气候变化和快速城市化进程加剧了全球水资源短缺的挑战，因此，对增强废水再利用的需求变得越来越重要。
废水一度被视为副产品，但如今作为一种宝贵资源具有巨大潜力，可以减轻水资源压力，并有助于更可持续的循环水管理方式，尤其是在用水需求高且不断升高的城市地区。
对城市废水进行有效且高效的管理，这已然是，或者说至少应该成为全球社会和政府的重中之重。然而，迄今为止的表现不尽人意。
据联合国环境规划署估计，目前，在全球生活和工业废水总量中，仅有约 11% 得到了再利用，估计仍有 48% 的废水未经处理就直接排入到了环境当中[1]。据估计，欧盟每年至少有 10 亿立方米的城市废水经过处理后再利用。听起来尚可，但废水再利用的潜力比这一数字高出六倍[2]，这意味着欧盟超过 80% 的废水都被白白浪费或排放，而未能得到有益的利用。的确，每年都有数以亿计的水从下水道中流失，这些水是我们对可持续未来的希望命脉。
把未经处理的废水排放到环境中，不仅错失了缓解淡水资源压力的良机，还会造成环境和健康风险。
正是在此大背景下，2024 年 1 月，欧盟 (EU) 立法者通过了一项新的城市废水处理指令提案，旨在改善欧盟各成员国的城市废水收集与处理。该指令是废水可持续管理的一个重要里程碑。它旨在降低向环境中排放废水的污染水平，与欧洲绿色新政 (European Green Deal) 的目标保持一致，设定实现行业内能源中和的目标，并建立一个健全的废水管理治理框架。
该指令目前正在通过欧盟的立法程序，预计将于 2024 年第三季度生效[3]。
究竟什么是废水？
欧盟之所以大力加强废水管理，是因为越来越多的人清醒地认识到，当前废水处理的局面难以为继，本就不容乐观的形势有可能进一步恶化。
但废水究竟是什么？为什么它对可持续发展如此重要？
“废水”一词通常是指城市废水，又称城市污水或市政污水。它是城市内部各区域的住宅、商业和机构来源产生的废物流。在到达废水处理厂之前，它通常以合流（同时携带雨水和废水）或分流（仅携带废水）的形式，流经一个排污系统管网。
城市废水主要分为四类：
- 生活废水由家庭和住宅区产生，包括水槽、淋浴、厕所、洗衣机和其他家庭活动产生的废水。
- 商业和机构废水来自办公楼、学校、医院、餐厅以及其他商业和公共设施。
- 轻工业的工业废水也有可能排入城市废水系统中。
- 来自道路、停车场和其他表面的雨水和城市径流，亦可通过合流下水道系统或排水管道，进入城市废水系统。
废水管理不善的风险
除了资源利用效率低下外，废水管理不善也会带来重大的健康和环境风险。
城市废水通常含有有机物，如人类粪便、脂肪、蛋白质、蔬菜和食品制备过程中产生的糖类物质，以及肥皂。其中有些溶于水，有些以独立颗粒的状态悬浮在水中，称为固体悬浮物。
自然产生的细菌会消耗这些有机废物，并将其作为生长的燃料。在水体富含氧的天然水环境中，好氧细菌会食用有机物质，形成由新的细菌细胞和溶解的盐废产物组成的“黏液”。
如果未稀释的废水不受干扰，厌氧细菌会分解有机物质，释放出硫化氢、甲烷和二氧化碳等气体。最终，当水中的氧耗尽时，就会变为厌氧细菌的天堂，水体走向腐败。这会给鱼类和其他依赖水中氧气生存的生物带来危害，有时会造成“死区”。
废水中的细菌、病毒和致病病原体，会污染海滩和贝类种群。人类排泄物中的粪大肠菌群通常是无害的，但存在会对人类健康产生负面影响的病原体。例如，伤寒等细菌或乙型肝炎之类的病毒。直接接触这些病原体或污染供水会导致感染。
根据废水的来源，它通常也含有无机物，如矿物质、金属和化合物（如钠、铜、铅和锌），它们不容易被水中的生物体分解。
有些废水也含有磷、氮等营养物质。这类物质过量会导致富营养化，即水体里的营养成分过剩。这会导致水中植物和藻类疯狂生长，大量消耗氧气，使得氧气含量锐减，改变生物的栖息环境，并可能危及某些海洋生物物种。
确保有效的废水管理
考虑到存在这些风险，也就不难明白，为何有效管理城市废水是可持续城市水资源管理的关键了。
通过处理和再利用废水，社区可以显著降低淡水的整体需求，从而为饮用和家庭使用等基本用途节约宝贵的水资源，帮助提高水资源安全并缓解水资源短缺。
这在水资源紧张的地区尤为重要，在这些地区，处理过的废水可以作为农业灌溉、工业制程，甚至补充地下水含水层等活动的可靠替代来源。
有效的废水处理可防止未经处理的废水排放到水体中，从而保护淡水资源免受污染。这保障了人类消费和农用淡水资源的质量与供应，并最大限度地降低了对水生生态系统的冲击，尽可能减少了给公共卫生带来的不良影响。
与此同时，先进的废水处理工艺可以从废水中回收有价值的资源，如用于农业的营养物质（磷和氮）和用于能源生产的沼气。这种资源回收进一步助力了可持续的水资源管理，并减少对淡水资源的需求。
如此积极主动的废水管理符合可持续发展的原则，促进负责任的用水，减轻天然水源承受的压力，并支持长期的环境可持续性。水资源短缺问题也与地球面临的其他重重挑战密不可分。17 项联合国 (UN) 可持续发展目标 (SDG) 中的主要目标包括：清洁饮水和卫生设施 (SDG 6)、气候行动 (SDG 13)、经济适用的清洁能源 (SDG 7) 和零饥饿 (SDG 2)。
