劣質(zhì)水資源化農(nóng)業(yè)利用的發(fā)展

劣質(zhì)水資源化農(nóng)業(yè)利用的發(fā)展1.1劣質(zhì)水資源化處理新技術(shù)對(duì)劣質(zhì)水（尤其是污水）進(jìn)行適當(dāng)處理，達(dá)到目標(biāo)用途要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使之成為多種用途的水資源，可在很大程度上緩解水資源的緊缺狀況，對(duì)節(jié)約水資源具有重要意義。污水處理技術(shù)主要包括物理法、生物法和化學(xué)法等方法。單獨(dú)利用其中一種方法或者綜合利用其中幾種方法的污水處理系統(tǒng)則是多種多樣的。應(yīng)用最為廣泛的污水處理系統(tǒng)是綜合應(yīng)用各種技術(shù)的污水處理廠。它可以通過(guò)多道工序除去污水中的各種污染物，并將處理過(guò)的污水排放到自然水體中。如果不考慮費(fèi)用問(wèn)題，污水處理廠應(yīng)用各種處理技術(shù)，完全可以將污水處理到理想的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。但高昂的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用使其廣泛應(yīng)用的主要限制因素。特別是當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物和其他化學(xué)物質(zhì)的除去率要求較高時(shí)，這一缺點(diǎn)就更為明顯。因此，包括我國(guó)在內(nèi)的很多經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，污水處理廠的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了污水處理的需要?，F(xiàn)有污水處理廠一般至多是對(duì)污水進(jìn)行一級(jí)和二級(jí)處理，有的甚至只進(jìn)行一級(jí)處理。但是，即使是二級(jí)處理后的污水氮、磷含量依然很高，排放到地表水體后易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，造成水環(huán)境惡化。從污水資源化的角度看，如果是以農(nóng)田灌溉利用為目的，不論品質(zhì)和污染物成分如何，一概對(duì)污水進(jìn)行二級(jí)處理甚至更深程度的處理，也沒(méi)有必要。目前，在污水資源化和灌溉利用方面，國(guó)際上的發(fā)展趨勢(shì)是綜合利用各種技術(shù)，充分發(fā)揮土壤、植物、水體的自然凈化作用，對(duì)污水進(jìn)行處理和利用。常用的污水處理方法可按作用原理區(qū)分為以下幾類：1.1.1物理法主要是利用物理分離污水中呈懸浮狀態(tài)的污染物，在處理過(guò)程中不改變化學(xué)性質(zhì)。屬于物理的處理方法有：1、沉淀（重力分離法）利用污水中的懸浮物和水比重不同這一原理，借重力沉降（或上?。┳饔?，從水中分離出來(lái)。沉淀裝置有沉砂池、沉淀池、隔油池等。污水在沉淀裝置的停留時(shí)間：沉砂池2min，沉淀池和隔油池1.5-2h。2、過(guò)濾法用過(guò)濾介質(zhì)截留污水中的懸浮物。過(guò)濾介質(zhì)有銅條、篩網(wǎng)、砂、布、塑料、微孔管等。過(guò)濾設(shè)備有柵、篩微濾機(jī)、砂濾池、真心過(guò)濾機(jī)、壓濾機(jī)（后兩種多用于污泥脫水）等。處理效果與過(guò)濾介質(zhì)孔隙度有關(guān)。3、離心分離法污水中的懸浮物借離心設(shè)備的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下懸浮物與水分離。離心力與懸浮物的質(zhì)量成正比，與轉(zhuǎn)速（或圓周線速度）的平方成正比。由于轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)人工可以控制，所以能獲得很好的分離效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)重力分離法。離心設(shè)備有水力旋流器、旋流沉淀池、離心機(jī)等。一般離心法多用于處理軋鋼污水氧化鐵皮的出去以及從洗羊毛污水中回收羊毛脂或污泥脫水等。4、浮選（氣?。┓▽⒖諝獯蛉胛鬯校刮鬯腥闋钣土＃?.5-2.5μm）黏附在空氣泡上，油粒隨氣泡上升至水面，形成浮渣而除去。根據(jù)空氣加入的方式不同，浮選設(shè)備有加壓溶氣浮選池、葉輪浮選池、射流浮選池等。污水在浮選池中大約停留0.5-1h。為了提高浮選效果，有時(shí)需向污水中投加混凝劑。5、蒸發(fā)結(jié)晶法將污水加熱至沸騰，氣化，使溶質(zhì)濃縮，在冷卻結(jié)晶。如酸洗鋼材的含酸污水處理就是經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻后分離出硫酸亞鐵結(jié)晶及酸性母液。6、反滲透法通過(guò)一種特殊的半滲透膜，在一定壓力下，將水分子壓過(guò)去，而溶質(zhì)則被膜所截留，污水得到濃縮，而壓過(guò)膜的水就是處理過(guò)的水。