濱城區(qū)中水回用可行性分析

隋濤++劉娟娟

摘要：指出了濱州市濱城區(qū)水資源短缺嚴(yán)重制約著城市的快速發(fā)展，為了解決水資源的供需矛盾，開辟新水源勢在必行。通過濱城區(qū)水資源現(xiàn)狀、解決途徑、中水回用的潛力及經(jīng)濟規(guī)模預(yù)測，闡述了濱城區(qū)中水回用的可行性。結(jié)果表明：采用中水回用措施每年可提供4.7億m3雜用水，能夠解決當(dāng)前濱城區(qū)水資源供需矛盾；中水回用運行成本約在1.57元/m3，價格較為低廉，經(jīng)濟效益明顯?？梢娭兴赜貌粌H節(jié)約水資源也產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益，是城市發(fā)展的趨勢所在。

關(guān)鍵詞：中水回用；水資源；經(jīng)濟分析；潛力分析

中圖分類號： TV213.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 16749944（2015）06017903

1 濱城區(qū)水資源現(xiàn)狀

濱州市位于黃河三角洲腹地，全境為黃泛沖擊平原，地勢平坦，地表水以黃河客水為主，流程約38.5km，過境水量變化較大，可供利用的水量日益減少，對本地經(jīng)濟發(fā)展帶來嚴(yán)重威脅。徒駭河流經(jīng)本市西北部，年平均徑流總量約1290萬m3，來水較為穩(wěn)定。直至2013年統(tǒng)計，濱州市地表水資源量可達(dá)5.55億m3。濱州市地下水以淺層地下水為主，約2～5m埋深，礦化度變化較大，平均在3.6g/L左右，屬中度礦化水，地下水資源量約6.53億m3?？鄢乇硭偷叵滤貜?fù)計算量，濱州市總的水資源量約為10.16m3[1]。

濱城區(qū)為濱州市的中心城區(qū)，是全市的政治、經(jīng)濟、文化中心。濱城區(qū)客水資源只有黃河，當(dāng)?shù)厮Y源總量約為8201萬m3，人均占有量約為153m3，不及全國人均水資源量的7%，屬于資源型缺水地區(qū)[2]。根據(jù)多年監(jiān)測，濱城區(qū)淺層地下水零星分布，礦化度較高，難以直接利用。深層地下水含氟量超標(biāo)，高達(dá)4～5倍，不宜作為生活用水，而用作農(nóng)業(yè)灌溉，則成本較高。因此，本區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水水源以黃河為主，約占總水量的89%。與此同時，地表水水污染較為嚴(yán)重，且由于黃河水量變化較大，引水量長期不足。從而，濱城區(qū)可供水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于需水量，每年缺水1.7億m3；干旱年份缺水高達(dá)2 億m3，嚴(yán)重制約著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的健康發(fā)展，形勢十分嚴(yán)峻，水供需矛盾也日益突出[3]。

2 濱城區(qū)中水回用可行性分析

2.1 水資源短缺的解決途徑

為了解決水資源短缺，減小濱城區(qū)的水供需矛盾，當(dāng)前常見的方法只有開源、節(jié)流兩種措施。顯而易見，僅是節(jié)流限水不僅使人們生活不便、生產(chǎn)受到制約，而且不能從根本上解決問題。所以開辟新水源成了最好的解決方案，當(dāng)前常見的開源策略主要是跨流域調(diào)水、海水淡化、中水回用和雨水利用幾種方案[4]。

跨流域調(diào)水[5]是通過大規(guī)模的引水工程從水資源豐沛的流域向缺水流域大量調(diào)水，以便促進缺水區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展和緩解流域供需用水的矛盾?？缌饔蛘{(diào)水雖然可以解決一些地區(qū)水資源短缺的問題，但是它也可能引起調(diào)出區(qū)域下游水質(zhì)變差，沿岸環(huán)境質(zhì)量下降，對于調(diào)入?yún)^(qū)，也可能因調(diào)水引發(fā)如瘧疾、腦炎、吸血蟲病等疾病，造成外來物種入侵和污染輸入，從而具有一定風(fēng)險。且與海水淡化一樣都是投資較高的一種水資源利用模式。

雨水利用[6]也是當(dāng)前比較流行的開源方式，主要是通過對雨水徑流的收集、入滲等方式，達(dá)到控制雨水徑流污染、防止城市洪澇災(zāi)害、改善生態(tài)環(huán)境的目的。但是濱城區(qū)月降水差異顯著，以2013年為例，最高月降水量能達(dá)年降水量的61.5%，最低月降水量僅占0.07%。若采用雨水收集方式，則一年大部分月份，雨水收集處理設(shè)施將處于空閑期，造成資金浪費。若采用入滲等間接利用方式，由于濱城區(qū)地下水埋深較淺，需要具體考慮城區(qū)雨水徑流污染對綠地、土壤、地下水的影響，可見雨水利用尚處于起步階段，其管理措施和理論基礎(chǔ)尚不完善。

