深圳市再生水利用策略探討與研究

張曉菊

(深圳市規劃國土發展研究中心,廣東 深圳 518040)

再生水主要指污水或雨水經適當處理后,達到一定的水質標準,可在一定范圍內重復使用的非飲用水,通常可用于城市雜用水、工業用水、景觀環境用手、補充河道等方面。再生水系統主要包括再生水廠、分散式再生水利用設施、再生水管網和泵站。

再生水作為城市的“第二水源”,是非常規水資源的1個重要組成部分。由于水量大、水質穩定、而且受季節和氣候影響小等優點,再生水利用具有可觀的社會效益、環境效益和經濟效益,成為新興供水產業,是貫徹循環經濟、節能減排科學理念的主要途徑之一,對于水資源的可持續利用意義重大[1-5]。2021年國家發改委等十部委將再生水納入城市供水體系,放開再生水政府定價,成為城市再生水利用率的進一步的發展和提高的一個重要依據。進一步推進再生水利用工作是國家對深圳的要求,更是深圳作為1個水資源嚴重短缺的城市,解決水資源不足、保障城市發展的一項重要戰略。

深圳自20世紀90年代起便開始實行開源節流的節水策略,大力推進再生水利用工作,再生水利用率已從2008年的23%提升到2021年的73%。在“十三五”期間,深圳市實現了全市水質凈化廠與再生水廠的一體化統籌建設。同時,深圳還積極鼓勵工業企業利用再生水,挖掘使用潛力,包括推動橫崗再生水廠周邊工業用戶和東部環保電廠提高再生水利用率,積極協調推進機場集團、碼頭等用水大戶進行再生水利用工作等。

本研究從深圳實際出發,分析再生水利用各環節的現有問題,通過優化再生水布局、確定重點方向和使用對象、提升再生水系統和完善運營、價格和激勵機制等方面進行探討和研究,科學、有效地提出再生水利用的策略和保障措施,并以光明區為典型試點區域,依據區域特色提出再生水配置試點的要求和配置方式,進行多用途、多方式的再生水綜合利用示范,以期推動深圳市再生水回用事業的健康有序發展。

1 深圳市再生水利用現狀

1.1 深圳市再生水規劃與需求

充分發揮特區立法優勢,深圳市先后出臺相關政策文件6部,為再生水長效保障機制的探索奠定了基礎。2008年,出臺《深圳市建設項目用水節水管理辦法》,鼓勵通過集中式市政管道供水的再生水利用方式。2010年,出臺《深圳市人民政府關于加強雨水和再生水資源開發利用工作的意見》《深圳市實行最嚴格水資源管理制度的意見》等地方性規章及政策文件,并頒布實施SZJG 32—2010《再生水、雨水利用水質規范》。2011年7月,市政府審議通過了《深圳市再生水布局規劃(2008—2020年)》。2014年,發布《深圳市再生水利用管理辦法》,明確采用市場化的方式開展再生水利用的運營工作。

近幾年,深圳市用水總量已接近廣東省下達的2030年21.13億m3的紅線控制指標。根據預測,全市2035年城市需水量將達到30億m3,供水缺口約4.7億m3?！渡钲谑薪ㄔO中國特色社會主義先行示范區節水典范城市工作方案(2020—2025年)》提出“到2025年推動1億m3以上的非常規水源利用設施建設?！爆F狀再生水利用率為73%,約2%用于綠化澆灑、道路沖洗、工業冷卻用水等方面,替代自來水的比例較低。城市的高度發展,導致地下空間非常緊張,各類設施管線密布及市政道路開挖限制要求,導致新敷設再生水管網的難度大,干擾了再生水的合理運輸。現狀全市每年可產生大約10.9億m3準Ⅳ類的污水資源,優質水資源未得到有效利用,仍有很大提升空間。如何通過“市級建機制、區級推落實;區域有特色,項目有亮點;目標可達到、方案可實施”等方式,采用再生水集中利用、區域循環利用、就地分散處理利用相結合的多種方式優化再生水布局方案,合理布局再生水管網、泵站等設施,是非常緊迫的事情。