膜材料為有機(jī)高分子物質(zhì)，加入添加劑可做成板式抹、內(nèi)管式膜、外管式膜以及中空纖維膜等。操作眼里一般需要2942-4901.2kpa，每天通過(guò)每平方米滲透膜的水量從幾十升到幾百升。目前已用于海水淡化以及含重金屬的污水處理。1.1.2化學(xué)法利用化學(xué)反應(yīng)原理及方法來(lái)分離回收污水中的污染物或改變污染物的性質(zhì)，使其從有害變?yōu)闊o(wú)害。屬于化學(xué)處理方法有：1、混凝法水中的膠體物質(zhì)，通常是帶有負(fù)電荷，膠體顆粒之間互相排斥不能凝聚，多形成穩(wěn)定的混合液。若水中投入帶有相反電荷的電解質(zhì)（即混凝劑）后，可使污水中膠狀物呈電中性，失去穩(wěn)定性，并在分子引力作用下，絮凝成大顆粒而下沉。常用的混凝劑有硫酸鋁、明礬、聚合氧化鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵等。上述混凝劑可用于含油污水、染色污水、煤氣站污水、洗毛污水處理等。2、中和法對(duì)酸性污水投加堿性物質(zhì)，使污水達(dá)到中性。常用堿性物質(zhì)有石灰、石灰石、白云石等。對(duì)堿性污水可吹入含二氧化碳的煙道氣進(jìn)行中和，也可用酸中和。3、氧化還原法污水中的溶解性有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，再投入氧化劑或還原劑之后，由于電子的遷移運(yùn)動(dòng)，發(fā)生氧化或還原作用，使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)。氧化法多用于處理含酚、氰、硫等污水。常用氧化劑有空氣、漂白粉、氯氣、臭氧等。還原法多用于處理含鉻、汞污水。常用的還原劑有鐵屑、硫酸鐵、二氧化硫等。4、萃取法將不溶于水的溶劑投入污水中，使污水的溶質(zhì)溶于溶劑中，然后利用溶劑與水的比重差，將溶劑分離出來(lái)。再利用溶劑與溶質(zhì)沸點(diǎn)差，將溶質(zhì)蒸餾回收，再生后的溶劑可循環(huán)使用。例如含酚的污水回收。常用的萃取劑有醋酸丁酯、苯等，酚的回收率可達(dá)90%以上。5、吸附法將污水通過(guò)固體吸附劑，使污水中的溶解性有機(jī)或無(wú)機(jī)物吸附到吸附劑上。常用的吸附劑為活性炭。此法可吸附污水中的酚、鉻、汞、氰等有毒物質(zhì)。此法還有除色、脫臭等作用。一般多用于污水深度處理。6、電滲析法通過(guò)一種離子交換膜，在直流電作用下，污水中的離子朝相反電荷的極板方向遷移，陽(yáng)離子能夠穿透陽(yáng)離子交換膜，而被陰離子交換膜阻擋。同樣，陰離子能穿過(guò)陰離子交換膜，而被陽(yáng)離子交換膜所阻。污水通過(guò)陰、陽(yáng)離子交換膜所組成的電滲析器時(shí)，污水中的陰、陽(yáng)離子就可得到分離，達(dá)到濃縮及處理目的。此法可用于酸性廢液回收、含氰污水處理。1.1.3生物法主要是利用微生物的作用，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)。屬于生物處理方法有以下幾種：1、活性污泥法將空氣連續(xù)鼓入曝氣池的污水中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，水中能形成繁殖有大量好氣性微生物的活性污泥，它能吸附和分解污水中的有機(jī)物，并以有機(jī)物為養(yǎng)料使微生物獲得能量，并不斷繁殖。離開曝氣池的污水與活性污泥的混合液，在沉淀池中沉淀，活性污泥分離后的水即為凈化水。沉下的活性污泥除派出一部分多于（增值的）之外，其余的循環(huán)回到曝氣池。曝氣池中的懸浮物含量應(yīng)維持在2-6g/L。污水在曝氣池中一般停留3-5h，能除去污水中的BOD590%作用，是廣泛采用的生物處理方法。2、生物膜法將污水連續(xù)通過(guò)固體調(diào)料（碎石、爐渣、塑料蜂窩等），在填料上繁殖的大量微生物形成生物膜。生物膜能吸附及分解污水中的有機(jī)物。從填料上脫落下來(lái)老死的生物膜隨污水流入沉淀池中沉淀，使沉淀池的出水得到凈化。此法能除去污水中的BOD5達(dá)到80-90%。3、生物（氧化）塘氧化塘分為厭氧塘、兼性塘、好氧塘、水生植物塘等。在實(shí)際應(yīng)用中可將這些塘進(jìn)行組合，與污水預(yù)處理連成一個(gè)系統(tǒng)，統(tǒng)稱為氧化塘系統(tǒng)。這是一個(gè)簡(jiǎn)便的污水處理方法，適用于大中、小城市的污水處理。其凈化污水的原理是利用種類繁多的菌、澡、原生物、后生物以及水生植物，對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行分解、吸收。這種處理方法大多與農(nóng)田灌溉相結(jié)合。缺點(diǎn)是占地面積大，優(yōu)點(diǎn)是可以利用當(dāng)?shù)氐目?、塘、洼淀改造為氧化塘，可以?jié)省資金，耗能低，管理方便。污水在池塘中長(zhǎng)時(shí)間停留（2-10d）會(huì)被水中微生物逐漸分解而得到處理。生物塘法可除去污水中BOD575%-90%，如污水無(wú)毒，在生物塘后段可養(yǎng)魚。