中水回用主要是指城市污水或生活污水經(jīng)處理后可在一定范圍內(nèi)用于如室內(nèi)的沖廁、室外的綠化、車輛清洗、工業(yè)用水等用途。中水水源穩(wěn)定，實施性較強，小到小區(qū)，大到污水處理廠都適用，其相對投資及運行成本較低，不僅能節(jié)省珍貴的水資源，又可以緩解城市市政排水管道壓力，具有顯著的社會與生態(tài)效益。由此可見中水回用技術(shù)由于具有減少污染和開源節(jié)流的雙重功效，應(yīng)當(dāng)成為解決濱城區(qū)水資源供需矛盾的首選方法。

2.2 濱城區(qū)中水回用潛力分析

2.2.1 中水回用的應(yīng)用特點

當(dāng)前我國中水回用主要用于沖洗廁所、清洗汽車、綠化或冷卻水補充等非飲用水。中水處理設(shè)施主要分為建筑物的中水回用和城市污水再生回用。北京明確要求建筑面積在5萬m2以上，或可回收水量大于150m3/d的居住區(qū)和集中建筑區(qū)等新建工程，必須建設(shè)中水設(shè)施[7]。至此在開展中水回用的前10年，我國中水多數(shù)以各單位建筑物自成系統(tǒng)的方式進行處理回用，即本單位建筑物的廢水經(jīng)處理后，回用本單位的沖廁、綠化等。這種應(yīng)用方式多出現(xiàn)在大型賓館、院校、機關(guān)事業(yè)單位及部分工廠企業(yè)，其特點是管理方便、權(quán)責(zé)分明、在初期發(fā)展較快。然而隨著水資源緊缺矛盾的加劇，僅發(fā)展以建筑物中水回用為主的小型中水系統(tǒng)已不能適應(yīng)當(dāng)前污水資源化的需求，在此情況下，區(qū)域中水回用系統(tǒng)、城市污水再生水系統(tǒng)隨之展開，這種處理方式主要針對污水處理廠的二級出水，在此基礎(chǔ)上投建污水廠再生回用工程，從而使中水回用的范圍加大，用水規(guī)模得到提升。

2.2.2 濱城區(qū)中水需水量的預(yù)測

按照上述內(nèi)容，可知中水回用主要用于沖洗廁所、洗車、綠化、工業(yè)冷卻水，因此根據(jù)不同用途針對中水回用的需水量進行分析。

綠化道路用水量：截至2014年，濱城區(qū)綠化覆蓋面積為4287.7hm2，道路保潔面積為1890萬m2[8]。綠化用水為1.0～3.0L/（m2·d）；澆灑道路用水為2.0～3.0L/（m2·d）[9]，按照綠化用水為2.0L/（m2·d），澆灑道路用水2.5L/（m2·d）計算。濱城區(qū)市政綠化用水量為8.575萬m3/d，澆灑道路用水4.725萬m3/d。

沖廁水量：截至2014年濱城區(qū)居民家庭用水一年約為2089萬m3。住宅沖廁用水一般占給水量的25%～30%[10]。在此選擇沖廁用水占給水量的28%。

則沖廁需水量為：Qx=Qa[]365·F

式中：Qa為濱城區(qū)居民年用水量；F為沖廁用水占給水量的百分比，取28%，則沖廁需水量為1.6萬m3/d。

綜上所述，濱城區(qū)中水需水量為市政綠化用水量、澆灑道路用水量、沖廁用水量的累加值，約為14.9萬m3/d。

2.2.3 濱城區(qū)中水原水量的計算

中水原水量：Qy=α·Q[]365·β

式中：Q為濱城區(qū)年供水總量，取7407.5萬m3[8]；β為給水量計算排水量的折減系數(shù)，取0.8；α為最高日給水量折算成平均日給水量的折減系數(shù)[11]，一般為0.67～0.91，在此取0.8，則濱城區(qū)所能提供中水原水量約為13萬m3/d。

供水量略小于中水需水量，其不足部分再用自來水作為補充水量。從而通過中水回用，每年可提供約4.7億m3的雜用水，如前文所述，濱城區(qū)年缺水量約1.7～2億m3，由此可以看出，通過中水回用可大大緩解濱城區(qū)供需水的矛盾。

2.3 濱城區(qū)中水回用經(jīng)濟分析

中水工程的成功實施不但要求節(jié)約水資源，解決用水供需矛盾，還必須要求加強經(jīng)濟觀念，盡可能節(jié)約投資、運行費用和占地面積。因此我們必須重視中水工程的技術(shù)經(jīng)濟分析，以保證取得良好社會效益和經(jīng)濟效益。對中水工程，人們最關(guān)注的經(jīng)濟分析主要指標(biāo)為基建投資和運行成本[12]。

2.3.1 基建投資

基建投資包括土建投資和設(shè)備費用兩大部分，經(jīng)濟分析中常采用單位水量基建投資進行比較。

單位水量基建投資費用[元/（m3·d）]=中水工程基建投資（元）[]中水工程日處理水量（m3/d）=中水工程土建投資（元）+中水工程設(shè)備投資（元）[]中水工程日處理水量（m3/d）

