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| 城市第二水源的利用 |
| ——论青岛中水回用技术运用的可行性及其意义 |
目前,我国水资源短缺,工业生产和人们的生活都受到严重的影响,尤其是一些贫水地区缺水更加严重。为了节约水资源,保证正常生产和人们的正常生活,我们必须让水资源得到充分的应用,而中水回用就是在这种情况下应运而出的技术。城市中水回用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、缓解水资源供需矛盾和促进城市经济社会可持续发展的有效途径,不仅可以减少无效需求,节约水资源,减轻城市供水压力,而且可以降低城市排污量,减轻环境压力,减少污水处理费用,是实现水资源可持续利用的重要措施,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。
一、中水回用技术的定义及其意义
何谓中水回用技术?中水是指城市污水经处理设施深度净化后达到国家规定《生活杂用水水质标准》指标,能在一定范围内重复使用的再生水。因为通常人们把自来水叫做“上水”,把污水叫做“下水”,而中水水质介于两者之间,所以叫“中水”。而将中水作为工业冷却、农业灌溉和浇灌绿地、公用设施和住宅冲厕、河湖景观、道路降尘、洗车用水等非人体接触的用水的技术,即称为中水回用技术。中水回用一方面可以大量减少自来水的消耗,另一方面也在一定程度上减少了污水总量,缓解了其对水资源的污染,是国际公认的“城市第二水源”。
青岛市为海滨丘陵城市,属北温带季风区大陆性气候,全市多年平均降水量仅为689.2mm。降水量年际、年内分配不均。降水量年际变化的特点是丰枯交替,旱涝不均,丰枯年降水量变化幅度大。在干旱年份,季节性连续干旱、春夏季连续干旱发生的机会都比较多。降水量主要集中在汛期的四个月(6月~9月),特别是七、八月份,且有些年份又主要集中在一、二次大暴雨中。河流水系均为季风区雨源型,且多为独立入海的山溪性小河。地下水多属浅层水,主要靠大气降水渗入补给。
受上述地理气候条件的制约,青岛市水资源严重匮乏,是全国缺水最严重的城市之一,水的问题已成为制约全市经济和社会发展的“瓶颈”。一是水资源严重不足,人均淡水资源占有量仅为312.8立方米左右,为全国人均水资源占有量的13%;二是由于水价过低,导致水的浪费现象严重;三是由于水的污染,进一步加剧了淡水资源的匮乏。目前青岛市的水源情况已经很难满足经济发展的需要,尤其2008年奥运会的水上帆船项目在青岛市举行,届时淡水的需求量将会大幅增加。为此,解决缺水问题既是青岛市当前经济社会发展的一项紧迫任务,也是关系到现代化、国际化城市建设长远发展的问题,具有世界性的影响。
因此,实现污水深度处理使其资源化,大力开展中水回用,将对缓解青岛市水资源匮乏的局面、解决城市用水供需矛盾、保持城市经济高速和可持续发展产生巨大的现实意义和深远影响。同时,随着人们对环境质量要求的日益提高,在我国环境保护发展的新形势下,中水回用作为一项有效的水污染物减排手段,也将大大减少城市对有限水资源的开采,最大程度地满足城市发展和人民生活用水需求,延缓对水资源的开发需求,保护生态环境,改善和提高人民的生活质量。
二、青岛大力发展中水回用技术的可行性分析
1. 技术可行性分析
中水水源包括:冷却排水、淋浴排水、盥洗排水、厨房排水、厕所排水、城市污水厂二沉池出水等。而中水水质必须满足下列基本条件:(1)卫生上安全可靠,无有害物质,其主要衡量指标有大肠菌群数、细菌总数、悬浮物量、生化需氧量和化学耗氧量等;(2)外观上无不快的感觉,其主要衡量指标有浊度、色度、臭气、表面活性剂和油脂等;(3)不引起设备、管道等严重腐蚀,不造成维护管理的困难,其主要衡量指标有pH值、硬度和溶解性固体等。
