城市污水再生利用規劃的若干思考

翟健

（山西省城鄉規劃設計研究院有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

水是人類生命的源泉，就像地球上的其他資源一樣，它是有限且不可再生的。雖然從全球的角度來看，地球是一個充滿水的星球，但其中97%是海水，僅有3%的水為淡水。特別在近幾十年來，隨著世界人口數量的不斷上升，水資源短缺的問題已經越來越嚴重。未來時期內，做好城市污水再生利用規劃十分重要，而要想實現這一目標，務必需要投入大量的人力、財力和物力資源，進而使得有限的水資源為人類正常的生產生活發揮最大的作用。

1 案例概況

右玉縣是山西省朔州市的一個下轄縣，該縣歷史悠久，近年來經過縣政府大力整治，已發展成為北方重要綠化城市，現階段依然處于大開發和大建設的時期，經濟的發展以農、林、牧為主。而該縣的發展也對城市中的基礎設施建設提出了更高的要求。根據調查得出：右玉縣現有2 個污水處理系統，污水處理能力合計為1.3 萬t/d，但再生水利用方面較為薄弱，目前再生水主要用于生活用水、景觀環境用水等的方面。

2 城市污水再利用總體規劃

2.1 規劃方針

增加城市污水再利用規模，減少污水的直接排放量，改善城市水環境，改變人們對城市污水再生利用規劃的傳統認識，提倡全民樹立節約用水理念，提高城市污水的利用效率，通過統一規劃城市景觀用水、道路清掃用水、綠化澆灌用水以及建筑施工用水等方面的措施建立合理的城市污水再生利用體系，確保污水再生利用的平衡，促進經濟社會和城市水環境之間的協調發展[1]。

2.2 規劃原則

2.2.1 健康與可持續發展原則

當前，隨著右玉縣城市化建設進程的不斷加快，做好城市污水再生利用規劃顯得尤為重要。右玉縣作為典型的生態型縣城，市政雜用水主要包括沖廁、洗車、園林綠化、澆灑道路、景觀用水、空調冷卻水、采暖系統補充水以及消防用水等等方面，合理的城市污水再生利用規劃是確保水資源健康和可持續開發及利用的重要組成部分，應成為可持續發展的基石案例。

2.2.2 少建再生水管網原則

一般來說，城市污水再生利用規劃中管網的建設成本占整個污水再利用成本的50%及以上，對于右玉縣大部分的企業而言，通過長距離的管網輸送城市污水進行再生利用，往往得不償失，反而會增加企業的負擔。因此，右玉縣在對城市污水再生利用規劃過程中，必須要盡最大的努力降低污水的再生利用成本，減少和降低再生水管網的建設數量[2]。

2.2.3 優質優價原則

作為右玉縣的地方政府部門，應當根據當地的實際情況制定科學合理的城市供水、污水處理和再生利用的導則和實施辦法，對于城市污水再生利用規劃的企業給與財政和稅收等方面的鼓勵和優惠，不斷縮小再生水和自來水之間的價格差異，提高城市污水再生利用規劃企業的積極性，降低用水成本，確保城市污水再生利用的可行性和經濟性。

2.2.4 規劃目標

對城市污水再生利用規劃的根本目的是為了使城市中的污水能夠得到二次利用，倡導右玉縣廣大居民節約用水，降低污水負荷，提高該縣水資源的質量和利用效率。

3 城市污水再生利用的用戶與技術規劃

3.1 用戶規劃

3.1.1 市政用水

（1）加強園區與城市污水再生利用規劃企業之間的合作，在右玉縣內推廣點對點供水計劃。

（2）在資源匱乏的缺水地區，應實施以需定供、分質用水的策略，合理規劃和建設污水處理廠，合理安排布局，在推廣再生水用于市政雜用的同時，要嚴格執行國家規定的水質標準，通過逐段補水的方式，將再生水用作河湖濕地的生態補水。

