朝陽市再生水利用規(guī)劃現(xiàn)存問題探究

滕立軍

(朝陽市建平縣水資源辦公室，遼寧 建平 122400)

調(diào)查顯示，2019年朝陽市水資源總量119257.0萬m3，人均水資源量?jī)H有500m3，不足全國平均水平1520m3的1/4，按國際標(biāo)準(zhǔn)屬于嚴(yán)重缺水區(qū)。朝陽市地處半濕潤(rùn)半干旱易干燥地區(qū)，年降水量為450-580mm，年內(nèi)降水分布不均勻且年際變化較大，主要集中于5-8月。此外，境內(nèi)河流大多具有雨源型特征，旱季成溝而雨季成河，加之動(dòng)態(tài)補(bǔ)給水源明確不足，河流普遍存在嚴(yán)重的污染。所以，綜合高效利用非常規(guī)水源已經(jīng)到了刻不容緩的地步。

再生水是指污水經(jīng)過適當(dāng)處理符合特定使用要求，并能夠有益使用的水，污水處理后要符合相應(yīng)的水質(zhì)要求。實(shí)踐表明，城市再生水是非傳統(tǒng)水源中最有效的利用方式。近年來，對(duì)于城市再生水的利用朝陽市開展了積極有益的探索，先后編制了雨水及再生水利用規(guī)劃、再生水供水管網(wǎng)規(guī)劃、整體布局規(guī)劃等項(xiàng)目，從詳細(xì)規(guī)劃層次到總規(guī)層次逐步推進(jìn)再生水的利用[1-2]。

一般地，城市再生水利用規(guī)劃有回用管網(wǎng)布置、水處理工藝選擇、廠站布局、水量平衡分析、需水量預(yù)測(cè)、再生水用途確定以及再生水水源確定等內(nèi)容。對(duì)此，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者做了深入探究，如李敏等[3]以西北地區(qū)為例，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)SD模型預(yù)測(cè)分析了城市再生水利用，并結(jié)合城市發(fā)展情況提出適合的利用方案；熊家晴等[4]深入探討了再生水水量的計(jì)算、再生水對(duì)象的選擇等問題。文章以朝陽市為例，系統(tǒng)剖析了城市再生水利用規(guī)劃現(xiàn)存的若干問題，旨在緩解城市供水壓力，保證再生水利用規(guī)劃的科學(xué)合理性。

1 再生水供水對(duì)象

1)農(nóng)、牧、林、漁業(yè)用水。以城市污水再生利用分類為依據(jù)，合理劃分朝陽市農(nóng)、牧、林、漁業(yè)污水再生利用類別，以上各行業(yè)所占比例約為3%，農(nóng)業(yè)用地較少且大多位于生態(tài)保護(hù)區(qū)，加之分布分散很少有集中連片的農(nóng)業(yè)用地，因此再生水利用具有較大難度。另外，境內(nèi)建有許多山塘和小水庫，由于分布分散、水體水量少而無法用作飲用水水源，但能夠作為農(nóng)、牧、林、漁業(yè)用水。

2)消防、空調(diào)冷卻、沖廁用水。目前，對(duì)于城市雜用水中的空調(diào)冷卻水、建筑沖廁水等具有較大的爭(zhēng)議。與其他幾類用水相比建筑沖廁用水所占比例較小，但其再生水系統(tǒng)的管理費(fèi)用和管網(wǎng)投資很高，產(chǎn)出與投入具有較大差距。特別是朝陽市大多數(shù)區(qū)域都屬于建成區(qū)，改造城市再生水管網(wǎng)難度極大。另外，建筑沖廁再生水不可避免的會(huì)出現(xiàn)誤接錯(cuò)接的現(xiàn)象。因此，建成區(qū)空調(diào)冷卻水和沖廁水不建議利用再生水。對(duì)新建的集中開發(fā)區(qū)消防用水、空調(diào)冷卻水、建筑沖廁水等可嘗試?yán)迷偕?/p>

3)補(bǔ)充水源水?？紤]到國內(nèi)應(yīng)用先例并不多且再生水的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，朝陽市補(bǔ)充水源水沒有將再生水考慮在內(nèi)。通過低影響開發(fā)以及涵養(yǎng)、積蓄雨水資源措施，可以間接或直接補(bǔ)充地下水和地表水。

4)環(huán)境用水。朝陽市再生水利用的重點(diǎn)是環(huán)境用水(河流生態(tài)補(bǔ)水)、工業(yè)和城市雜用水(車輛沖洗、建筑施工、道路清掃、城市綠化)，對(duì)上述三類用水設(shè)施再生水規(guī)劃應(yīng)重點(diǎn)布設(shè)。

