朝陽市再生水利用規(guī)劃現(xiàn)存問題探究

滕立軍

(朝陽市建平縣水資源辦公室，遼寧 建平 122400)

調(diào)查顯示，2019年朝陽市水資源總量119257.0萬m3，人均水資源量僅有500m3，不足全國平均水平1520m3的1/4，按國際標準屬于嚴重缺水區(qū)。朝陽市地處半濕潤半干旱易干燥地區(qū)，年降水量為450-580mm，年內(nèi)降水分布不均勻且年際變化較大，主要集中于5-8月。此外，境內(nèi)河流大多具有雨源型特征，旱季成溝而雨季成河，加之動態(tài)補給水源明確不足，河流普遍存在嚴重的污染。所以，綜合高效利用非常規(guī)水源已經(jīng)到了刻不容緩的地步。

再生水是指污水經(jīng)過適當處理符合特定使用要求，并能夠有益使用的水，污水處理后要符合相應的水質(zhì)要求。實踐表明，城市再生水是非傳統(tǒng)水源中最有效的利用方式。近年來，對于城市再生水的利用朝陽市開展了積極有益的探索，先后編制了雨水及再生水利用規(guī)劃、再生水供水管網(wǎng)規(guī)劃、整體布局規(guī)劃等項目，從詳細規(guī)劃層次到總規(guī)層次逐步推進再生水的利用[1-2]。

一般地，城市再生水利用規(guī)劃有回用管網(wǎng)布置、水處理工藝選擇、廠站布局、水量平衡分析、需水量預測、再生水用途確定以及再生水水源確定等內(nèi)容。對此，國內(nèi)相關(guān)學者做了深入探究，如李敏等[3]以西北地區(qū)為例，運用系統(tǒng)動力學SD模型預測分析了城市再生水利用，并結(jié)合城市發(fā)展情況提出適合的利用方案；熊家晴等[4]深入探討了再生水水量的計算、再生水對象的選擇等問題。文章以朝陽市為例，系統(tǒng)剖析了城市再生水利用規(guī)劃現(xiàn)存的若干問題，旨在緩解城市供水壓力，保證再生水利用規(guī)劃的科學合理性。

1 再生水供水對象

1)農(nóng)、牧、林、漁業(yè)用水。以城市污水再生利用分類為依據(jù)，合理劃分朝陽市農(nóng)、牧、林、漁業(yè)污水再生利用類別，以上各行業(yè)所占比例約為3%，農(nóng)業(yè)用地較少且大多位于生態(tài)保護區(qū)，加之分布分散很少有集中連片的農(nóng)業(yè)用地，因此再生水利用具有較大難度。另外，境內(nèi)建有許多山塘和小水庫，由于分布分散、水體水量少而無法用作飲用水水源，但能夠作為農(nóng)、牧、林、漁業(yè)用水。

2)消防、空調(diào)冷卻、沖廁用水。目前，對于城市雜用水中的空調(diào)冷卻水、建筑沖廁水等具有較大的爭議。與其他幾類用水相比建筑沖廁用水所占比例較小，但其再生水系統(tǒng)的管理費用和管網(wǎng)投資很高，產(chǎn)出與投入具有較大差距。特別是朝陽市大多數(shù)區(qū)域都屬于建成區(qū)，改造城市再生水管網(wǎng)難度極大。另外，建筑沖廁再生水不可避免的會出現(xiàn)誤接錯接的現(xiàn)象。因此，建成區(qū)空調(diào)冷卻水和沖廁水不建議利用再生水。對新建的集中開發(fā)區(qū)消防用水、空調(diào)冷卻水、建筑沖廁水等可嘗試利用再生水。

3)補充水源水。考慮到國內(nèi)應用先例并不多且再生水的水質(zhì)風險，朝陽市補充水源水沒有將再生水考慮在內(nèi)。通過低影響開發(fā)以及涵養(yǎng)、積蓄雨水資源措施，可以間接或直接補充地下水和地表水。

4)環(huán)境用水。朝陽市再生水利用的重點是環(huán)境用水(河流生態(tài)補水)、工業(yè)和城市雜用水(車輛沖洗、建筑施工、道路清掃、城市綠化)，對上述三類用水設施再生水規(guī)劃應重點布設。