（3）在缺水地區，污水再生水應成為園區生產用水的重要來源，需要嚴格控制新水的用量，并推動園區與市政再生水生產運營單位進行合作，合理規劃和建設配備相應的管網設施，特別對于嚴重缺水地區，可以選擇創建產城融合廢水高效循環利用創新試點，并統籌廢水綜合治理與資源化利用的條件下，建立企業間點對點用水系統，實現廢水的循環利用和分級回用。

（4）優先建設現狀大塊公園及廣場市政雜用（道路清掃、綠地澆灑）再生水管網，提高道路、綠化澆灌，景觀補水利用率。

（5）積極推進生產、園林綠化、道路清洗、車輛沖洗、建筑施工等領域優先使用再生水[3]。

（6）規范企業和園區排水標準，地方各級人民政府和園區管理機構需要對廢水是否進入市政污水收集設施進行排查，并組織開展評估工作，經過評估認定，如果發現污染物無法被城鎮污水處理廠有效處理，或者可能影響污水處理廠出水的穩定達標，應要求相關企業在限期內停止向市政污水收集設施排放廢水。

3.1.2 生活雜用水

依據《室外給水設計標準》，右玉縣平均日綜合生活用水定額取值范圍為60~140L/（人·d），綜合考慮生活水平的提升和節水措施的實施，本次規劃2025、2030 年指標均為120L/（人·d）。根據《室外排水設計標準》可知，居民生活污水定額和綜合生活污水定額應根據當地采用的用水定額，結合建筑內部給排水設施水平確定，可按照當地相關用水定額的90%計算，本項目生活污水排污系數取90%。

3.2 技術規劃

3.2.1 懸浮物的去除

（1）懸浮物粒徑＞1μm，一般過濾。

（2）懸浮物粒徑為0.1 至幾十微米，微過濾。

（3）懸浮物粒徑為2nm～0.1μm，超過濾。

（4）懸浮物粒徑＜5nm，納過濾。

（5）懸浮物粒徑＜0.1nm，反滲透。

3.2.2 有機污染物的去除

城市污水中難以降解的有機污染物主要包括：丹寧、木質素、甲基蘭活性物質、除草劑以及殺蟲劑等等，去除方法主要包括混凝沉淀、過濾或者是活性炭吸附。

3.2.3 無機鹽的去除

（1）鹽濃度＜500mg/L（100～300mg/L）可通過離子交換法進行去除。

（2）堿度或暫硬可通過石灰軟化法進行去除；

3.2.4 氮的去除

城市污水中具有機氮、氨氮、硝態氮等的物質，氮的去除方法主要分為化學法和物理法兩種。其中，化學法又包括氨吹脫法、折點加氯法、離子交換除氨法等，但這些方法僅僅對城市污水中的銨態氮有效，一旦發生的亞硝酸化這一方法將起不到任何的作用。

（1）化學法脫氮。①氨吹脫法：在污水中加入一定比例的石灰或者是NaOH，將廢水中的pH 調整至10.8～11.5，在將廢水中的銨離子轉換成游離氨，以蒸汽作為氣體進行吹脫，該方法的缺點是運行成本高、特別是當污水中氨的濃度較低時，容易造成設備結垢或者腐蝕，因此該方法常被用作生化脫氮的處理。②折點加氯除氨法的原理是利用氯氣中的強氧化性的特點，將NH3轉化成非溶解性的N2O 氣體，使污水中的氨得以有效去除，該方法的特點是適合任何氨濃度的城市污水處理，去除率高達90%及以上，且不會受到毒性化合物或者溫度的影響；同時，折點加氯除氨法還是城市污水處理中最常見、技術最成熟以及可靠性極高的方法之一，但由于考慮到循環補水對Cl-的要求，控制進水的氨氮不得過高。③離子交換除氨法，離子交換除氨法主要適用于污水濃度在10~15mg/L 的廢水，去除率高達97%及以上。也就是說，廢水中氨的濃度越高，再生速度就會越快，運行成本也就越高[4]。