欧盟新指令的意义
欧盟的新指令被公认为，在所有成员国建立更有效统一的废水处理框架所迈出的积极一步。
严格来说，该指令是对欧盟现有的 1991 年废水处理指令的修订。根据欧盟委员会的说法，修订后的指令将“大大加强对人类健康和环境的保护，使其免受城市废水有害排放的侵害。它也将使欧洲各地的河流、湖泊、地下水和海洋更加清洁。”[4]
除其他措施外，该指令将去除废水中更多的营养物质，并应用新标准来降低微污染物的水平，尤其是源自有毒药物和化妆品的微污染物。它将对微塑料和所谓的“永久性化学品”全氟和多氟烷基物质 (PFAS) 实施系统监测，帮助大众加深了解这些化学品如何通过废水传播。
该指令要求，到 2035 年，所有 1,000 或以上人口当量 (pe) 的城市集聚区对废水实施二级处理（去除可生物降解的有机物）。此外，它协调了三级处理（去除氮和磷）和四级处理（去除广谱微污染物）的阈值和截止期限，将分别于 2039 年和 2045 年在大型处理厂实施，三级处理的中期目标是 2033 年和 2036 年，四级处理的中期目标是 2033 年和 2039 年。
最引人瞩目的变化之一是，通过延伸生产者责任来落实“污染者付费”原则。这将使污染最严重的行业（如制药和化妆品）需要支付至少 80% 的四级处理费用。
此外，新指令引入了能源中和目标，要求废水处理设施在 2045 年之前改用可再生能源电力。该指令也要求欧盟国家广泛促进已处理废水的再利用，特别是在水资源紧张地区，以克服水资源短缺问题。
欧盟委员会环境、海洋和渔业事务专员 Virginijus Sinkevičius 表示，新指令将“确保所有欧洲人不仅获得更清洁的水，而且更充分地享用卫生设施，实施污染者付费原则和能源自治。这些变化将为部门带来彻底变革，使其在未来几十年内更具弹性。”
实施挑战
预计该指令将主要通过扩大范围，覆盖至较小的城市地区，对废水管理产生重大影响，尤其是在欧盟各地的小城镇。
到 2035 年，所有 1,000 或以上人口当量的城市地区至少需要实施二级处理，相比之前的指令发生了重大变化，之前的指令仅适用于 2,000 或以上人口当量的区域。虽然最初三级处理仅对大型工厂强制执行，但介于 10,000 至 150,000 人口当量之间的小型工厂，可能也需要在 2045 年之前根据自身的风险评估结果实施三级处理[5]。这可能要求对此人口范围内的许多小城镇，实施重大基础设施升级和投资于先进的处理技术。
如果风险评估结果表明，介于 10,000 至 100,000 人口当量之间的城市地区存在合流污水溢流或排放问题，那么，此等地区还需制定综合废水管理计划[6]。这意味着要分析整个污水集水区，设定目标并采取措施来减少合流污水溢流造成的污染，这对资源有限的小型城市来说可能是一个挑战。
此外，对微塑料、PFAS、病原体和抗菌素耐药性的延伸性监测和报告要求，可能需要升级至监测、数据收集和报告能力，这也会对预算和技术专长有限的小型城市中心区域造成负担。
其他国家的解决之道
虽然欧盟指令的全部影响仍有待观察，但不少其他国家和地区也都已经实施了解决城市废水管理问题的政策和法规，尽管规模较小。
新加坡
新加坡通过 NEWater 计划，成为城市废水再利用的全球领导者[7]。NEWater 于 2003 年启动，借助先进的膜技术和紫外线消毒法，处理废水，以生产高品位再生水。这种水主要用于工业用途和补充水库，占新加坡总需水量的 40% 左右。该计划大大减轻了新加坡对进口水的依赖，增强了国家的水资源安全。
美国洛杉矶
洛杉矶通过 Hyperion 水回收厂，在废水再利用方面取得了重大进展[8]。该厂以高标准处理废水，生产用于灌溉、工业制程和地下水补给的再生水。该市的目标是到 2035 年实现废水百分百回收再利用，减轻对进口水的依赖，并提高抗旱能力。
纳米比亚温得和克
温得和克是再生水直接饮用回用 (DPR) 的先驱，处理过的废水按照饮用水标准净化后，直接加入城市供水系统[9]。这种做法自 1968 年以来一直存在，使温得和克成为世界上首批实施 DPR 的城市之一。该市的做法对于管理干旱地区的水资源短缺，以及确保向居民可靠供水至关重要。
中国北京
北京已经实施了多个废水再利用项目，力求解决严重的水资源短缺问题[10]。处理过的废水用于各种非饮用目的，包括工业冷却、景观灌溉和维持湖泊水位。例如，太原市的一家废水处理厂每天回收 20,000 立方米的水，作为工业和园林用水。这些举措帮助北京以更可持续的方式管理水资源。
希望之河
欧盟新出台的城市废水处理指令不仅鼓励节约用水，而且促进废水处理技术和基础设施的创新，为更可持续和更具韧性的水资源管理方式铺平了道路。
但是，虽说政府理应制定充分利用废水资源的监管和政策框架，但私营部门至少要肩负起一部分责任，助力把这些宏大的目标付诸行动。
令我们倍感自豪的是，Almar Water Solutions 作为 Jameel Environmental Services 的旗下一员，依托欧洲、中东、拉丁美洲、非洲和亚太地区的一系列可持续水务基础设施项目，助力改变着全球主要市场的供水情况。
