天津市大港區中水利用探析

李志暉 滕懷東 王志寬 滕吉瑞

摘要闡述了天津市大港區污水處理及中水利用情況,分析了該區用水存在的問題,并提出了解決水資源短缺的對策及中水利用的具體方案。

關鍵詞中水利用;利用情況;存在問題;對策;利用方案;天津大港區

中圖分類號X703.1文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0248-03

大港區地處天津市東南部,總面積1 113.83km2,是東部沿海發展帶的重要節點,重點發展石油化工產業,已建設成為現代化石油化工基地和原油、成品油集散中心。新修編的天津市城市空間發展規劃中,確定了“雙城、雙港”總體戰略,其中“雙港”就是以現有天津港作為北港區,在大港區新建一座綜合性港口作為南港區。規劃建設中的南港區就位于南港工業區內。這一規劃將開辟大港區的海上通道,使濱海新區形成以南北兩大主力港區為核心的一港多區港口布局體系。目前南港工業區已由最初的地區戰略上升為全市戰略,列為濱海新區乃至全市的重要功能區,總規劃填海造陸220km2,其中路域163km2。最終建成以世界級重工業及化工業為核心持續競爭的工業復合體工業區。目前大港區水資源大致分為6個方面:一是地表水,即利用河道、水庫、坑塘攔蓄地表水;二是地下水;三是天津石化公司水源地供水;四是引灤水;五是海水淡化;六是正在建設的市自來水管道。大港區屬缺水地區,其自身可利用的淡水資源不足,隨著經濟進一步發展,用水量逐年增加,水源不足已經成為制約經濟發展的主要因素。因此,中水回用是解決水資源的有效途徑。

1大港區污水處理及中水利用情況

目前區內有6處具有一定規模的污水處理廠或設施。其中,天津市大港區環科藍天污水處理有限公司是屬于大港區管理,由天津環科水務開發有限公司運營,主要處理城市生活污水,2008年又投資增加了深處理設備,處理后的污水達到了國家《城市污水再生利用景觀環境用水水質》(GB/T18921-2002)中的觀賞性景觀環境用水—水景類水質標準要求,可用于農田灌溉,環境景觀用水補水及城市園林綠化。但其處理合格后的中水未利用,白白放入大海。其他5個污水處理廠或設施均為企業自己投資、自行運營,處理的污水主要用于企業內部工業用水,屬于工業節水范疇,以提高企業用水重復率。天津市大港區環科藍天污水處理廠污水處理能力為1 000萬立方米/年,6個工業企業污水處理廠或設施處理能力累計為3 760萬立方米/年。

2大港區用水存在的問題

2.1水資源短缺,供需矛盾日益突出

大港區人均占有水資源量不足240m3,長期以來水資源一直制約該區社會經濟發展。各級政府和部門充分重視,實施了引灤入港、引寶坻地下水等外調水工程,有效地緩解了大港區居民生活用水的供需矛盾。目前,城區供水以外調水及當地深層淡水為主,以海水利用作為補充;農村以地表水及當地深層淡水為主,農業灌溉基本上是靠天吃飯。隨著大港區經濟快速發展,重大項目多,水需求有較大的增長。區內唯一一座大型水庫北大港水庫沒有外來水源,蓄水量嚴重不足,在引黃濟津期間的蓄水向天津市城區供水,其余2座小型水庫蓄水能力較少,限制蓄水量為1 337萬立方米,也沒有外來水源,而且其蓄水量主要用于養葦、養魚等養殖生產用水。過去曾是農田灌溉重要水源的河道蓄水,由于連年干旱、上游用水量大增,導致入境水量逐年減小,加之工業、城市廢污水排放,這些大部分河道蓄水已完全喪失了其水源功能。地下水已嚴重超采,加劇地面沉降和地下水位下降。因此,大港區屬于嚴重的資源型和水質型雙重缺水性地區。

2.2生態環境惡化

由于大港區地表水、淺層地下水因水質問題無法開發利用,外調水存在較大缺口,人們不得不開發利用深層地下水。隨著工農業和城區經濟的發展,地下水的開采量逐年增加,造成地下水疏干式過度開采,過量開采地下水出現了水位下降、地面沉降、水質污染和水文地質條件惡化(如海水入侵)等問題。大港區地下水靜水位最大值已超過110m,降落漏斗逐年擴張,20世紀80年代初期,漏斗中心在大港油田指揮部附近,呈北東方向發展,面積約40km2,中心水位埋深達52.11m,到1987年,漏斗面積達130km2,地下水埋深為73.26m。近幾年來,大港區水務部門嚴格控制地下水開采,地下水埋深的下降幅度呈減緩趨勢,年平均下降幅度小于0.60m。2007年平均地面沉降量32mm,大港北部中塘鎮地區是沉降量較大的地區,地面沉降量在50mm以上,屬于西青區王穩莊沉降漏斗的一部分,管港湖及周邊地區平均地面沉降44mm。污水處理設施的不足,加劇了水環境的惡化。由于污水排入,各河系水質污染嚴重、水質惡化。

