污水灌溉的思考

节水灌溉·2007年第5期文章编号:1007-4929(2007)05-001103污水灌跚的恩岢宰松梅2,王朝辉,仵峰2,庞鸿宾2(1.西北农林科技大学资源与环境学院陕西杨凌7121002.水利部农田灌溉研究所,河南新乡453003)摘要:随着农业灌溉水资源的日益紧缺,污水灌溉在我国普遍存在。在简要回顾国内外污水灌溉发展的历史与现状的基础上,从污水灌溉的农业效益、治污效应、经济效益等方面分析了污水灌溉的优势,同时,也指出了污水灌溉潜在的危害,不合理的污水灌溉易引起水土环境恶化、农产品品质下降。从缓解农业用水紧缺,解决水污染等方面分析,认为污水资源化是未来灌溉发展的必然趋势。因此,应当正确认识污水灌溉“堵”与“疏”的问题,引导污水灌溉的规范化、科学化、健康化发展关键词:水污染;污水灌溉;污水资源化中图分类号:S273.5文献标识码:AConsideration on Sewage IrrigationZai Song-mei, Wang Zhao-hui, Wu Feng?, Pang Hong-bin(1. College of Resources and Environmental Sciences, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi Province, China2. Farmland Irrigation Research Institute, Ministry of Water Resources, Xinxiang 453003, ChinaAbstract: Because of the scarcity of water resources for irrigation, sewage irrigation has been applied widely in China. Based on thereview of the development process and status quo of sewage irrigation, the advantages of sewage irrigation were analyzed from the as-pects of agricultural benefit, effect of pollution control and economic benefit in this paper. Moreover, the potential harms of sewageirrigation were presented, too. Unreasonable sewage irrigation will result in environment deterioration and crop quality descending.Through the analysis of the solution for scarcity and pollution of water resources, this paper pointed out that wastewater reclamationwas the future development tendency of irrigation. So, we should correctly consider the problem of block or dredge of sewage irriga-tion, and realize the standard, scientific and successive development of sewage irrigation.Key words: water pollution; sewage irrigation; wastewater reclamation灌溉在我国农业生产中历来占有着重要的地位。发展灌的问题。溉农业离不开水资源。农业用水紧张由来已久,且随着工业化、城市化进程的加快,水资源“农转非”成为必然,缺水、水污污水灌溉的历史与现状染和农业用水效率偏低等问题相互交织,水资源危机已成为我19世纪随着工业的飞速发展,废污水量越来越多,同时缺国农业持续发展的重要制约因素。