北京市再生(中)水開發(fā)利用現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)分析※

(華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院， 北京 102206)

北京市再生(中)水開發(fā)利用現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)分析※

張佳新李繼清葉凱華

(華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院， 北京 102206)

隨著人口的增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源短缺促使城市再生(中)水的利用日益得到重視。本文結(jié)合北京市的水資源及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了北京市再生(中)水的開發(fā)利用進(jìn)程及其現(xiàn)狀，探討了北京市污水處理廠現(xiàn)狀及其存在的問題，對(duì)再生(中)水利用過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行深入分析，并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策措施。

北京市；再生(中)水；污水處理廠；風(fēng)險(xiǎn)分析；對(duì)策措施

水是人類不可缺乏的資源，近年來隨著人口的急劇增長和工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)水資源的需求越來越大，加上對(duì)水資源的不科學(xué)利用和發(fā)展中亂排亂放的污水，各個(gè)國家都存在著不同的水資源缺乏問題。面對(duì)如此嚴(yán)峻的局勢，很多發(fā)達(dá)國家采用可持續(xù)的污水回用技術(shù)來解決當(dāng)下的缺水問題。在我國，污水回用起步較晚，由于人口眾多，使得缺水問題日益嚴(yán)重。近年來，隨著國家對(duì)污水回用政策的大力支持和其技術(shù)的提升，再生(中)水作為一種替代水，已在市場和生活中廣為利用，我國再生(中)水行業(yè)已逐步進(jìn)入正軌。

再生(中)水是通過凈化中水或污水而得到可利用的回用水，再生(中)水是一種非飲用水，具有不受氣候影響、不與鄰近地區(qū)爭水、穩(wěn)定可靠、保證率高等優(yōu)點(diǎn)。可以用于一些水質(zhì)要求不高的場合，比如農(nóng)田灌溉、園林綠化、工業(yè)(冷卻水、鍋爐水和工藝用水)、大型建筑沖洗、游樂與環(huán)境(改善湖泊、池塘，增大河水流量和魚類養(yǎng)殖等)，還有消防、空調(diào)和沖廁水等市政雜用。

北京市位于華北平原的北部，背靠燕山，有永定河流經(jīng)老城西南，毗鄰天津市和河北省。北京的水資源由入境地表水、境內(nèi)地表水和地下水組成，水資源量平均為42億m3，遇枯水年份，全市水資源只有30億～35億m3，而據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年末，北京市常住人口達(dá)到2151.6萬。北京人均水資源不足200m3，僅為全國人均的1/8，世界人均的1/32，是個(gè)水資源嚴(yán)重缺乏的城市。自2003年起，北京把再生(中)水納入全市年度水資源配置計(jì)劃中進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配。本文簡要闡述了北京市再生(中)水的開發(fā)利用進(jìn)程及其現(xiàn)狀，探討北京市污水處理廠運(yùn)行現(xiàn)狀及其存在的問題。由此，對(duì)再生(中)水的利用過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行深入分析，并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理措施。

1 北京市再生(中)水處理和利用概況

1.1 北京市再生(中)水資源利用情況

北京市于1990年開始開發(fā)再生(中)水，到2003年已實(shí)現(xiàn)對(duì)再生(中)水的從無到有，隨著再生(中)水設(shè)施的逐步規(guī)模化、再生(中)水使用對(duì)象的進(jìn)一步明確以及政府政策的大力推動(dòng)，再生(中)水利用量逐年遞增。2010年，再生(中)水年用量已達(dá)6.8億m3，再生(中)水利用率達(dá)到60%，占全市用水總量的供水比例已由8%提高到19%，成為北京不可或缺的水源[1]。到2013年，北京市再生(中)水用量達(dá)到8億m3，利用率達(dá)61%，占全市用水量的22%。2015年全市再生(中)水的利用量已達(dá)到9.5億m3，約占全市用水總量的25%，利用率達(dá)75%。2016年，再生(中)水利用量達(dá)到10億m3左右。按照“十二五”規(guī)劃，將在中心城區(qū)初步建成“南有南水北調(diào)、西有官廳水庫、北有密云水庫，與地下水、再生(中)水聯(lián)合調(diào)度的水資源安全供應(yīng)體系”，南水北調(diào)來水和密云水庫水源側(cè)重供應(yīng)城市生活，再生(中)水側(cè)重供應(yīng)城市環(huán)境和工業(yè)用水，兼顧下游農(nóng)業(yè)用水。屆時(shí)，再生(中)水與南水北調(diào)將成為中心城區(qū)水源可靠、供應(yīng)水量集中的兩大主力水源[2]。1989—2015年北京市污水排放量、處理量以及再生(中)水利用量見下圖。