污水中的污染物多種多樣，不能預(yù)期只用一種方法就能夠把所有污染物質(zhì)都除去干凈。不論對(duì)何種污水，都往往需要通過(guò)幾種方法組成的處理系統(tǒng)，才能達(dá)到處理的要求。按照不同的處理程度，污水處理系統(tǒng)可以分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和深度處理等不同階段。一級(jí)處理只除去污水中呈懸浮狀的污染物。物理方法中的大部分方法適用于進(jìn)行一級(jí)處理的。污水經(jīng)一級(jí)處理后，一般仍達(dá)不到排放要求，尚須進(jìn)行二級(jí)處理。因此，對(duì)二級(jí)處理來(lái)說(shuō)，一級(jí)處理是預(yù)處理。二級(jí)處理的主要任務(wù)是，大幅度地除去污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物。生物處理法是最常用的二級(jí)處理方法，比較經(jīng)濟(jì)有效。通過(guò)二級(jí)處理，一般污水均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但在處理后的污水中，還殘存有微生物不能降解的有機(jī)物和氮、磷等無(wú)機(jī)鹽類，一般情況下，它們數(shù)量不多，對(duì)水體無(wú)大危害。深度處理時(shí)進(jìn)一步除去污水中的懸浮物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽類及其他污染物質(zhì)，以便達(dá)到工業(yè)用水或城市用水所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。1.1.4污水土地處理系統(tǒng)土地處理是將污水有效地投配到土地表層，通過(guò)土壤-植物系統(tǒng)自然完成一系列的物理、化學(xué)和生物過(guò)程，達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的處理程度的一種污水處理方法。有些文獻(xiàn)對(duì)各種污水土地處理和回用系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)討論。如果污水的水質(zhì)適宜于利用土地系統(tǒng)進(jìn)行處理，并且污水水源附近有可供利用的土地資源，或者鋪設(shè)管道系統(tǒng)將污水輸送到用于污水處理的土地系統(tǒng)處經(jīng)濟(jì)上可行，則可以考慮采用這種系統(tǒng)。根據(jù)處理地區(qū)土壤滲透速度的大小，常用的污水土地處理和回用系統(tǒng)一般可以分為污水快速滲濾系統(tǒng)、污水地表漫流系統(tǒng)，人工濕地系統(tǒng)。這幾類系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其水力負(fù)荷、要求圖的土質(zhì)條件和系統(tǒng)對(duì)污水的作用過(guò)程不同。其中，慢滲系統(tǒng)是污水處理（處置）和利用相結(jié)合的方法，在我國(guó)有很好的應(yīng)用前景。該方法利用灌溉作物或林地。灌溉方法可以是地面灌溉，也可以是噴灌或滴灌。在污水通過(guò)土壤剖面過(guò)程中，污染物被除去。這一過(guò)程包括物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程以及生物過(guò)程。這類系統(tǒng)中，植物的作物起著非常重要的作用，尤其是對(duì)污水中所含氮、磷的除去。但是，在透水性較差的土壤上應(yīng)用這種系統(tǒng)，有可能發(fā)生澇漬鹽堿化，從而發(fā)生土壤退化現(xiàn)象。慢滲系統(tǒng)的另外一個(gè)主要缺點(diǎn)是處理能力低，需要土地面積大。這使得這種系統(tǒng)在土地資源緊缺的城市周邊地區(qū)的應(yīng)用受到了限制。在以污水作為灌溉水源進(jìn)行灌溉利用時(shí)，污染物在土壤和作物中的積累以及可能對(duì)地下水的污染也是人們較為關(guān)心的問(wèn)題。另外，這種系統(tǒng)無(wú)法對(duì)經(jīng)過(guò)凈化的水進(jìn)行回收，只能用于污水的處置而非嚴(yán)格意義上的污水處理。因此，慢滲系統(tǒng)在污水處理領(lǐng)域?yàn)檫_(dá)到應(yīng)有的應(yīng)用。對(duì)傳統(tǒng)的慢速滲濾系統(tǒng)進(jìn)行改造，克服其缺點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行綜合應(yīng)用，具有廣闊前景。人工濕地系統(tǒng)是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。它形成了內(nèi)部良好的循環(huán)，并具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，是正在不斷得到研究應(yīng)用和發(fā)展的污水凈化處理實(shí)用新技術(shù)。