南水北調山東段截污導流中水資源灌溉利用分析

李亞男 張先軍 汪 露

南水北調東線工程貫徹“先節水后調水、先治污后通水、先環保后用水”原則，為保障調水水質在輸水干線實施截污導流工程。截污導流工程中污水處理設施正常運行將產生大量符合規定排放標準的中水，水量穩定。對中水進行適當處理，可成為多種用途的水資源。中水資源的開發利用對于節水、保障調水水質極為重要。

一、山東段截污導流情況

南水北調山東段27個控制單元治污方案中，17個控制單元共設21項截污導流工程。2007年山東段截污導流17個控制單元廢水量6.82億t，處理后的中水量為3.84億t，輸水期間截污導流工程攔蓄消化中水2.56億t，消減 COD2.24 萬 t、NH3-N0.23 萬 t。

攔蓄消化的中水一部分用于工業用水，大部分利用截污導流工程蓄存當地。蓄存的中水一部分利用人工濕地降解污染物后又回到原排水河道，大部分用于農田灌溉，在一定程度上緩解農業水資源緊缺的局面，又利用土壤微生物和農作物的凈化能力進一步消除中水中的有機污染物，降低中水排放對河道水質影響。

二、中水灌溉的發展現狀和水質要求

1.發展現狀

發達國家中城市中水已廣泛用于農業灌溉，如美國目前有45個州開展了中水回用于農業的工作，全國城市中水再生回用總量約為94×108m3/a，其中60%用于灌溉；以色列1972年即制定了國家中水再利用工程計劃，目前建有200多個中水回用工程，中水利用率已達70%，其中約2/3用于灌溉。

我國到20世紀90年代中水灌溉面積已經達到300萬hm2，目前中水灌溉面積在不斷擴大，特別是干旱、半干旱區，中水已逐漸成為重要的灌溉水源。

2.水質要求

世界衛生組織（WHO）對不同國家和地區中水灌溉回用的經驗進行了總結，于1973年出版了中水回用于農田灌溉和水產養殖的健康指南。1989年出版了新版指南。

我國迄今無專用于中水灌溉回用的標準或指南，于1985年頒布了《農田灌溉水質標準》，1992年、2005年分別進行了修訂，該標準主要適用于全國以地表水、地下水和處理后的養殖業廢水及以農產品為原料加工的工業廢水為水源的農田灌溉用水。

2002年頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）考慮了污水資源化利用和保障人體健康的任務。該標準將基本控制項目的常規污染物標準值分為一級標準、二級標準、三級標準。一級標準又分為A標準和B標準。一級標準的A標準是城鎮污水處理廠出水作為回用水的基本要求。

根據2006年《山東省南水北調沿線水污染物綜合排放標準》（DB37/599-2006），為保障南水北調水質安全而實施的人工濕地工程，在入流水質符合相關要求的前提下，濕地出流水質應滿足GB 3838-2002表1中Ⅲ類標準要求。南水北調沿線各功能控制區內，2007年所有城市污水處理率不能低于90%，縣城不低于80%，重點鎮不低于60%。

三、截污導流中水灌溉的效益分析

我國水資源人均占有量列世界第88位，南水北調山東調水區人均水資源419m3，僅占全國人均水平的30.8%，合理開展中水資源灌溉利用，具有重要意義。

1.緩解水資源緊缺局面、保護干線水質

南水北調山東段截污導流17個控制單元處理后的中水量為3.84億t。充分利用這些中水資源灌溉農田，可以節約大量淡水資源。中水資源化有利于節約水資源表現在兩個方面：一是對中水進行適當處理并利用，可以節約同等數量的淡水資源；二是中水資源化并利用可以減輕中水排放造成的干線水體污染，避免水質型水資源短缺。

2.回用于灌溉，為中水處理提供經濟有效的途徑

由于現狀中水處理水平相對較低，城市污水一般經過一級或二級處理，中水仍含有大量的氮、磷等營養物，外排入河易引起受納水體富營養化。但中水灌溉時，通過土壤慢滲處理，經土壤顆粒吸附，有機污染物在土粒表面形成薄膜，通過空氣氧化、植物吸收、土壤中微生物降解，污染物得到消減。中水灌溉對污染物的去除是在中水通過土壤剖面的過程中發生的，這一過程包括物理過程、化學過程和生物過程。因此，合理利用中水灌溉，具有處理費用低、污染物零排放以及結合作物灌溉等優點，應用前景廣闊。

3.充分利用養分，減少化肥的使用量，減少面源污染

一般經一級處理后的中水中氨氮、磷的平均濃度為 15～59mg/L和 30～34.6mg/L，按低值考慮，中水中的氨氮、磷完全可以滿足作物的需要，充分利用可節約大量肥料。根據中國科學院林業土壤研究所等單位調查分析資料，中水灌溉后土壤中腐殖質和全氮量增加，氮化細菌、酚細菌、硫細菌和微生物總數都有所增加，土壤酶的活性也有所提高，尤其是活性胡敏酸含量增高，是污灌土壤肥力提高的重要標志。

四、截污導流中水灌溉存在的主要問題

中水作為灌溉水源和灌溉作為中水處置手段，可能引起次生污染問題、衛生健康問題以及時空矛盾問題。

首先，中水灌溉利用可能引起土壤和地下水的污染、農產品衛生健康問題。有些中水含有生物短期難以吸收轉化、降解的人工合成有機毒物、重金屬、病原體等。對中水的品質不加區別，不經必要的處理就用于灌溉，長期大量使用會引起土壤物理性狀惡化、地下水污染，甚至產生農產品污染進而導致衛生健康等問題。

第二，中水作為灌溉水源和灌溉作為中水處置手段，還存在著時空矛盾。從時間上看，南水北調東線輸水期是每年10月～翌年5月，而農作物對水量、營養物質的需求具有季節性，中水作為灌溉水源其水量可能在作物需水高峰期不能滿足需求，含有的營養物質濃度可能超過作物某段生育期內的需求，從而影響作物的產量；而在非灌溉期，中水難以利用。從空間上看，在中水資源豐富的大中城市周邊地區，一般土地資源比較緊缺，難以建設中水調蓄工程，難以全面就地利用中水于灌溉。

五、建議

第一，中水資源是水資源的重要組成部分，應和其他類型的水資源一起，從流域的角度進行統一管理，合理規劃和利用。

第二，深入開展中水灌溉和中水土地處理的有關研究，正確、全面認識中水灌溉的利弊、合理利用方式，為中水資源的管理和利用提供充分的理論基礎。

第三，建立和完善中水灌溉的標準體系，為中水灌溉實踐提供必要的技術基礎，包括中水灌溉水質標準、中水灌溉技術規范、中水土地處理技術指南等。

第四，充分考慮中水排放者和土地使用權所有者之間的利益關系，將中水利用納入南水北調干線運行機制中，建立合理的中水灌溉補償機制