中水或再生水（也称为废水再利用或水回收）是将废水转化为水的过程，可以将其重新用于其他目的。 再利用可能包括灌溉花园和农田或补充地表水和地下水（即地下水补给）。 再利用水也可用于满足住宅（例如冲厕），企业和工业的某些需求，甚至可以达到饮用水标准。 根据使用的方法，最后一个选项称为“直接饮用再利用”或“间接饮用”再​​利用。 通俗地说，术语“厕所即用”也指饮用水再利用。

回收水用于再利用应用而不是使用淡水供应可以是节水措施。 当用过的水最终排放回天然水源时，作为自然水循环的一部分，它仍然可以对生态系统，改善溪流，滋养植物和补给含水层有益。

废水再利用是一种长期用于灌溉的做法，特别是在干旱国家。 将废水再利用作为可持续水管理的一部分，可以将水作为人类活动的替代水源。 这可以减少稀缺并减轻对地下水和其他天然水体的压力。

背景
实现更可持续的卫生和废水管理将需要强调与资源管理相关的行动，例如废水再利用或排泄物再利用，这些措施将使宝贵的资源可用于生产用途。 这反过来又支持人类福祉和更广泛的可持续性。

简单地说，再生水是在回到自然水循环之前使用一次以上的水。 废水处理技术的进步使得社区可以将水重新用于许多不同的目的。 水的处理方式不同，取决于水的来源和用途以及水的输送方式。

通过行星水圈反复循环，地球上的所有水都是循环水，但术语“循环水”或“再生水”通常是指从家庭或企业通过下水道系统输送到废水处理厂的废水，在那里进行处理达到与其预期用途一致的水平。

世界卫生组织已经认识到以下主要的废水再利用驱动力：

增加水资源短缺和压力，
人口增加和相关的粮食安全问题，
不正当的废水处理增加环境污染，和
越来越多地认识到废水，排泄物和灰水的资源价值。

水的回收和再利用越来越重要，不仅在干旱地区，而且在城市和污染环境中。

世界上一半以上的人口使用的地下水含水层已经过度征集。 随着世界人口日益城市化并集中在海岸线附近，当地淡水供应有限或仅有大量资本支出，再利用将继续增加。 废水回用和再循环可以节省大量淡水，减少环境污染，改善碳足迹。 重复使用可以作为替代供水选择。

类型和应用
水回收的大多数用途是非饮用水，例如洗车，冲水马桶，发电厂冷却水，混凝土搅拌，人工湖，高尔夫球场和公园灌溉以及水力压裂。 在适用的情况下，系统采用双管道系统，以保持循环水与饮用水分离。

世界上主要的再生水应用如下所示：

使用类别	用途
城市用途	灌溉公园，体育设施，私家花园，路边; 街道清洁; 消防系统; 车辆清洗; 马桶冲水; 空调; 防尘。
农业用途	粮食作物未经商业加工; 食用作物商业加工; 挤奶动物的牧场; 饲料; 纤维; 种子作物; 观赏花卉;果园; 水培; 水产养殖; 温室; 葡萄栽培。
工业用途	加工水; 冷却水; 循环冷却塔; 冲洗水; 洗涤骨料; 具体化; 土壤压实; 防尘。
娱乐用途	高尔夫球场灌溉; 有/无公共通道的休闲蓄水池（如钓鱼，划船，洗澡）; 无公众访问的审美蓄水; 造雪。
环境用途	含水层补给; 湿地; 沼泽; 流增强; 野生动物栖息地; 造林。
饮用水	含水层补给饮用水; 增加地表饮用水供应; 治疗直到饮用水质量。

计划外间接饮用已存在很长时间了。 位于伦敦上游的泰晤士河上的大城镇（牛津，雷丁，斯温顿，布拉克内尔）将经过处理的污水（“非饮用水”）排入泰晤士河，泰晤士河向伦敦下游供水。 在美国，密西西比河既是污水处理厂污水的目的地，也是饮用水的来源。

城市重用
不受限制：在市政环境中使用再生水用于非饮用水应用，公共访问不受限制。
限制：在市政环境中使用再生水用于非饮用水应用，其中公共通道受到物理或体制障碍的控制或限制，例如围栏，咨询标志或临时访问限制。

农业再利用
使用循环水进行灌溉有很多好处，包括与其他来源相比成本较低以及供应的一致性，无论季节，气候条件和相关的水限制如何。 当再生水用于农业灌溉时，处理过的废水中的养分（氮和磷）含量具有作为肥料的作用。 这可以使污水中含有的排泄物的再利用具有吸引力。