綜上分析，統(tǒng)計整理朝陽市再生水供水對象如表1所示。

表1 再生水供水對象

2 再生水水質(zhì)標準

一般地，可以將再生水水質(zhì)標準劃分成朝陽市地方標準和國家標準兩類，其中國家標準有工業(yè)用水、補充水源、景觀環(huán)境用水、城市雜用水等水質(zhì)標準，再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范屬于朝陽市地方標準，并且地方標準相對于國家標準更高[5]。

水質(zhì)控制指標共有77項，總體上劃分成選擇性和基本兩類指標，其中選擇性控制指標共有49項，以毒理學水質(zhì)指標為主；基本控制指標有一般化學、一般及感官性狀22項指標，消毒劑指標2項和微生物指標4項。通過對比生活飲用水衛(wèi)生標準和再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范可知，前者的常規(guī)水質(zhì)指標與后者的基本控制指標有17項相同，其中限值一致的指標有13項，其余4項指標陰離子表面活性劑、耗氧量、色度、濁度，前者略高于后者。

可見，再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范的部分指標與自來水水質(zhì)標注基本接近，朝陽市傳統(tǒng)的再生水處理工藝已無法滿足高標準的再生水水質(zhì)規(guī)范要求，為了達到規(guī)范要求的水質(zhì)標準需要采用膜處理工藝，由此以來將明顯增大再生水處理成本。前文所述，朝陽市再生水利用對象有環(huán)境用水、工業(yè)用水和城市雜用水，其中再生水總需求量的60%來源于河流生態(tài)補水的再生水，即環(huán)境用水量大，若全部執(zhí)行地方標準將大大增加處理成本，實際操作困難。另外，從水質(zhì)需求的角度上，環(huán)境用水水質(zhì)要求低而工業(yè)用水、城市雜用水水質(zhì)要求較高，現(xiàn)階段朝陽市大多數(shù)污水廠的現(xiàn)狀出水水質(zhì)執(zhí)行一級A標準，該標準與景觀環(huán)境用水水質(zhì)基本接近，為更好滿足該標準水質(zhì)要求還需對污水廠一級A出水稍作處理。所以，若近期朝陽市全部執(zhí)行本地標準則實施難度較大，對于環(huán)境用水和工業(yè)用水、城市雜用水建議分別執(zhí)行國家標準與本地標準。

3 再生水供水模式

現(xiàn)狀供水模式主要有分質(zhì)分壓供水、統(tǒng)一供水兩種模式，其中分質(zhì)分壓供水模式是指考慮用戶對再生水水壓、水質(zhì)的不同要求而執(zhí)行的差異化供水方式，供水流程如圖1所示；統(tǒng)一供水模式可以理解為：利用統(tǒng)一輸配水管網(wǎng)、統(tǒng)一加壓泵組、統(tǒng)一處理工藝組成的再生水系統(tǒng)達標處理污水處理廠尾水，并統(tǒng)一輸送至相應的用戶，如圖2所示。

圖1 分質(zhì)分壓供水模式

一般情況下，若某一片區(qū)的再生水供水對象有環(huán)境用水、工業(yè)用水和城市雜用水三類，加之環(huán)境用水水質(zhì)要求相對較低且需水量大，則工業(yè)用水和城市雜用水的最小自由水頭(不低于12m)遠高于自由點(1m左右)。若實行統(tǒng)一供水模式必將明顯增加供水能耗，大大提高環(huán)境用水處理成本，從而導致能源浪費。所以，工業(yè)用水和城市雜用水可利用一套管網(wǎng)系統(tǒng)輸水、一套處理工藝處理，而環(huán)境用水則要選用另一套管網(wǎng)系統(tǒng)輸送和處理工藝處理。

隨著再生水處理技術(shù)的不斷提高以及對清潔水環(huán)境的不懈追求，遠期朝陽市若能夠達到再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范要求的環(huán)境用水水質(zhì)，將利用兩套管網(wǎng)系統(tǒng)輸送、同一處理工藝處理，由此實現(xiàn)“分壓供水”。