其旗舰项目之一是位于沙特阿拉伯红海沿岸、日处理量 450,000 立方米的 Shuqaiq 3 海水淡化厂，这是世界上最大的反渗透海水淡化厂之一。Shuqaiq 设施占地面积相当于 34 个足球场，保证 25 年内为 180 万人提供可靠的饮用水，并创造 700 个工作岗位[11],。
2024 年 4 月，Almar Water Solutions 开始在沙特阿拉伯开展 Zuluf 水处理厂新项目。Zuluf 将达成 185,000 立方米/日的产能，为沙特阿拉伯的可持续水资源解决方案做出重大贡献。
Almar 也在巴林穆哈拉格运营着日处理量 100,000 立方米的先进废水处理厂和废水输送系统，该设施把处理过的废水回收为高品位再生水[12]。
在欧洲，该公司正在与西班牙技术公司 Datakorum 合作，利用智能水数据来帮助提高效率，节省重要的自然资源。而在埃及，730 万人无法获得安全饮用水，840 万人不具备相应的卫生设备，Almar 正在与 HA Utilities 合作，在全国范围内开发废水管理项目。该公司由此收购了大型脱盐服务公司 Ridgewood 集团。Ridgewood 在埃及全国各地运营着 58 家海水淡化厂，每天能够提供 82,440 立方米安全的清洁饮用水。
改善城市废水再利用并非全无挑战。公众认知不足、潜在健康风险，以及建立健全稳健的监测和监管框架的迫切需求等诸多问题，均亟待解决。对基础设施、能力建设和公众意识宣传活动的充分投资，对于确保安全有效地实施废水再利用实践至关重要。不过，废水管理是实现水资源安全和可持续水资源供应的关键一步。
安利捷
国际业务部副总裁兼副主席
Abdul Latif Jameel 国际业务部副总裁兼副主席 Fady Jameel 表示，“欧盟的新指令为其他地区树立了典型，认识到废水作为资源而非废物的巨大潜力。全球水资源短缺的状况日益加剧，这一严峻挑战正摆在我们面前，迫切需要我们立刻行动。将城市废水再利用作为迈向水资源安全未来的首要任务，刻不容缓。”
[1] UNEP 2023, “Wastewater: Turning problem to solution”.
[2] https://environment.ec.europa.eu/topics/water/water-reuse_en
[3] https://www.insideeulifesciences.com/2024/04/10/new-eu-wastewater-treatment-fees-on-producers-of-pharmaceutical-and-cosmetic-products/
[4] https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_24_504
[5] https://environment.ec.europa.eu/topics/water/urban-wastewater_en
[6] https://microtronics.com/en/blog-en/implementation-of-the-eu-urban-waste-water-treatment-directive/
[7] https://www.pub.gov.sg/Public/WaterLoop/OurWaterStory/NEWater
[8] http://publichealth.lacounty.gov/eh/focus/hyperion-water-reclamation-plant.htm
[9] https://www.aquatechtrade.com/news/water-reuse/namibia-second-direct-potable-reuse-project
[10] https://www.iges.or.jp/en/publication_documents/pub/peer/en/1180/IRES_vol.5-2_425.pdf
[11] https://www.almarwater.com/2019/05/09/almar-water-solutions-to-acquire-mubadala-infrastructure-partners-investment-in-muharraq-sewage-treatment-plant-in-bahrain/
[12] https://www.almarwater.com/2019/05/09/almar-water-solutions-to-acquire-mubadala-infrastructure-partners-investment-in-muharraq-sewage-treatment-plant-in-bahrain/
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