灌溉用水可以不同的方式用于不同的作物：

可以生吃的粮食作物：供人食用的作物可以生吃或未加工。
加工粮食作物：供人食用的作物，不能生吃，但经过处理后（即煮熟，工业加工）。
非粮食作物：非供人食用的作物（如牧场，牧草，纤维，观赏植物，种子，森林和草坪作物）。

在发展中国家，农业越来越多地使用未经处理的废水进行灌溉 – 通常是以不安全的方式进行。 城市为新鲜农产品提供利润丰厚的市场，因此对农民具有吸引力。 然而，由于农业必须与工业和市政用户竞争日益稀缺的水资源，农民往往没有其他选择，而是直接使用被城市垃圾污染的水来浇灌农作物。

在农业中使用未经处理的废水可能存在严重的健康危害。 来自城市的废水可能含有化学和生物污染物的混合物。 在低收入国家，排泄物中通常含有高水平的病原体。 在工业发展超过环境监管的新兴国家，无机和有机化学品的风险越来越大。 世界卫生组织与联合国粮食及农业组织（粮农组织）和联合国环境规划署（环境规划署）合作，制定了2006年废水安全使用准则。这些准则倡导“多重障碍”通过鼓励农民采取各种降低风险的行为来处理废水的使用。 这些措施包括在收获前几天停止灌溉，让病原体在阳光下消失，小心地用水，这样就不会污染可能生吃的叶子，用消毒剂清洗蔬菜或者在使用之前让农业用的粪便污泥干燥作为人类粪便。

环境再利用
使用再生水来创造，增强，维持或增加水体，包括湿地，水生栖息地或溪流，被称为“环境再利用”。例如，由废水供给的人工湿地提供了废水处理和动植物栖息地。

工业再利用
使用再生水补给未用作饮用水源的含水层。

计划的饮用水再利用
计划的饮用水再利用被公认为是回收饮用水用水的有意项目。 饮用水可以通过两种方式进行再利用 – “间接饮用再利用”（IPR）和“直接饮用再利用”。 这两种形式的重用在下面描述，并且通常涉及比事实上或未确认的重用更正式的公共过程和公共咨询程序。 在“间接”饮用再利用应用中，再生废水可直接使用或与其他来源混合使用。

直接饮用再利用也称为“厕所”。

一些水务机构将来自城市废水或资源回收厂的高度处理的污水作为可靠的，抗旱的饮用水源重新使用。 通过使用先进的净化工艺，他们生产的水符合所有适用的饮用水标准。 系统可靠性和频繁的监控和测试对于满足严格控制要求至关重要。

社区的用水需求，水源，公共卫生法规，成本以及现有的水基础设施类型，如配水系统，人造水库或天然地下水盆地，决定再生水是否以及如何成为其中的一部分。饮用水供应。 一些社区重复利用水来补充地下水盆地。 其他人把它放入地表水库。 在这些情况下，再生水与其他水供应混合和/或在抽出之前存放一定时间并在水处理或分配系统再次处理。 在一些社区，重复使用的水直接进入管道，进入水处理厂或分配系统。

当再生水与饮用水混合时，通常使用反渗透和紫外线消毒等现代技术。

间接饮用再利用
间接饮用再利用（IPR）意味着水间接地输送给消费者。 在净化之后，重新使用的水与其他供应品混合和/或在将其输送到通向水处理厂或分配系统的管道之前，在某种存储（人造或天然）中静置一段时间。 该储存可以是地下水盆地或地表水库。

一些市政当局正在使用，其他市政当局正在调查再生水的间接饮用再利用（IPR）。 例如，再生水可以被泵入（地下补给）或渗透到（地表补给）地下水含水层，抽出，再次处理，最后用作饮用水。 该技术也可称为地下水补给。 这包括通过土壤/沙子（吸收）层和土壤中的微生物群落（生物降解）进一步多个纯化步骤的缓慢过程。

在许多国家使用知识产权甚至无计划的可再生废水的可计量使用，后者被排放到地下水中以阻止盐水侵入沿海含水层。 知识产权通常包括某种类型的环境缓冲，但某些领域的条件迫切需要更直接的替代品。

直接饮用再利用
直接饮用再利用意味着将重复使用的水直接放入进入水处理厂或配水系统的管道中。 在有或没有“工程存储”的情况下可以进行直接饮用再利用，例如地下或地上罐。