歐美等利用濕地污水凈化功能，綜合植物、微生物和介質(zhì)的作用處理污水，然后用來(lái)灌溉作物、牧草、草坪、樹木等。該方法具有建設(shè)、運(yùn)行成本低，管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但是她們只限于單一的平流式或立流式的蘆葦床系統(tǒng)，其水力負(fù)荷和污染負(fù)荷較低，且蘆葦衰退，系統(tǒng)生命短促。國(guó)內(nèi)有許多學(xué)者對(duì)人工濕地進(jìn)行研究，取得了許多優(yōu)秀成果。不同工業(yè)污水中所含的污染物的性質(zhì)各不相同。對(duì)含有酸、堿、有毒、有害物質(zhì)、重金屬等污染物污水，應(yīng)在工廠內(nèi)或車間內(nèi)就地進(jìn)行局部處理，這樣做技術(shù)上容易辦到，經(jīng)濟(jì)上也比較合理。對(duì)于與城市污染相近的工業(yè)污水，或經(jīng)局部處理不致對(duì)城市下水道及城市污水的生物處理過(guò)程不產(chǎn)生危害的工業(yè)污水，單獨(dú)設(shè)置污水處理設(shè)施時(shí)不必要的，也是不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)該優(yōu)先考慮排入城市地下水道與城市污水共同處理，這樣既節(jié)約費(fèi)用，又提高了處理效果。1.2劣質(zhì)水資源化農(nóng)業(yè)利用發(fā)展概況與存在問(wèn)題1.2.1污水資源化農(nóng)業(yè)利用發(fā)展概況1、國(guó)外污水資源化農(nóng)業(yè)利用發(fā)展概況用污水進(jìn)行灌溉可以向作物提供水分和養(yǎng)分。同時(shí)，又為污水通過(guò)土地進(jìn)行處理提供了一條很方便的方法，從而避免了由于未控制的污水水流所造成的健康和環(huán)境危害的潛在可能。在干旱、半干旱地區(qū)，灌溉是農(nóng)業(yè)發(fā)展的先決條件，把污水作為一個(gè)灌溉水資源與對(duì)污水進(jìn)行處理顯得一樣重要。當(dāng)其他水資源變得十分短缺時(shí)，污水就顯得十分珍貴，而且把它用于灌溉，就可使得其他優(yōu)質(zhì)水資源用于其它用途。利用土地處理方法來(lái)處理污水，不僅在干旱地區(qū)使用，同時(shí)也可以在濕潤(rùn)氣候條件下應(yīng)用。根據(jù)資料記載，利用污水灌溉已經(jīng)有幾百年歷史，最早記載的污水灌溉農(nóng)場(chǎng)的是在德國(guó)（1531）和蘇格蘭（1650）。早期污水灌溉的目的是利用土地處理污水。自150年之前抽水馬桶和污水處理系統(tǒng)引入西歐和北美城市以來(lái)，城市污水第一次用于大規(guī)模的作物灌溉。當(dāng)時(shí)污水未經(jīng)過(guò)任何處理就排放出去，從而使得水資源遭受嚴(yán)重污染。19世紀(jì)50年代，由于泰晤士河臭水迫使英國(guó)國(guó)會(huì)大廈不得不浸泡在漂白粉中。從無(wú)水口下方抽取的河水成為當(dāng)時(shí)霍亂爆發(fā)的原音。解決此問(wèn)題的部分措施是沿泰晤士河北岸建立巨大的攔截壩，形成了著名的泰晤士截污水壩工程。這樣使倫敦市中心的壓力減少了，但污染問(wèn)題卻移到河的下游。英國(guó)著名律師EdwinChadwik提出了“把雨水引向河流，把污水引入土壤”的口號(hào)。在這種思想的指導(dǎo)下，污水處理農(nóng)場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生了，從攔截壩上引入的水流入農(nóng)場(chǎng)的土壤中。在處理污水的同時(shí)，農(nóng)場(chǎng)也順便獲得了農(nóng)業(yè)收益。到1875年，英國(guó)約有50各這樣原污水處理農(nóng)場(chǎng)。到20世紀(jì)初，美國(guó)有12各這樣的污水處理農(nóng)場(chǎng)。但是污水排放量與作物生長(zhǎng)中季節(jié)性養(yǎng)分和水分需要量常不能完全一致。污水處理農(nóng)場(chǎng)在減輕河流污染的同時(shí)，卻造成了不同程度的環(huán)境衛(wèi)生問(wèn)題。過(guò)量的水力負(fù)荷和污染物使得土壤孔隙被堵、地表積水、氣味難聞以及對(duì)作物造成污染。尤其是隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，污水排放量不斷增大，城市可用于處理污水的土地不斷縮小，且隨著污水處理新技術(shù)的發(fā)展，使得污水處理農(nóng)場(chǎng)逐漸失去其原有的作用。為了控制水污染改善水質(zhì)環(huán)境，20世紀(jì)70年代以來(lái)，以美國(guó)和歐洲國(guó)家為代表，開始了大規(guī)模污水處理廠的建設(shè)，美國(guó)在1972年制定了《聯(lián)邦水污染控制法》，1987年又制定《水質(zhì)法》。按照美國(guó)的法律規(guī)定到1977年，城市污水處理廠的出水要到達(dá)二級(jí)處理出水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。