長春市再生水利用規(guī)劃研究

水處理網(wǎng)訊:摘 要: 將再生水納入長春市城市水資源總體配置，從整體上緩解水資源供需矛盾、恢復(fù)水生態(tài)、保護(hù)水環(huán)境、塑造水文化、提高城市安全，是長春市水資源戰(zhàn)略重要策略。文章以長春市再生水利用為例，分析再生水現(xiàn)狀存在的問題，確定發(fā)展目標(biāo)和思路，優(yōu)化資源配置，制定再生水利用中長期規(guī)劃方案，并從社會、環(huán)境、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行了效益分析。

關(guān)鍵詞: 再生水利用; 規(guī)劃; 水資源; 長春; 效益

中圖分類號: X703      文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B

DOI:10.14122/j.cnki.hskj.2019.01.002

長春市多年平均水資源總量為 27. 46 億 m3。2016 年水資源總量為 45. 22 億 m3，其中地表水資源量為 24. 96 億 m3，地下水資源量為 21. 24 億 m3，地表水與地下水之間的重復(fù)計(jì)算量為 0. 98 億 m3。長春市人均占有水資源量 355m3，為吉林省人均占有水資源量的 1 /4，為全國人均占有水資源量的 1 /6，屬于極度缺水和生態(tài)缺水地區(qū)，對遠(yuǎn)距離調(diào)水有一定的依賴程度。長春打造東北亞區(qū)域性中心城市，需全面建設(shè)節(jié)水防污型社會，發(fā)展再生水利用工程，將再生水納入城市水資源總體配置，整體緩解水資源供需矛盾、恢復(fù)水生態(tài)、保護(hù)水環(huán)境、塑造水文化、提高城市安全。通過再生水綜合利用，緩解城市水資源危機(jī)、建立城市健康水循環(huán)，以水資源的可持續(xù)利用支持長春市經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

1 長春市再生水利用現(xiàn)狀

1. 1 再生水設(shè)施現(xiàn)狀

1. 1. 1 北郊污水處理廠

長春市北郊污水處理廠是長春市最大的污水處理廠，位于長春市區(qū)東北方向北環(huán)城路旁，主要對伊通河兩岸排水區(qū)的生活污水和少量工業(yè)廢水進(jìn)行處理，污水深度處理設(shè)計(jì)規(guī)模為 10 萬 m3 /d，污水處理廠污水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級 A 標(biāo)準(zhǔn)。該廠占地 32hm2，總投資 9. 1 億元，一級處理部分于 1999 年 5 月開工建設(shè)，并與 2000 年 8月投產(chǎn)運(yùn)行，2006 年 5 月對原廠進(jìn)行升級改造，2007年 9 月二級處理正式投入運(yùn)行，深度處理于 2008 年底運(yùn)行。

目前，北郊污水處理廠再生水出水主要用于供給長春第一熱電廠、長春第二熱電廠、鑫祥垃圾發(fā)電廠以及周邊環(huán)衛(wèi)用水等。

1. 1. 2 南部污水處理廠

長春市南部污水處理廠是國家松花江流域水污染治理“十一五”規(guī)劃項(xiàng)目之一，是省、市重點(diǎn)工程。廠址位于長春市高新區(qū)飛躍路，主要負(fù)責(zé)長春市城區(qū)西南部排水區(qū)域的污水處理工作。設(shè)計(jì)規(guī)模為污水二 級 處 理 15 萬 m3 /d，污水再生利用規(guī)模5 萬 m3 /d以及配套的輸配水管網(wǎng)。二級處理采用改良型 A/A/O，出水指標(biāo)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級 B 排放標(biāo)準(zhǔn)，污水再生利用采用混凝沉淀過濾工藝。工程于 2007 年 4 月份開工建設(shè)，2008 年年底前通水，污水再生利用工程 2010 年通水試運(yùn)行。