在直接饮用再利用（DPR）方案中，将水直接放入进入水处理厂或分配系统的管道中。 在有或没有“工程存储”的情况下可以进行直接饮用再利用，例如地下或地上罐。 换句话说，DPR是在经过广泛处理和监测后引入来自城市废水的再生水，以确保始终满足严格的水质要求，直接进入市政供水系统。

间接饮用再利用（IPR）
通过增加饮用水供应来实现知识产权，城市废水处理到适合知识产权的水平，然后是在饮用水处理之前的环境缓冲区（例如河流，水坝，含水层等）。 在这种情况下，城市废水经过一系列处理步骤，包括膜过滤和分离过程（如MF，UF和RO），然后是先进的化学氧化过程（如UV，UV + H2O2，臭氧）。

在太空中重复使用
与人类太空飞行相比，废水回收尤其重要。 1998年，美国宇航局宣布已经建造了一个人类废物回收生物反应器，设计用于国际空间站和载人火星任务。 将人尿和粪便输入反应器的一端，从另一端输出纯氧，纯水和堆肥（人体）。 土壤可以用于种植蔬菜，生物反应器也可以发电。

在国际空间站上，由于引入了ECLSS系统，宇航员已经能够饮用再生尿液。 该系统耗资2.5亿美元，自2009年5月起开始运作。该系统将废水和尿液回收到用于饮用，食品制备和氧气生成的饮用水中。这减少了经常重新供应空间站的需要。

优点
作为替代水源的水/废水再利用可以提供显着的经济，社会和环境效益，这是实施这种再利用计划的关键动力。 具体而言，在农业中，用废水灌溉可以有助于提高产量，减少生态足迹并促进社会经济效益。 这些好处包括：

增加用水量
饮用水替代 – 饮用饮用水和非饮用用再生水（即工业，清洁，灌溉，家庭用途，冲厕等）
减少地表水和地下水的过度抽取
与使用深层地下水资源，进口水或海水淡化相比，减少了与水的生产，处理和分配相关的能源消耗
减少接收水域（即河流，运河和其他地表水资源）的养分负荷
降低使用高质量再生水的制造成本
增加农业产量（即农作物产量）
减少肥料的使用（即保护营养素，减少对人工肥料的需求（例如处理后的污水中存在的养分对土壤营养的影响））
通过恢复溪流，湿地和池塘加强环境保护
增加就业和当地经济（如旅游业，农业）。

设计注意事项

分配
非饮用再生水通常配有双管网，使再生水管与饮用水管完全分开。

在许多使用再生水的城市中，现在需要消费者只允许在指定日期使用再生水。 以前以固定费率提供无限再生水的一些城市现在开始按照他们使用的数量向市民收费。

治疗过程
对于许多类型的再利用应用，废水必须经过许多污水处理工艺步骤才能使用。 步骤可能包括筛选，初步沉淀，生物处理，三级处理（例如反渗透）和消毒。

有几种技术用于处理废水以供再利用。 这些技术的组合可以满足严格的处理标准，并确保处理后的水具有卫生安全性，不含细菌和病毒。 以下是一些典型技术：臭氧化，超滤，好氧处理（膜生物反应器），正向渗透，反渗透，高级氧化。

当用于灌溉时，废水通常仅经过二级处理。

泵站将再生水分配给城市周围的用户。 这可能包括高尔夫球场，农业用途，冷却塔或填埋场。

替代选择
除了处理废水以便再利用之外，其他选择可以实现淡水节约的类似效果：

灰水再利用系统 – 在家庭层面，经过处理或未经处理的灰水可用于冲洗马桶或浇灌花园。
雨水收集和雨水回收 – 结合雨水收集和减少径流的城市设计系统被称为澳大利亚的水敏城市设计（WSUD），美国的低影响开发（LID）和美国的可持续城市排水系统（SUDS）王国。
海水淡化 – 一种能源密集型过程，盐和其他矿物质从海水中去除，生产饮用水和灌溉用水，通常通过膜过滤（反渗透）和蒸汽蒸馏。

成本
在世界上许多地区，再生水的成本超过了饮用水的成本，那里的淡水供应充足。 然而，再生水通常以较低的价格出售给市民以鼓励其使用。 由于淡水供应受到分配成本，人口需求增加或气候变化减少来源的限制，成本比率也将发生变化。 再生水的评估需要考虑整个供水系统，因为它可能为整个系统带来重要的灵活性价值

