滇池流域再生水資源現狀利用特征及效益分析

李中杰，鄭一新，張大為，楊　智

(昆明市環境科學研究院，云南 昆明 650032)

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滇池流域再生水資源現狀利用特征及效益分析

李中杰，鄭一新，張大為，楊智

(昆明市環境科學研究院，云南 昆明 650032)

摘要：針對“牛欄江-滇池”補水工程通水后滇池流域水資源格局變化，從滇池流域面臨水資源短缺與流域內大量處理后達一級A標準的尾水資源這一對矛盾出發，對流域內再生水資源產生及利用現狀、現狀利用特征及效益進行分析。研究結果表明，目前滇池流域采用“集中與分散相結合”的再生水利用模式，其中分散式再生水處理設施建設數量及處理規模呈現快速增長趨勢，而集中式再生水存在豐富的潛在資源量但現狀利用率較低；在不考慮再生水利用后產生回歸水的情況下，2013年流域內再生水利用對污染物COD(Cr)、TN、TP、NH3-N的削減量分別為3365.4t、428.0t、56.2t、236.4t。從完善法規政策、嚴格標準體系、加強配套設施建設、創新體制機制、落實監督管理和公眾參與等方面，提出了加強流域再生水利用的對策和建議。

關鍵詞：滇池流域；水質凈化廠；再生水；效益

滇池流域面臨著資源性、水質性和工程性缺水的多重壓力，人均水資源占有量不足300m3[1]，為全國人均水平的12%、全省平均水平的1/30，處于極度缺水狀態，迫切需要不斷尋找新的水源替代。受益于滇池水質改善及污染防治的要求，流域內市政水質凈化廠數量及處理規模大幅增長，每年產生大量達到《GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準且經沉淀、過濾、消毒即可滿足城市雜用水質要求的尾水資源。“牛欄江-滇池”補水工程通水后向長期以來持續排入滇池及主要入湖河流的大量低污染水去向問題提出了挑戰。目前，針對再生水的相關研究多集中在水質標準、運營管理、需求量核算、水量配置等方面[1-6]。本研究從系統掌握和分析滇池流域再生水資源產生及利用特征、效益著手，對于有效減少大量低污染水帶來的入湖污染負荷、緩解流域自身水資源短缺、實現流域內尾水資源的多元化和高效綜合利用具有現實意義。

1研究區域概況

滇池流域位于云貴高原中部，昆明市西南部，地理坐標為東經102°29′～103°01′，北緯24°29′～25°28′，屬長江流域金沙江水系，地處長江、紅河、珠江三大水系分水嶺地帶。流域面積2920 km2，為南北長、東西窄的湖盆地形，可分為山地丘陵、淤積平原和水域三個層次，主要涉及昆明主城區的五華、盤龍、官渡、西山、呈貢五區以及晉寧縣，共計55個鄉(鎮)、街道辦事處(圖1)。

2再生水資源現狀利用及特征分析

目前，滇池流域采用“集中與分散相結合”的再生水利用模式[1]。集中式再生水處理設施主要以市政集中式水質凈化廠處理尾水為資源，在研究區域內實現“生產-輸送-利用”的大循環；分散式再生水處理設施主要以達到一定規模的居民小區、學校、企事業單位等產生的污水為資源，在獨立區域內實現“生產-就地利用”的小循環。

2.1集中式再生水資源

2.1.1再生水資源產生情況

(1)潛在資源量

基于研究區域內集中式再生水設施建設的實際情況，將昆明中心城區、縣域城鎮、工業園區集中式污水處理設施排放尾水作為再生水潛在資源。截止2013年底，研究范圍內共有集中式污水處理設施24座，污水處理能力達到176.75萬m3/d。

(2)處理設施及配套管網建設

目前，研究范圍內已完成昆明市水質凈化廠尾水再生水利用(一期)工程、昆明陽光高爾夫球場再生水供水工程等，涉及昆明市主城區第一至第六再生水處理廠、第十再生水處理廠及龍泉加壓泵站，總處理規模達到4.35萬m3/d，具體情況見表1。同時，自2009年起，配合道路建設陸續實施了再生水管網同步鋪設工程，第一至第五再生水處理廠配套建設了出水干管及服務范圍內部再生水配水干管，建設完善了第四至第六以及第九再生水處理廠服務范圍內部分再生水配水干管，擴大了第五再生水處理廠供水規模及再生水管網，進一步建設完善了第一、第二、第六、第七、第八以及第十再生水處理廠服務范圍內部分再生水配水干管，使主城區初步形成一個整體的再生水供應系統，保證了再生水系統的正常有效運行。

