海河流域非常規水利用現狀調查

朱曉春

（水利部海河水利委員會，天津 300170）

非常規水作為常規水的補充水源，已經被越來越多的國家所認可。海河流域水資源短缺，科學合理地開發利用非常規水既節約了淡水資源，也是對當地水資源的有益補充，對于緩解流域水資源供需矛盾、改善生態環境十分必要。

1 非常規水的界定和定義

非常規水也稱為非傳統水資源、邊緣水等。非常規水是指區別于一般意義上的地表水、地下水的水源，包括微咸水、再生水、海水、雨洪水等。這里主要是對流域內的微咸水、再生水和海水利用進行了重點調查。

微咸水是指礦化度（M）為2 g/L＜M≤3 g/L的淺層水。再生水是指城市生活污水和工業廢水經過污水處理廠二級處理或深度處理后，達到國家相關再生水水質使用標準和水量要求，并用于工業、農業、河湖景觀和城市雜用等特定用途的用水。海水是指海洋中的水資源。海水利用包括海水淡化和海水直接利用兩種方式。

2 流域非常規水利用面臨的形勢

2.1 水資源短缺形勢要求加快利用非常規水

流域水資源總量370億m3，人均占有量272 m3，僅為全國平均水平的1/8、世界平均水平的1/24。根據最新的流域水資源評價結果，1980—2000年水文系列與1956—1979年水文系列相比，海河流域地表水資源量減少了41%。流域現狀水資源開發利用率總體上已超過100%，平原每年超采地下水約80億m3，地表水開發利用率達到了67%，遠遠超過國際公認40%的合理上限，水資源短缺形勢十分嚴峻。

解決流域水資源短缺的主要途徑是開源節流，要以強化節水和優先利用長江水為前提，以當地地表水資源可利用量和地下水可開采量為控制，積極開發利用非常規水。即一是大力開展全面節水，提高水資源利用效率；二是要優先利用南水北調來水；三是要積極開發利用非常規水。目前，海河流域的節水水平已經處于全國的先進水平，節水潛力有限；南水北調來水主要解決的是部分城市缺水問題，對于非受水區的缺水問題難以解決，如流域內的黑龍港運東地區和沿海地區，應積極合理地開發利用當地的非常規水。

2.2 非常規水利用面臨著重要的發展機遇

海河流域的水資源問題已成為制約流域國民經濟持續穩定發展的主要因素之一。尋求和開發利用可替代的水資源，已引起流域內各省市的廣泛關注。海河流域平原區具有豐富的微咸水資源。開發利用微咸水可以減少對深層地下水的開采，抑制地下漏斗的發展，緩解由此造成的地面下沉、地下水環境惡化現象；同時，開發利用微咸水，可以騰出地下庫容，加大降雨的入滲量，淡化淺層地下水質。

城市廢污水具有不受氣候影響、水量穩定可靠、保證率高等優點，經過凈化處理后，可回用于工業、農業、河湖景觀和城市市政等對水質要求不高的行業。隨著流域水污染防治工作的深入，廢污水處理和再生利用量會不斷提高，城市污水被看作為“第二水源”進行開發利用。

海水利用也存在有利條件和機遇。一是伴隨海水利用的技術不斷成熟，海水利用成本將不斷降低；二是以節水為核心的水價機制的逐步形成將有效地抑制淡水資源的消費，從而形成引導海水利用特別是工業大規模利用海水的動力；三是流域海岸線長920 km，天津濱海新區、河北曹妃甸新區、河北滄州渤海新區及山東黃河三角洲高效生態經濟區分布于濱海地區，具備海水利用的便利條件。

從政策導向上，國家發改委明確規定，在缺水地區新上電廠、化工、鋼鐵等工業項目，禁止使用地下水，嚴格控制地表水，提倡使用非常規水。近幾年，海河流域新建電廠、煤化工廠等工業項目基本都使用再生水、海水。

3 流域非常規水2009年利用量及近10年的用水趨勢

3.1 流域非常規水2009年利用量

2009年全流域非常規水利用量為11.54億m3，不足全流域總供水量的3%。其中，污水處理回用量8.42億m3，微咸水2.5億m3，海水淡化及海水直接利用折淡量0.62億m3。