青岛市作为一个旅游城市,近年来随着经济的迅速发展,同时对环境质量的重视程度也日益提高,其城市污水管网与城市污水处理厂的建设已初具规模。目前我国还没有中水回用的统一标准,因此在中水回用时水质标准一般参考相关的行业标准或地方中水回用标准,用于一般景观生态用水水质应符合《再生水回用于景观水体的水质标准》(CJ/T95-2000),用于生活杂用水应符合建设部《生活杂用水水质标准》(CJ/T48-1999),用于工业循环冷却水应符合《工业循环水冷却设计规范》(GB/T50102-2003)。而青岛市城市污水处理厂的进、出水水质,以四方区李村河污水处理厂为例,李村河污水处理厂出水水质均可满足中水回用的要求,而青岛市其他城市污水处理厂出水水质基本和李村河污水处理厂相同。因此,青岛市大力发展中水回用技术可行。
2. 经济可行性分析
目前处理回用1立方米再生水的成本约1.0元,而居民家庭的自来水价格为2.5元,工商业用水的自来水价格为3.0~4.1元,使用回用水的经济效益十分明显。随着水价的提高,回用水的经济价值将更加突出,回用水必将成为节约挖潜、降低成本的有效途径。据测算,每建设1立方米/日的回用水工程,可节省城市给排水设施建设投资2000~3000元。如果把回用水所具有的减少污水排放、维护生态平衡、增强供水的稳定性和可靠性等社会效益和环境效益纳入成本计算,与其他拓展水源方式相比,中水回用具有明显的综合效益优势。如华电青岛发电有限公司2006年兴建的二期中水处理回用工程。该工程使用海泊河污水处理厂的中水,经三项生物流化床和超滤工艺深度处理后,作为公司生产辅机的冷却用水、绿化和煤场喷淋用水。该工程设计处理为120吨/小时,全年可处理水量80万吨左右。如使用自来水,每年的成本大约为80000×(3.0~4.1)=(24~32.8)万元,而使用再生水的成本约为80000×1.0=8万元,可直接节省16~24.8万元。
综上所述,青岛大力推广和发展中水回用技术,在经济效益和环境效益上是十分可观的,而且还极大地提高了水资源的重复利用率。从发展的观点来看,中水回用技术在青岛的应用前景十分看好。
三、中水回用技术对污染物减排的作用
“十一五”期间国家确定了主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。山东省政府要求青岛市到2010年化学需氧量控制在4.75万吨以内,较2005年的排放量削减18%。而当前青岛市工业企业化学需氧量排放约占青岛市化学需氧量排放总量的30%~35%,生活及其他化学需氧量排放约占总量的65%~70%。由此可见,如何有效地控制生活化学需氧量的排放,是减排任务能否完成的关键。
当前,青岛市各城市污水处理厂处理能力已基本达到饱和状态,有些甚至是超负荷运行,相对城市污水处理厂进行新建、扩建,合理利用城市污水处理厂的中水,更加切实可行。以华电青岛发电有限公司中水处理回用工程为例,使用海泊河污水处理厂的中水,海泊河污水处理厂来的中水化学需氧量平均浓度为70mg/L。工程设计处理为120吨/小时,全年处理水量80万吨左右,因此,全年可使青岛市化学需氧量减排56吨左右。再以四方区李村河污水处理厂为例,该处理厂设计处理能力为8万吨/日,目前实际处理约为8.5万吨/日,全年产生中水约3000万吨,如中水回用率能达到30%,那么将实现化学需氧量减排630吨,如中水回用率能达到50%,则将实现化学需氧量减排1050吨。同时,在利用这些中水的同时,减少了新鲜用水量,同样对节约水资源起到了重大的意义。
由上可知,合理利用中水回用技术,大力推广中水回用,将对青岛市污染物减排起到至关重要的作用。
四、青岛市中水回用现状
1. 青岛市中水回用的发展历程
