4.3.1 美國水資源循環利用及其效果
4.3.1.1 美國的廢水再生與回用
美國城市廢水的再生與回用起步較早。目前全美回用城市廢水量達9.37×108m3/d，包括①回用灌溉5.81×108m3/d（占62%），其中農業灌溉2.75×108m3/d，景觀灌溉0.46×108m3/d，其他為2.6×108m3/d；②工業回用2.86×108m3/d（占31.6%），其中工藝用水0.91×108m3/d，冷卻水回用1.96×108m3/d，鍋爐補給水0.09×108m3/d；③回灌地下水0.47×108m3/d；④其他回用（娛樂、養魚、野生動物棲息地等）0.13×108m3/d。
全美有再生水回用點536個，其中加州有238個。下面介紹美國廢水再生與回用的幾個實例。
①加利福尼亞州橘子縣21世紀水廠再生水回灌地下。橘子縣由於超量開采地下水，造成地下水位低於海平面，促使海水不斷流向內陸，致使地下淡水退化不宜飲用。為防止地下水位下降造成海水入侵，橘子縣早在1965年就開始研究將三級處理出水回灌地下，以阻止海水入侵。橘子縣為此興建了“21世紀水廠”，該廠設計能力為5678m3/d。原水為城市汙水二級處理出水，進壹步經沈澱、過濾和活性碳處理後回灌地下水。由於回灌地下總溶解性固體的限制為500mg/L，因此壹部分再生水在回灌地下水之前還采用反滲透法進行了脫鹽。21世紀水廠的凈化水通過23座多點註入管井分別註入四個蓄水層，與深層蓄水層井水以2∶1的比例混合以阻止海水的入侵。該項工程表明：人工控制海水入侵是可行的；城市廢水經深度處理後能夠達到飲用水水質標準；工程經長期運行證明穩定、可靠。
②佛羅裏達州聖彼得堡的廢水再生與回用。聖彼得堡是城市廢水回用的先驅之壹。1978年實施了雙配水系統，供給用戶兩種質量的水（飲用水和非飲用水），再生水開始用於非飲用目的的使用。1991年該市向7000多戶家庭及辦公樓提供再生水8×104m3/d，並用作公園、操場、高爾夫球場灌溉用水以及空調系統冷卻水和消防用水。該市***有四座廢水處理廠，總處理能力達270×103m3/d；采用活性汙泥生物處理工藝，並附加有鋁鹽混凝、過濾及消毒處理，雙管輸水系統管道***長420km。通過10口深井將多余的再生水註入鹽水蓄水層，壹年間平均約有60%的再生水註入深井。由於使用再生水，節約了優質水，因此盡管該市人口增加了10%，但飲用水仍能滿足供應。
③亞利桑那州派洛浮弟核電站回用再生水作冷卻水。派洛浮弟核電站是美國最大的核電站。第三期三個反應堆分別於1982、1984及1986年投產，每個發電能力為1270MW。此外擬再建二個反應堆。核電站地處沙漠，嚴重幹旱，因此采用再生水作為冷卻水。再生水來自二座城市廢水處理的二級生物處理出水，輸至核電站再經補充處理，使之達到所需水質。該核電站采用冷卻水系統，補給水約200×104m3/d。
4.3.1.2 美國水資源循環利用效果
近50年，美國的用水反映了壹個完成了工業化任務進入後工業化的國家在不同時期的用水變化過程（如圖4.1）。美國國民經濟總用水量1950年僅為2500億m3左右，其中農業為第壹用水大戶。此後，用水量隨著美國經濟的發展持續增長，到1980年達到峰值，為6100億m3左右。1980年後，用水量明顯回落，並基本穩定在5500億m3左右。至2000年，工業用水減少，用水總量回落至4800億m3左右。
圖4.1 1950～2000年美國用水量變化圖
1950～1980年的30年是美國國家經濟用水的快速增長期，其間美國經濟高速發展，以冶金、化工為主導的重工業發展迅速，工業用水隨著這些高耗水產業的發展快速增長，由1950年的1063億m3增長到1980年的3500億m3；農業用水雖然也在快速增長，但增長幅度小於工業，工業成為第壹用水大戶。1980年後，以電子產業為主的新興工業和服務業成為拉動經濟增長的主導產業，服務業在國內生產總值中的比重不斷上升，同時技術進步使得用水效率大幅提高，工業、農業用水量不斷下降，使得總用水量進入基本穩定並略有下降的時期。盡管生活用水有所變動，但因所占比例較小，對需水變化的總體影響不大。
