平潭綜合實驗區再生水利用研究

洪 星

(福建省城鄉規劃設計研究院 福建福州 350008 )

0 引言

再生水是指污水經適當的再生工藝處理后，達到一定的水質標準，滿足某種使用功能要求，可以進行有益使用的水[1]。

平潭是我省水資源匱乏，資源性缺水突出的島嶼，平潭島用水目前主要依靠閩江調水供應，部分居民生活及少量農業用水采用地下水。隨著平潭綜合實驗區的開發建設，平潭島對水資源的需求也急劇增長，供需矛盾日益突出，水資源亦成為城市建設規劃、工農業發展布局的制約因素之一。本文從非傳統水資源利用角度，對平潭開發利用再生水的必要性、可行性及再生水系統的構建提出幾點個人看法，并與同仁共同探討。

1 再生水利用必要性分析

1.1 水資源匱乏

(1)本地水源不足，外來水依賴度高

平潭綜合實驗區淡水資源極其短缺，人均水資源占有量僅為345 m3，約占全省人均量的11%。整體水資源匱乏，資源性缺水突出，地下水開采已達一定程度，現依靠跨流域調水支撐經濟社會發展，對客水的過度依賴難以保障城鎮的供水安全。

(2)非常規水源開發不足

現有的水源開發主要為常規水源，非常規水源開發利用不足，雨水資源利用工程少；污水再生回用工程實際投產運營少，主要為直接排放；海水淡化工程則剛剛起步。非常規水源對常規水源的利用未能形成有效補充，與國內外同類區域城市非常規水源利用程度具有明顯差距。

1.2 水環境惡化

流域總體治理水平仍滯后于社會經濟發展需求，水環境問題較突出。

(1)水體生態用水量不足，環境承載力低

平潭本地河流河短流急，徑流在汛期宣泄入海，河道基流小，環境容量低。本地水源利用主要依靠蓄水工程，在上游用水增加后，下游河道生態河流明顯缺水，枯季更為突出。生態流量難以保障，河道納污能力較差。

(2)水體流動性差，自凈能力差

平潭主要水體受自然條件的限制，水體流動性差，水動力條件不足，污染物容易累積、不易擴散，自凈能力差。

再生水水量充足、供水穩定，非常適用于大面積的景觀水體和城市河道的換水和補給水。因此，利用再生水補充城市景觀水體和河道水體，不僅可以減少污染物的直接排放，還對提高河流的環境容量和自凈能力、改善城市水質和整體水環境具有重要作用。

1.3 相關政策要求

水是不可替代的基礎性自然資源和戰略性經濟資源，開發利用再生水資源已成為國家高度重視的可持續水資源利用方式。為指導再生水系統的建設，國家已出臺多個關于非傳統水資源使用的政策法規與管理辦法：其中比較有代表性的有《城市污水再生利用技術政策》(建科〔2006〕第100號)、《城鎮污水再生利用技術指南(試行)》(建城〔2012〕197號)、《“十三五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》(發改辦環資〔2016〕2412號)、《水污染防治行動計劃》(國發〔2015〕17號)，這些政策法規與管理辦法有力推動著再生水資源利用向前發展。

因此，開發利用再生水等非傳統水源，是構建節水型城市、提高用水效率、改善水環境的重要舉措。

2 再生水利用可行性分析

2.1 技術可行

在國內也有許多城市如大連、太原、天津、北京、沈陽、青島、泰安、撫順等，在城市再生水利用方面均取得了很多成功的經驗。北京、天津等缺水嚴重地區走在再生水市場的前面，這些城市都把再生水回用已列入城市的總體規劃之中，有的還制定了相應的政策、規范，促進再生水回用市場的發展。2018年北京再生水利用量達10.7億m3，再生水已成為北京穩定可靠的“第二水源”。

目前，污水再生處理技術已比較成熟，新的處理技術也不斷涌現，國內外大量的工程實例表明，再生水利用于市政雜用、工業以及景觀生態用水是完全可行的。

2.2 水源充沛

平潭綜合實驗區污水量將達到38萬m3/d，出水水質都在《城鎮污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)》一級A標準以上。這為綜合實驗區的污水再生利用奠定了充沛、穩定、優質的再生水水源，為城市污水再生利用奠定了基礎。