綜上分析，統(tǒng)計(jì)整理朝陽市再生水供水對(duì)象如表1所示。

表1 再生水供水對(duì)象

2 再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

一般地，可以將再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)劃分成朝陽市地方標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)兩類，其中國家標(biāo)準(zhǔn)有工業(yè)用水、補(bǔ)充水源、景觀環(huán)境用水、城市雜用水等水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范屬于朝陽市地方標(biāo)準(zhǔn)，并且地方標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于國家標(biāo)準(zhǔn)更高[5]。

水質(zhì)控制指標(biāo)共有77項(xiàng)，總體上劃分成選擇性和基本兩類指標(biāo)，其中選擇性控制指標(biāo)共有49項(xiàng)，以毒理學(xué)水質(zhì)指標(biāo)為主；基本控制指標(biāo)有一般化學(xué)、一般及感官性狀22項(xiàng)指標(biāo)，消毒劑指標(biāo)2項(xiàng)和微生物指標(biāo)4項(xiàng)。通過對(duì)比生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范可知，前者的常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)與后者的基本控制指標(biāo)有17項(xiàng)相同，其中限值一致的指標(biāo)有13項(xiàng)，其余4項(xiàng)指標(biāo)陰離子表面活性劑、耗氧量、色度、濁度，前者略高于后者。

可見，再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范的部分指標(biāo)與自來水水質(zhì)標(biāo)注基本接近，朝陽市傳統(tǒng)的再生水處理工藝已無法滿足高標(biāo)準(zhǔn)的再生水水質(zhì)規(guī)范要求，為了達(dá)到規(guī)范要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)需要采用膜處理工藝，由此以來將明顯增大再生水處理成本。前文所述，朝陽市再生水利用對(duì)象有環(huán)境用水、工業(yè)用水和城市雜用水，其中再生水總需求量的60%來源于河流生態(tài)補(bǔ)水的再生水，即環(huán)境用水量大，若全部執(zhí)行地方標(biāo)準(zhǔn)將大大增加處理成本，實(shí)際操作困難。另外，從水質(zhì)需求的角度上，環(huán)境用水水質(zhì)要求低而工業(yè)用水、城市雜用水水質(zhì)要求較高，現(xiàn)階段朝陽市大多數(shù)污水廠的現(xiàn)狀出水水質(zhì)執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)與景觀環(huán)境用水水質(zhì)基本接近，為更好滿足該標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)要求還需對(duì)污水廠一級(jí)A出水稍作處理。所以，若近期朝陽市全部執(zhí)行本地標(biāo)準(zhǔn)則實(shí)施難度較大，對(duì)于環(huán)境用水和工業(yè)用水、城市雜用水建議分別執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)與本地標(biāo)準(zhǔn)。

3 再生水供水模式

現(xiàn)狀供水模式主要有分質(zhì)分壓供水、統(tǒng)一供水兩種模式，其中分質(zhì)分壓供水模式是指考慮用戶對(duì)再生水水壓、水質(zhì)的不同要求而執(zhí)行的差異化供水方式，供水流程如圖1所示；統(tǒng)一供水模式可以理解為：利用統(tǒng)一輸配水管網(wǎng)、統(tǒng)一加壓泵組、統(tǒng)一處理工藝組成的再生水系統(tǒng)達(dá)標(biāo)處理污水處理廠尾水，并統(tǒng)一輸送至相應(yīng)的用戶，如圖2所示。

圖1 分質(zhì)分壓供水模式

一般情況下，若某一片區(qū)的再生水供水對(duì)象有環(huán)境用水、工業(yè)用水和城市雜用水三類，加之環(huán)境用水水質(zhì)要求相對(duì)較低且需水量大，則工業(yè)用水和城市雜用水的最小自由水頭(不低于12m)遠(yuǎn)高于自由點(diǎn)(1m左右)。若實(shí)行統(tǒng)一供水模式必將明顯增加供水能耗，大大提高環(huán)境用水處理成本，從而導(dǎo)致能源浪費(fèi)。所以，工業(yè)用水和城市雜用水可利用一套管網(wǎng)系統(tǒng)輸水、一套處理工藝處理，而環(huán)境用水則要選用另一套管網(wǎng)系統(tǒng)輸送和處理工藝處理。

隨著再生水處理技術(shù)的不斷提高以及對(duì)清潔水環(huán)境的不懈追求，遠(yuǎn)期朝陽市若能夠達(dá)到再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范要求的環(huán)境用水水質(zhì)，將利用兩套管網(wǎng)系統(tǒng)輸送、同一處理工藝處理，由此實(shí)現(xiàn)“分壓供水”。