青岛市自20世纪80年代就开始了再生水利用研究,当时的重点放在单体建筑(群)内部的污水再生利用。1993年青岛市结合东部开发,东部重点工程指挥部下发了《青岛市市区东部中水设施建设管理暂行办法》,要求符合条件的建设项目,必须按规定建设中水回用设施,在东部建立了青岛市中水利用示范工程。此后,又开始对城市污水深度处理再生利用进行研究和推广,1996年完成了海泊河污水处理厂污水处理回用技术的课题研究,1999年利用德国政府赠款在该厂建成了日处理能力4万立方米的污水再生利用工程;2002年在团岛污水处理厂建设了设计规模1000立方米/日污水再生利用示范工程;2006年2月份在团岛污水处理厂又建设了设计规模5000立方米/日污水再生利用工程。为推动城市再生水的推广利用,强化对再生水的规范化管理,青岛市自1998年开始着手再生水利用法规建设工作,经过多年调研和反复修改,《青岛市城市再生水利用管理办法》于2003年12月15日由青岛市人民政府以第163号政府令公布,自2004年2月1日起施行。2003年青岛市编制完成了《青岛市中水利用规划(2001年-2020年)》,并已公布实施。《办法》和《规划》的颁布实施,为青岛市依法加强再生水利用管理和规范化开展再生水利用工作奠定了基础。
2. 市政再生水工程建设及利用情况
青岛市已建成的海泊河、李村河、团岛污水处理厂在建厂时均建有小型回用水处理站,用于厂内工艺、绿化、冲厕、道路及车间地面冲洗等方面,目前年污水回用总量约60万立方米。
(1)海泊河中水回用工程项目
海泊河中水回用工程于1998年1月14日经当时市计委批准,列入青岛市1998年固定资产投资计划。该项目是通过对海泊河污水处理厂处理过的排放水继续深化处理,达到国家规定的杂用水标准,通过管网广泛回用于各个领域。主要建设内容是在海泊河污水处理厂内建设一座日处理能力为4万吨的中水车间、输配主干管网和加压泵站。项目概算总投资9007万元,其中,中水车间投资2900万元,管网及泵站投资6107万元。该项目的中水处理车间于1998年6月26日开工,1998年底完成并开始调试运转。当时国家计委有关领导来青岛考察时对此给予了充分肯定,并安排国债投资2000万元,将该工程列为全国污水回用示范工程。2001年3月,青岛市被确定为全国中水回用五个试点城市之一。
在管网建设方面,市区已敷设再生水主干管道25公里。管线由海泊河污水处理厂中水车间向外延伸辐射,2001年建设完成一期工程,该工程是由中水车间至威海路,敷设管网4公里,实现了向海泊河输送景观用水的目标。二期工程从威海路到南京路段,敷设再生水管网3.2公里,具备向南京路热电公司提供冷却用再生水的条件,于2002年9月开工建设,2003年初完工;从四方河口到联创公司的再生水管网长度0.53公里,2003年完工,已向香港立一牛仔水洗喷砂公司、联创公司提供再生水;2004年建设完成由海泊河管理北路至“海泊人家”小区的再生水管线建设,该段管道约1公里,主要向小区提供冲厕用水;2005年在山东路、东海路及香港路共敷设管道5.2公里,此段再生水管线工程的建设,使音乐广场可以使用再生水绿化,山东路沿线用户也可以利用再生水用于建筑、绿化及冲厕等。2006年又完成了向华电青岛发电厂供再生水的管线建设工作,每日可向该厂提供再生水3000~5000立方米。另外,结合城市道路综合改造,分别由青岛市政发展建设有限公司和市政设计院在再生水管线延伸线路代建再生水管道4公里。
(2)团岛中水回用示范项目
根据2002年8月1日青岛市政府十二届十次全体(扩大)会议上提出的要重点抓好城市再生水回用工作,特别是海泊河再生水利用和团岛污水处理厂二级出水利用工作的要求,通过调查论证,拟定了团岛再生水利用试点工程的实施方案,一期建设处理能力为1000立方米/日的再生水工程,工程包括厂内100立方米吸水池、供水水泵、加氯消毒设备、沿团岛三路、西陵峡路铺设3.7公里供水管道以及设置19处洒水栓和两座大型加水站。该工程于2002年12月31日完工调试运行,目前运行正常,水质良好,完全满足绿化、市政等用水需求。2003年下半年,市节水办对团岛周边绿化、市政、基建、工业企业、宾馆和学校等可以使用再生水的单位进行了用水量和水质摸底调查,形成了市场调查报告,提出了建设5000立方米/日的再生水规模方案。经市发改委确定,该项目建设规模调整为5000立方米/日,选用目前国际上较先进、在水处理行业应用较广泛的MAR膜处理工艺,同时铺设1公里DN200输水管道将供水范围延长至太平路,沿线增加10处洒水栓供周边绿化用水。目前该项目的主体工程已完工。