南部污水處理廠再生水出水一部分排入永春河作為生態(tài)補(bǔ)水，一部分用于工業(yè)低質(zhì)用水，一部分用于環(huán)衛(wèi)用水。工業(yè)再生水用戶主要有亞泰集團(tuán)長春建材有限公司朝陽分公司( 商混) 、長春昌馳宏成混凝土有限公司( 商混) 、吉林省宏源路橋有限責(zé)任公司( 商混) 和吉林省飛達(dá)商品混凝土有限責(zé)任公司( 商混) 等。

1. 1. 3 東南污水處理廠

東南污水處理廠一期工程占地 13. 27hm2，2009年 8 月 31 日開工建設(shè)，工程計(jì)劃總投資約 3. 56 億元，處理能力為 15 萬 t /d，再生水處理規(guī)模 10 萬 t /d，主要處理凈月開發(fā)區(qū)和南部新城部分區(qū)域的污水，處理工藝采用的是底部曝氣氧化溝工藝，處理水質(zhì)執(zhí)行一級 A 排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，東南污水處理廠正在進(jìn)行提標(biāo)改造，提標(biāo)后水質(zhì)達(dá)到《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》( DB11 /307－2013－北京) 中的 B 標(biāo)準(zhǔn)。東南污水處理廠污水深度處理采用混凝、沉淀、過濾、紫外線消毒工藝，經(jīng)過深度處理的再生水排入伊通河作為生態(tài)補(bǔ)水，部分用于環(huán)衛(wèi)用水。污水處理廠再生水利用 2016 年和現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)情況見表 1－2。

表 1 2016 年污水處理廠再生水現(xiàn)狀產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)

表 2 污水處理廠現(xiàn)狀再生水利用統(tǒng)計(jì)

1. 2 管網(wǎng)

1. 2. 1 北郊污水處理廠現(xiàn)狀再生水管網(wǎng)

北郊污水處理廠再生水回用管網(wǎng)已設(shè)計(jì)，再生水出水主要用于供給長春第一熱電廠、長春第二熱電廠、鑫祥垃圾發(fā)電廠以及周邊環(huán)衛(wèi)用水等。北郊污水處理廠至長春第一熱電廠的再生水管道全長10. 37km，管徑 DN800，沿伊通河西安、長白鐵路北、小城子公路敷設(shè)，管材采用球墨和鋼管。再生水管網(wǎng)沿途經(jīng)過鑫祥垃圾發(fā)電廠，進(jìn)入鑫祥垃圾發(fā)電廠的再生水管徑 DN200。北郊污水處理廠至長春第二熱電廠的再生水管道全長約 8. 55km，管徑 DN800－DN1200，沿北環(huán)城路、伊通河過河及東岸、東環(huán)城路、北環(huán)城路、伊通河?xùn)|岸敷設(shè)，管材采用球墨、鋼管和玻璃鋼管。

1. 2. 2 南部污水處理廠現(xiàn)狀再生水管網(wǎng)

南部污水處理廠再生水回用管網(wǎng)已設(shè)計(jì)，再生水出水一部分排入永春河作為生態(tài)補(bǔ)水，一部分用于工業(yè)低質(zhì)用水，一部分用于環(huán)衛(wèi)用水。南部污水處理廠至長春第三熱電廠的管道全長約 11. 32km，管徑 DN800，沿飛躍路、西開運(yùn)街、乙六路、丙三街敷設(shè)，管材采用球墨和鋼管。再生水管網(wǎng)沿途經(jīng)過亞泰集團(tuán)長春建材有限公司朝陽分公司( 商混) 、長春昌馳宏成混凝土有限公司( 商混) 、吉林省宏源路橋有限責(zé)任公司( 商混) 和吉林省飛達(dá)商品混凝土有限責(zé)任公司( 商混) ，為其提供再生水。

