滞状态，由于水体流动性变差出现明显沼泽化现象，净化功能严重退化，人工湿地工程从治污设施变成了致污设施.尤其是在冬季低温条件下，湿地植物进入休眠状态，微生物活性受到抑制[23-25]，填料层因有机污染物容易累积导致堵塞等诸多问题[26-28]，均显著影响人工湿地的处理效果，做好保温措施和工艺优化调整均需依靠专业的运维技术[29-31].以黄河流域内人工湿地数量较多、湿地建设起步较早的临沂市为例，全市23 个人工湿地中有9 个没有明确的运维主体，无法正常运行.有运维主体的部分人工湿地因管理人员配置不足、运维经费缺口大等问题，导致湿地未发挥应有作用.西宁市的人工湿地在冬季直接停止运行，一年内人工湿地仅运行半年.因此，亟需提高地方住建、生态环境和水利部门对人工湿地工程运维管理的重视程度.

2.3 人工湿地水质净化工程建设用地和功能发挥受限

根据调研发现，不少城市由于污水处理厂建成较早，没有预留建设用地，或者沿河已划定基本农田等原因，在规划建设人工湿地水质净化工程用地方面遇到较大的障碍.此外，流域内真正将人工湿地水质净化工程与城镇污水处理厂有效衔接的成功案例也是有限的，大多数城市由于存在国控断面水质达标的压力和需求，在支流入干流处、河流入湖口处建设人工湿地水质净化工程的案例较多，以维护下游地表水监测断面水质稳定为主要建设目的，出水水质并非依据再生水用户水质需求进行设计.

此外，人工湿地水质净化工程市场运营机制尚不成熟.根据调研，黄河流域纳入区域再生水循环利用试点的城市中多数人工湿地水质净化工程基本处于勉强维持或亏损运营状态，人工湿地运维费用主要依靠地方财政支出，普遍存在运维经费缺口大、管理人员配置不足等问题.由于再生水工程配套设施投资收益较小、盈利能力较弱，对经济效益产出挖掘不足，未能形成稳定的市场运营和长效运行机制，限制了再生水利用规模与发展速度.

2.4 再生水用于农业灌溉的潜力未充分发掘

黄河流域是我国重要的粮食主产区[32]，2020 年黄河流域9 省(区)粮食产量占全国粮食总产量的35.3%.农业用水是沿黄地区的用水大户，2020 年黄河流域9 省(区)农业用水占总用水量的比例为65.3%.根据2020-2021 年各地级市的《水资源公报》统计数据，黄河流域纳入区域再生水循环利用试点的城市中有半数城市农灌用水量占总用水量的50%以上，按照农灌用水占比由高到低的顺序排列依次为银川市(79.5%)、运城市(78.1%)、鄂尔多斯市(68.4%)、烟台市(60.65%)、临沂市(58.4%)、包头市(55.41%)、榆林市(53.1%).这些城市农灌用水刚性需求旺盛，水量缺口较大，同时鄂尔多斯市、榆林市等能源基地还合并有工业用水紧缺的矛盾.流域内不少农业大县由于地表水资源严重匮乏，采地下水用于农业灌溉，造成地下水过度开发，而对于产生量较大且稳定的城镇污水处理厂再生水源却没有得到有效利用.

再生水农业灌溉利用是缓解农业水资源短缺的重要途径.从全球范围来看，农业灌溉和景观用水是再生水应用最普遍的两个领域[33-36].国际上有许多国家把再生水列为“城市第二水源”，以色列60%的国土面积为沙漠，依靠污水的再生利用和海水淡化将90%的再生水回用于农业灌溉，支撑起现代高效农业，成为农产品出口大国.日本作为使用再生水较早的国家之一，日本政府将再生水利用方式分为单独循环、地区循环、广域循环和雨水利用4 种模式，利用途径涵盖城市景观、农业和工业用水等方面.我国未来农业的发展将再生水用于灌溉将是大势所趋[37-39]，但目前我国再生水农业灌溉利用研究尚处于初始发展阶段[40-43]，亟需政策和技术层面的双重推动.根据2021 年国家发展和改革委员会等十部门联合印发的《关于推进污水资源化利用的指导意见》，农业农村部的着力点放在农村污水就近就地资源化利用方面，并未提及农业灌溉利用.根据对试点城市的调研，正因为缺少政策层面的有力推动，将城镇污水处理厂的再生水用于农业灌溉面临着各种各样的阻力，有技术层面的制约因素(如再生水盐分升高)，也有部门职能和协调方面的限制，因此规模化的再生水农业灌溉利用模式有待尽快开展探索和实践.

3 推动区域再生水循环利用的对策措施

3.1 统一认识，强化部门协同

建议在部级-省级-地市级建立常态化调度机制，畅通问题反馈通道.地方政府要切实发挥区域再生水循环利用试点工作领导小组的组织协调作用，明确职责划分，责任落实到人，定期(逐月或至少每季度)召开工作进展调度会，形成会议纪要存档，确保试点领导小组工作机制有效运转.避免出现生态环境部门单打独斗的现象，强化各职能部门间的协同，增加多方沟通和交流，及时释放问题和需求，协调解决堵点和难点，加快磨合，统一认知，抓住形成合力、借力发力的最佳时机，将区域再生水循环利用工程项目纳入国土空间规划及相关专项规划统筹推动、协同建设.