2.3水資源浪費現象嚴重

由于在城市綠化、汽車沖洗、廁所沖洗、路面噴灑和消防等方面的用水均采用自來水或地下水,造成水資源的嚴重浪費。而大港環科藍天污水處理廠所產的中水,白白流入大海。

2.4城市生態用水嚴重缺乏

環港河主要有4條河流即十米河、八米河、板橋河、長青河。城區湖泊有臨潮湖、官港湖、濕地公園、溪谷公園(溪谷公園指為港東新城規劃的溪谷公園中的大面積水域)。這些河道、湖泊沒有外來水和生態用水的補足,并且各自孤立,形成死水。

3解決水資源短缺的對策

解決大港區水資源短缺的對策主要集中在2個方面,一是“開源”,即通過修建引水工程、海水淡化等方法增加水資源的供應量。二是“節流”,即通過各種方法提高水資源的利用效率。各種“開源”措施在滿足城市供水需求的同時也造成了很大的副作用,修建引水工程不僅耗資巨大,耗日持久,而大規模開采地下水更是導致地下水位降低,形成地質漏斗、地面沉降、地裂縫等嚴重的地質災難;海水淡化成本較高。相比較而言,解決城市缺水問題“開源”應立足長遠,科學規劃、合理布局,以解決居民飲用水、工業用水為主;城市生態用水通過“節流”完全可以解決。在各種“節流”措施中,推行中水利用是一個極其重要的方面,是解決水資源短缺的最有效途徑,是勢在必行的重大決策。

污水處理和中水利用不僅是城市基礎設施的重要部分,而且是水資源綜合利用和節水的重要措施。隨著城市化的加快和經濟建設的發展,城市污水排放量迅速增長,大量未經處理的城市污水任意排放,不僅造成水環境的污染,更加劇了水資源的緊張,同時制約了經濟社會的發展,危害人民身體健康。而經過凈化的污水可以作為一種再生的水資源,具有量大、集中、水質和水量都較穩定的特點,能夠用于農業灌溉、工業生產、城市景觀、市政綠化、生活雜用、地下水回灌和補充地表水等,有效合理的運作可提高水資源綜合利用率,緩解水資源短缺矛盾,減輕水體污染,有效實現水資源的社會效益、環境效益、經濟效益及資源效益。中水利用是水資源短缺的需要,是可持續發展的需要,是改善環境的需要,中水是穩定可靠、保證率高的水資源。中水的綜合利用,不僅可以緩解我國水資源緊缺的現狀,還可以逐漸改善水環境污染的狀況。因此,城市污水的再生利用,即中水回用是節約及合理利用水資源的有效途徑;同時城市作為一個特殊的“人類社會系統”,從“清潔生產”的角度看,城市污水的再生利用也是防治水環境污染及促進人類可持續發展的一個重要方面,城市污水處理和中水利用是水資源良性社會循環的重要保障措施。

充分利用環科藍天污水處理廠的中水,開辟“第二水源”。即將排放的中水通過現有河道,引入環港河、官港湖、濕地公園、臨潮湖,滿足生態用水要求。該項目涉及城市生態水系所面臨的水資源配置、水污染防治、河道生態修復、堤岸治理、水體循環、水生態構建、雨水利用、中水回用、親水景觀、水工建筑物、運行管理系統等各個因素,達到河湖交相輝映、人水和諧共生的目標。

4中水利用方案

4.1生態需水量預測

經測算,官港湖每年需生態水600萬立方米;環港河、臨潮湖年需生態水235萬立方米;城區及各企業每年園林、景觀需生態水約300萬立方米,合計每年需生態水1 135萬立方米左右。大港環科藍天污水處理廠每年中水回用1 000萬立方米,可利用河道、湖泊存儲雨水約341萬立方米,即每年可提供生態用水1 341萬立方米。

4.2中水輸水線路方案比較

經現場勘查,在利用現有河道和盡量減少占地的情況下,結合環港河規劃、高教園區規劃和東部城區的發展需要,考慮5條輸水線路,分述如下。

4.2.1西線方案。全長23.34km,中水經城排明渠,入長青河、十米河、八米河,再經西排干輸送至官港湖。沿線城排明渠已進行治理,長青河已治理1.39km,十米河已全部進行治理,需治理河道15.19km;沿線需新建涵洞、節制閘、橡膠壩各1座,維修涵閘2座。該方案投資9 867.26萬元。其優點是輸水渠道全部利用已有河道,投資小,拆遷、占地等協調工作少,若分步實施,現在只需做迎賓街路口的涵橋即可達到通水的目的。缺點一是不能與臨潮湖連接;二是在八米河段有小站開發區的污水混入,影響水質。

