近20年来经济的持续快速发展和人口的膨胀加剧了对水的需求，造成世界范围水资源短缺。水资源短缺威胁着人类的生存和发展，已成为全球人类共同面临的最严峻的挑战之一。为解决困扰人类发展的水资源短缺问题，开发新的可利用水源是世界各国普遍关注的课题。城市废水水质、水量稳定，经处理和净化以后可以作为新的再生水源加以利用。
城市废水如不加以净化，随意排放，将造成严重的水环境污染。如将城市废水的净化和再生利用结合起来，去除污染物，改善水质后加以回用，不仅可以消除城市废水对水环境的污染，而且可以减少新鲜水的使用，缓解需水和供水之间的矛盾，为工农业的发展提供新的水源，取得多种效益。许多国家和地区把城市废水再生水作为一种水资源的重要组成，对城市废水的资源化进行了系统规划。例如美国佛罗里达州的南部地区、加利福尼亚州的南拉谷那、科罗拉多州的奥罗拉、沙特阿拉伯、意大利及地中海诸国等。实践表明，城市废水经处理后可以满意地用于农业、城市和工业等领域。作为缓解水资源短缺的重要战略之一，城市废水资源化显示了光明的应用前景。
世界上许多国家围绕城市废水的资源化与再生利用开展了大量的研究，包括废水回用途径的分析与开拓，废水资源化工艺与技术研究，回用水水质标准的建立，回用水对人体健康的影响，促进废水资源化的政策与管理体系等。
废水资源化途径与再生水水质标准
（1）废水资源化途径
污水处理厂根据城市废水处理程度和出水水质，经净化后的城市废水可以有多种回用途径。大体可分为城市回用、工业回用、农业回用（包括牧渔业）和地下水回灌。在工业回用中，主要可用作冷却水；城市回用中有城市生活杂用水、市政与建筑用水等；农业用水则主要是灌溉用水。
（2）再生水水质标准
对于城市废水的回用工程，最重要的是再生水的水质要满足一定的水质标准。回用对象不一样，所规定的标准也不一样。以下介绍几种废水回用途径及相应的水质标准。
①回灌地下水：再生水回灌地下蓄水层作饮用水源时，其水质必须满足或高于国家生活饮用水卫生标准（GB5749—85）。美国加利福尼亚州卫生署于1976年制订了再生水回灌地下水的建议水质标准，1977年进一步对水质标准进行了修订。考虑到难生物降解有机物对地下水质影响以及对人体健康的危害，除一般常规监测指标外，还要求对苯、四氯化碳等20种有机物和6种农药有机物进行监测。
②工业回用：再生水的工业回用主要有3个方面：回用作冷却水、工艺用水以及锅炉补给水。回用作冷却水的再生水水质应满足冷却水循环系统补给水的水质标准；回用作工艺用水时，由于工艺的不同，水质也千差万别，应根据不同工业的不同工艺，满足其相应的水质标准；用作蒸汽锅炉补给水的水质与锅炉压力有直接关系。再生水往往需要经过补充处理后才能适用于锅炉补给水。
③农业回用：再生水的农业回用主要用于灌溉。通常对灌溉用水的水质要求为：①应不传染疾病，确保使用者和公众的卫生健康；②不破坏土壤的结构与性能，不使土壤退化或盐碱化；③不使土壤中的重金属和有害物质的积累超过有害水平；④不得危害作物的生长；⑤不得污染地下水。
为了使再生水回用农业的水质符合以上要求，以保障人民身体健康，促进农业持续发展，世界卫生组织以及各国均制订了污水灌溉农田的水质标准。
城市废水资源化实例
作为解决水资源短缺的重要对策之一，国内外对城市废水的资源化与回用都十分重视，并取得了许多成功的经验。以下列举一些废水资源化的成功实例，以供我国广大缺水地区在探索、研究和推广废水资源化中借鉴和参考。
（1）美国的废水再生与回用
美国城市废水的再生与回用起步较早。美国废水再生与回用的实例为全球的废水回用提供了很好的参考。