3.2 多方筹措，强化资金保障

省级层面应当按照要求加大对区域再生水循环利用工程的政策和资金倾斜，推动符合中央资金支持的区域再生水循环利用工程尽早开工建设.市级环境保护专项资金使用管理办法将区域再生水循环利用体系建设纳入支持范围，加大竞争性资金分配对区域再生水循环利用项目的倾斜力度，创新再生水利用工程市场化投融资模式，充分利用中央水污染防治资金带动作用，积极引入社会资本参与人工湿地建设运行，鼓励采用EOD 模式促进再生水利用工程的持续收益.

3.3 多措并举，加强人工湿地用地保障和长效运行

建议以区(县)为单位，协同推进人工湿地重点工程建设，将人工湿地用地纳入地方国土空间规划，制定配套用地协调筹措方案，统筹解决人工湿地水质净化工程建设所用土地问题.明确人工湿地建设管理责任主体，多渠道筹措人工湿地运行维护资金，将运维费用列入政府一般公共预算，保障人工湿地水质净化工程稳定运行，定期组织评估人工湿地运行状况及环境效益.鼓励引入第三方专业团队负责日常运行维护，科学制定人工湿地运行维护方案，有效预防湿地堵塞，加强湿地植物日常管护，因地制宜采取保温措施确保低温环境人工湿地水质净化效益正常发挥.探索推进人工湿地水质净化工程与城市景观建设相互融合，与“山水林田湖草沙”一体化保护修复、乡村振兴等工程有机衔接.带动周边土地溢价和生态产品价值实现，深度挖掘人工湿地经济效益产出，反哺日常运维，形成自给自足的长效稳定运行模式.

3.4 鼓励农业灌溉利用

对于黄河流域内农业灌溉用水需求量大且缺口较大的地区，同时具备城镇污水再生利用条件的，建议省级及地市级水利、农业和科技部门根据当地产业结构特点、水资源利用需求，出台鼓励再生水用于农业灌溉的政策，加强农业灌溉领域污水资源化安全利用科技攻关.强化再生水农业利用安全保障，建立健全再生水灌区水土环境监测体系，开展再生水安全利用跟踪调查.逐步建立基于生态环境安全与农产品质量安全的再生水健康风险评估体系.研究适合不同土壤类型、作物种类的灌溉方式，研发适用于本地农业产业特点的再生水水质提升与安全高效利用技术.加快形成一批具有本地特色的再生水农业安全利用示范工程.

同时，对于不承担其他供水功能的现有灌溉调蓄库可直接用于调蓄再生水.可依托电灌站提水改造等引水工程推进再生水农业利用，依托雨水综合利用工程稀释再生水盐分后用于下游农田灌溉.推动黄河流域内典型农业县城形成具有示范性的再生水农业利用模式.

3.5 将再生水利用纳入考核，积极培育再生水水权市场

建议地方政府组织修订最严格的水资源管理制度考核办法，将再生水利用纳入考核，加大再生水利用率在考核中的权重.出台再生水利用的强制性约束措施，按行业制定再生水强制利用指标，建立包括各县(区)、园区管理机构、再生水用户在内的多层管理考核制度，压实再生水利用责任，对完成再生水利用目标的用户实行激励政策.将区域再生水循环利用项目纳入主要水污染物减排量认定范畴.在鄂尔多斯市、榆林市等工业新鲜水用水指标紧缺的地区，鼓励工业用水优先使用再生水，尤其是具备使用再生水条件的高耗水行业应优先配置和使用再生水.严格控制化工、热电等高耗水行业新鲜水取用量，增加再生水的使用比例.建设项目配置水资源时，优先考虑使用再生水，严格水资源论证和取水许可管理，水资源论证中优先论证再生水利用的可行性，提出再生水配置方案.新建高耗水项目应统筹安排在区域再生水调配系统周边；同时充分利用经济杠杆作用，将富余的再生水在水权市场进行交易，推进再生水水权制度改革，并鼓励工作基础较好的地区开展再生水水权交易制度建设试点.

4 展望

区域再生水循环利用是贯彻落实党的二十大报告提出的“降碳、减污、扩绿、增长”的重要举措和可行路径，也是一项涉及多部门多行业的复杂系统工程.让区域再生水循环利用体系充分发挥效能，需要地方党委政府的高位推动、系统谋划和有力政策支持，需要依托试点示范在规划建设、运行维护、监督管理等关键环节充分发挥部门协同作用，需要在水质安全利用和风险防控领域加大科技攻关力度.笔者通过资料分析、实地走访和会议座谈等方式深入调研了黄河流域16 个地级市区域再生水循环利用试点实施方案的落实情况，由于受调研对象数量限制，且国内对于区域再生水循环利用的研究工作历史较短，可参考的研究成果和案例有限，提出的对策措施可能不够系统和全面.本文的意义旨在加大区域再生水循环利用模式在全社会的认可度和宣传力度，伴随着黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的深入实施，区域再生水循环利用体系也将在黄河流域更大范围内得以推广，发挥更加显著的效益.