4.2.2東線方案。全長22.22km,中水經城排明渠,入長青河、入南環河(上高路段)、板橋河,再經西排干輸送至官港湖。沿線城排明渠已進行治理,長青河已治理0.55km,需治理河道18.25km;需新挖河道2.73km;需疏通河道4.4km;沿線需新建涵洞5座、節制閘1座、排水泵站1座,新建交通橋2座;管道加固23處。該方案投資26 850.37萬元。其優點是輸水渠道大部分利用已有河道,缺點一是不能與臨潮湖連接;二是投資大,拆遷、占地等協調工作量大,管道切改、加固難度大;三是板橋河段與開發區的污水混合;四是分步實施難度大。

4.2.3中線方案Ⅰ。全長23.88km,中水經城排明渠,入長青河、十米河、八米河,經法官學院北側新開挖明渠(鋪設管道)聯通南開學院湖、入臨朝湖,再經臨床醫學院北側新開挖明渠,入八米河后,經西排干輸送至官港湖。沿線城排明渠已進行治理,長青河已治理1.39km,十米河已全部進行治理,需治理河道12.03km;沿線需新建涵洞7座、節制閘3座、橡膠壩1座,維修涵閘2座;新挖河道2.9km;鋪設管道0.8km。該方案投資11 920.21萬元。其優點是輸水渠道大部分利用已有河道,并且與臨潮湖連接,水系在大學城內穿過,整體景觀效果好。缺點一是有一定的協調難度,需在八米河建2處節制閘,該河是與津南區的界河;二是區規劃局在大學城的詳規中應留出河道的位置。

4.2.4中線方案Ⅱ。全長22.26km,中水經城排明渠,入長青河、十米河、八米河,經法官學院北側新開挖明渠(鋪設管道)聯通南開學院湖、入臨朝湖,從臨潮湖東北角開挖明渠至津歧路涵洞,通過津歧路東現有排水渠道與板橋河(東環河)連接;在板橋河北端開挖明渠與八米河聯通;利用現有渠道與官港湖聯通。沿線城排明渠已進行治理,長青河已治理1.39km,十米河已全部進行治理;需治理河道6.51km,需疏通河道3.98km,需新挖河道2.74km;鋪設管道0.8km;沿線需新建維修閘涵19座,新建橡膠壩1座、提水泵站1座。該方案投資10 792.32萬元。其優點是輸水渠道大部分利用已有河道,并且與臨潮湖連接,水系在大學城內穿過,位于東部城區的北側,有利于改善城區環境和提高城市的排水能力。缺點是板南路兩側的環境較差。

綜上所述,推薦實施中線方案Ⅱ。

5結語

大港區供水水源主要靠外調水、地下水及部分淡化海水,上游來水基本為污水,水體污染嚴重,生態用水缺乏保障。由于蒸發量遠高于補水量,淺層地下水鹽度逐步加重,土地鹽漬化加劇,導致區域內水生態承載力進一步降低。實施中水回用可達到以下目標:一是開辟了新水源,減少了地下水開采量,提高了水資源利用率。大港區污水處理廠可提供3萬立方米/d的中水,提供了一個非常經濟的新水源。減少了由于遠距離引水引起的數額巨大的投資和大量開采地下水引起的地面沉降,最大限度地利用了水資源。同時,雨水作為資源加以利用,為沿岸景觀、綠化、農業生產創造了條件。雨水、再生水成為城市的第二水源。二是進一步完善了城市生態水系。該工程實施后,打通了大港城區南水北送的一條生態通道,并且有效聯通了城區僅有的2座湖泊(臨潮湖和官港湖),為有效利用雨水、中水資源奠定了堅實的基礎。三是保證了湖泊、河道的生態用水,取得顯著的社會效益。該工程未實施前只有臨潮湖采用地下水補充,其余水系靠降雨來補給生態用水,由于降雨量小于生態用水量,除臨潮湖以外的湖泊、河道難以保證正常的生態運行,沿岸環境差。工程實施后,可有效保證生態用水量,提高城區的排蓄能力和城市整體品位、實現水資源的高效配置,改善水質,提供親水、休閑空間,達到“碧水環繞港城,湖光倒影美景”的效果。四是提高城市防澇能力。工程實施后,可使環港河全部聯通,城區雨水可由十米河進入長青河,由城排泵站排除,亦可由東部泵站排除或新建泵站排入管港湖、八米河,極大提高了城區的排澇能力,不必再協調津南區開啟十米河泵站。汛期降暴雨時,三座泵站聯合運用,宜蓄則蓄,宜排則排。推薦方案可分步實施,在投資較少的情況下,可先打通長青河,使中水利用西線方案線路,實現官港湖通水,待條件成熟時再實施中線方案Ⅱ。其路由應盡快由規劃部門批準,待下一步實施時留足用地,以便于東部城區、開發區建設的規劃布局。

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