1. 3 取水設(shè)施

長春市現(xiàn)狀再生水取水點(diǎn)共 4 處: ①南部污水處理廠現(xiàn)狀再生水管線沿線設(shè)有 1 處取水水鶴，位于富裕河與開運(yùn)街交匯附近; ②東南污水處理廠廠區(qū)附近設(shè)有 1 處取水水鶴; ③北郊污水處理廠現(xiàn)狀再生水管線沿線設(shè)有 1 處取水水鶴，位于東新開河入伊通河河口處，北郊廠內(nèi) 1 處取水水鶴。取水點(diǎn)分布示意圖見圖 1。

2 再生水利用現(xiàn)狀分析

2. 1 景觀環(huán)境用水

目 前，長春市景觀環(huán)境年再生水使用量為5526. 99 萬 m3( 按 224d 計(jì)) ，占長春市現(xiàn)狀再生水利用總量的 86. 6%，主要用于伊通河、永春河的生態(tài)補(bǔ)水。

2. 2 工業(yè)用水

目前，長春市工業(yè)年再生水利用量為 843. 296萬 m3，占長春市現(xiàn)狀再生水利用總量的 13. 2%，主要用于長春第一熱電廠、長春第二熱電廠、長春第三熱電廠及鑫祥垃圾發(fā)電廠的冷卻循環(huán)用水。

2. 3 城市非飲用水

目前，長春市城市非飲用水年再生水利用量為13. 87 萬 m3，占長春市現(xiàn)狀再生水利用總量的0. 2%，主要用于園林綠化和道路澆灑。2016 年再生水利用比例見圖 2 所示。

圖 2 2016 年長春市現(xiàn)狀再生水利用比例圖

2. 4 再生水現(xiàn)狀利用率及存在問題分析

長春市現(xiàn)狀城市污水處理廠實(shí)際處理污水量為41077 萬 m3 /a，長春市現(xiàn)狀再生水利用規(guī)模為6384. 156 萬 m3 /a，現(xiàn)狀再生水利用率為 15. 5%。

1) 缺乏長遠(yuǎn)規(guī)劃協(xié)調(diào)布局: 與長春市水資源短缺現(xiàn)狀和污水處理規(guī)模相比，由于再生水利用設(shè)施和管網(wǎng)建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和超前布局，再生水利用設(shè)施建設(shè)滯后于城市發(fā)展，設(shè)施空間布局與用戶空間分布不均衡。

2) 再生水利用率低，利用途徑較為單一: 目前，長春市再生水主要用于熱電廠循環(huán)冷卻水水源、道路澆灑、景觀河道補(bǔ)充用水等，生活沖廁、洗車等領(lǐng)域利用很少，尚未在大型公建、學(xué)校、醫(yī)用、政府等建筑中廣泛使用，還處于試點(diǎn)示范應(yīng)用階段，整體利用水平低于國內(nèi)先進(jìn)城市。

3) 再生水處理廠運(yùn)行穩(wěn)定性弱，再生水供給保障不足: 污水處理廠處理效果對再生水廠的運(yùn)行及出水水質(zhì)關(guān)系緊密。目前，長春市一些污水處理廠如北郊污水處理廠，2016 年由于污水處理設(shè)備頻出故障導(dǎo)致污水處理廠異常運(yùn)行的情況，從而引發(fā)再生水水量不足、水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，甚至?xí)和Ｉa(chǎn)等問題，對于熱電廠等不間斷生產(chǎn)的企業(yè)來說影響很大。供給穩(wěn)定性不足還對再生水的推廣帶來了消極影響。

4) 再生水利用法規(guī)政策不完善: 城市污水再生利用已引起長春市政府及主管部門的重視，先后出臺了《吉林省節(jié)約用水條例》、《長春市節(jié)約用水條例》、《長春市落實(shí)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃工作方案》( 長府發(fā)〔2016〕4 號) 及《長春市節(jié)水型社會建設(shè)規(guī)劃》，對再生水利用提出了明確的要求。在落地實(shí)施層面，長春市還缺少具體的鼓勵(lì)政策和新的定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，再生水相關(guān)規(guī)劃建設(shè)管理職責(zé)有待細(xì)化落實(shí)。