①加利福尼亚州橘子县21世纪水厂再生水回灌地下。该城市由于超量开采地下水，造成地下水位低于海平面，促使海水不断流向内陆，致使地下淡水退化不宜饮用。为防止地下水位下降造成海水入侵，美国加州橘子县早在1965年就开始研究将三级处理出水回灌地下，以阻止海水入侵。橘子县为此兴建了“21世纪水厂”，该厂设计能力为5678m3/d。原水为城市污水二级处理出水，进一步经沉淀、过滤和活性炭处理后回灌地下水。由于回灌地下总溶解性固体的限制为500毫克/升，因此一部分再生水在回灌地下水之前还采用反渗透法进行了脱盐。21世纪水厂的净化水通过23座多点注入管井分别注入四个蓄水层，与深层蓄水层井水以2∶1的比例混合以阻止海水的入侵。该项工程表明：人工控制海水入侵是可行的；城市废水经深度处理后能够达到饮用水水质标准。工程经长期运行证明稳定、可靠。
中水喷灌②佛罗里达州圣彼得斯堡的废水再生与回用。该市是城市废水回用的先驱之一。1978年实施了双配水系统，供给用户两种质量的水（饮用水和非饮用水），再生水开始用于非饮用水目的的使用。1991年该市向7000多户家庭及办公楼提供再生水8×104m3/d，并用作公园、操场、高尔夫球场灌溉用水以及空调系统冷却水和消防用水。
该市共有4座废水处理厂，总处理能力达270×103m3/d，采用活性污泥生物处理工艺，并附加有铝盐混凝、过滤及消毒处理，双管输水系统管道共长420千米。通过10口深井将多余的再生水注入盐水蓄水层，一年间平均约有60％的再生水注入深井。
由于使用再生水，节约了优质水，因此尽管该市人口增加了10％，但饮用水仍能满足供应。
③亚利桑那州派洛浮弟核电站回用再生水作冷却水。该核电站是美国最大的核电站。第一期的3个反应堆，每个发电能力为1270兆瓦。此外拟再建2个反应堆。核电站地处沙漠，严重干旱，因此采用再生水作为冷却水。再生水来自2座城市废水处理的二级生物处理出水，输至核电站再经补充处理，使之达到所需水质。该核电站采用冷却水系统，补给水约200×103m3/d。
（2）日本的废水再生与回用
日本近20年来在废水再生和利用方面进行了大量研究开发和工程建设。1986年城市废水回用量达6300×104m3/d，占全部城市废水处理量的0.8％。再生水主要回用于中水道、工业用水、农田灌溉、河道补给水等。各种用途及其所占的比例为：中水道系统为40％、工业用水29％、农业用水15％、景观与除雪16％。中水道系统是日本污水回用的典型代表。1988年日本共建有中水道844套，其中办公楼、学校为大户：学校占18.1％、办公楼占17.3％、公共楼房占9.2％、工厂占8.4％。中水道再生水主要用于冲洗厕所（占37％）、冲洗马路（占16％）、浇灌城市绿地（占15％）、冷却水（占9％）、冲洗汽车（占7％）、其他（景观、消防等）为16％。
至1996年，全国有2100套中水设施投入使用，用水量达32.4万m3/d，占全国生活用水量的0.8%。再生水中41%被用于工业用水，32%被用于环境用水，8%用于农业灌溉。
（3）其他国家的废水再生与回用
世界上第一座将城市废水再生水直接用作饮用水源的回收厂设在纳米比亚的首都温德和克市。该回收厂将城市废水经过深度生物处理之后作为饮用水。深度处理水的水质经严格的水质监测，证明符合世界卫生组织及美国环保局发布的标准。
以色列属半干旱国家，再生水已成为该国的重要水资源之一，100％的生活废水和72％的城市废水已经回用。据1987年资料，全国废水总量2.5×108立方米，处理量达2.18×108立方米，处理率接近90％。再生水用作灌溉达1.046×108立方米（占42％），回灌地下为0.7×108立方米（占29％左右），排海水量0.7×108立方米（占29％左右）。废水处理后贮存于废水库。全国共修建127座废水库，其中地面废水库123座，地下废水库4座。废水进行农业灌溉之前一般通过稳定塘系统处理。有些城市将城市二级生物处理出水，再经物化处理后回用于工业冷却水。此外，废水经深度处理后回灌地下水，再抽出至管网系统，或并入国家水资源调配系统，输送至南部地区，或用于一般供水系统，最南部地区甚至将它作为饮用水源。