表1　集中式再生水處理設施基本情況統計表

2.1.2再生水資源利用特征分析

(1)利用方式及途徑

目前，昆明主城區已投入運行的再生水處理廠屬于集中式再生水處理設施，處理水質均符合相關標準要求；現階段再生水供水主要用于四個方面：一是市政道路沖洗、沖廁、景觀、綠化用水；二是河道、公園、水體景觀補水；三是單位小區綠化澆灑、車輛清潔；四是建設施工用水，具體見表2。

表2　第一至第六再生水處理設施再生水利用情況統計表

(2)時空分布特征

2007年以來，通過建設再生水配套管網、新建提升泵站、增加取水點數量等手段，再生水處理設施不斷完善，全市集中式再生水利用量呈現逐年增長趨勢。2007—2013年全市集中式再生水利用量由8.6萬t增長至473萬t，累計增幅達5415%，年均增長95.1%，其中雨季(5—10月)、旱季(11月—次年4月)再生水利用量均呈現波動變化趨勢(圖2a)。以2010年為界線，旱季總體呈現“先升后降趨于穩定”，雨季呈現“先降后升趨于穩定”。從各再生水處理廠利用量來看，2013年以第四、第五再生水處理廠再生水利用量較大，全年再生水利用量分別為246.3萬m3、148.8萬m3，分別占全年再生水利用總量的52.1%、31.5%(圖2b)，其余再生水處理廠利用量相對較小，占比均在10%以內。

從圖2還可以看出，流域內再生水利用呈現利用總量逐年增長、雨旱季利用量對稱波動變化、各再生水處理廠利用量差異性較大等特征。產生這種變化的主要原因：一是隨著集中式再生水處理設施不斷擴建，昆明主城區再生水生產能力不斷增加；二是通過建設再生水配套管網、新建提升泵站、增加取水點數量等，集中式再生水利用方式和途徑日益豐富，在一定程度上調動了潛在再生水用戶的積極性；三是隨著《昆明市城市再生水利用專項資金補助實施辦法》、《昆明市再生水管理辦法》相繼頒布實施，使得集中式再生水用戶數量不斷增加、再生水用戶類別呈現出多樣化，逐步由最初的小區綠化、景觀用水向道路清掃、市政綠化、工業用水等方面拓展。

2.2分散式再生水資源

(1)處理設施建設

自1998年昆明醫學院第一座再生水利用設施建成，昆明市主城區分散式再生水利用設施建設經歷了從試點研究到全面推廣落實的過程，分散式再生水利用設施數量及處理規模呈現快速增加趨勢。截止2013年，昆明市分散式再生水利用設施共有410座，分散式再生水利用設施主要分布在五華區、盤龍區、官渡區、西山區主城四區，合計占到處理設施總數的96.3%；而呈貢區、晉寧縣分布較少。據統計，2005—2013年昆明市主城區分散式再生水利用設施設計處理規模從2.15萬m3/d增加到13.37m3/d，累計增長了521%，年均增長25.6%。

(2)分布特征

從分布位置來看，在已建成的410座再生水利用設施中，以住宅小區、學校、工業企業區域分散式再生水處理設施數量最高，分別達到38.8%、23.6%、14.3%，合計占到處理設施總數的76.7%。而酒店商場、監獄或教養所、行政事業單位、體育場、停車場等分布較少，所占比重均在6%以內。

(3)利用方式

根據全市分散式再生水資源處理、輸送、利用均在獨立的區域內進行小循環的實際情況，各分散式再生水利用設施處理后達標的再生水主要用于景觀、綠化、道路、沖廁、洗車等方面，其中再生水用于綠化的再生水處理設施數量最多，占設施總數的33.3%。

3再生水資源現狀利用效益分析

再生水是污水經適當處理后，達到一定水質指標，滿足某種使用要求，可以進行循環再利用的水資源。通過利用再生水資源，既可節約水資源、提高水資源的利用效率與效益、減輕供水壓力，又可降低社會經濟發展的排污量、減輕環境壓力、節省污水處理費用[1]，是推進滇池水污染防治、大力推進昆明節水型城市建設、促進資源節約型與環境友好型的和諧社會發展、實現水資源可持續利用的重要舉措。因此，合理利用再生水既能減少水環境污染，又可以緩解水資源緊缺的矛盾，具有較高的社會效益、環境效益和經濟效益。

3.1社會效益分析

(1)能夠有效緩解水資源供需矛盾

經處理達到標準的再生水資源，能夠滿足部分生活和生產用水對水質的要求，與新鮮水資源相互補充，減少了區域社會經濟發展對新鮮水資源的需求與取用量，在一定程度上減輕了優質新鮮水資源供給不足的壓力，緩解了區域水資源短缺和供需矛盾[1,6,8]。