4 雨水資源與再生水聯(lián)合供水

近年來，朝陽市提出雨水與再生水聯(lián)合供水的思路，即“一套管網(wǎng)、兩種非常規(guī)水資源”的供水模式，從而實現(xiàn)非常規(guī)水資源的充分利用。然而，如何實現(xiàn)兩種水資源聯(lián)合供水已成為相關(guān)從業(yè)人員討論的熱點，也是城市再生水利用規(guī)劃的難點。

朝陽市具有明確的旱季和雨季之分，全年60%以上的降雨集中于雨季。所以，朝陽市通常旱季無水可用而雨季水量充足，這在一定程度上也決定了雨水資源的利用方式及方向。雨水和再生水存在不同的特點，如表2所示。

表2 雨水與再生水利用特點

歸納總結(jié)的雨水利用方式有3種，具體如下：①生態(tài)補水，將山塘的雨水和生態(tài)保護區(qū)非水源水庫水，遵循雨水的自然循環(huán)用于下游河道補充。朝陽市絕大多數(shù)河流具有明顯的雨源型特征，河道短窄，旱季成溝而雨季為河，加之動態(tài)補充水源的缺乏致使水體污染嚴重。在保證行洪安全的情況下，將山塘雨水和非水源水庫水有控制地排泄用于補充河道，這具有重要的環(huán)境及生態(tài)意義。②“兩種水資源，一套管網(wǎng)”，即再生水聯(lián)合供水，雨季時這種方式將處理后的雨水壓力送至再生水管網(wǎng)與再生水一并，供環(huán)境、工業(yè)或城市雜用水。③雨水單獨供水，就近將雨水通過管道單獨輸送至用水大戶，如水井用水或工業(yè)用水大戶等。通過對比分析以上三種方式的優(yōu)缺點，如表3所示。

表3 不同雨水利用方式的優(yōu)缺點

結(jié)合表3可知，對于生態(tài)補水雨水資源利用發(fā)揮著明顯優(yōu)勢。近年來，朝陽市雨水利用逐漸轉(zhuǎn)向生態(tài)補水，導致這種現(xiàn)象的原因有：①時空分布上，朝陽市的降雨明顯不均，大多存在雨水收集回用難度大、供需錯位矛盾等問題，經(jīng)常性補水為雨源型河流的典型特征；②再生水全年穩(wěn)定供水，該條件下與雨水聯(lián)合供水會舍棄與雨水等量的再生水，二者存在“非此即彼”的關(guān)系。③向再生水管網(wǎng)壓力輸送處理后的雨水，該該過程管理調(diào)度難度大、技術(shù)工藝復雜。所以，雨水與再生水聯(lián)合供水并不是最優(yōu)方案。

對于局部地區(qū)應結(jié)合具體情況，合理選用“雨水單獨供水”的第三種方案。除上述優(yōu)缺點外，采用該方案還要征求當?shù)厮懿块T同意方能取水。

5 結(jié) 論

目前，朝陽市再生水利用正處于快速發(fā)展的關(guān)鍵時期，各項工作逐步全面開展。再生水規(guī)劃先行，為了更好地指導下階段再生水的實施應在規(guī)劃層面高度重視相關(guān)問題。

1)考慮到朝陽市特殊的工業(yè)結(jié)構(gòu)和城市性質(zhì)，再生水應重點集中用于環(huán)境用水、工業(yè)用水和城市雜用水(車輛沖洗、建筑施工、道路清掃、城市綠化)。再生水用于新建地區(qū)空調(diào)冷卻、建筑沖廁等用水，必須審慎示范。

2)結(jié)合再生水處理成本、利用對象等因素，通過對比分析再生水水質(zhì)地方標準和國家標準，推薦環(huán)境用水和工業(yè)用水、城市雜用水執(zhí)行景觀環(huán)境用水水質(zhì)以及再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)劃標準。此外，遵循“節(jié)能減排”的原則因地制宜的提出再生水“分質(zhì)分壓”的供水模式。

3)對于雨水和再生水資源關(guān)系的處理，應考慮維護管理、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟條件和技術(shù)工藝等因素，對生態(tài)補水雨水資源利用存在明顯優(yōu)勢，結(jié)合具體情況局部地區(qū)可對雨水資源適度開發(fā)利用。