大量污水處理廠的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了城市污水的再生和回用（包括農(nóng)業(yè)灌溉、景觀用水、工業(yè)回用、回補(bǔ)地下水等）。美國(guó)目前357個(gè)城市的污水進(jìn)行回用，會(huì)用點(diǎn)多大536個(gè)，城市污水年會(huì)用量達(dá)到94億m3，其中灌溉用水達(dá)58億m3，占總回用量的60%。以色列是個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，目前這個(gè)國(guó)家是世界上節(jié)水程度最高的國(guó)家，95%的污水由地下道收集和凈化，其中65%的處理后污水用于農(nóng)業(yè)灌溉。氣候干旱的以色列，1972年制定了國(guó)家污水再利用工程規(guī)劃。目前以色列建有200多個(gè)污水回用工程，其中污水利用率達(dá)到70%，其中約2/3用于灌溉，灌溉用污水水量占總灌溉水量的1/5。還有些國(guó)家提出了無(wú)廢污水的口號(hào)，即將全部的污水再生后回用。目前，美國(guó)、澳大利亞、日本、以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家的污水灌溉技術(shù)及管理法規(guī)等已基本成熟，他們嚴(yán)格執(zhí)行“先處理后利用”的原則，有效地利用了廢污水，同時(shí)又避免了水環(huán)境的惡化。污水灌溉主要用于園林、牧草、飼料作物，也有用于果樹、棉花、甜菜等作物，而對(duì)蔬菜和糧食作物應(yīng)用較少。相對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家來(lái)講，發(fā)展中國(guó)家再大面積污水灌溉方面起步較晚。但隨著城市規(guī)模和工業(yè)生產(chǎn)的不斷擴(kuò)展，也越來(lái)越重視污水灌溉。在亞洲和非洲，尤其是嚴(yán)重缺水的北非和中東，不少國(guó)家將污水視為較為可靠的資源加以利用。如埃及、突尼斯、沙特阿拉伯、阿曼、科威特、巴林、摩洛哥、伊朗、蘇丹等國(guó)都曾利用污水灌溉綠地、谷物、防護(hù)林，甚至有的國(guó)家用污水灌溉蔬菜。印度是實(shí)行城市污水資源化較早的發(fā)展中國(guó)家之一。而拉丁美洲的墨西哥、智利、秘魯?shù)葒?guó)家，由于氣候干燥，污水灌溉也開展的比較好。2、我國(guó)污水資源化農(nóng)業(yè)利用發(fā)展概況我國(guó)年廢污水排放總量?jī)|m3（2000年，不包括火電直流冷卻水）。其中工業(yè)污水占66%，生活污水占34%。廢污水年排放量大于20億m3的有12各?。ㄗ灾螀^(qū)）。污水資源利用潛力巨大，它對(duì)解決我國(guó)缺水問(wèn)題和水環(huán)境污染具有十分重要的意義。我國(guó)污水灌溉開始于20世紀(jì)50年代，到目前為止近50年的歷史。大致經(jīng)歷了起步、快速、穩(wěn)定發(fā)展三個(gè)階段。第一階段是50年代末到60年代初，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)不深，普遍認(rèn)為污水灌溉既可為農(nóng)業(yè)增加水資源，又可為工業(yè)污水找到出路，應(yīng)大力發(fā)展。由于當(dāng)時(shí)的廢污水排放量不大，到1963年全國(guó)污水灌溉面積僅4.2萬(wàn)hm2，污水灌溉對(duì)農(nóng)村環(huán)境的影響不明顯。第二階段是從60年代后期到70年代后期，由于污水的大量排放，農(nóng)業(yè)用水日益緊張，許多大、中城市郊區(qū)和工礦區(qū)附近越來(lái)越大地利用污水灌溉。到1980年污水灌溉面積達(dá)到131.3hm2。第三階段是從80年代開始，環(huán)境問(wèn)題逐漸引起人們的關(guān)注，人們普遍對(duì)污水灌溉造成的水、土、糧食污染產(chǎn)生懷疑。城市及工業(yè)廢污水排放量迅猛增加，污水灌溉面積在穩(wěn)步增長(zhǎng)，到1998年發(fā)展到361hm2，占全國(guó)總灌溉面積的7.3%。這個(gè)時(shí)期由于污水灌溉面積大，加之管理工作跟不上，大部分污廢水未經(jīng)處理（特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)）直接用于灌溉，造成了部分農(nóng)田嚴(yán)重污染，而且對(duì)農(nóng)村水環(huán)境構(gòu)成了威脅，特別是近年來(lái)水污染農(nóng)田的事故不斷發(fā)生。我國(guó)污水灌溉的農(nóng)田主要集中在北方水資源嚴(yán)重短缺的海、遼、黃、淮四大流域，約占全國(guó)污水灌溉面積的85%。大型污水灌溉主要分布在我國(guó)北方大、中城市的近郊區(qū)。如北京污水灌溉區(qū)、天津武寶寧污水灌溉區(qū)、遼寧沈撫污水灌溉區(qū)、山西惠明污水灌溉區(qū)和新疆石河子污水灌溉區(qū)。污水中的污染物主要來(lái)自生活和工業(yè)生產(chǎn)等。