流域微咸水資源量17.7億m3，2009年流域平原區微咸水利用量為2.5億m3，僅占其資源量的15%。2009年流域城鎮生活和工業用水量達到90.26億m3，產生廢污水約49億m3，經處理污水量25億m3（其中再生水7億m3），僅占廢污水量的50%。2009年流域海水淡化及海水直接利用折淡量僅為0.62億m3，全國達到60億m3/a，海水利用率很低。

受經濟、技術和管理等因素的影響，流域現狀非常規水利用仍然處于較低的水平和起步階段，但發展非常迅速，需求也特別強烈。

3.2 流域非常規水近10年的用水趨勢

為了緩解水資源緊張狀況，2000年以后流域內各省市相繼開始開發利用非常規水。2000年流域非常規水利用量為3.63億m3、海水直接利用量為6.03億m3，到2009年非常規水利用量增加到11.06億m3、海水直接利用量為21.83 m3。流域近10年的非常規水利用量，見表1。

4 流域非常規水利用現狀

4.1 微咸水利用

微咸水可廣泛用于種植業、養殖業、工業冷卻以及通過凈化解決農村飲用水困難等。通過調查，流域的微咸水主要用于生活、咸淡混合發展養殖和種植、工業冷卻等。

（1）用于生活：河北省黑龍港運東地區2001年在黃驊市試驗開發了小型咸水、微咸水淡化技術，采用反滲透法和電滲析法把淺層咸水的礦化度從3～5 g/L降低到1 g/L以下，達到了國家規定的飲用水標準，解決了農村飲水困難。淡化水成本為3.64元/m3，每桶水成本為0.07元，供本村群眾0.3元/桶，比市場價（每桶2元）低1.7元，每人每年飲水費20元左右，一般農戶均可以承受。天津大港石化公司居民生活小區實現雙管線分開供水，非飲用水全部使用地下微咸水和不宜飲用的高氟水。2002年10月，滄州市水務局在水利工程處職工宿舍樓打井開發地下咸水（礦化度2 890 mg/L），并建輸水管網送水入戶。除飲用、洗漱外，凡可用咸水替代的用水，如洗菜、洗碗、洗衣、沖廁、拖地等均用咸水。經過15個月實驗，平均每月每人生活用水4.07 m3，其中自來水 1.7 m3、占 42%，咸水 2.37 m3、占 58%。 2004年滄州市環衛局在市區123座公共廁所改用咸水沖廁，每處打配一眼30 m的咸水機井，每廁日用水3 m3，一年可節省自來水13萬m3。德州市利用微咸水的單位有學校、中小飯店、醫院、商場、保險公司、建筑施工企業等，據測算市區微咸水利用量在500萬m3左右。

表1 海河流域近10年非常規水供水情況

（2）用于咸淡混合發展養殖和種植：在天津濱海地區利用地下咸水養殖河蟹、魚和對蝦，避免了因海水污染對養殖業造成的影響。黃驊市引進苦咸水養殖南美白對蝦、鋸緣青蟹和俄羅斯鱘魚獲得成功。黃驊市研究利用鹽堿地和地下咸水栽培食用菌技術。

直接開采礦化度為1～3 g/L的微咸水進行灌溉在流域中東部平原區已非常普遍。自20世紀80年代以來，河北省水利科學研究所南皮試驗區利用淺層咸水抗旱灌溉，取得了重要成果。試驗研究表明，旱作物灌溉咸水可成倍增產。

（3）用于工業生產：根據工業用水的用途不同、對水質的要求不同，微咸水可用于對水質要求不高的工業循環冷卻水。河北省滄州市金牛化工樹脂分公司，為解決水源問題，于1999年興建了由30眼120～250 m深咸水井組成的咸水水源地，用于工業生產。天津制堿廠既利用咸水冷卻降溫，又利用咸水作鹽溶劑。

4.2 流域污水處理廠建設情況及再生水的利用現狀

（1）污水處理廠建設情況：海河流域的污水處理廠建設由來已久，早在1959年北京市就建設了具有初級處理能力的高碑店污水處理廠 （20萬m3/d）和酒仙橋污水處理廠（1.5萬m3/d）。1986年4月，天津市紀莊子污水處理廠建成投入運行，是全流域最早的處理工藝最完整的污水處理廠，也是當時我國建成的規模最大的城市污水處理廠。截至2009年底，全流域已建成并投入運行的城鎮污水處理廠307座，總處理能力達到1 610.27萬t/d，分別占全國的15.4%和16%，全流域平均日污水處理量達到1 166.08 t。