再生水系统通常需要双管网络，通常需要额外的储罐，这增加了系统的成本。

实施障碍
水再利用计划的全面实施和运行仍面临监管，经济，社会和体制方面的挑战。
中水回用计划的经济可行性。
水质监测和污染物识别的成本。 污染物识别的困难可能包括无机和有机污染物，微生物，胶体等的分离。
水回用计划的全部成本回收 – 缺乏与已经补贴的传统处理厂相当的金融水价制度。

健康方面
适当使用时，再生水被认为是安全的。 计划用于补给含水层或增加地表水的再生水在与天然存在的水混合并经历自然恢复过程之前得到充分和可靠的处理。 其中一些水最终成为饮用水供应的一部分。

2009年发布的水质研究比较了再生/循环水，地表水和地下水的水质差异。 结果表明，再生水，地表水和地下水在成分方面更不相似。 研究人员测试了通常在水中发现的244种代表性成分。 当检测到时，大多数成分都在十亿分之几和万亿分之一的范围内。 DEET（一种驱虫剂）和咖啡因在所有水类型中发现，几乎在所有样品中都有。 在所有水类型中都发现了三氯生（在抗菌肥皂和牙膏中），但在再生水中比在地表水或地下水中检测到更高水平（万亿分之一）。 在样品中检测到很少的激素/类固醇，并且当检测到的水平非常低时。 在所有类型的样品，甚至地下水中都发现了卤乙酸（一种消毒副产物）。 再生水与其他水域之间的最大差异似乎是再生水已经消毒，因此具有消毒副产物（由于使用氯）。

2005年的一项名为“用再生水灌溉公园，游乐场和校园”的研究发现，微生物病原体或化学品没有发生疾病或疾病，使用再生水灌溉的风险与灌溉没有显着差异。使用饮用水。

美利坚合众国国家研究委员会2012年进行的一项研究发现，饮用再生水接触某些微生物和化学污染物的风险似乎没有任何高于目前至少一些饮用水处理的风险系统，可能会低几个数量级。 本报告建议调整联邦监管框架，以加强对计划内和计划外（或事实上）再利用的公共卫生保护，并提高公众对水再利用的信心。

许多人将厌恶感与再生水联系在一起，13％的调查组表示他们甚至不会啜饮它。 尽管如此，再生水的饮用水的主要健康风险是药物和其他家用化学品或其衍生物（环境持久性药物污染物）在这种水中持续存在的可能性。 如果通过使用干式厕所或将黑水与灰水分开处理的系统将人类排泄物排除在污水之外，这将不那么令人担忧。

为解决这些对源水的担忧，再生水供应商采用多屏障处理工艺和持续监测，以确保再生水安全并经过适当处理以达到预期的最终用途。

环境方面
关于可能的健康和环境影响存在争议。 为了解决这些问题，WateReuse研究基金会进行了风险评估研究，该研究评估了循环水的潜在健康风险，并与传统药品和个人护理产品（PPCP）暴露进行了比较。 对于人们接触到用于灌溉的循环水 – 操场上的儿童，高尔夫球手和景观以及农业工人 – 的四种情景中的每一种情况，研究结果表明，这可能需要几年到几百万的时间。多年来接触不可饮用的再生水，以达到我们通过日常活动在一天内获得的PPCP的相同风险。

将再生水用于非饮用水可节省饮用水，因为较少的饮用水将用于非饮用水。

它有时含有较高水平的营养物质，如氮，磷和氧，这有助于在用于灌溉时给花园和农业植物施肥。

水回收的使用减少了对敏感环境的污染。 它还可以增强湿地，这有利于野生生物，取决于生态系统。它还有助于阻止干旱的可能性，因为水的循环使用减少了地下水源的淡水供应。 例如，圣何塞/圣克拉拉水污染控制厂制定了一项水循环计划，以保护旧金山湾区的天然咸水沼泽。

当处理不充分时，与再生污水再利用相关的主要潜在风险如下：

用微污染物，病原体（即细菌，病毒，原生动物，蠕虫）或抗生素抗性决定因素污染食物链;
土壤盐渍化和可能对农业生产产生不利影响的各种未知成分的积累;
土着微生物群落的分布;
改变土壤的物理化学和微生物特性以及对化学/生物污染物（例如重金属，化学品（即硼，氮，磷，氯化物，钠，杀虫剂/除草剂），天然化学品（即激素）的积累的贡献，新兴关注的污染物（CECs）（即药物及其代谢产物，个人护理产品，日用化学品和食品添加剂及其转化产品）等）及其随后被植物和作物吸收;
运载废水的运河中的藻类和植被过度生长（即富营养化）;
各种再生水污染物对地下水的质量下降，在土壤和含水层中迁移和积累。