城市污水中的污染物可劃分為5類：有機(jī)物（由生化需氧量BOD表示）、導(dǎo)致疾病的微生物（病原體）、養(yǎng)分（氮和磷）、有害污染物（包括有機(jī)和無(wú)機(jī)）、可溶性物質(zhì)。污水處理的目的是除去其中的污染物，使得經(jīng)處理后的污水可以達(dá)到排放或再利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在污水處理中，處理方法的選擇取決于污染物的物理和化學(xué)狀態(tài)以及處理后污水再利用的對(duì)象。污水和處理后的污水（再生水）與淡水的不同之處：（1）污水中的可降解有機(jī)物質(zhì)（用BOD和COD等指標(biāo)來(lái)衡量）較高，只有通過(guò)處理后使有機(jī)物質(zhì)含量降低到理想的水平。（2）城市用水不可避免地增加了水中的無(wú)機(jī)可溶性鹽分的含量。主要累計(jì)的離子是鈉、氯和碳酸鹽。這些離子使得水中的總含鹽量（鹽度）和堿含量（SAR）增加。不像有機(jī)質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽在處理過(guò)程中難于被除去，利用污水進(jìn)行灌溉，可能導(dǎo)致土壤中鹽分累積，并對(duì)土壤和作物產(chǎn)生危害。（3）污水中含有作物所需要的大量營(yíng)養(yǎng)元素，特別是氮和磷，盡管它們是作物必需的養(yǎng)分，但過(guò)量會(huì)引起地下水的潛在污染。（4）污水中含有一定量的痕量元素，利用其進(jìn)行灌溉一些作物所需要的痕量元素（如硼、銅、懵、鉬和鋅等）可能過(guò)量，而另外一些元素如鎘、鉛和汞也可能導(dǎo)致痕量元素的毒害作用。（4）雖然在一般的污水處理過(guò)程中，病原微生物（如細(xì)菌、病毒等）的含量大大減少，但它們確實(shí)存在經(jīng)過(guò)處理后的污水中。通常污水中也可能存在寄生蟲（如原生動(dòng)物、蠕蟲等）。因此，利用污水進(jìn)行灌溉，可能產(chǎn)生相應(yīng)的健康問(wèn)題。1.2.2咸水資源農(nóng)業(yè)利用發(fā)展概況咸水作為很多淡水資源貧乏國(guó)家的灌溉水源，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了十分重要的作用。美國(guó)西南部咸水灌溉至今有100多年的歷史。中東如以色列、伊拉克、科威特等國(guó)都大量使用咸水進(jìn)行灌溉。其他國(guó)家如印度、日本、西班牙、突尼斯、摩洛哥、埃爾及利亞、前蘇聯(lián)的中亞地區(qū)等都有長(zhǎng)期咸水灌溉的歷史和很大的灌溉面積。我國(guó)有著豐富的地下咸水資源，適當(dāng)?shù)南趟喔染哂泄?jié)約水資源、增加產(chǎn)量和改善環(huán)境等效益。以華北平原為例，該區(qū)屬半干旱、半濕潤(rùn)氣候區(qū)，年降雨量為400-500mm，是地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。華北平原區(qū)總面積為11.81萬(wàn)km2，咸水分布面積為8.39km2（其中淺層有淡水面積為1.28萬(wàn)km2），占總面積的60.7%，扣除有淺層淡水資源面積，純咸水區(qū)的面積為51.5%。經(jīng)估算，華北平原淺層咸水區(qū)年降雨補(bǔ)給量達(dá)75億m2，但由于未利用淺層咸水，這部分補(bǔ)給量被天然蒸發(fā)而浪費(fèi)了。開發(fā)這部分咸水資源，不僅使其得到有效地利用，更重要的是，通過(guò)對(duì)咸水的開采，騰空了地下庫(kù)容，得以承接降水和其他地表水的補(bǔ)給，補(bǔ)給的淡水資源將把咸水驅(qū)替到深層并通過(guò)排水系統(tǒng)排出區(qū)外，使咸水層逐漸淡化。因此，在利用咸水的同時(shí)，也在改造咸水。在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)，淺層咸水區(qū)面積約占總面的一般，未得到充分利用的淺層咸水體將成為灌區(qū)土壤次生鹽堿化的根源。如能將這部分咸水加以利用，除能減輕黃河的供水壓力外，還能減輕鹽堿害威脅，改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。此外，在寧夏、山西、陜西、甘肅、新疆等地，都有豐富的咸水資源，其情況與河套灌區(qū)類似。因此，咸水資源在我國(guó)具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。由于淡水資源日益短缺，利用咸水灌溉在一些地方受到重視。我國(guó)寧夏、山東、山西、天津、河北、陜西、甘肅、河南、內(nèi)蒙古、遼寧等地都有咸水灌溉的試驗(yàn)或生產(chǎn)實(shí)踐。一些地區(qū)的咸水灌溉初具規(guī)模。如山東樂(lè)陵、河北鹽山、天津靜海等地利用咸水灌溉糧棉農(nóng)田推廣利用了微咸水灌溉技術(shù)，到1993年，灌溉農(nóng)田累計(jì)約8700hm2。在河南虞城縣，用礦化度3-5g/L的咸水進(jìn)行灌溉的土地面積已達(dá)1萬(wàn)hm2。