
在世界銀行在其旗艦報告《Scaling Water Reuse: A Tipping Point for Municipal and Industrial Use》中,對全球再生水利用的未來發展提出了一個宏大而明確的愿景。報告的核心預測指出,在全球范圍內,通過有針對性的政策支持和戰略性投資,到2040年,用于飲用和工業目的的再生水回用量有望實現八倍增長,達到4.3億立方米,這一規模相當于當前全球市政部門淡水取水總量的四分之一 。
這一報告中,諸多數據及判斷值得關注。本文基于未來新水務的發展理念及關注重點,為讀者梳理該報告中的重點內容。
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現狀:農業是再生水回用的主要領域
報告對于2024年全球已安裝再生水利用能力的統計數據顯示,農業灌溉的利用能力達到了每天0.88億立方米,在總計1.83億立方米的總利用能力中占據了近一半的份額,遠超其他所有類別。
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相比之下,工業再利用和景觀灌溉雖然也是重要途徑,但其規模與農業灌溉有顯著差距。
這一全球趨勢在其他維度的數據中也得到了印證。例如,在美國的再生水利用市場中,灌溉和景觀用途(見下圖中的綠色部分)自2005年以來一直占據著最大的比例,并且增長穩定;以色列也是農業再生水利用的典范,其超過90%的處理后市政廢水被用于農業灌溉;作為歐洲最大的再生水市場,西班牙超過700萬立方米/天的處理能力也主要服務于農業領域。
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未來:飲用水與高品質再生水或將成為是重要增長方向
盡管全球再生水處理能力在過去二十年間增長了三倍,并以每年近7%的速度持續擴張,但總體來看,再生水在所有應用場景中的總回用量僅占市政淡水取水量的12%。更為關鍵的是,其中用于飲用和工業等高品質回用的比例僅為3% 。這種巨大的潛力與現實之間的差距,正是世界銀行提出“八倍增長”目標的背景。
報告建議,將再生水優先用于經濟價值最高的領域,即飲用和工業用途。相比于農業灌溉,這些用途對水質要求更高,但也能帶來更大的經濟效益和水資源替代價值,從而最大化再生水項目的投資回報。
目前,22個國家正在積極實施再生水計劃,將回用重點轉向高價值應用,尤其是飲用水和工業再利用。一方面,這些領域的應用更可持續且更容易融資;另一方面, 隨著公用事業部門面臨日益嚴重的水資源短缺問題,飲用水再利用正在擴大。
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2040年之前的再生水量增長預測 圖源:世行報告
基于“八倍增長”的預測,需要在15年內投資1700億-3400億美元 ,這意味著2025-2040年,再生水用于飲用水和工業用水的規模能力將每年增長14%。
路徑:五大轉折點與策略目標
為了實現上述目標,世界銀行在其報告中提出了具體的實現路徑,強調了五大關鍵轉變和私營部門的深度參與。這五大轉變涵蓋了從政策、融資、技術到社會認知等多個層面,旨在為再生水利用的規模化發展創造有利條件。
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正確評估清潔水的價值:這是推動再生水利用的根本前提。在許多地區,淡水價格被人為壓低且未能反映其稀缺性和環境成本,這使得再生水在價格上缺乏競爭力。因此,建立能夠反映水資源真實價值的定價機制,是激勵節水和再生水投資的關鍵。
優先考慮高價值應用:報告建議將再生水優先用于經濟價值最高的領域,即飲用和工業用途。相比于農業灌溉,這些用途對水質要求更高,但也能帶來更大的經濟效益和水資源替代價值,從而最大化再生水項目的投資回報。
使“新”水的創造和使用常態化:這需要通過制定明確的國家和地方政策、技術標準和公眾溝通策略,將再生水確立為一種安全、可靠且被廣泛接受的水源。這包括建立嚴格的監管體系,確保再生水水質安全,并通過持續的公眾教育,消除對再生水使用的疑慮和偏見。
推進基于平臺的項目方法:從單點項目轉向國家級、區域級統籌規劃和標準化實施。借鑒太陽能、風能以及海水淡化等行業的規模化發展經驗,再生水利用的同樣可以通過規模經濟降低單位成本,并簡化項目開發和融資流程。
動員私營部門的創新和資金:私營部門在再生水領域扮演著三重角色:作為最終用戶、技術解決方案提供商和項目投資者。報告強調,通過建立清晰的監管環境、提供風險分擔機制和設計有吸引力的商業模式,可以有效吸引私營資本和技術專長,彌補公共部門資源的不足 。