例子

澳大利亚
当澳大利亚出现干旱时，对回收的污水处理方案的兴趣会增加。 布里斯班一直被视为这一趋势的领导者，其他城镇将在完成后审查西部走廊循环水项目。

虽然澳大利亚目前还没有全面的直接饮用再利用计划，但澳大利亚南极科正在调查在其位于南极洲的戴维斯研究基地安装饮用水再利用计划的选择。 为了提高戴维斯污水处理厂的海洋排放质量，未来选择了许多不同的，经过验证的技术，如臭氧化，紫外线消毒，氯气，以及超滤，活性炭过滤和反渗透。

以色列
截至2010年，以色列在回收水的比例方面领先世界。 以色列对待80％的污水（每年4000亿升），特拉维夫大都市区100％的污水经过处理和再利用，作为农业和公共工程的灌溉用水。 截至今天，以色列的所有再生污水都用于农业和土地改良。

纳米比亚
温得和克（纳米比亚，新Goreangab水回收厂（NGWRP））就是直接饮用再利用的一个例子，其中处理过的废水已经与饮用水混合了40多年。 它基于多重处理障碍概念（即预臭氧化，强化混凝/溶气浮选/快速砂滤，随后的臭氧，生物活性炭/颗粒活性炭，超滤（UF），氯化）以降低相关风险，改善水质。 如今，再生废水约占该市饮用水产量的14％。

新加坡
在新加坡，再生水被称为新生水，直接从先进的水净化设备装瓶，用于教育和庆祝目的。 虽然大部分再利用水​​用于新加坡的高科技产业，但少量用于饮用水的水库。

2002年底，该计划 – 成功申请了新生儿 – 获得了98％的接受率，82％的受访者表示他们将直接饮用重复用水，另外只有16％与水库水混合。 稳定后生产的新生水（添加碱性化学品）符合世界卫生组织的要求，可以适用于广泛的应用（例如工业再利用，排放到饮用水水库）。 新加坡现在约占新加坡总使用量的30％，到2060年，新加坡国家水务局计划将目前的新生水容量增加两倍，以满足新加坡未来50％的用水需求。

南非
在南非，废水再利用的主要驱动因素是干旱条件。

例如，在Beaufort West，由于严重的水资源短缺（每天生产2,300立方米），南非的饮用水生产直接废水回收工厂（WRP）于2010年底建成。 基于多屏障概念的工艺配置包括以下处理过程：砂滤，UF，两级RO和通过紫外线（UV）消毒的渗透物。

我们
在美国使用再生水的领导者是佛罗里达州和加利福尼亚州。

在2012年1月的美国国家研究委员会报告中，一个独立专家委员会发现，扩大城市污水的再利用用于灌溉，工业用途和饮用水增加可以显着增加美国的总可用水资源。

其中一个例子是位于美国南加利福尼亚州的奥兰治县，它是间接饮用再利用的典型例子。 该地区存在大规模的人工地下水补给方案，为入侵海水提供急需的淡水屏障。

增长前景
使用废水回收方法的需求在世界范围内迅速扩大，各国之间存在差异。 到2015年，水回收的主要参与者估计，再循环水的数量将翻一番，从2005年回收的19.4立方米/天到2015年的约55立方米/天。预计需求增长将因地理位置而异：非常强劲（40-60）高水分胁迫（西班牙，澳大利亚，意大利）或密集城市化（中国）地区的增长百分比，在工业化国家中占很大比例（约25％）。

在法国，自2015年以来，由于放松了监管框架以及罗纳 – 地中海 – 科西嘉水务局对项目的雄心勃勃的呼吁，该项目的数量有所增加，该机构于2016年为40多个文件提供资金。 。 与此同时，正在加强研究，以获得最佳再利用实践的知识，并为监管变革提供建议。 例如，在法国和马格里布的各种项目中，Irstea的科学家研究了废水再利用的环境和健康风险以及灌溉设备中产生的“堵塞”现象（沉淀，生物膜的开发，沉积物）通过沉淀矿物盐）。 消费者，农民和民选官员在处理废水再利用方面的社会可接受性也是研究的主题。