1.2 再生水處理標準及工藝

再生水利用是指利用水質凈化廠出水,用于河道生態補水、城市雜用(綠化澆灑、道路澆灑用水等)、景觀環境和工業用水(工業生產、冷卻用水、鍋爐用水、沖洗用水),對于沖廁和空調冷卻用水方面的由于安全問題,利用相對有限,見表1。再生水通常采用B級別工藝,三級處理和消毒工藝(基于水質凈化廠,地表水準IV類);高品質再生水是指利用水質凈化廠的出水進一步深度處理,采用A級工藝,高級處理和消毒工藝(納濾+反滲透)的再生水,常用于液晶面板、電子級水、火力發電鍋爐補給水等高品質用戶[6]。

表1 深圳市再生水使用分類

1.3 深圳市現狀再生水回用工程

深圳市已建再生水管網總長度約509 km,其中河道再生水補水管道292 km;隨道路建設、試點建設的市政雜用及工業再生水管網217 km,主要分布在前海合作區、南山區及龍崗中心城。全市現狀水質凈化廠39座,設計處理能力649.5萬m3/d;其中準IV類27座;準Ⅴ類7座;一級A標準5座,見圖1;泵站39座,其中廠內加壓泵站23座,中途泵站16座。全市共規劃集中式大型水質凈化廠36座,分散式小型凈化廠(規模小于等于5萬m3/d)7座,見圖2。2021年,全市污水處理量19.88億m3,再生水利用量14.51億m3,按住建部統計口徑,再生水利用率達到73%。

圖1 深圳市現狀水質凈化廠布局

圖2 深圳市水質凈化廠布局規劃示意

1.4 再生水回用對象

深圳市先后獲得了“節水型城市”“國家生態園林城市”“國家衛生城市”等優秀稱號,這些稱號對再生水利用也提出了明確的指標要求,見表2。

表2 城市類型對再生水使用要求 %

深圳市再生水主要用于居民生活及城市公共用水為主要用水類別,占比增長較快,工業用水占比保持基本穩定。工業用水主要分集中在寶安、龍崗、龍華、光明4個區。城市公共用水主要集中在寶安、南山、福田、龍崗4個區。全市建有255處非常規水源取水點,提供綠化澆灑、車載取水。再生水使用分類中,工業用水總計396萬m3,市政雜用總計1 375萬m3。全市約2%用于綠化澆灑、道路沖洗、工業冷卻用水等方面,替代自來水的比例相對較低。

結合水質凈化廠提標改造工程的開展,實現了全市水質凈化廠與再生水廠的一體化統籌建設。再生水主要用途以河道補水為主,少量作為城市雜用。已經實施了羅芳污水處理廠再生水補充東湖水庫排洪渠、西麗再生水廠出水補充大沙河工程、濱河污水處理廠再生水補充福田河和新洲河等工程,效果良好。除了再生水廠,也存在分散式再生水利用設施,例如南山商業文化中心區再生水利用項目,主要用于沖廁、綠化、道路清洗等,處理水量約為3 500 m3/d。

1.5 現狀再生水投資運營機制

深圳市再生水廠(再生水回用設施)目前均采取特許經營模式。現狀再生水管網絕大部分由政府投資建設,少數由企業投資建設,例如上洋水質凈化廠供給華電國際的再生水管由華電國際自行投資建設。

分散式再生水利用項目由其產權人自行管理和維護,政府投資建設的集中式再生水利用項目通過招標投標、委托等方式確定符合條件的經營者。現狀再生水廠(水質凈化廠再生水設施)均作為水質凈化廠的一部分進行運營,并未進行獨立運營。現狀再生水管網大部分由區水務部門負責維護,也有少數由企業進行維護的情況,例如上洋水質凈化廠供給華電國際的再生水管網由華電國際負責維護。各區域的現狀再生水管網和用戶服務尚未有明確的運營主體。

其他城市針對再生水的投資方式,也各有不同,見表3。

表3 其他城市再生水投資方式總結[7-9]

