城市分布式污水再生資源化系統理想模型

宋肖肖

摘? 要：經過40年改革開放的快速發展，我國各大城市面臨著基礎設施方面的諸多問題，這其中污水系統低效高耗是一個突出方面。城市分布式污水再生資源化系統是針對傳統污水大集中系統的突出問題而提出的新的系統形式，具有低投資、低運行維護代價、高效率、解決鄰避效應和環境污染問題、出水水質好等特點，同時可以提高污水再生回用率，是污水系統提質增效的重要支撐。

關鍵詞：城市分布式污水再生資源化系統? 提質增效? 水邏輯? 智慧管控平臺

中圖分類號：X703 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）07（a）-0108-03

Abstract： After 40 years of rapid development of reform and opening up， most cities in China face many problems in terms of infrastructure. The low efficiency and high consumption of sewage system is a prominent aspect. Urban distributed wastewater recycling and regeneration system is a new system form proposed for the prominent problems of traditional sewage centralized system. It has low investment， low operation and maintenance cost， high efficiency and solution Meanwhile， it can improve the regeneration and reuse rate of sewage， which is an important support for improving the quality and efficiency of sewage system.

Key Words： Urban distributed wastewater recycling and regeneration system; Quality and efficiency improvement; Water logic; Intelligent control platform

1? 概念模型提出

水資源具有直接關系到人類生存和社會經濟發展的戰略屬性，而污水是城市可靠有效的長效性水資源，不斷提高污水再生質量和利用率對于緩解城市水資源危機至關重要。針對當前城市大集中污水系統系統突出問題，結合城市水資源短缺的發展需求，提出城市分布式污水再生資源化系統概念模型。

所謂“城市分布式污水再生資源化系統”是指城市內由若干個經濟半徑范圍內的污水資源循環復用系統組成的污水再生資源化系統。其可有效提高污水收集處理效率和非傳統水資源的回用比例。

該系統以占地小、環境優美、運行穩定、處理高效、出水優良、統一智慧管控的分布式污水再生處理站為核心，以水系統中污水具備的循環、復用、再生、回供的邏輯為脈絡，前端以污水短流程、經濟、有效收集為重點，后端以單元內再生水就地最大程度循環和梯級復用、單元間水資源統籌調配為要點。將城市建設區劃分為若干個生態水系統微循環有機單元，每個單元內形成污水的收集、處理、凈化、再生、利用的循環邏輯，盈余水量通過城市生態水體空間進行蓄存和調配，從而將污水由當前城市的突出問題和負擔，轉變為城市水量和水質均穩定可靠的水資源，貢獻與回饋城市。

2? 理想模型的關鍵要素構成

城市分布式污水再生資源化系統模型關鍵控制要素包含水邏輯及水量平衡、水凈化與水質控制、水管理及智慧管控平臺、水系統及建設實施模式幾個主要方面。

2.1 水邏輯及水量平衡

理想城市分布式污水再生資源化系統模型各單元中的水邏輯關系為污水作為有效的城市非傳統水資源將分質實現最大化利用和循環利用，單元內優先實現最大化利用，盈余水量在進入地表水體調蓄空間前，先經過綠地駁岸空間的生態凈化后再進入水體，同時在水體銜接段內設施深度凈化生態系統，保障水體水質的進一步凈化提升，而蓄存的水體在下游優質段內合理取用，作為城市高品質用水的替代水源，新生水供水站與城市規劃的高品質用水大戶就近配套建設。

水量平衡分析中，以污水再生水和地表調蓄空間可匯集的地表徑流水為產出項，以綠化灌溉、道路灑掃、洗車、工業冷卻、公建沖廁、生態環境補水等為耗水項進行年際逐月分析，將需要調蓄存儲的量、盈余的主要部位、可調需儲存的水體位置、可滿足的規模等逐一落實，即可得到全年最大可利用非傳統水資源總量以及通過盈余月和虧損月盈虧量與調蓄空間建立液位聯動關系，確定蓄存區液位關系，綜合得到年際水資源價值與效益。