(2)符合社會經濟發展趨勢及昆明市節水城市建設要求

再生水是經污水處理回用的較為理想的第二水源，具有不受氣候條件和其它自然條件的限制，不與臨近區域爭水，就地可取，穩定可靠，保證率高等優點[8]。通過利用再生水，既節省寶貴的水資源又可減少水污染，相當于提高了用水效率，也減少了新增的用水。同時，對城市污水進行再生水利用，也符合國家鼓勵、省市關于城市污水再生利用相關規定和節水要求，契合昆明市目前已經創建為全國節水型城市的內在需求，將極大節約新鮮水用量，對于近年來節水抗旱保供水、保民生具有十分積極的社會意義。

(3)是區域經濟與環境協調、可持續發展的需要

昆明是云南省政治、經濟、文化中心，未來將建設成為“中國春城、歷史文化名城、高原湖濱特色生態城市、面向西南開放城市”的世界知名旅游城市。而滇池是昆明賴以生存和發展的“母親湖”，具有工農業生產用水、調蓄、防洪、旅游、航運、水產養殖、調節氣候等多種功能，對昆明市的國民經濟和社會發展起著至關重要的作用。通過再生水資源綜合利用，能夠削減大量入湖污染負荷特別是主城區入湖污染負荷，改善城市水環境，對于加快滇池污染治理步伐、促進昆明市實現社會經濟可持續發展具有重要意義。

3.2生態環境效益分析

再生水利用是治理和減輕日趨嚴重的水體污染的有效途徑之一。通過污水再生利用，減輕了城市建設發展對自然環境的破壞與污染，達到“治污先截污、治水先節水”的目的，減少了污染物的排放量，從源頭就地削減污染負荷，有效地保護了滇池的生態環境，是深入貫徹落實市委、市政府“一湖兩江”流域水環境治理“四全”工作的具體體現。同時，再生水利用防止了重新開采新水資源對環境造成的不利影響，并間接使得部分被污染的水體逐漸更新復活，減少了治理水環境污染的投資成本[8]。

以2013年為例。對流域內集中式、分散式再生水利用產生的污染物削減量進行測算，其中以2013年度昆明主城區水質凈化廠出水濃度均值作為集中式再生水處理廠進水指標，以2013年度昆明主城區水質凈化廠進水濃度均值作為分散式再生水處理設施進水指標；結合研究區域再生水利用以市政道路清掃、綠化澆灑等城市雜用以及部分景觀水體補水的實際情況，在不考慮再生水利用后產生回歸水的情況下，初步核算得到2013年流域內再生水利用對污染物CODCr、TN、TP、NH3-N的削減量分別為3365.4t、428.0t、56.2t、236.4t。具體結果見圖5。

3.3經濟效益分析

(1)能夠有效降低水資源開發利用成本

在政府政策法規保障作用下，再生水利用免去了資源稅和污水處理費，再生水的制水與取水成本都較自來水低，相比遠距離調水以及地下水開采的水資源開發利用成本，再生水工程投資費用具有明顯的價格優勢，大大降低了用水戶的水費開支與用水成本[8]。同時，再生水利用可以實現水資源的優化配置，進行分質供水，提高水資源的經濟利用效率，保證水資源的可持續利用。

(2)促進再生水行業健康發展

通過加強再生水行業的規范管理與扶持引導，制定出臺的《昆明市城市節約用水管理條例》、《昆明市再生水管理辦法》等文件，均規定城市再生水生產企業可以向用水戶適當收取費用，從而實現再生水行業的健康發展，推進再生水行業的產業化發展。同時，由于再生水利用成本相對較低，企業可節省部分資金進行污水治理[8]，以減輕企業污水對環境污染，間接增加企業的經濟效益。

(3)其他方面

近年來，相關研究表明，水污染可能造成糧食作物、畜產品、水產品產量下降，人類發病率上升、醫療保健費用增加及勞動生產率下降。據統計，我國排水系統及污水處理設施建設，每投入一元可以減少因水污染造成的健康損失、地價損失、農業損失、工業損失共計3.72元[9,10]。而通過處理設施建設并實施再生水利用，能夠避免此類風險及損失發生。

4加強流域再生水利用的對策和建議

(1)盡快完善法規、政策，促進再生水安全利用和良性循環

在現有政策措施基礎上，盡快建立和完善相應的政策、法規、技術標準等，把污水處理事業納入法制化軌道，保證再生水回用系統的良性循環[7]。制定出臺有關企業使用不同水資源的相應政策，對企業單位的用水行為進行限制，明確規定污水再生利用企業必須承擔基本的水質監控責任及必要的投資；同時，通過再生水利用專項資金補貼等利益手段擴大再生水的使用范圍，進一步明確和細化再生水利用的具體處罰辦法，制定處罰條例保證標準的貫徹執行[1,7]。

