沈陽污水資源化與再生利用

□文/恩 惠

隨著城市化進程的加快和經濟社會的快速增長，水資源短缺和嚴重污染已成為制約經濟發展和改善人類生存條件的重要因素。因此，如何優化水資源利用已成為我國水資源開發利用中亟待解決的課題。

一、我國水資源現狀

地球上水的總量約為1.0×1018m3，其中淡水僅占3%。由于絕大多數的淡水以冰川形式存在，可供人類利用的淡水不到其總量的1%。許多發展中國家面臨著十分嚴重的水問題，如印度的孟買、埃及的開羅、墨西哥的墨西哥市、巴西的圣保羅以及中國北京和上海等。我國水資源總量居世界第六位，但人均占有水量僅2，400～2，500m3/d，列世界第 110 位，為世界人均占有水量的1/4。而且，我國水資源時空分布極不均勻，可用水資源量占天然水資源量的比重小，水污染及水浪費現象嚴重，使我國水資源日益短缺，已被聯合國列為13個水資源貧乏的國家之一。全國669個城市中，有400個城市水資源緊缺，其中有110個城市嚴重缺水，年缺水量 6.0×l09m3，每年影響工業產值 2，000億元。北京、天津、長春、大連、青島等大城市已受到水資源短缺的嚴重威脅。近10年平均水資源總量比常年值偏少程度較大的有天津（49.4%）、北京（42.8%）、河北（36.6%），偏少30%～20%的有遼寧、山西、甘肅和陜西。長江及其以南水系的流域面積占全國國土總面積的36.5%，其水資源量卻占全國的81%；淮河及其以北水系的流域面積占全國總面積的63.5%，其水資源僅占全國總量的19%，大量淡水資源集中在南方，北方淡水資源只有南方水資源的1/4。我國水源水質污染也十分嚴重，國家重點治理的“三湖”：太湖、滇池、巢湖水質均受到嚴重的有機污染和氮、磷污染。太湖湖體水質均劣于Ⅲ類，Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類水面積分別占湖體水面積的7.4%、11.4%和81.2%。滇池Ⅴ類水水面占33.3%，劣Ⅴ類水水面占63.7%；巢湖總體水質為劣Ⅴ類，“三湖”均全湖處于富營養狀態。七大水系中，黃河、遼河、淮河、松花江和海河5個區水質較差，符合和優于Ⅲ類水的河只占42%～30%。其中，海河、遼河劣Ⅴ類水的河長分別占61.4%、51.8%。2008年5月，太湖藍藻大規模暴發，水源地水質遭受嚴重污染，無錫市居民生活和企業生產受到很大影響，巢湖、滇池也不同程度出現藍藻，水源水質污染進一步加劇了水資源的短缺。水資源短缺問題已嚴重制約社會經濟發展和人民生活水平的提高。對此，許多國家和地區積極著手鞏固和提高節水意識，嚴格控制水體污染，研究、開展城市污水資源化再利用工程。

二、污水資源化與再生利用的意義

污水再生利用的目的就是回收淡水資源以及污水中的其他能源和有用的物質?！拔鬯Y源化”將污水作為第二水源是解決水危機的重要途徑。從目前的情況看，污水再生利用的目的主要是以回收淡水資源為主。對于水資源的開發利用，科學合理的次序是地面水、地下水、城市再生水、雨水、長距離跨流域調水、淡化海水。目前，地面水和地下水的短缺導致出現水資源危機，城市再生水的開發利用由此受到了廣泛的關注和重視。因此，大力開發城市再生水、提高循環用水率，即進行污水再生利用已是當前緩解水資源危機的首選措施。