利用污水进行灌溉在我国水的问题也日益显现,人们开始了利用污水。水的重复利用始普遍存在,污水灌溉成为缓解农业水资源紧缺的重要途径但于农业灌溉初期的污水灌溉多是自发的、无计划地利用,人们同时也带来了一系列的环境问题。在建设“资源节约型、环境并没有意识到污水灌溉会带来一些健康危害等问题。由于无友好型社会”的今天,污水灌溉面临着“灌与停”的选择,能否应计划的污灌污染了饮用水源1840~1850年爆发了亚细亚霍乱用污水进行灌溉怎样进行合理的污水灌溉?是需要深入思考与伤寒症。此后,污灌的污染问题得到关注,人们开始采取措收稿日期:20061208基金项目:国家自然科学基金项目(4067107和30370843);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET050852);西北农林科技大学拔尖人才支作者简介:宰松梅(1970),女副研究员,博士研究生,主要从事节水灌溉与劣质水利用方面的研究通讯作者:王朝辉(1968),男教授博土生导师,主要从事旱地水肥管理及其生态环境效应施肥与农作物营养及卫生品质等方面的教学科研工作12污水灌溉的思考宰松梅王朝辉件峰等施对污水进行处理后灌溉。发达国家再生水灌溉利用的系统面,又可以利用土壤微生物和农作物的净化作用,在增加土壤研究开始于1970年前后,到1995年已经建立比较完善的再生肥力的同时,消除污水中的污染物水灌溉利用技术、法律、规范、标准体系。美国是世界上较早进2.1.1污水灌溉的农业效益行污水灌溉的国家之一,到1977年,美国有357个城市实现了污水灌溉不仅可以弥补灌溉水资源不足,其中含有的碳水污水处理后再利用,其中回用于农业占58.3%回用于工业占化合物蛋白质脂肪等在土壤微生物的作用下被分解氧化生40.5%。目前美国50个州中有45个州采用处理后的污水进成可供作物生长的氮、磷等营养元素,用以增加作物的产量和行灌溉,60%的再生水用于农业灌溉。以色列是世界上污水提高作物的质量。通常情况下一级处理污水中氮、磷的平均浓利用程度最高的国家,每年大约用3亿m3处理过的污水用于度为15~59mg/L和30~34.6mg/1,按较低值15和30农业灌溉,占总用水量的1/6,污水总量的46%。全国有28mg/L考虑,若灌1500m3/hm2污水,则相当于108kg硫铵和500hm2的棉花全部用处理后的污水进行灌溉,城市园林80%225~320kg过磷酸钙的肥效,完全可以满足作物的需要。另以上是采用处理后的污水结合现代灌溉技术进行灌溉2),日有资料证明污水灌溉可提高土壤中的肥力,污水灌溉6年后本的城市污水回用工程,以有较多的“中水道”供生活杂用而著土壤20cm深处的有机物含量是灌溉前的7倍;污水灌溉26称,约占污水回用总量的40%从1997年开始实行农村污水处年后,土壤中的氮磷钾含量可分别提高3、4和6倍多。合理理计划,到目前为止已建成约2000个污水处理厂,处理后的污灌,可以改善土壤理化性质增强土壤肥力,提高作物产量污水水质稳定,多数是引入农田进行灌溉水稻或果园。相对于2.12污水灌溉的治污效应经济发达的工业国家来讲发展中国家在大面积污水灌溉方面土壤是一个巨大的天然细菌床。污水灌入农田后,其中悬起步较晚。但随着城市规模和工业生产的不断扩展,也越来越浮物质和胶体被土壤截留,在土粒表面形成溥膜这层薄膜里重视污水灌溉。如埃及突尼斯沙特阿拉伯、阿曼、科威特充满了微生物能吸附污水中的有机物质,再加上太阳暴晒、空林摩洛哥、伊朗、苏丹等国都曾利用污水灌溉公园、绿地谷气氧化植物与微生物吸收、降解、化学分解等一系列物理化学物、防护林,甚至有的国家用污水灌溉蔬菜。和生物化学变化,使一些有毒有害物质(如重金属、悬浮颗粒我国利用生活污水和人畜粪尿灌溉农田的历史悠久。自等)失去原有活性或被降解,生成难溶态物质被固定于矿物成1958年开始规模化的引污灌溉。从20世纪50年代末至60年分中。研究表明污水流入麦田5~7d后,悬浮物降低75%代初,当时城市污水的水质成分相对单一,污水灌溉的节肥、增94%,BD降低72%~97%氨氮降低85%,酚氰降低98%产效益显著,又为工业废水找到出路,普遍认为应当大力发展,含三氯乙醛20mg/L的污水灌入麦田5d后全部消失。