4 雨水資源與再生水聯(lián)合供水

近年來，朝陽市提出雨水與再生水聯(lián)合供水的思路，即“一套管網(wǎng)、兩種非常規(guī)水資源”的供水模式，從而實(shí)現(xiàn)非常規(guī)水資源的充分利用。然而，如何實(shí)現(xiàn)兩種水資源聯(lián)合供水已成為相關(guān)從業(yè)人員討論的熱點(diǎn)，也是城市再生水利用規(guī)劃的難點(diǎn)。

朝陽市具有明確的旱季和雨季之分，全年60%以上的降雨集中于雨季。所以，朝陽市通常旱季無水可用而雨季水量充足，這在一定程度上也決定了雨水資源的利用方式及方向。雨水和再生水存在不同的特點(diǎn)，如表2所示。

表2 雨水與再生水利用特點(diǎn)

歸納總結(jié)的雨水利用方式有3種，具體如下：①生態(tài)補(bǔ)水，將山塘的雨水和生態(tài)保護(hù)區(qū)非水源水庫水，遵循雨水的自然循環(huán)用于下游河道補(bǔ)充。朝陽市絕大多數(shù)河流具有明顯的雨源型特征，河道短窄，旱季成溝而雨季為河，加之動(dòng)態(tài)補(bǔ)充水源的缺乏致使水體污染嚴(yán)重。在保證行洪安全的情況下，將山塘雨水和非水源水庫水有控制地排泄用于補(bǔ)充河道，這具有重要的環(huán)境及生態(tài)意義。②“兩種水資源，一套管網(wǎng)”，即再生水聯(lián)合供水，雨季時(shí)這種方式將處理后的雨水壓力送至再生水管網(wǎng)與再生水一并，供環(huán)境、工業(yè)或城市雜用水。③雨水單獨(dú)供水，就近將雨水通過管道單獨(dú)輸送至用水大戶，如水井用水或工業(yè)用水大戶等。通過對(duì)比分析以上三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，如表3所示。

表3 不同雨水利用方式的優(yōu)缺點(diǎn)

結(jié)合表3可知，對(duì)于生態(tài)補(bǔ)水雨水資源利用發(fā)揮著明顯優(yōu)勢(shì)。近年來，朝陽市雨水利用逐漸轉(zhuǎn)向生態(tài)補(bǔ)水，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因有：①時(shí)空分布上，朝陽市的降雨明顯不均，大多存在雨水收集回用難度大、供需錯(cuò)位矛盾等問題，經(jīng)常性補(bǔ)水為雨源型河流的典型特征；②再生水全年穩(wěn)定供水，該條件下與雨水聯(lián)合供水會(huì)舍棄與雨水等量的再生水，二者存在“非此即彼”的關(guān)系。③向再生水管網(wǎng)壓力輸送處理后的雨水，該該過程管理調(diào)度難度大、技術(shù)工藝復(fù)雜。所以，雨水與再生水聯(lián)合供水并不是最優(yōu)方案。

對(duì)于局部地區(qū)應(yīng)結(jié)合具體情況，合理選用“雨水單獨(dú)供水”的第三種方案。除上述優(yōu)缺點(diǎn)外，采用該方案還要征求當(dāng)?shù)厮懿块T同意方能取水。

5 結(jié) 論

目前，朝陽市再生水利用正處于快速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，各項(xiàng)工作逐步全面開展。再生水規(guī)劃先行，為了更好地指導(dǎo)下階段再生水的實(shí)施應(yīng)在規(guī)劃層面高度重視相關(guān)問題。

1)考慮到朝陽市特殊的工業(yè)結(jié)構(gòu)和城市性質(zhì)，再生水應(yīng)重點(diǎn)集中用于環(huán)境用水、工業(yè)用水和城市雜用水(車輛沖洗、建筑施工、道路清掃、城市綠化)。再生水用于新建地區(qū)空調(diào)冷卻、建筑沖廁等用水，必須審慎示范。

2)結(jié)合再生水處理成本、利用對(duì)象等因素，通過對(duì)比分析再生水水質(zhì)地方標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，推薦環(huán)境用水和工業(yè)用水、城市雜用水執(zhí)行景觀環(huán)境用水水質(zhì)以及再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。此外，遵循“節(jié)能減排”的原則因地制宜的提出再生水“分質(zhì)分壓”的供水模式。

3)對(duì)于雨水和再生水資源關(guān)系的處理，應(yīng)考慮維護(hù)管理、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)工藝等因素，對(duì)生態(tài)補(bǔ)水雨水資源利用存在明顯優(yōu)勢(shì)，結(jié)合具體情況局部地區(qū)可對(duì)雨水資源適度開發(fā)利用。