4.3.2 日本水資源循環利用及其效果
4.3.2.1 日本的廢水再生與回用
近20多年來日本在廢水再生和利用方面進行了大量研究開發和工程建設。1986年城市廢水回用量達6300×104m3/d，占全部城市廢水處理量的0.8%。再生水主要回用於中水道、工業用水、農田灌溉、河道補給水等。各種用途及其所占的比例為：中水道系統為40%、工業用水29%、農業用水15%、景觀與除雪16%。中水道系統是日本汙水回用的典型代表。1988年日本***建有中水道844套，其中辦公樓、學校為大戶。學校占18.1%、辦公樓占17.3%、公***樓房占9.2%、工廠占8.4%。中水道再生水主要用於沖洗廁所（占37%）、沖洗馬路（占16%）、澆灌城市綠地（占15%）、冷卻水（占9%）、沖洗汽車（占7%）、其他（景觀、消防等）為16%。
4.3.2.2 日本水資源循環利用效果
根據日本通商產業省和國土廳的統計調查資料，1965年以來，日本工業與生活用水增長較為迅速，其中工業用水量在1965～1975年的10年間增長了1.5倍，生活用水量增長1.3倍，是日本用水增長最快的時期，隨著工業化和城鎮化進程的加快，日本依靠節水來抑制需求的快速增長。日本工業用水的重復利用率1965年為36%，1975年上升至67%，2000年達到78%。城鎮供水系統通過及時更換老化的自來水管道防止管道漏水，提高節水器具普及率，並積極鼓勵使用中水、雨水等非傳統水源。農業方面，鼓勵興建廢水處理設施，用經過凈化處理的廢水灌溉農田，改變傳統灌溉方式，推廣節水灌溉技術。自20世紀70年代以來，日本用水量基本穩定在900億m3左右（如圖4.2）農業用水趨於穩定，工業用水緩慢降低，生活用水穩定增長。日本由於資源貧乏，用水量較大的能源、原材料工業在國民經濟中所占比重較小，科技含量高的加工制造業發達，工業用水並未像美國那樣由於產業結構的調整呈現大起大落的現象。
圖4.2 1950～2000年日本用水量變化圖
4.3.3 其他國家水資源循環利用及其效果
世界上第壹座將城市廢水再生水直接用作飲用水源的回收廠設在納米比亞的首都溫德和克市。該回收廠於1968年投產，第壹階段產水量為2300m3/d，正常處理能力可達4500m3/d，以後增至6200m3/d。原水為城市廢水廠二級生物處理出水，處理流程如圖4.3。
圖4.3 城市廢水廠二級生物處理流程
深度處理水的水質經嚴格的水質監測，證明符合世界衛生組織（WHO）及美國環保局發布的標準。
以色列屬於半幹旱國家，再生水已成為該國的重要水資源之壹。100%的生活廢水和72%的城市廢水已經回用。據1987年資料，全國廢水2.5×108m3，處理量達2.18×108m3，處理率接近90%。再生水用作灌溉達1.046×108m3（占42%），回灌地下為0.7×108m3（占29%左右），排海水量0.7×108m3（占29%左右）.廢水處理後貯存於廢水庫。全國***修建127座廢水庫，其中地面廢水庫123座，地下廢水庫4座。廢水進行農業灌溉之前壹般通過穩定塘系統處理。有些城市將城市二級生物處理出水，再經物化處理後回用於工業冷卻水。此外，廢水經深度處理後回灌地下水，再抽出至管網系統，或並入國家水資源調配系統，輸送至南部地區，或用於壹般供水系統，最南部地區甚至將它作為飲用水源。由於采取了上述廢水回用的措施，以色列大大提高了水資源的有效利用，從而緩和了水資源短缺對社會經濟發展的制約作用。
科威特利用經三級處理後的城市廢水進行農業灌溉。印度截至1985年，至少有200家農場利用城市廢水進行灌溉，面積達23000hm2。沙特阿拉伯1975年利用再生水量90000m3/d，2000年計劃用水量為190×104m3/d，將有10%取自經二級處理乃至三級處理後的城市廢水再生水。