安全污水灌溉开始起步。由于当时废污水排放量不大,到1963年污灌能够有效地降低污水中的有害成分,减少污灌区内污染的全国污水灌溉面积仅有4.2万hm2,污水灌溉对农村水环境影发生,保障人畜安全响并不明显。20世纪60年代后期到70年代初中期由于废污2.1.3污水灌溉的经济效益水排放量日益增多农业用水也日渐紧张,许多大中城市近郊发达国家的实践证明,传统的二级处理只能延缓水污染的和工矿区附近的农田越来越多地利用污水灌溉,到1976年全进程。20世纪90年代初,几个发达国家的城市污水三级处理国污水灌溉面积已增加到18万hm2.在污水灌溉稳步发展的率占总处理率的比例(服务人口与总人口比)为:瑞典93%瑞同时,人们对污水灌溉造成的水、土、粮污染开始产生怀疑污士70%德国56%芬兰87%挪威75%美国和加拿大分别为染问题逐步引起了社会的关注。20世纪70年代后期以来随39%和44%。但是采用三级处理,去除污水中的氮、磷等营养着国民经济的快速增长、城市及工业规模迅速扩大,污水排放物需要昂贵的设备、化学品、能耗和费用。污水灌溉在某种程量激增,污灌面积快速增长,到1980年全国污水灌溉面积达度上可以代替污水三级处理污水土地处理系统对氮磷钾的13.3万hm2,1991年又发展到306.7万hm2。由于污水的成去除率分别是传统二级生物处理的22倍、3.3倍和4.3倍,而分复杂,大部分废污水未经处理直接用于灌溉,不仅造成了部且能耗只有传统处理的约1/10基建投资为1/2~1/3,运行费分农田严重污染,而且对农村水环境构成了威胁。据中国环境用为1/3~1/5。在减少投资的同时,污水中的氮、磷营养物又报1994年报道我国不适当的污水灌溉已使66万hm2耕地受是作物生产所需的良好肥源如果全国污水利用总量按500亿到重金属和有机化学物质污染。污染问题使得众多专家学者t计,可相当于减少生产440万t化肥的能耗。因而污水灌溉不得不对污水灌溉叫停但在水资源紧缺的多数灌区,污水灌还有着可观的经济效益溉实际上处于“明降暗升”的局面。另外,由于污水处理不彻2.2污水灌溉潜在的危害底,城市污水排入河、渠,致使多数灌区水源污染,间接或被动污水灌溉虽然具有巨大的农业治污和经济效益,随着我的污水灌溉也无处不在。截止2004年污水灌溉面积达到了国工业化进程的加快,水中污染物浓度增高,有毒有害成份增1.84万hm2,占灌溉总面积的7.33%,其中90%左右分布在加。若不加严格管理,可能造成土壤、作物及地下水的严重污水资源严重短缺的黄淮、海、辽四大流域。染,直接危害着污灌地区的水环境和食物安全2污水灌溉的利与弊2.2.1污水灌溉水质超标,水土环境恶化我国污水灌溉中存在的首要问题是灌溉水质严重超标,造2.1污水灌溉的优势成农田地下水严重污染。目前在污水灌溉应用中,对污水的污水灌溉既可以在一定程度上缓解农业水资源紧缺的局种类以及来源并没有足够重视,污灌前普遍缺少必要的污水预污水灌溉的思考宰松梅王朝辉处理措施,大部分污水未经处理直接排放或者污水处理技术二级、三级处理。而我国目前的状况是,污水处理厂并未得到普水平较低,不能满足灌溉水质要求。在这样的情况下,长期进及甚至有些地方虽然建了污水处理厂,但因运行费用较高而处行超标污水灌溉,土壤中的有机污染物及重金属含量大大超过于停工状态不仅没能解决水污染问题还造成了很大的浪费。了土壤吸持能力及作物吸收能力,势必造成土壤污染,引起土每年排放的城市污水中,仅有很小一部分是经处理后排放的,在壤物理性状恶化、次生盐碱化等一系列的生态环境问题。如果经过处理的部分中,也仅有很小一部分是经过二级处理的。即地下水埋深较浅还容易造成地下水污染便是经过二级处理的城市污水,也还含有大量的氮、磷等营养2.2.2不合理的污水灌溉,使农产品品质下降物极易引起地表水体富营养化。因此,从污水处理(处置)的角研究表明,不合理的使用污水灌溉,会使农作物叶片和器度看污水灌溉是费用低廉的污水处理和处置手段也是对污水官受害生长发育受阻,作物生长缓慢,产量降低,还可能引起中营养物的充分利用。开展污水灌溉,采用治理与利用相结合农产品蛋白质含量下降。此外,不合理的污水灌溉,会导致污的技术路线是解决我国水污染问题的有效途径。