2 深圳市再生水利用問題及策略

2.1 現狀問題

再生水利用現狀存在的問題,主要包括4個方面。

a)廠網建設不配套,城市開發強度大,地下設施管線密布,市政再生水管網建設難度大,建設滯后。現狀再生水管網絕大部分由政府投資建設,少數由企業投資建設。地下空間非常緊張,各類設施管線密布及市政道路開挖限制要求,新敷設再生水管網的難度大,再生水水質管理薄弱[10-13]。

b)再生水利用普遍存在著使用對象的積極性不高、基礎設施建設薄弱,河道生態補水管道缺乏規劃統籌等現象。

c)再生水定價與投資回報機制尚未建立。再生水“定價-補貼-獎勵-使用”機制未完善,再生水使用成本與自來水相比不存在優勢,使用風險比自來水高,導致用水大戶再生水回用量比較少,難以形成再生水規?；褂?。

d)再生水的用水管理、投融資、運營、激勵等配套政策尚不健全,政策引導的合力尚待形成[14-16]。

2.2 再生水利用策略

2.2.1優化再生水布局

解決再生水系統現狀問題,匹配城市發展需求,按照供水安全優先、水量水質協同互補、供水系統經濟高效、協同配置全局統籌的原則,依據重點發展區、分類型、分水質提供再生水的方向去完善再生水系統布局方案,明確 “誰來供、誰來用、怎么用、用多少、怎么送”,保障新增合理用水需求,緩解水資源供需矛盾。

關鍵措施主要包括結合制造業用水大戶多的特點,合理布局高品質再生水廠,提高再生水供應比例;結合河道補水需求大的特點,提高景觀補水比例并將河道作為再生水轉輸通道;鑒于濕地的調蓄和凈化功能,將濕地作為再生水調蓄的節點等。

2.2.2確定重點對象

a)重點對象分析。通過用水量分析、用水結構分析、用水大戶情況梳理、潛在用戶調研等方式,挖潛將來使用再生水的各類潛在用戶。通過對比2000、2021年的全市各類用水量,居民生活及城市公共用水占比增長較快,工業用水占比保持基本穩定,見表4。深圳市年用水量50萬m3以上用戶數量僅占全市的3.72%,但用水總量占到22.40%。除居住小區、城中村外,計算機、通信和其他電子設備制造業,電力、熱力生產和供應業,娛樂業,商務服務業,汽車制造業,航空運輸業和學校這7個行業,101個用戶,占年用水量50萬m3以上用戶總用水量的78.8%,成為再生水利用的重點對象。

表4 用水量主要類別

b)工業企業。針對工業企業,進一步挖潛5類用戶:①廠內已有再生水回用系統型;②對于用水量客觀,但是對水質要求比較高的電子設備制造業,例如液晶面板等計算機行業,采用高品質用水作為試點進行推廣,多采用以微濾、超濾或膜生物過濾為核心的再生水處理設施;③對于有部分生產、冷卻、鍋爐、沖洗用水且用水量可觀的企業進行大力推廣[16];④針對用水量大,水質要求不高的電廠企業,要做再生水回用的強制要求;⑤針對食品、制藥等企業,其污水回用主要用于廠內綠化。

c)先進制造園區。在寶安、龍崗等區合理劃定18個先進制造業園區,見圖3,總規劃用地面積約300 km2,按照啟動區、拓展區、儲備區有計劃釋放工業用地面積約60 km2,也是再生水利用需求集中區域。

圖3 深圳市先進制造園區分布

d)城市更新和整備區。結合成片開發區、城市整備更新區和工業園區,可推進污水處理再生水回用的小區域微循環,做到現污水“收集零轉輸、設施零占地、回用零排放、防護零距離”,并實現遠期污水源頭削減率10%的目標。

e)河道生態補水。在深圳茅洲河、坪山河,再生水成為河道生態基流的關鍵;在光明區,該區率先在全市實現了再生水用于市政澆灑,每年可節約自來水約300萬m3,占全區供水量的3%左右。

進一步分析城市雜用水和工業用水在未來的再生水替代自來水的比例,見表5,預期在2025年再生水利用率80%以上;再生水替代自來水的供應能力達到1.0億m3;2030年再生水替代自來水的供應能力達到1.5億m3,將再生水納入水資源統一配置。

表5 未來新增用戶再生水替代自來水比例

2.2.3提升再生水系統

深圳市再生水利用措施采用分步走的策略,結合深圳市河流水系的分布,合理布局城市水質凈化廠的用地規模,包含規模建設用地、污水資源化用地、污泥深度脫水用地、提升泵站及初雨處理用地等。