城市污水資源化是將污水凈化處理后予以回用，使之成為城市水資源的一個組成部分。城市污水資源化之所以具有可行性，原因主要是：1、城市污水量大且集中，水量水質相對較穩定，不易受季節、雨旱季、洪水枯水等影響，是水量、水質變化幅度小，可恒量供水的水源；2、城市污水廠一般建造在城市附近，與外流域遠距離輸水相比，大大減少了輸水管線，降低了取水構筑物、輸水管線的基建投資和運行費用；3、與新建水廠相比，只需要污水廠一次基建投資和運行費，降低了新建水廠造價和制水成本；4、污水回用于工業用水，不僅就地可取，而且水量穩定，與工業用水量要求變化小的特點相符；5、城市污水回用開辟了第二水源，減少了城市新鮮水的取用量，減輕了城市供水不足的壓力和負擔，緩解了供需矛盾，這對缺水城市來說意義尤其重大。綜上所述，城市污水資源化具有明顯的經濟、社會和環境效益，不僅可行，而且勢在必行，對于解決我國缺水危機具有現實和深遠的意義。

三、國內外污水再生利用發展狀況

（一）國外污水再生利用狀況。在20世紀六十年代，日本沿海和西南一些缺水城市，如東京、名古屋、川崎、福崗等市即開始考慮將城市污水處理廠的出水經進一步處理后回用于工業或生活雜用（以沖洗衛生設備為主）。20世紀九十年代初，日本城市污水處理廠直接回用水的出水已達3×108m3/a，雖不及總取水量的1%，但已成為城市中的一種穩定、可靠的水源，并制定了相應的水質標準。在日本，污水再生利用的主要目標是將再生水用于居民區、商業區及學校雜用，包括回用于廁所沖洗、綠化灌溉、景觀性湖泊、美化環境。據文獻報道，1990年日本以東京為主遍及全國建立了1，369座中水工程，回用量為22.8×108m3/d，回用率達到生活用水的0.6%。美國20世紀七十年代初開始大規模建設污水處理廠，隨后即開始了再生污水的研究和利用。目前，美國有357個城市的污水進行回用，再生回用點多達536個。美國城市污水回用總量約為9.4×109m3/a，其中包括污灌用水、景觀用水、工藝用水、工業冷卻水、鍋爐補水及回灌地下水和娛樂養魚等多種用途。其中，灌溉用水為5.8×109m3/a，占總回用量的60%，工業用水占總回用量的30%，城市生活等其他方面的再生水不足10%。目前，以色列全國需水量達20×108m3，已超過了其水資源總量，因此以色列十分重視水資源的合理利用，并根據地區條件和社會經濟結構采取不同的水回用原則。至1987年，以色列已有210個市政污水回用工程，城市污水回用率達72%。

（二）我國污水再生利用狀況。我國污水再生利用起步較晚，因資金有限，結合我國國情發展以回用于農業、工業、市政為主要目標，采用不同層次的人工與自然凈化相結合的污水處理與再生利用系統。我國再生利用的發展大致分三個階段：1985年前的“六五”期間是起步階段；1986～2000 年的“七五”、“八五”、“九五”，這十五年是技術儲備，示范工程引導階段；2001年以“十五”綱要明確提出污水再生利用為標志，國家進入全面啟動階段。從“七五”到“九五”十五年間，全國科研技術人員完成了大量試驗研究，經國家鑒定驗收，許多成果被評為國際領先水平，我國的污水再生利用技術也達到了國際水平。但由于受管理體制及工程資金的限制，全國的污水再生利用工程建設很少，污水再生利用沒有得到大范圍的推廣。

四、沈陽污水資源化與再生利用現狀

沈陽目前已經建成的城市污水處理廠5座，日處理能力達到117萬噸。但中水回用率很低，僅北部污水處理廠每日有8萬噸中水回用至康平電廠，其他污水處理廠大部分污水均排放到水體，如果這些處理后的污水能夠全部回用，一年可為沈陽市節約相當數量的自來水。目前沈陽市正在加大力度，加快污水處理廠的建設及中水回用工程建設，預計到2010年，沈陽城市污水處理廠總數將達到15個，總處理能力為185萬噸/日；中水回用工程達到700個，回用率將達到30%。城市污水將最大限度地得到處理和回用，遼河流域地表水全部達到水環境功能保護標準，污水處理率穩定在90%以上，化學需氧量削減11.17萬噸/年。（表1）