水中的有害物质(如生物难以降解的人工合成有机毒物重金4污水灌溉的“堵”与“疏”属元素以及某些致病微生物和病毒等)在植株中积累,会使产品品质下降特别是重金属的积累,如果通过食物链进入人体,在欧、美等发达国家,污水通常是处理后再灌溉,引用未被势必会影响人体健康。处理的污水进行灌溉,在许多国家都被认为是非法的。但是在3污水资源化是未来灌溉发展的必然趋势印度、巴基斯坦和我国,污水处理率却很低,在一些缺水地区,农民私自接入城市污水管道截流污水灌溉作物的实例不胜枚3.1污水灌溉有利于缓解农业用水紧缺举。新浪网报导,2004年8月10日,重庆市石壕煤矿运行了我国是一个水资源匮乏的国家是世界13个贫水国之一。22年的污水处理站被迫停止运行,这是由于某些村民窃取污水人均水资源占有量2100m3,接近国际标准严重缺水的边缘。灌溉农田造成的。另外,高度污染的河水也常常作为大型灌溉前我国水资源开发利用率己达19.0%接近世界平均水平的项目的主要水源间接污水灌溉无处不在。现状是随着农业可3倍。同时,由于水资源时空分布极度不均区域性缺水更是严供水资源量的减少我国的污水灌溉面积在逐年扩大。甚至有重全国已有18个省(市、区)严重缺水。农业用水形势更是不的农民明知道存在着污染但在没有污水就没有粮食的自然条容乐观据专家估算我国农业年缺水量300多亿m3,解决农件下污水成为农民生产粮食的根本生计成为社会的稳定因业用水的不足,必须开源与节流并举。实践证明经过处理、达素。据统计我国目前的绝大部分农业灌溉用水由各水利工程到一定标准排放的污水是宝贵的资源用它来代替清洁的水源供水污水灌溉的比例仅为7.3%发展潜力很大。可以预见,进行灌溉是一种行之有效的开源措施在全国水资源日益短缺的情况下,在没有灌溉就没有产量的自在城市生活用水和工业用水不断增加的同时废污水排放然条件下,污水农业利用是一种不可阻挡的必然趋势量也在不断增长。如果对这些废污水进行适当处理,达到灌溉在“堵”与“疏”的问题上,首先,要认识到污水是一种有价水质标准即可成为水量稳定供给可靠的灌溉水源,可以在很值的资源承认污水灌溉了很多农田,在保证和发展农业灌溉大程度上缓解农业用水的紧缺状况,节约大量淡水资源。2002增加粮食产量方面做出贡献的实事;更要帮助农民把污水灌溉年全国废污水排放总量631亿m3,处理率20%左右。预计做好,兴利除弊,科学适度地开展污水灌溉,保证污灌区饮水及2050年,污水排放量将达1370亿m2,处理率为95%按照回全国蔬菜及粮食作物安全。其次,应明确污水灌溉在水资源配用率50%计算则可替代的水资源量为650亿m2,基本上与黄置中的地位健全污水灌溉的规范化管理体系。在应用污水灌河的年径流量相当。溉时,要大力推行灌溉污水预处理技术严格控制污水排放标3.2污水灌溉有助于解决水污染准;针对不同的土壤土质农作物地下水、气象条件,制定和落随着城市化进程的加快,我国的水污染日趋严重生态环实科学的污水灌溉制度和污水灌溉技术引导污水灌溉的规范境日趋恶化。2002年我国城市和农村工业以及生活污水排放化、科学化,促进污水灌溉的健康发展,为解决我国粮食和环境占水资源总量的22%,大量的废污水未经处理或处理未达标安全提供一条新的途径就直接排入天然水体和引灌农田,污染了水体和农田土壤参考文献害城乡生态环境。全国符合饮用水标准的仅占1/3,11%的河流水质低于农田灌溉水质标准,75%以上的湖泊水质受到严重]乔丽宫辉力,赵文吉等,再生水农业灌溉的研究[北京水污染。近年来,国家投入了大量的财力治理水体污染,但水污利,2005,(4):13-15.染现象只是局部有所改善整体上仍在持续恶化。在某种程度[2]彭世彰丁加丽国内外节水灌溉技术比较与认识[水利水电科技进展,2004(4):49-53.上我国的水污染仍存在规模大普遍性和严重性等现实,汪[8]张展羽,日视乌污水灌薇农业技术探讨[人民簧河204,26诚部长在中国水利学会成立70周年大会上所做的学术报告(6):21-2230.《水环境承载能力分析与调控》中指出,“我国的水污染问题已[4]程先军污水资源灌溉利用分析[几中国水利200(6):35十分严重,其造成的严重后果不亚于洪灾和旱灾,已经到了迫在眉睫、非解决不可的时候了![5]杨华锋冯绍元北京市城近郊区污水灌薇农田发展过程探讨发达国家处理污水的经验是修建污水处理厂,对污水进行[]中国农村水利水电,2005,(8)