由于采取了上述废水回用的措施，以色列大大提高了水资源的有效利用，从而缓和了水资源短缺对社会经济发展的制约作用。
（4）我国的废水再生与回用
我国长期以来有利用生活污水用于灌溉农田的经验。先后开辟了10多个大型污水灌溉区，灌溉面积达（130～140）×104公顷。在我国北方干旱地区，利用污水灌溉农田，可充分利用其水肥资源发展农业生产，确实收到了一定效果。但由于一些污灌区地址选择不当，设计不合理，废水预处理不够，又缺乏水质控制标准和及时的监测，出现了土壤、农作物及地下水的严重污染，威胁着人体健康和安全。若干年前，曾开展大规模的污灌区环境质量综合评价工作，研究与制订了污水灌溉与污泥用于农田的各项环境标准与规定，已将污水农业利用引向科学的道路。
由于我国不少地区，如北方地区水资源紧缺，迫切需要把城市废水作为第二水源加以回收利用，实现废水资源化。为此，国家组织了有关开发城市废水资源化工艺的科技攻关，研制成套技术设施，建立示范工程，并逐步推广应用。攻关内容包括工业回用、市政景观利用的水质预处理技术、水质标准、卫生安全评价、中小城镇和住宅小区污水回用技术的研究等。一些成果已在天津纪庄子污水处理厂改造工程中应用，并在天津、太原、大连等城市建设了污水回用工程。例如，大连春柳废水处理厂的二级生物处理出水经深度处理后用于冷却水，回用水量300m3/d；太原杨家堡废水处理厂采用生物填料接触氧化池处理城市污水用于冷却水，回用水量为200m3/d；北京高碑店热电厂亦将高碑店污水处理厂的出水作为冷却水水源。经过10多年来的努力，我国在城市废水资源化以及回用方面取得了一定的成绩，为今后更大范围的推广应用奠定了坚实的基础。随着我国城市废水处理厂的普及与兴建，废水再生利用规模和速度亦将迅速发展。
北京水立方2008年北京奥运会标志性场馆之一的“水立方”采用了大量专门措施降低自来水消耗，减少废水排放。全年可收集雨水1万吨、洗浴废水7万吨、游泳池用水6万吨。建筑物所需的绿化、冷却塔补水、护城河补水、冲厕、冲洗地面等用水全部通过废水回用解决，每年可减少废水排放量14万吨。
水资源是经济社会赖以存在和发展的重要条件，水是生命之源，水不仅是世间一切生物和秀美山川赖以存在的保障，也是人类和经济社会赖以发展的条件，地球要是没有了水，它就会像火星一样绝不会有今日的生机盎然。水对任何一个国家都是重要的战略资源。水资源的保证供应和安全，是一个国家战略安全的重要方面。
随着世界人口的增长和工业化的推进，水的需求量在不断增加，相反自然界的水随着自然界变暖和人类活动的加剧而越来越少。当今水危机已经遍布全球，根据联合国的预测，2025年全球将有2/3的人面临水的危机，缺水问题不仅会制约21世纪的经济社会发展，而且可能会因缺水造成国家之间的矛盾冲突，甚至战争。
为了解决水资源短缺的矛盾，在开源、节流这两种战略中，节流比开源所需的资金一般要少，而且通过节流，可以减少污水排放量，减轻水污染，更可切实保护水资源，可谓一举多得，是符合可持续发展的战略方针的。
中水
中水又叫再生水，介于上水（饮用自来水）和下水（污水）之间，由此被称为中水，是指污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。和海水淡化、跨流域调水相比，再生水具有明显的优势。从经济的角度看，再生水的成本最低，从环保的角度看，污水再生利用有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。