2.3 經濟可行

在傳統水源與非傳統水源比較中，傳統自來水水源需從閩江調水，其調水及處理成本最高；海水淡化利用能耗較高，成本亦較為昂貴；平潭當地的雨水資源也不豐富，來水可靠性低，供水量有限，總體經濟效益一般；再生水方面，平潭現已建設一批再生水廠，水廠現出水水質已達一級A標準，且水廠新近建設，布局合理，設計已考慮到水廠和地區的未來發展，為工藝改進、水質提升、水廠擴建等提供了有利條件，較易于實現提標工藝改造，在此基礎上，平潭再生水制水成本僅為原有工藝基礎上改善工藝而增加的運行成本，費用較低，所以在平潭進行再生水合理利用具有良好的經濟效益，如表1所示。

表1 不同水源經濟性分析

2.4 用戶多，使用量有保證

當前再生水利用途徑包含五大類，結合各類再生水回用對象的用水特點[2]，確定平潭再生水重點利用方向為城市雜用水、工業用水和環境用水，具體如表2所示。

表2 不同用水對象特點及再生水利用建議

根據預測，平潭綜合實驗區再生水需水量為39.74萬m3/d，再生水年用水量為11 502.26萬m3/a，如表3所示。

表3 不同用水對象再生水需水量預測表

綜上所述，綜合實驗區在再生水制水成本、水源水量、用戶上均有保障，同時污水再生利用能夠進一步減少對城市水體污染的負荷，因此，綜合實驗區污水再生利用具備可行性。

3 再生水系統構建

3.1 處理設施規劃

城鎮污水再生利用要經歷收集-處理-回用3個環節，污水通過重力收集管網系統匯集到污水處理廠進行處理，再通過再生水處理工藝達到標準后需經過加壓泵房加壓輸送到使用區域。對于污水的收集系統，污水處理廠的位置需大限度滿足重力收集的要求，要求污水處理廠建于城市地形較低的位置；而再生水回用一般為壓力管道，從配水角度講，要求再生水廠位置盡量距用水地較近，因此合理選擇污水處理廠的位置就要綜合考慮污水收集和再生水回用兩方面的要求。

結合在編制的《平潭綜合實驗區污水工程專項規劃》(報批稿)，考慮到污水工程專項規劃中竹嶼再生水廠服務面積大，若集中至竹嶼再生水廠處理，存在不利于再生水的就地回用，特別是中原組團和幸福洋組團北部區域，原污水專項采用設置三座污水泵站提升后輸送往南部竹嶼再生水廠處理，若考慮再生水回用，再用提升泵站往回倒供，會造成較大的運行費用浪費。因此，推薦在原有污水廠站布局的基礎上新增平原再生水廠。考慮再生水廠與污水處理廠均采用合建的方案，主島再生水水源總體可劃分為7個分區，如表4所示。

表4 各再生水水源設施規劃

3.2 管網系統

平潭再生水主要利用于城市雜用水、環境用水和林業用水。不同用途的再生水對供水壓力要求不同，環境用水配套管道出口壓力1 m～2 m H2O，城市雜用和林業用再生水管網最小服務水頭5 m～10 m H2O，根據再生水需求量預測結果，景觀環境用水約占總水量的54%，若再生水管網不區分用戶差別，采用一套管網統一供水，均需按最高服務水頭用戶制定管網系統水壓，則會造成低服務水頭用戶(景觀環境用水)運行費用的浪費。為此，不宜將景觀環境用水管網系統與雜用水和林業用水管網系統統一，以避免造成浪費，規劃采用“分系統供水”形式分別供給。區內設置“景觀環境再生水補水管網”和“城市雜用和林業用再生水管網”兩套系統[3]。

圖1 景觀補水管

景觀環境補水(圖1)共設置4處補水點，分別位于幸福洋流域X4號渠起端、韓厝水庫下游溪流、正旺水庫下游溪流及金井灣流域J4號渠起端。補水管道沿中山大道、海霞路、西溪、和平大道、麒麟大道、興港路、天山東路、興隆北路及金井大道等道路鋪設。

城市雜用(圖2)和林業用再生水管網采用分區分壓供水模式，形成6個管網系統分區，分別為西部平原區、壇南灣片區、澳前片區、舊城片區、流水片區及其余分散就地利用區。供水主干管沿興港路、如意路、中山大道、和平大道、麒麟大道、竹嶼湖路及環島路等道路鋪設。

圖2 城市雜用水補水管

4 結論

再生水利用應在全面分析潛在用戶需求，確定再生水重點利用方向的基礎上，進行再生水設施及管網布局。平潭再生水重點利用方向為城市雜用水、工業用水和環境用水，其管網系統構建時按照不同服務對象要求的水壓、水質、水量的不同，分為景觀環境用水管網系統與城市雜用水兩套管網系統。