（2）再生水利用現狀：2009年，全流域再生水利用量為8.42億m3，其中北京市再生水利用量為6.5億m3、占總利用量的77%。以北京市為例進行調查，再生水主要用于工業生產、農業灌溉、河湖環境利用以及市政雜用等。

工業利用：2009年中心城工業利用再生水1.0億m3，主要用于熱電廠的冷卻循環。目前，北京中心城內熱電廠的冷卻用水已經全部用再生水替代，其中第一熱電廠、華能電廠利用再生水0.7億m3，石景山、高井、鄭常莊、太陽宮熱電廠利用再生水0.27億m3，高安屯垃圾焚燒場、北辰熱力、焦化廠等其他工業用戶利用再生水0.03億m3。

農業利用：2009年中心城再生水用于農業灌溉的水量為2.1億m3，主要集中在通州、大興兩個區。大興區通過小紅門污水處理廠提升泵站及涼鳳灌渠輸水利用再生水約7 000萬m3，通州利用再生水約1.4 億 m3。

河湖環境利用：北京市區現有可以用再生水補水的湖泊有圓明園、陶然亭、大觀園等16座公園。2009年中心城河湖補水利用再生水1.8億m3，其中利用深度處理的再生水為5 000萬m3。

市政雜用：2009年中心城市政雜用利用再生水0.2億m3，主要是園林綠化和小區沖廁。目前，第六水廠和已建成的清河、酒仙橋、北小河、吳家村、方莊再生水廠周邊小區用戶有102個，日再生水用量約1.5萬m3，年利用再生水約540萬m3。園林綠化利用再生水1 410萬m3，道路澆灑、洗車等利用再生水約50 萬 m3。

4.3 海水利用

海水利用包括海水淡化和海水直接利用兩種方式。

（1）海水直接利用：海水直接利用是以海水為原水，直接替代了淡水作為工業冷卻循環用水和生活用水等。主要包括海水直流冷卻利用、海水循環冷卻利用、大生活海水利用、海水養殖、海水農業及海水用于改善城區水環境。

天津大港電廠和天津堿廠從上世紀70年代就開始利用海水。目前，已成功建設日產20萬m3淡水的北疆電廠等一批海水淡化工程，年海水直接利用量14億m3；天津海晶集團反滲透海水淡化科技示范工程已建成投產，日產淡水1 000 m3。天津北大港電廠直流冷卻利用海水，年用水量14.00億m3，可替代淡水0.30億m3。天津市塘沽區天津堿廠溶堿利用海水1萬t/d，年替代淡水0.04億m3。目前北大港電廠直流冷卻利用海水14.00億m3，還有兩套日產3 000 m3淡水閃蒸海水淡化裝置，1990年5月至2000年共生產淡水1 700萬m3、年均生產淡水量170 萬 m3。

（2）海水淡化：海水淡化是指采取工藝措施從海水中獲取淡水，工藝措施以蒸餾法和膜法應用較多，蒸餾法以多級閃蒸（MSF）為主，膜法以反滲透（RO）為主。海水淡化處理后供給工業及民用；經過特定工藝淡化后的高質淡水供高壓鍋爐、電子產業及食品工業；淡化水經礦化后也可作瓶裝、桶裝飲用水等。

在建和已投入使用的海水淡化廠包括天津市的北疆電廠淡化海水廠、大港新泉海水淡化有限公司、河北省的國華滄東發電有限責任公司等。北疆電廠海水淡化廠位于漢沽區，采用水電聯產的方式生產淡化水。目前生產淡化海水不足2萬t/d，全部為自用。大港新泉海水淡化廠由新加坡凱發集團投資，采用膜法反滲透工藝，目前產水量為7萬～8萬t/d，全部供給大港區海洋石化園區400萬t乙烯項目。河北國華滄電有限責任公司是國內第一家大規模引進海水淡化設備的電力企業，海水直接利用量達到4萬m3/d，海水淡化能力已達2.3萬m3/d，不僅滿足了電廠運營的用水品質及用量，還具備了外供能力。