五、沈陽污水資源化與再生利用存在的問題

城市污水經過二級處理和一定深度處理后的再生水，水質達到回用標準，可作為水資源加以利用，利用應以不直接與人體接觸為準。主要可回用于：（1）城市公共事業用水，如園林澆灌、噴灑馬路和補給市政景觀水域、沖洗用水（如洗車、廁所的沖洗）；環境用水，如改善惡化的環境（通過濕地改善水質）建設新濕地、補充河流水量以保護野生動物的棲息地或維持湖泊的審美價值。（2）工業生產用水，緩解工業用水矛盾，特別是循環用水，占工業用水70%～80%，如電力、石油、化工等行業冷卻水占90%以上。對再生水工業回用，一是要確保供水的保證率，決不能因再生水斷水而停產；二是要保證工業產品的衛生質量、工業用水系統的衛生質量；三是作為冷卻水補充水時，必須確保工業冷卻水系統不會因為污水水質硬度、微生物等指標達不到要求而受到影響。（3）農業灌溉用水，污水用于農業灌溉既可以減少農業對水資源的用量，又可以成為農作物的營養物質，有利于農作物的生長。城市污水廠處理后出水，用于農業灌溉的范圍確定為適宜污灌區和控制污灌區中的一般污灌區。（4）地下回灌水，城市污水經過強化二級處理后，就近排入市區或市郊湖泊、水庫，以地表水滲漏方式補充地下水，維持地下水的含量平衡，防止地下水水位降低。目前，沈陽污水資源化與再生利用情況與國內其他城市相比相對滯后，主要問題有：

表1 已建成及在建城市污水處理廠規模及中水回用情況

（一）受經濟發展嚴重制約。沈陽是東北地區典型的老工業基地，受地域等條件限制經濟發展速度不及一些南方及港口城市。污水再生回用設施的建設需要大量資金，卻不能在短時間內帶來較大的經濟效益，因此如果在污水再生回用方面投入過多資金，勢必會影響經濟的高速發展。

（二）污水處理費用過低。目前，沈陽市生活用自來水價為1.9元/噸，其中包含污水處理費0.4元/噸，低于一座二級污水處理廠的運行噸水費用，尚難滿足設施的日常運行維護，更談不上進行中水回用的深度處理。

（三）污水再生設施和再生水輸送管網建設滯后。由于可使用再生水的用戶比較分散，用水量都不大，處理后的再生水輸送管道系統是當前需重點解決的問題。目前，沈陽市僅北部污水處理廠供給康平電廠的8萬噸中水建設了配套的管網，其余污水廠處理后的污水均排放至地表水，由于城市污水處理廠的規劃、設計與建設目標是達標排放，沒有考慮污水的大規模再生利用。在道路和市政管道建設時未考慮修建再生水管道，因此施工難度很大。

（四）技術法規和配套政策體系不健全。污水資源化的推進亟待建立法律和制度保障。完善的立法和技術標準，是污水處理和污水資源化規范發展、安全運行的重要保障。制定科學的技術標準和規范、提出合理的指導性和強制性要求，確定相應的產業和經濟政策，是推進污水資源化快速有序發展的重要保證。

（五）污水處理不徹底，需進一步升級改造。目前，沈陽市大部分污水處理廠出水達到GB18918-2002二級排放標準，按照回用水要求，至少要達到一級A標準才能有較為廣泛的回用性，因此各污水處理廠的升級改造工作需盡快實施。加強脫氮除磷、消毒等深度處理，合理建設污水再生回用設施，才能使污水達到再生回用水標準。

六、結語

污水也是一種資源，是可以再生和利用的水資源。污水資源化是發展循環經濟的要求，是水資源優化配置和最佳使用的經典表現，是“分質供水、優水優用、實現水資源的優化配置”的體現。合理建設污水再生回用設施及加強配套管網設施建設，將能夠有效緩解沈陽市水資源緊缺的問題。