5) 缺少公眾參與與宣傳: 目前，長春市再生水利用的相關(guān)宣傳力度不足，沒有形成多種方式并舉宣傳格局，公眾對污水資源化利用意識不強(qiáng)，接受程度較低，用戶對污水再生利用的水質(zhì)安全存有疑慮。

3 規(guī)劃

根據(jù)國家政策要求和城市建設(shè)規(guī)劃，以國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，開展長春市再生水利用現(xiàn)狀及潛在用戶調(diào)查，確定利用途徑，預(yù)測近遠(yuǎn)期需水量。按照用戶空間分布和再生水設(shè)施空間分布，進(jìn)行近遠(yuǎn)期調(diào)整校核，強(qiáng)化資源配置，促進(jìn)再生水資源的高效利用。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定再生水處理設(shè)施和供水管網(wǎng)的布局規(guī)劃，以滿足近期需求，利于遠(yuǎn)期發(fā)展。

3. 1 再生水需求計(jì)算

根據(jù)再生水利用途徑近遠(yuǎn)期預(yù)測結(jié)果，計(jì)算城市再生水總體需求，估算近遠(yuǎn)期城市再生水利用率，見表 3。

表 3 城市再生水需求量及資源總量統(tǒng)計(jì)表

萬 m3 /d

3. 2 再生水利用率估算

2020 年預(yù)測再生水需求總量為 28344. 8 萬 m3，2035 年再生水需求總量為 56095. 3 萬 m3。估 算2020 年再生水利用率為 61. 9%，2035 年再生水利用率為 79. 1%。

3. 3 再生水廠站布局規(guī)劃

再生水資源空間分布不均衡，整體呈南少北多、東少西多的狀態(tài)。除北郊污水廠已達(dá)到規(guī)劃規(guī)模外，其余污水處理廠均未達(dá)到規(guī)劃規(guī)模，近期內(nèi)存在部分區(qū)域再生水供應(yīng)不足的情況。經(jīng)過用水需求與廠站布局調(diào)整校核，優(yōu)先保障景觀環(huán)境補(bǔ)水需求，保障熱電廠的用水需求; 在有余量的前提下，由污水處理廠向周邊供應(yīng)再生水，以滿足近期一般工業(yè)用水及城市非飲用水的用水需求。長春市工業(yè)用水大戶分布圖見圖 3。

表 4 城市再生水利用量及資源總量統(tǒng)計(jì)表

萬 m3 /a

圖 3 長春市工業(yè)用水大戶分布圖

3. 4 管網(wǎng)布局規(guī)劃

保留現(xiàn)狀再生水管線 30. 3km，規(guī)劃遠(yuǎn)期共建成再生水管線 406. 4km。

4 長春市再生水利用效益分析

4. 1 社會、環(huán)境效益分析

推進(jìn)城市再生水系統(tǒng)建設(shè)，能從水資源、水環(huán)境等多方面提升長春市環(huán)境質(zhì)量，切實(shí)改善市民生活環(huán)境，主要體現(xiàn)以下幾方面:

1) 是落實(shí)“十九大”堅(jiān)持新發(fā)展理念的具體體現(xiàn)，走發(fā)展與環(huán)境并重的和諧之路，減輕水環(huán)境污染，提高水環(huán)境質(zhì)量，為建設(shè)“幸福長春”奠定基礎(chǔ)。近期再生水系統(tǒng)將對 70 萬 m3 /d 污水處理廠出水進(jìn)行深度處理，河流污染負(fù)荷將得到較大幅度的削減，同時(shí)提供大量生態(tài)補(bǔ)水。

2) 是落實(shí)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的具體體現(xiàn)，通過提供滿足用戶需求的再生水，可開辟第二水源 ，緩解水資源供需矛盾。工業(yè)、城市雜用再生水最高日供水量約 36 萬 m3 /d，日變數(shù)系數(shù) K 日 = 1. 3，則再生水供水量約 1. 01 億 m3 /a，是緩解供需矛盾，開源節(jié)流的必然舉措。