(2)嚴格執行標準體系，強化再生水水質管理

再生水來源于水質凈化廠尾水，其水質存在一定風險，尤其是再生水中的內分泌干擾物，通過綠化或澆灑道路等方式散發到空氣中，對行人健康會造成影響[6]。因此，應該出臺嚴格的地方性再生水水質標準，進一步健全再生水水質監督管理制度，提高再生水水質管理水平，實現優質水優用、分質供水，通過再生水利用體現更為顯著的資源、經濟、社會以及環境效益[8]。同時，加強公共場所利用再生水應該制定嚴格的水質標準和監測機制，尤其是對水中微量污染物的研究、控制與監測。

(3)加強基礎配套設施建設，有效提高再生水利用率

針對目前集中式再生水處理設施單一水質標準供水，而不同用戶對再生水水壓要求等需求有差異的實際情況，對不同類型用戶采用分壓供水方式。針對市政綠化、道路澆灑、洗車等用水量相對小但對水壓要求高的用水戶，適宜沿城市道路敷設管道、配套建設高壓配水系統；針對河湖景觀補水量大但對水壓要求低的用水戶，適宜沿河岸綠帶敷設枝狀補水管道、建設獨立的河湖補水低壓系統。同時，在不同系統之間設置連通管道，通過閥門控制實現互補和備用，也可以考慮利用河道作為輸配水通道，低區域通過泵站提升滿足工業、綠化、道路澆灑、沖廁等用戶用水需求[6]。

(4)創新體制機制，推進再生水利用產業化

引入再生水水權概念，按照“誰投資、誰受益，誰使用、誰付費”的原則，建立再生水工程投融資體制，擴大再生水工程投融資渠道，實現投資主體多元化、運營主體企業化、運作管理市場化的發展模式[8]，推動再生水利用工程設施的建設和管理，依靠價格手段推動再生水利用市場的形成，促進再生水產業化發展，使水資源的社會循環處于良性的循環狀態。同時，按照“補償成本、合理受益、優質優價、公平負擔”的原則，科學制定再生水的價格，使不同的水價反映不同的成本、水質和用途，使價格杠桿在水資源市場中充分發揮主導作用[7]。

(5)落實監督管理和公眾參與，營造再生水利用良好環境

建立“一源一檔”工作機制，加強對再生水資源信息的收集、統計、匯總和分析工作。在再生水“生產-輸送-利用”的過程中，各環節的專業管理人員都要加強監管力度，制定合理的管理規范，使再生水的安全維護有所保障，防止發生二次污染[7]。充分利用電視、廣播、網絡等多種宣傳手段，廣泛、深入、持久地開展再生水利用的宣傳教育，增強全民節水意識，使污水資源化再生利用深入民心，提高公眾對再生水資源的關注度，鼓勵公眾對再生水管理進行參與和監督。

致謝：感謝國家水體污染控制與治理科技重大專項(2013ZX07102-006)對本研究的支持，本研究部分數據來源于項目組成員的研究結果，在此深表感謝！

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[10]黃維蓉.我國小城鎮污水處理設施建設與運行管理對策研究[D].重慶:重慶大學,2003.

Analysis of Reclaimed Water Resources Utilization Characteristicsand Benefits in the DianchiLake Basin

LI Zhong-jie, ZHENG Yi-xin, ZHANG Da-wei, YANG Zhi

(Kunming Institute of Environment Science, Kunming Yunnan 650032,China)

Abstract：The“NiulanjiangDianchi” replenishment project has changed the resources pattern in the Dianchi Lake Basin.In terms of the contradiction between water resources shortage and a large number of tail water resources in the Dianchi Lake Basin, the present status of the renewable water resources and utilization were analyzed. The results suggested that the “combining centralization and decentralization” pattern was the way of using the reclaimed water in the Dianchi Lake Basin. The number of treatment facilities of the decentralized reclaimed water treatment showed a rapid growth trend in scale. However, the highly potential water resources from the centralization treatment facilities has low utilization rate. If not considering the returning water, the removal of COD(Cr), TN, TP, and NH3-N from the reclaimed water were 3365.4 tons, 428.0 tons, 56.2 tons, 236.4 tons in 2013. Finally, the countermeasures and suggestions to strengthen the use of recycled water were proposed in the Dianchi Lake Basin in the respects of improvement of policies and regulations, strict standard system, strengthening infrastructure construction, innovative institutional mechanisms, management and public participation and so on.

Key words：the Dianchi Lake Basin; water purification plant; reclaimed water; benefits

中圖分類號：X52

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)03-0012-06

作者簡介：李中杰(1983-),男,河南商丘人,碩士,工程師，主要從事環境科學、低碳發展方面研究。

基金項目：國家水體污染控制與治理科技重大專項課題(2013ZX07102-006)資助。

收稿日期：2015-11-01