針對再生水回用類型進行再生水的分級進行再生水廠水質進行控制。再生水同時用于多種用途時,水質按最高水質標準要求確定,也可按用水量最大用戶的水質標準要求確定。

聚焦現狀已明確的再生水潛在工業用戶,以需定供,敷設再生水專用管道;兼顧周邊的市政雜用水,推動已建管網周邊的用戶使用再生水;針對未聯通的再生水管網,分析基礎條件,提出聯通方案。

2.2.4完善再生水運營、價格和激勵機制

再生水供應企業進行再生水設施(獨立建設的廠站、泵站、管網)的資建設和運營;與道路同步建設的再生水廠配套管網,按道路投資主體進行投資,完工后及時移交供應企業;轄區內已建的再生水設施與管網,委托供應企業運營。

對于提供公共生態環境服務功能的河湖濕地生態補水、景觀環境用水、市政雜用水使用再生水的情況,區政府應采用購買服務的方式付費,補償供應企業運營成本,參考北京、青島的再生水價格[7-9],每立方米價格不超過自來水綜合價格的40%;其他用水由再生水供應企業和用戶按照優質優價、多用優價的原則,在再生水價格構成的基礎上自主協商定價。

再生水系統目前屬于政府推動的循環經濟、節約資源、減少污染類的環保項目,其現階段基礎投資應由政府主導投資為主;但政府可制定政策,吸引社會資本參與再生水設施及管網的運營工作[13]。

通過合理確定再生水價格、制定優惠政策使再生水企業能實現“保本微利”,吸引社會資金和技術力量參與再生水系統運營工作,使城市污水再生回用項目建設和運行進入良性的循環[15-16]。

3 再生水利用配置試點

3.1 試點區域介紹

光明區位于深圳市西北部,是深圳市最年輕的行政區,轄區總面積156.1 km2,其中生態控制線內面積占土地總面積的53%,基本農田面積占深圳市的44%,擁有山水林田湖等生態景觀資源,見圖4。

圖4 光明近期再生水利用試點分布

光明區再生水利用主要是通過光明水質凈化廠和公明水質凈化廠的尾水對河道進行補水。光明水質凈化廠現狀規模為30萬m3/d,公明水質凈化廠現狀規模為10萬m3/d,已建再生水管道30 km,主要為茅洲河干流及其部分支流的河道補水管,城市雜用及工業再生水管網系統尚未建成。光明區現狀工業用地占建設用地面積的45.4%,主要包括光明高新科技園區、公明傳統產業制造基地及同富裕工業區等工業園區,是再生水利用的重要方面。近期推進的再生水利用的潛在用戶包括:高品質再生水企業(TCL華興光電技術有限公司、星光電半導體工業園)、超大用戶(光明燃機電廠)、工業用戶、公共建筑和公園。

3.2 效果預測分析

通過對光明區現狀用水量和用水結構分析、用水大戶實際用水量情況梳理、潛在用戶調研等方式,預測近期再生水需水量約1 300萬m3/a;通過對工業片區的再生水需求的挖潛,中期已開展再生水利用的公建、特大用戶和高品質再生水用戶再生水需水量3 100 m3/a,形成了系統、安全、環保、經濟的再生水利用格局。

光明試點提供了多用途、多方式的再生水綜合利用示范。例如公明凈化廠的用水對象包括工業冷卻的光明燃機電廠、市政雜用的光明環境園、12條河道的生態補水;光明水質凈化廠的用水對象包括工業冷卻的光明能源生態園,市政雜用的科學城智慧公園、茅洲河中游、東坑水的生態補水等內容,可實施性強,有代表性,為非常規水源應用決策提供有效支撐,為強化水資源剛性約束,提高流域水資源節約集約能力提供支撐。

4 結論

對深圳市再生水利用情況進行了總體梳理,包括再生水處理標準、回用對象和運營機制等方面。通過分析深圳市再生水利用的現狀問題,提出優化再生水布局、確定重點對象、提升再生水重點對象和完善管理運行方案和機制的不同策略,并以試點區域的再生水利用推動再生水在深圳的應用和實踐,以期推進再生水系統事業健康有序地發展,并為類似城市提供有效參考。