河北省滄州地區(qū)自1976年開始利用礦化度小于5g/L的咸水灌溉小麥一萬(wàn)hm2以上，咸水灌溉的小麥不同程度地增產(chǎn)。1.5劣質(zhì)水灌溉標(biāo)準(zhǔn)與灌溉管理1.5.1劣質(zhì)水高效安全利用標(biāo)準(zhǔn)1、微咸水高效安全利用概況為了安全利用污水灌溉農(nóng)田，不同國(guó)家或國(guó)際組織制定了一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局（USEPA）會(huì)同有關(guān)方面于1992年提出了污水回用建議指導(dǎo)書，包括了回用處理工藝、水質(zhì)要求和監(jiān)測(cè)以及適宜灌溉的作物和適宜灌水技術(shù)等污水回用的各個(gè)方面。這為類似地區(qū)的污水灌溉提供了重要的指導(dǎo)信息。美國(guó)很多州也分別制定了污水灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，雖具體內(nèi)容各不相同，但規(guī)定具體，要求嚴(yán)格，以確保作業(yè)人員或其他接觸回用水安全人言的安全，保證污水灌溉的可持續(xù)利用。例如亞利桑那州污水回用標(biāo)準(zhǔn)允許用未經(jīng)消毒的二級(jí)出水灌溉纖維作物、畜牧飼料作物和果實(shí)不接觸灌溉水的果樹。猶他州允許二級(jí)出水用于飼料作物以及有足夠高度的食用作物（谷物、玉米等）的灌溉。以色列對(duì)于不同的灌溉項(xiàng)目制定了具體的污水灌溉回用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定除去皮水果外，生食作物不得食用二級(jí)出水灌溉。世界衛(wèi)生組織（WHO）對(duì)不同國(guó)家和地區(qū)污水灌溉回用的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，于1993年出版了污水回用于農(nóng)田灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖的健康指南。該指南對(duì)衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)要求十分嚴(yán)格。隨著污水灌溉實(shí)踐的不斷發(fā)展，人們對(duì)污水灌溉的認(rèn)識(shí)不斷深化。WHO對(duì)該指南進(jìn)行了修訂并于1989年出版了新版指南。與1973年出版的指南相比，新版指南各指標(biāo)要求顯著降低，但大多數(shù)情況下難以達(dá)到。上述標(biāo)準(zhǔn)和指南都是建立在零風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)上的，因此，指標(biāo)要求較高。近些年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到零風(fēng)險(xiǎn)的要求難以達(dá)到，在實(shí)際中也無(wú)必要。因此，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）在世界各地開展污水灌溉的基礎(chǔ)上，先后出版《污水處理與灌溉回用》、《污水灌溉水質(zhì)控制》兩部技術(shù)報(bào)告，對(duì)于回用于農(nóng)業(yè)的灌溉水質(zhì)要求和可以選用的污水處理方法進(jìn)行了討論。目前，國(guó)際上正在進(jìn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的重新修訂。我國(guó)于1979年、1985年和1992年先后3次頒布了《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。在1992年的標(biāo)準(zhǔn)中增補(bǔ)了有關(guān)有機(jī)物指標(biāo)。但迄今為止，還沒(méi)有專門適用于污水（再生水）灌溉回用的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或指南。由于不用用途的作物對(duì)灌溉水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求各不相同，國(guó)際上目前的一個(gè)重要趨勢(shì)就是針對(duì)不同用途，制定不同的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此在開展污水（再生水）灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的研究工作的同時(shí)，應(yīng)該考慮這一因素，以便制定污水（再生水）灌溉回用的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或指南既安全，又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。