1.2 北京市污水處理廠建設(shè)發(fā)展歷程

1993年10月24日，北京第一座污水處理廠——北京市高碑店污水處理廠一期工程竣工投產(chǎn)，處理能力50萬m3/d，二期工程于1999年底竣工投產(chǎn)，處理能力為100萬m3/d，后續(xù)建成清河、北小河、酒仙橋、方莊、小紅門、吳家村、盧溝橋水廠及600多km配套管線，形成北部(清河、北小河、西二旗)、東部(酒仙橋、高安屯、定福莊)、東南部(高碑店、方莊)、西南部(小紅門、吳家村、盧溝橋、槐房、鄭王墳)四大再生(中)水生產(chǎn)供水區(qū)域，年生產(chǎn)能力達(dá)到4億m3。全市建成高品質(zhì)再生(中)水廠17座，其中城區(qū)7座、郊區(qū)10座，日生產(chǎn)能力77萬m3。“十一五”末，全市建成大型城鎮(zhèn)污水處理廠40座、小型污水處理設(shè)施43處、村級(jí)污水處理設(shè)施650座。郊區(qū)已建成污水處理廠15座，小型處理設(shè)施29處，處理能力85萬m3/d，污水處理率43%。“十二五”末，北京市又新建數(shù)座污水處理廠，所有新建水廠主要出水指標(biāo)一次性達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)[3]。2015年，在中心城區(qū)分別完成了7座污水處理廠的建設(shè)和3座污水處理廠的改造工程，新增污水處理能力123萬m3/d；之后完成13座污水處理廠的建設(shè)，新增污水處理能力39.5萬m3/d。2016年，北京開啟亞洲最大全地下污水處理廠——槐房水廠的建設(shè)，日處理能力60萬t，全市綜合污水處理率達(dá)到90%以上[4]。北京市各再生(中)水處理廠概況見下表。

北京市各再生(中)水處理廠概況表

2 再生(中)水利用的風(fēng)險(xiǎn)分析

再生(中)水利用發(fā)展速度逐步加大的同時(shí)，也遇到了許多的問題，如北京市高碑店污水處理廠，在工作過程中發(fā)出的難聞臭味，對(duì)其周圍的居民造成了很大的困擾，加上不了解再生(中)水的用戶在心理上的接收度較低，增大了再生(中)水的推廣難度。雖然北京市再生(中)水廠的出廠水質(zhì)基本上達(dá)到了地表Ⅳ類水的標(biāo)準(zhǔn)，但含有大量化學(xué)物質(zhì)和病原微生物，其中的BOD、COD以及重金屬元素的含量依然較高，作為替代用水時(shí)，存在人體健康風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)、工業(yè)化應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)及市場化運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等。

2.1 再生(中)水利用對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)

在再生(中)水利用的各種途徑中，人體健康風(fēng)險(xiǎn)是必須重點(diǎn)考慮的問題，從衛(wèi)生學(xué)角度看，經(jīng)過常規(guī)處理的城市污水與多種生物性傳染疾病有潛在聯(lián)系，如傷寒、霍亂、沙門氏菌病、甲型肝炎、瘧疾、蛔蟲病等，這些疾病主要通過直接攝取被污染的水引起。此外，再生(中)水中還可能存在化學(xué)有機(jī)物、重金屬等物質(zhì)，會(huì)通過呼吸道、消化道以及皮膚接觸等途徑進(jìn)入人體[5]，也會(huì)引發(fā)人體健康風(fēng)險(xiǎn)。如市政(園林綠化、地面沖洗等)和生活雜用的再生(中)水可能傳播各種致病菌，景觀的再生(中)水與人體的直接接觸，可能對(duì)人體皮膚、眼、耳、喉等產(chǎn)生危害，都會(huì)對(duì)公眾健康造成威脅。

2.2 再生(中)水利用對(duì)環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)當(dāng)前生態(tài)學(xué)和環(huán)境學(xué)方面的研究成果，再生(中)水利用的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要有以下幾個(gè)方面：①土壤結(jié)構(gòu)破壞風(fēng)險(xiǎn)：再生水中有過高的懸浮物、有機(jī)污染物和鹽分，可增加土壤體積質(zhì)量，堵塞土壤孔隙，破壞土壤原有良好結(jié)構(gòu)，使土壤板結(jié)。此外，N、P在土壤中大量累積，使土壤鹽漬加重，土質(zhì)下降；②地下水污染風(fēng)險(xiǎn)：在用于農(nóng)業(yè)灌溉和地下回灌時(shí)，再生(中)水中所含有的重金屬或難降解有機(jī)物，會(huì)造成對(duì)地下水的污染；③水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)：在作為環(huán)境補(bǔ)給或景觀用水時(shí)，如果水體中氮、磷含量超標(biāo)(氮含量超過0.2～0.3mg/L,磷含量超過0.01mg/L)，就容易引發(fā)水體富營養(yǎng)化，進(jìn)而可能產(chǎn)生對(duì)水環(huán)境生態(tài)多樣性的破壞。