5 流域非常規水利用存在的問題

流域非常規水的利用近10年有了很大增長，國家和各省市也相繼出臺了很多的政策鼓勵使用非常規水，但還存在一些問題，主要有4個方面：

5.1 非常規水利用投入成本高

開發微咸水、處理污水、海水淡化均需要大量的投資，由于投入成本高，使得開發利用的規模有限。流域微咸水分布面積大，但由于多數地區含水層薄、單井出水量小、儲存量小，不易形成規模開采。再加上地下水限采制度不嚴，群眾對利用微咸水、咸水的積極性不高。污水處理廠投入、運行成本高，收取污水處理費低，使污水處理廠建成后開工率低。海水淡化水成本雖已降到目前的5元/m3左右，加上輸水成本，海水淡化水的水價仍然偏高。

5.2 非常規水利用缺乏統一規劃

非常規水作為傳統水資源的補充，是水資源開發利用的一個組成部分。目前，流域內大多數省市在制定水資源綜合利用規劃時缺乏對非常規水利用的統一規劃。為了加大非常規水利用的力度，各省、市制定水資源綜合規劃時要將非常規水作為主要的水源納入規劃。

5.3 非常規水利用缺乏相應的鼓勵和扶持政策

隨著流域經濟社會的不斷發展，水資源短缺問題逐步加重，流域內大多數城市對非常規水的作用和意義認識逐步提高。但是，由于缺乏確實可行的鼓勵和扶持非常規水利用的政策措施，非常規水的利用沒有足夠的運行保障資金和配套運行資金，使得非常規水利用受到很大的限制。

5.4 非常規水利用缺乏統一的管理法規和相關標準

當前，污水處理再生利用、海水淡化、微咸水淡化等項目大部分屬于企業行為，規模較小，尤其是海水淡化和微咸水淡化多數還處于示范階段。由于示范工程的國家資金投入不足，示范工程的推廣具有一定的局限性。國家雖然制定了鼓勵非常規水利用的宏觀政策，但還沒有形成類似于自來水工程的具體扶持政策、管理法規和相關的標準。

6 加強利用非常規水利用的對策

6.1 加強非常規水利用的政府宏觀調控管理

非常規水利用既是資源問題，也是經濟問題。為此，應充分發揮政府宏觀調控在非常規水利用中的推動作用。如，加快結構調整、優化用水結構，積極引導非常規水作為工業冷卻水和生活沖廁用水以及城市景觀用水；政府促使把非常規水的使用納入到水資源利用規劃、沿海地區經濟發展的戰略規劃中；利用水價政策，調動各地區使用非常規水的積極性。

6.2 加快非常規水利用的配套技術研究

一方面，積極收集整理現有非常規水利用方面的經驗和成果，進行適宜適時適地的積極推廣；另一方面，加強對非常規水利用的動態監測研究：在農業灌溉方面，結合地區特點建立非常規水灌溉綜合技術研究，同時做好使用非常規水對當地土壤和環境影響的監測；在城市景觀方面，做好利用非常規水對當地水環境影響的長期監測。

6.3 加大宣傳力度，提高對使用非常規水的必要性和可行性的認識

各級政府、行業協會和企業等要積極宣傳非常規水利用的重要性和戰略意義。非常規水豐富的地區，根據非常規水的現狀、開發利用情況，總結非常規水利用的經驗、成果，進行示范推廣，利用多種渠道宣傳非常規水的使用，提高人們使用非常規水的必要性和可行性的認識。同時，將非常規水納入到當地常規水的統一調度和配置，以促使非常規水的使用逐步推廣。

6.4 加大非常規水使用的資金投入力度

微咸水、再生水、海水淡化使用都需要資金的投入。政府應積極引導、進行補貼，鼓勵企業投資開發利用非常規水。對于再生水和微咸水利用，應該建立穩定規范的政府投資渠道。根據微咸水、再生水設施的性質，制定相應的政府投資補助標準；統籌安排污水處理費和水資源費；對于公益性生態環境補水由政府通過水資源費進行補貼。對從事有關海水利用特別是海水淡化的企業給予高新技術產業的信貸、稅收方面的優惠政策；鼓勵大型企業集團、科研院所和大專院校積極開展海水淡化科技研發，并給予財政補貼和資金支持，提高自主創新能力和大幅度降低裝備制造成本；鼓勵企業開展海水淡化的項目，逐步形成海水淡化的社會化應用市場。

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