3) 結(jié)合伊通河流域河道綜合治理工程，為市民提供親水娛樂空間，能進(jìn)一步提升城市形象，改善市民生活質(zhì)量。長春市再生水管網(wǎng)布局圖見圖 4。

圖 4 長春市再生水管網(wǎng)布局圖

4. 2 生態(tài)效益分析

長春市市區(qū)屬水量、水質(zhì)型缺水嚴(yán)重區(qū)域，再生水利用以改善水環(huán)境、增加水量為主要目標(biāo)。伊通河長春市區(qū)段水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀為劣Ⅴ類，規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類。再生水的綜合利用將為有效節(jié)約水資源、助力長春改善城市的水環(huán)境發(fā)揮巨大的作用，同時(shí)，也將污水深度處理后排入自然水體，結(jié)合自然濕地、人工生態(tài)系統(tǒng)再次凈化，進(jìn)行水的大循環(huán)利用，進(jìn)而改善生態(tài)環(huán)境起到積極的示范作用，是伊通河等主要河道實(shí)現(xiàn)水功能區(qū)目標(biāo)的重要措施。

4. 3 經(jīng)濟(jì)效益分析

4. 3. 1 再生水利用較遠(yuǎn)距離調(diào)水更加經(jīng)濟(jì)

據(jù)資料顯示，將城市污水進(jìn)行深度處理到可以回用作雜用水的程度，基建投資相當(dāng)于從 30km 外引水，若處理到回用作高要求的工藝用水，其投資相當(dāng)于從 40－60km 外引水。在用水效率方面，遠(yuǎn)距離調(diào)水的終點(diǎn)往往是水庫或河流水系，由于沿途使用、蒸發(fā)、下滲等作用，浪費(fèi)比較大，得不到充分利用。再生水在 處 理 環(huán) 節(jié) 及 輸 送 環(huán) 節(jié) 的 損 耗 總量相對少得多。

4. 3. 2 再生水利用運(yùn)行費(fèi)用較低

再生水供水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用較低，再生水廠與污水處理廠相結(jié)合，省去了許多相關(guān)的附屬建筑物，如變配電系統(tǒng)、機(jī)修車間、化驗(yàn)室等，與此同時(shí)，再生水廠的反沖洗系統(tǒng)和污泥處理也可并入二級處理廠的系統(tǒng)之內(nèi)，從而大大降低了日常運(yùn)行費(fèi)用。再生水與污水處理廠合作辦公，節(jié)約許多管理人員，減輕了經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)，提高了人力資源的有效利用率。

4. 3. 3 再生水利用節(jié)約外部調(diào)水，新增水資源

長春市將可以節(jié)約至少 36 萬 m3 /d 的外部引水資源，從而節(jié)省遠(yuǎn)距離引水管道建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。按引松入長工程原水價(jià)格 1. 2 元/m3 計(jì)，建設(shè)再生水系統(tǒng)后每年節(jié)省的原水費(fèi)用就將達(dá)到 1. 21 億元/a。

5 結(jié)語

將再生水納入長春市城市水資源總體配置，從整體上緩解水資源供需矛盾、恢復(fù)水生態(tài)、保護(hù)水環(huán)境、塑造水文化、提高城市安全，是長春市水資源戰(zhàn)略重要策略。通過再生水利用的規(guī)劃實(shí)施，長春市的河流污染負(fù)荷將得到較大幅度的削減，同時(shí)為長春市提供大量生態(tài)補(bǔ)水緩解供需矛盾，是伊通河等主要河道實(shí)現(xiàn)水功能區(qū)目標(biāo)的重要措施。此外，從經(jīng)濟(jì)上長春市將可以節(jié)約至少 36 萬 m3 /d 的外部引水資源，從而節(jié)省遠(yuǎn)距離引水管道建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

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金霏霏

( 長春市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，長春 130021)