案例研究:再生水用于工業及飲用的全球實踐
工業回用
新加坡:滿足高品質工業用水需求。新加坡NEWater新生水計劃是其國家水資源戰略的核心支柱,總生產能力可滿足全國30-40%的用水總需求。由于NEWater水質潔凈程度高,其主要用戶是半導體晶圓制造廠,這類工廠對水質的要求甚至比飲用水標準更為嚴苛。在晶圓制造驗證再生水的高品質后,其他高科技產業緊隨其后。如今,NEWater已廣泛應用于電子、制藥、石化及數據中心等領域。此外,此外,在干旱期,少量NEWater會被注入水庫,實現間接飲用水再利用。作為不受天氣影響的水源,NEWater在應對日益嚴峻的氣候變化時,有效增強了水資源安全。
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Fab 12i(新加坡)晶圓廠在 2024 年使用了約 400 萬噸再生水,占該晶圓廠總取水量的 97.6%。
巴西Aegea與Braskem合作,以再生水解決石化企業100%的用水需求。巴西最大的私營水務特許經營企業Aegea與全球領先的石化企業Braskem于2025年初簽署合作協議,將通過新水源為巴西化工巨頭Braskem位于里約熱內盧的杜克德卡夏斯工廠提供100%的用水需求——每日約20,390立方米,協議期限長達30年。
臺灣半導體產業對高純度再生水的需求,推動回用項目快速發展。臺灣蓬勃發展的半導體產業是再生水的重要需求來源——2023年10月,南濟地區發布招標公告,計劃建設日處理量達7萬立方米的再生水廠,將為半導體制造廠等工業客戶提供服務。為推動工業用戶擴大水資源循環利用(此前因再生水成本高于傳統水源而受限),政府已批準對大型用水戶實施額外水費政策。
飲用水回用
美國橙縣建成全球最大的間接飲用水回用項目。易干旱的南加州橙縣,運營著一項全球規模最大的地下水補給系統(Groundwater Replenishment System,簡稱 GWRS)。該項目包含日處理能力達49.1萬立方米的先進凈水設施, 通過將原本要排入海洋的處理后廢水凈化至接近蒸餾水品質,最終回灌至地下水盆地。 該系統為100萬居民提供水源,滿足其35%的總用水需求。自2008年1月投入運營以來,系統初始日處理量為26.5萬立方米,2015年和2023年分別完成擴容升級。
南非開普敦計劃建設全球最大的直接飲用水回用設施之一。為應對氣候變化帶來的干旱,該市調整了水資源戰略,計劃開發包括地下水、水循環利用和淡化水在內的多樣化供水方式。按照該戰略規劃,首期將實施日處理能力分別為7萬立方米和5.5萬立方米的DPR(直接飲用水回用)與IPR(間接飲用水回用)方案。項目建成后,將成為全球同類項目中規模最大的項目之一。 DPR方案預計成本約為海水淡化每立方米產能成本的一半。
再生水用于飲用水的三種形式
直接回用(Direct hergebruik):按照飲用水水質標準進行水處理,處理后的水直接流入市政供水管網。
間接回用(Indirect hergebruik):污水經處理后先排入生態緩沖帶(如河流、含水層),再從中取水用于飲用水生產。
非計劃/事實回用(De-facto hergebruik):將處理過的或未經處理的廢水排放到環境中,下游抽取用于各種用途,包括處理到飲用水標準。通常不受管制。
澳大利亞珀斯通過地下水回灌實現間接飲用水回用,成本低于海水淡化。為應對地表水水庫入流量驟降80%的嚴峻形勢,珀斯市于2009年推出“永續用水”戰略,著力構建多元化水源體系。此后,當地水務公司水務公司通過擴大海水淡化和地下水補給項目,顯著降低了對地表水的依賴。2017年,珀斯成為澳大利亞首個實施地下水補給工程的城市——通過凈化高度處理的廢水,將其回灌至深層含水層。
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珀斯大壩的年流入量
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珀斯的水源構成(2022-23年)
(主要資料來源:世界銀行《Scaling Water Reuse: A Tipping Point for Municipal and Industrial Use》 報告)
來源:未來新水務,僅供分享交流不做商業用途,不代表凈水技術觀點,版權歸原作者與原作者出處。
排版:《凈水技術》編輯 李濱妤
校對:《凈水技術》社長/執行主編 阮辰旼
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