2、微咸水高效安全利用標(biāo)準(zhǔn)咸水安全灌溉的基本要求是將土壤的鹽分濃度控制在作物耐鹽度臨界范圍內(nèi)，通過(guò)適當(dāng)?shù)臎_洗及排水措施來(lái)維持作物根系活動(dòng)層的鹽分在年內(nèi)或多年的補(bǔ)排平衡。灌溉水的電導(dǎo)度（ECi）、鈉吸附比(SAR)和各類作物對(duì)硼的耐抗限量是咸水灌溉的常用水質(zhì)和作物耐性指標(biāo)。1976年FAO根據(jù)咸水灌溉的適宜性，綜合考慮咸水的電解質(zhì)、滲透性、毒害性、懸移質(zhì)、不溶性固體、pH等，出臺(tái)了多項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法。國(guó)外Maas等學(xué)者總結(jié)了150多種主要組屋的耐鹽閾值及耐鹽性等級(jí)等耐鹽性能指標(biāo)，該項(xiàng)成果得到廣泛應(yīng)用。Rhoades（1992年）在總結(jié)他人研究成果的基礎(chǔ)上指出，作物的耐鹽能力還與土壤、氣候、生育階段、灌水方法、管理水平等有關(guān)。不當(dāng)?shù)南趟喔葧?huì)引起土壤鹽分的積累。咸水的灌溉需水量除了要滿足作物正常需水量之外，還要滿足淋洗土壤鹽分的蓄水量?！睹绹?guó)國(guó)家灌溉工程手冊(cè)》（1998）列出了不同的確定淋洗需水量的方法。我國(guó)對(duì)玉米、小麥、棉花等作物均開展了耐鹽性能的研究。進(jìn)行咸水灌溉時(shí)，田間排水條件應(yīng)能控制地下水位，并滿足淋洗的水量排到地下水臨界深度以下。關(guān)于地下水的臨界深度，世界各地有不同的試驗(yàn)資料，但都是根據(jù)控制地下水返鹽要求得出的，針對(duì)咸水灌溉條件下如何利用排水設(shè)施進(jìn)行土壤鹽分控制，尚未見到專門研究。1.5.2劣質(zhì)水灌溉方法與灌溉管理1、污水灌溉方法與灌溉管理污水（再生水）中除含有一定量污染物外，還含有一定量的病原菌。采用何種灌溉方法進(jìn)行灌溉，將直接維系到人體的健康與安全。目前國(guó)外對(duì)不同作物的灌溉，嚴(yán)格采用不同的灌溉方法。一般對(duì)食用作物或與人體接觸的植物多采用地下灌溉或滴灌，而對(duì)非食用的作物或與非人體接觸的植物，可采用噴灌或地面灌溉。目前我國(guó)的污水灌溉，多采用地面灌溉方式。不同灌溉方式下，污水土壤作物和人體健康的影響的比較研究在現(xiàn)有研究中還未見到，是值得進(jìn)行深入研究的方向。由于污水和再生水中均含有一定量的鹽分，利用污水灌溉后灌溉水中的鹽分將由于土壤蒸發(fā)和植株蒸騰而留在土壤中。當(dāng)鹽分積聚達(dá)到一定的程度時(shí)，將嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)。為使作物根系層土壤中的鹽分控制在適宜作物生長(zhǎng)的水平，在灌溉管理時(shí)必須考慮排鹽的需要。美國(guó)國(guó)家灌溉工程手冊(cè)（1998）和FAO咸水灌溉指南等都提出相應(yīng)的排鹽淋洗需要量的計(jì)算方法。我國(guó)自20世紀(jì)70年代以來(lái)也開展了大量鹽堿地改良和土壤排鹽的理論與實(shí)踐研究。然而由于污水中還含有一定量的污染物，在將鹽分淋洗出根層的同時(shí)，勢(shì)必將部分污染物也帶出土壤根區(qū)并可能進(jìn)入地下水水體（尤其是地下水埋深較淺的地方）。因此，如何結(jié)合現(xiàn)有的鹽分控制理論，來(lái)構(gòu)建污水（再生水）灌溉條件下控鹽同時(shí)減少污染物淋濾造成地下水潛在污染影響的灌溉管理措施與方法，是污水灌溉灌溉的重要研究課題。2、咸水灌溉方法與灌溉管理（1）咸水灌溉技術(shù)和灌溉制度在灌溉技術(shù)方面，咸水同淡水一樣，適用于地面灌溉、地下灌溉和噴微灌等各種灌水技術(shù)。在美國(guó)Texas州的研究表明，采用溝灌時(shí)，如果和適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)技術(shù)措施相結(jié)合，則會(huì)獲得更理想的效果?；旃嗯c輪灌在一些國(guó)家也得到較好的應(yīng)用。在以色列，咸水被注入國(guó)家輸水系統(tǒng)與淡水混合后使用。在美國(guó)的亞利桑那州，采用高咸度的水和低咸度的水對(duì)棉花進(jìn)行輪灌已有幾十年的歷史。在印度通過(guò)大量的試驗(yàn)分析證明，在同樣鹽分的水平下，咸淡水輪灌的作物產(chǎn)量高于咸淡水混灌的產(chǎn)量。我國(guó)近幾年來(lái)開展了一系列的微咸水灌溉方法和灌溉制度研究。山西汾河三壩地區(qū)進(jìn)行了小麥、玉米和棉花三種作物直接使用咸水灌溉、先咸后淡、先淡后咸的輪灌方式研究。在黃淮海平原的咸水灌溉制度的試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行了土壤鹽分分布規(guī)律的研究。（2）咸水灌溉對(duì)環(huán)境的影響與灌溉管理由于咸水灌溉可能導(dǎo)致土壤次生鹽堿化和含水層退化等一系列問(wèn)題，因此，采取適當(dāng)?shù)墓喔确椒ㄅc灌溉管理措施是咸水灌溉可持續(xù)發(fā)展的重要保障。我國(guó)在“六五、七五”期間，對(duì)微咸水的分類、分布、埋藏條