2.3 工業(yè)再生(中)水利用的損壞風(fēng)險(xiǎn)

再生(中)水已廣泛應(yīng)用于冷卻、工業(yè)洗滌、鍋爐用水、產(chǎn)品用水等眾多工業(yè)領(lǐng)域。但在利用過程中，由于再生(中)水中各類溶解鹽(如鈣、鎂等)含量較高，在通過輸水管道送達(dá)用水工藝設(shè)備時(shí)，會(huì)因形成的水垢造成輸送管道堵塞，以及因長期電化學(xué)腐蝕作用或滋生的生物垢而導(dǎo)致工藝設(shè)備損壞，不同的工業(yè)對(duì)水質(zhì)的要求不同，對(duì)其產(chǎn)品品質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。

2.4 市場化運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)前而言，再生(中)水市場化的風(fēng)險(xiǎn)主要有以下兩個(gè)方面：①政策法規(guī)風(fēng)險(xiǎn)：我國再生(中)水資源市場化起步不久，相應(yīng)的各種政策、法律尚不健全，來自政策法規(guī)方面的變動(dòng)都可能造成巨大的風(fēng)險(xiǎn)，如國家環(huán)保政策和稅收政策的改變、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的提高等；②市場運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)：再生(中)水利用市場化的運(yùn)營成本費(fèi)用一般較高，并且運(yùn)營期限也較長，因而在運(yùn)營過程中，除了要考慮經(jīng)濟(jì)形勢的變化、通貨膨脹等各種不確定因素引起的運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)外，還要考慮資本運(yùn)營狀況不良、項(xiàng)目資金到位困難、工程不能如期完工、污水處理服務(wù)費(fèi)用收取困難等造成的各類運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。

3 再生(中)水利用的風(fēng)險(xiǎn)管理措施

為了讓再生(中)水得到充分有效的利用，需要針對(duì)其利用過程中可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行調(diào)控和管理，采取有效和合理的技術(shù)措施,讓再生(中)水更好地發(fā)揮其社會(huì)和生態(tài)效益。針對(duì)以上風(fēng)險(xiǎn)，可采用以下管理措施。

3.1 降低人體健康風(fēng)險(xiǎn)的措施

開展全面、客觀、詳盡的再生(中)水人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，建立完備的再生(中)水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面已經(jīng)有相對(duì)成熟的評(píng)價(jià)模型和理論體系，如美國科學(xué)院于1983年公布的“危害鑒別—暴露評(píng)價(jià)—?jiǎng)┝糠磻?yīng)分析—風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)”四步法[6]、世界衛(wèi)生組織和世界銀行開發(fā)的DALY方法等。在客觀、可靠的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，加快再生(中)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)體系的制定和健全，嚴(yán)格控制污水處理的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，從而將其對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受的水平以內(nèi)。

3.2 減少環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)的措施

加強(qiáng)污水水源的排放控制，對(duì)工業(yè)重金屬污染水、醫(yī)院廢排水等高危害污水源必須實(shí)行處理達(dá)標(biāo)后排放。加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測，對(duì)各種用途的再生(中)水都必須確保達(dá)到相應(yīng)用途的水質(zhì)要求，如對(duì)景觀和環(huán)境補(bǔ)給用水要采取高效除氮、除磷措施，以防止水體富營養(yǎng)化；確保地下回灌水的水質(zhì)安全，尤其是含有飲用水源的地下含水層，以免造成地下水污染；定期檢測人工濕地的輸入水源水質(zhì)，以防止有害成分對(duì)野生動(dòng)植物的危害。

3.3 減小工業(yè)損壞風(fēng)險(xiǎn)的措施

工業(yè)應(yīng)用再生(中)水時(shí)重點(diǎn)防范的因素有水垢、腐蝕、生物生長、堵塞、泡沫等。因此，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避措施主要注重三方面：?防止設(shè)備堵塞的水質(zhì)指標(biāo)：濁度和懸浮物；?防止設(shè)備腐蝕的水質(zhì)指標(biāo)：色度、pH值、總硬度、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷等；?生物學(xué)指標(biāo)：糞大腸菌群。此外，建議將再生(中)水作為冷卻循環(huán)的補(bǔ)充水源，而不作為冷卻循環(huán)的主要水源，控制冷卻用水的冷縮倍數(shù)。