2.3.2 運行費用

中水設(shè)施運行費用一般包括藥劑費用、人工費、電費等，需要按照單位水量所消耗的各種費用進行疊加，如表1所示。

2.3.3 投資規(guī)模預(yù)測

根據(jù)設(shè)計中水工程類型及當(dāng)?shù)叵嗨乒こ虨橥顿Y參考，采用類比法對工程投資進行估算，考慮工程建設(shè)時間與當(dāng)前不同，考慮物價漲落對投資指標(biāo)進行估算[12]。

E=A（1+b）N

式中：E為現(xiàn)時設(shè)備投資指標(biāo)（元/m3/d）；A為參考值當(dāng)時投資指標(biāo)；b為參考值至當(dāng)前年平均物價上漲率（%）；N為參考值至現(xiàn)時的年份（年）。

以濱州市鄒平縣第二城市污水處理廠再生水回用工程為例[13]，該工程日回用中水5萬m3，采用水解+倒置A2O+微絮凝過濾工藝，進水水質(zhì)為污水處理廠一級A排水標(biāo)準(zhǔn)，各項水質(zhì)指標(biāo)較高，而處理要求需達(dá)到冷卻循環(huán)用水及景觀雜用水標(biāo)準(zhǔn)。工程投資5118.49萬元，其平均投資指標(biāo)為1023.7元/（m3/d）。該工程至今已近5年，濱州市年平均物價上漲率3.8%[8]，代入上式可計算新建中水工程規(guī)模為13萬m3/d，采用A2O及微絮凝過濾工藝，其總投資約為16036萬元。

參考我國當(dāng)前再生水回用工程[14]，其中水設(shè)施處理電費約為0.8元/m3，藥劑費約為0.1元/m3，人工費約為0.4元/m3，維修費為16036×1%/365/13=0.04元/m3，折舊費為16036/365/15/13=0.23元/m3，則中水設(shè)施運行費用合計約為1.57元/m3。濱州市自來水單價為1.6元/m3，加上污水處理費用0.7元/m3，所需水價為2.3元/m3，若采用中水回用相當(dāng)于每立方米節(jié)約0.73元，一年可節(jié)約3464萬元，按投資16036萬元計算，投資回收期約5年，按設(shè)備使用年限15年計算，效益費用比[15]為3.2。由此可見，中水制水成本相對較低，經(jīng)濟效益明顯，此外通過中水回用還可減少環(huán)境污染引起的社會損失，可見建設(shè)中水工程對整個社會來說是合算的。

3 總結(jié)

中水回用工程是解決濱城區(qū)水資源供需矛盾的重要措施之一，其供水規(guī)?？梢跃徑鉃I城區(qū)的缺水量，其運行成本較低，能夠產(chǎn)生較大的環(huán)境經(jīng)濟效益，對于城市的可持續(xù)性發(fā)展及濱州市生態(tài)園林城市的建立具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李永華.濱州市水系生態(tài)建設(shè)研究[D].濟南：山東大學(xué)2013：14～15.

[2]李 棟.濱州市節(jié)水型社會建設(shè)研究[D].濟南：山東大學(xué)，2013：8～20.

[3]王 華.濱州市水生態(tài)恢復(fù)研究與對策[J].水資源研究，2010，31（4）：24～25.

[4]陸連玉.中國中水回用的現(xiàn)狀分析和對策建議[J].能源與節(jié)能，2014（11）：96～97.

[5]喬友乾.煙臺市水資源開發(fā)利用的環(huán)境效益和高效用水模式研究[D].煙臺：煙臺大學(xué)，2014：8～9.

[6]陳為鐸.武漢市城區(qū)雨水資源化潛力及其可行性分析[D].武漢：華中師范大學(xué)，2014：11～15.

[7]北京市市政管理委員會，北京市規(guī)劃委員會，北京市建設(shè)委員會.關(guān)于加強中水設(shè)施建設(shè)管理的通告[R].北京：北京市市政管理委員會，北京市規(guī)劃委員會，北京市建設(shè)委員會，2006.

[8]濱州市統(tǒng)計局.2014濱州統(tǒng)計年鑒[M].濟南：山東省統(tǒng)計局印務(wù)中心，2014：357～363.

[9]中華人民共和國建設(shè)部.室外給水設(shè)計規(guī)范GB50013-2006[S].北京：中華人民共和國建設(shè)部，2006.

[10]夏樹威，王滌平，劉 海.建筑中水系統(tǒng)水量平衡計算探討[J].給水排水，2009，7（35）：80～82.

[11]中華人民共和國建設(shè)部.建筑中水設(shè)計規(guī)范GB50336-2002[S].北京：中華人民共和國建設(shè)部，2002.

[12]北京市節(jié)約用水管理中心.建筑中水設(shè)施運行與管理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：125～132.

[13]譚增英.淺析濱州市再生水的開發(fā)利用與實踐[J].城市建設(shè)理論研究，2011.12（21）：101～106.

[14]北京市節(jié)約用水管理中心.中水工程實例及評析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006：254～269.

[15]王 倩.城市中水回用系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟分析與研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2013：19～25.