团岛中水利用试点工程于2003年初建成后,开始对外供再生水,主要用户为沿线周边绿化用水、三处公厕用水、八大峡小学、智荣中学教学楼冲厕及园内绿化用水。2004年又利用剩余资金建设再生水支管供双星花园居民小区及鲁检宾馆的冲厕水管道,目前双星花园居民小区的居民家庭冲厕和绿化景观等用水已全部使用再生水。该试点工程的再生水用量已达到600立方米/日。
3. 单体中水工程建设及利用情况
单体中水是指某一用户(或用户群)的污水不直接排入市政管道,经过净化处理后,达到一定的水质标准,可在一定范围内重新使用的非饮用水。目前,青岛市的许多企事业单位已经建设了污水处理工程或单体再生水处理回用工程,许多单位在水污染治理方面,已由原来的“污水处理、达标排放”转变为以水质再生处理为核心的“水的循环再生利用”,不仅解决了污水治理问题,还节约了优质淡水的用量,取得了显著的经济、环境和社会效益。如华电青岛发电有限公司将工业废水和生活污水分别建设了再生水处理回用工程,工业废水采用反渗透工艺,设计处理能力为150吨/小时,回收水系统为100吨/小时,将生产废水集中,经过化学处理过滤后达到自来水的标准,补充到水处理的生水箱,作为原水使用;生活污水处理系统设计处理能力为25吨/小时,采用水解酸化+生物滤池技术处理工艺(SBAF生物处理),处理后的再生水主要用于厕所冲洗、绿化和工业冷却等。这两项再生水处理回用工程的节水达到30余万吨/年,节约水费支出100多万元。另外,青岛可口可乐饮料有限公司、一汽解放青岛汽车厂、青岛颐中皇冠假日酒店、青岛香格里拉大饭店、青岛流亭国际机场等40余家单位(或居民小区)已经建设了单体中水工程,大多采用物化处理法和生化处理法,主要用于工业生产、除尘、绿化、景观、洗车和冲厕等。
总之,经过多年的探索和努力,青岛市的再生水利用工作已经实现了单体再生水和污水处理厂集中处理再生水双管齐下、规模利用的局面。
五、对青岛市中水回用的建议
根据目前青岛市中水回用现状,结合青岛市推广中水回用技术过程中的实际问题,对青岛中水回用的推广与发展提出以下几点建议:
(1)加大宣传力度,消除人们对中水回用认识上的不足,提高公众对中水回用意义的理解,使公众充分意识到水资源紧缺的严峻性,认识到进行中水回用、开辟第二水源对解决当今城市用水矛盾的重要性。(2)改革现行水价,合理制订城市污水处理和中水回用收费政策体系,确定中水水价时既要考虑低于自来水水价,以形成差价,刺激中水使用,又要考虑按质论价,根据不同的水质标准确定价格。(3)建立完善的排水管网及城市污水处理系统,确保污水处理厂的进水量;切实抓好工业废水的预处理,严格控制进水水质。(4)在确保污水处理厂出水水质的基础上,完善中水回用管网的配套建设,协调好整个城市的水资源,做到分质供水,各尽其用,使中水回用发挥最大的效益。(5)制订合理的排污收费政策体系,配套完善资源化利用的经济政策和激励措施,采用政府投资和社会化集资、融资办法,实行市场经济化操作,大力支持和推广中水回用。(6)大力推广小区中水回用系统的运用,利用小区中水进行小区的绿化建设及路面清洁。(7)在各重点工业企业发展中水回用技术,由环保部门组织建立完善的专家库、资料库,为各重点工业企业中水回用工程提供有力的技术支持。
通过以上几点,结合青岛市实际情况,大力推进中水回用技术,合理利用城市第二水源,必将使青岛水资源利用效率进一步提高,人民生活的水环境质量进一步改善。
(作者单位:青岛市环保局四方分局)