（2）生物法脫氮。①特點。氧的用量大。將城市污水通過生物法脫氮需要大量的氧為支撐，大約每去除1g 的氨氮就需要4.57g 的氧，細胞產率較低。一旦細胞產率較低，就很難維持較高的生物濃度，特別是在冬季的城市污水處理工作中，這一特點更加顯著；可產生大量的質子（H+），需要大量的堿才能中和，理論上每氧化1g 的氨氮大約需要7.14g 的堿。②優點。可以同時降低污水中的氨氮和總氮，成本低，操作便捷。③不足。進水氨氮濃度＜200mg/L；硝化菌的生長速度緩慢，且硝化菌僅僅占整個活性菌的2%，產率低下；硝化菌對環境的變化較為敏感，很容易受溫度；環境pH 等因素的影響。

3.2.5 磷的去除

（1）方法。對于城市污水中磷的去除，可通過化學法，也可采取生物法。其中，化學法指的是利用化學混凝進行沉淀，再在其中加入適量的鐵、鋁或者鹽，利用混凝沉淀的原理，形成磷的化合物。這一方法除磷的效率極高，但是產生的污泥數量較大，需要的藥劑成本也很高。

（2）特點。城市污水中磷的去除，需要好癢和厭氧環境下同時并存，不適用高濃度含磷的污水，不合適高濃度含磷的污水，受污水齡期的影響較大，如果污水的齡期較短，除磷效果極好。

4 再生水用水量預測

右玉縣是山西省朔州市的一個下轄縣，城市化建設進程快速，需要對該縣的電廠再生水水量、市政再生水用水量、生活雜用水用水量進行合理的預測，這樣才能保證城市污水再生利用規劃目標實現，減少水資源的浪費。

4.1 電廠再生水用水量預測

電廠一直是右玉縣的用水大戶，耗水量大約占整個縣城用水量的25%，為了能充分利用城市中的污水資源，又能保證電廠用水系統的安全，需要對污水再生水的深度處理工藝進行研究，進而探索一種技術成熟、運行方便的工藝方案。

城市污水中的污染物主要由微生物、懸浮物、細菌以及重金屬等，城市污水要想作為電廠用水，首先需要對其進行二級生物處理，在去除污水中微生物、懸浮物、細菌以及重金屬的同時，進一步作深度處理。深度處理又叫做三級處理，是二級生物處理不能完全去除的城市污水的另一凈化過程[5]。深度處理具有以下3 個方面的作用：①去除污水中含有高濃度的BOD、COD、氨和氮。②去除污水中殘留的懸浮物、膠體。③去除有機物、色素、細菌、病毒等。

4.2 市政再生水用水量預測

近些年來，右玉縣各級地方政府部門高度重視城市綠化、道路廣場以及城市景觀建設等的工作，使得該縣中的綠化、道路廣場和景觀建設實現了蓬勃發展的態勢，其水平和質量也在逐年提升。截至2022 年底，全縣綠地、道路廣場和景觀建設面積為162.5hm2，其中公用綠地面積1500m2。據統計該縣每一年的市政再生水用水量大約為0.73m3/m2，該縣近期的市政再生水用水量大約為29.3 萬m3/年；遠期（2030 年）市政再生水用水量大約為40.2 萬m3/年。

4.3 生活雜用水量預測

截至2022 年，右玉縣城市污水處理廠規模為49×104m3/d，城市污水處理率為0%，按照污水處理量60%生產再生水，再生水的產量大約為18.7×104m3/d，這些再生水除了供給該縣的各類用戶之外，將大部分用于生活雜用水，讓再生水真正地走進人們的日常生活中，進而有效改善該縣緊張的用水資源，體現再生水作為城市“第二水資源”的作用和價值。右玉縣再生水近期和遠期生活雜用水量預測如表1 所示。

表1 右玉縣再生水近期和遠期生活雜用水量預測

5 結語

綜上所述，本課題以右玉縣為例，分別從用戶規劃和技術規劃對該縣的污水再生利用規劃進行了詳細的分析。但是，由于時間和水平等方面的限制，資料調查和整理以及分析研究在此文中仍然存在一些不足之處，因此需要進一步深入探討。因此，本文只能作為對這一領域的一次有益的嘗試。