3.4 規(guī)避市場化運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的措施

市場化是實(shí)現(xiàn)城市再生(中)水資源的再利用的有效方式，也是市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。再生(中)水利用作為一項(xiàng)公益事業(yè)，要實(shí)現(xiàn)良好的市場化運(yùn)作，需要政府和各投資商相互協(xié)作，共同努力。當(dāng)前，我國探索和實(shí)踐的污水處理市場化運(yùn)作已積累了一定的成功經(jīng)驗(yàn)，主要模式包括托管運(yùn)營、BOT、TOT等[7]。加快污水利用相關(guān)法律法規(guī)及政策的建設(shè)，明確政府主管部門，以健全和強(qiáng)化再生(中)水利用的市場化運(yùn)營管理體系。保障再生(中)水在水市場上的競爭能力和投資者的合理收益；在再生(中)水的資金籌措方面，除銀行貸款外，還可以通過發(fā)行債券、利用國際金融信貸、水資源再生基金等多種渠道進(jìn)行資金運(yùn)作，并實(shí)行嚴(yán)格的管理和充分透明的監(jiān)督。

4 結(jié) 語

隨著北京市的高速發(fā)展，其水資源匱乏問題日益突出，污水的排放也逐漸成為一個(gè)不可忽視的問題，實(shí)現(xiàn)污水資源化利用，將其轉(zhuǎn)化為可利用的再生(中)水是解決矛盾的最佳選擇。近年來，國家加大對(duì)再生(中)水的重視，在其政策上逐步地加強(qiáng)和完善，再生(中)水行業(yè)已開始推向市場，被人們認(rèn)知和接納。在近來出臺(tái)的“十三五”規(guī)劃中，對(duì)北京市再生(中)水的發(fā)展也做了明確的指示，利用三年時(shí)間，讓全市再生(中)水開發(fā)利用達(dá)到一個(gè)新的階段，再生(中)水將進(jìn)一步緩解北京市的缺水問題，為北京市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

[1] 俞亞平，鄭秋麗.北京再生水利用之路越走越寬廣[N].中國水利報(bào)，2011-2-15(4).

[2] 李五勤，張軍. 北京市再生水利用現(xiàn)狀及發(fā)展思路探討[J].北京水務(wù)，2011(3):26-27.

[3] 霍健. 北京市中心城再生水發(fā)展歷程及“十二五”發(fā)展規(guī)劃[J]. 水利發(fā)展研究,2011(7):57-58.

[4] 吳迪.北京再生水廠目標(biāo)市場化,今年將新建4個(gè)再生廠北京再生廠[EB/OL].(2014-01-21)[2016-12-10].http://www.chinanews.com/ny/2014/01-21/5762915.shtml.

[5] 曾向輝,楊玨,王春,等.再生水的主要風(fēng)險(xiǎn)及其規(guī)避措施[J].水利發(fā)展研究,2015(2):10-11.

[6] 張楠,季民,張俊貞.城市污水回用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2003,16(6):262-263.

[7] 蹇興超，韋怡.污水處理市場化進(jìn)程中的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)策略.環(huán)境保護(hù),2003(2):56-57.

AnalysisoncurrentsituationandriskofreclaimedwaterdevelopmentandutilizationinBeijing

ZHANG Jiaxin, LI Jiqing, YE Kaihua

(NorthChinaPowerUniversityRenewableEnergyCollege,Beijing102206,China)

Urban reclaimed water utilization is emphasized due to shortage of water resources with the increase of population and the development of social economy. In the paper, water resources and social economic development status in Beijing is combined for discussing the development and utilization progress and status of reclaimed water in Beijing. The status quo of Beijing Sewage Treatment Plant and problems thereof are discussed. Possible risks in reclaimed water utilization are deeply analyzed, and corresponding risk management countermeasures are proposed.

Beijing; reclaimed water; sewage treatment plant; risk analysis; countermeasures

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.011.004

長江科學(xué)院開放研究基金資助項(xiàng)目(CKWV2015232/KY)；國家自然科學(xué)基金(51641901)；北京市教委共建項(xiàng)目(2014JG155);大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目；北京高校教師調(diào)研項(xiàng)目

TV213.9

A

2096-0131(2017)011-0012-05