2.2 水凈化與水質控制

在各分布式單元內的污水處理再生站點內，凈化后的污水達到相應標準（國標一級A排放標準和下述用途中再生水相應標準的嚴格控制項見表1）不消毒直接回用于綠化灌溉和生態環境補水;而經過消毒的其他再生水供應城市雜用水、工業冷卻補水、公建沖廁用水等用水。超過再生回供經濟半徑的盈余水量進入配套后續生態凈化空間（不低于地表水Ⅳ類標準）再排入地表水體，經水體內進一步生態凈化后由高品質新生水供水站（不低于地表水Ⅲ類標準）供應至高品質工業用水大戶作為優質非傳統水源加以利用。

由此，在分布式污水再生資源化系統中，污水凈化由強化凈化段與生態凈化段兩段構成，回用供水水質控制與水質監測在強化凈化段后的清水池節點控制，而外排至地表水體的水質控制與監測點設置于強化站點外綠地空間的生態凈化區出水處，以總體降低投資和運行維護代價。

2.3 水管理與智慧管控平臺

傳統分散式污水處理站點建設與大集中式污水處理系統建設在現實的應用對比中，被認為的普遍的缺陷和難點以及可能存在直接導致體系失敗的關鍵即站點建成后的有效管理和運維問題，在用地、投資、難度等各方面具備優勢，技術也成熟可靠的前提下，管理困難、運維不穩定卻成為了制約分散式污水處理站點大規模推廣和應用的瓶頸。

在城市分布式污水再生資源化系統的水管理環節，通過構建城市統一的智慧管控平臺，對分布式站點進行統一的運維、管理和監督，一方面解決監管難題，實現實時數據掌握和提升城市綜合管理水平。另一方面減少傳統運維人員成本代價并通過運維中的大數據分析持續優化運行狀態，實現運維費用的降低。此外，運維數據和信息還可通過城市公眾展示平臺的對外展示，提升公眾滿意度。

2.4 水系統與建設實施模式

為保障模型的可落地實施，建設實施和運維水系統構成和模式至關重要，為保障系統目標的實現至少應包含污水收集管網、污水處理站點、生態凈化空間、再生回供站點、再生回供系統的建設和運維，采取一體化的建設實施模式，推薦采取PPP模式或EPC+O模式推進，以投資金額及投資主體，運維成本及運維年限，污水處理水費基價與處理量、再生水水費基價、回供用途與回供量，運維企業毛化收益率等綜合分析確定最優實施方案。

3? 結語

城市分布式污水再生資源化系統模型是由城市水系統本身存在的邏輯關聯關系出發來構建的，其水量方面具備多次循環復用和再生的特點，水質方面存在梯級凈化和分質回用的特點，系統布局可實現水的強化凈化、生態凈化、蓄存和調配等復合關聯城市污水系統、再生水系統、供水系統、地表水環境、綠地空間，功能疊加實現效益最大化。相對獨立建設的分布式站點通過統一的建設標準，建設運維一體化的管理模式和智慧管控平臺的建立，保障建設目標的實現。

該系統針對目前的城市污水系統提質增效工作具備技術可靠，經濟合理，場地適宜，過程可控，社會受益等多維度共同實現的優勢，可保障改造后系統支撐城市的可持續健康。同時，進一步深入建立指標控制體系和量化評估評價模型，必將形成可復制、可推廣、可產業化的系統化污水再生資源化實施路徑和發展模式，從而促進我國水務產業發展。

參考文獻

[1] 劉曉君.西北干旱缺水城市污水再生利用系統決策優化[J].環境工程學報，2017，5（11）：211-217.

[2] 中國城市蔓延的多指標指數測讀研究——基于快速城鎮化的背景[J].城市規劃，2019（6）：9-19.

[3] 尹文超，劉永旺，趙昕，等.城鎮分散式低碳生態污水處理及資源化技術研究[J].給水排水，2017（43）：107-111.

[4] 張傳貴，嚴卓軍，陳健彬.搭建智能管理平臺實現污水處理降本增效[J].給水排水，2016，42（1）：130-133.

[5] 董穎.財務視角下污水處理PPP項目風險評價模型構建與運用研究[D].杭州：杭州電子科技大學，2018.

[6] 楊賢鑫，易佳宇，劉旺香，等.10種水生植物水質凈化效果及生態設計應用研究[J].現代園藝，2019（19）：8-10.

[7] 吳倩.水銀行運行機制研究—以陜西省為例[D].西安：西安工業大學，2018.

[8] 徐艷霞，吳永明，趙旭東，等.基于灰色多層次關聯度的智慧型制造系統績效動態評價[J].組合機床與自動化加工技術，2019（7）：134-137.