滇池流域再生水資源現(xiàn)狀利用特征及效益分析

李中杰，鄭一新，張大為，楊　智

(昆明市環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650032)

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滇池流域再生水資源現(xiàn)狀利用特征及效益分析

李中杰，鄭一新，張大為，楊智

(昆明市環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650032)

摘要：針對“牛欄江-滇池”補水工程通水后滇池流域水資源格局變化，從滇池流域面臨水資源短缺與流域內(nèi)大量處理后達一級A標準的尾水資源這一對矛盾出發(fā)，對流域內(nèi)再生水資源產(chǎn)生及利用現(xiàn)狀、現(xiàn)狀利用特征及效益進行分析。研究結(jié)果表明，目前滇池流域采用“集中與分散相結(jié)合”的再生水利用模式，其中分散式再生水處理設(shè)施建設(shè)數(shù)量及處理規(guī)模呈現(xiàn)快速增長趨勢，而集中式再生水存在豐富的潛在資源量但現(xiàn)狀利用率較低；在不考慮再生水利用后產(chǎn)生回歸水的情況下，2013年流域內(nèi)再生水利用對污染物COD(Cr)、TN、TP、NH3-N的削減量分別為3365.4t、428.0t、56.2t、236.4t。從完善法規(guī)政策、嚴格標準體系、加強配套設(shè)施建設(shè)、創(chuàng)新體制機制、落實監(jiān)督管理和公眾參與等方面，提出了加強流域再生水利用的對策和建議。

關(guān)鍵詞：滇池流域；水質(zhì)凈化廠；再生水；效益

滇池流域面臨著資源性、水質(zhì)性和工程性缺水的多重壓力，人均水資源占有量不足300m3[1]，為全國人均水平的12%、全省平均水平的1/30，處于極度缺水狀態(tài)，迫切需要不斷尋找新的水源替代。受益于滇池水質(zhì)改善及污染防治的要求，流域內(nèi)市政水質(zhì)凈化廠數(shù)量及處理規(guī)模大幅增長，每年產(chǎn)生大量達到《GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準且經(jīng)沉淀、過濾、消毒即可滿足城市雜用水質(zhì)要求的尾水資源?！芭诮?滇池”補水工程通水后向長期以來持續(xù)排入滇池及主要入湖河流的大量低污染水去向問題提出了挑戰(zhàn)。目前，針對再生水的相關(guān)研究多集中在水質(zhì)標準、運營管理、需求量核算、水量配置等方面[1-6]。本研究從系統(tǒng)掌握和分析滇池流域再生水資源產(chǎn)生及利用特征、效益著手，對于有效減少大量低污染水帶來的入湖污染負荷、緩解流域自身水資源短缺、實現(xiàn)流域內(nèi)尾水資源的多元化和高效綜合利用具有現(xiàn)實意義。

1研究區(qū)域概況

滇池流域位于云貴高原中部，昆明市西南部，地理坐標為東經(jīng)102°29′～103°01′，北緯24°29′～25°28′，屬長江流域金沙江水系，地處長江、紅河、珠江三大水系分水嶺地帶。流域面積2920 km2，為南北長、東西窄的湖盆地形，可分為山地丘陵、淤積平原和水域三個層次，主要涉及昆明主城區(qū)的五華、盤龍、官渡、西山、呈貢五區(qū)以及晉寧縣，共計55個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、街道辦事處(圖1)。

2再生水資源現(xiàn)狀利用及特征分析

目前，滇池流域采用“集中與分散相結(jié)合”的再生水利用模式[1]。集中式再生水處理設(shè)施主要以市政集中式水質(zhì)凈化廠處理尾水為資源，在研究區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)“生產(chǎn)-輸送-利用”的大循環(huán)；分散式再生水處理設(shè)施主要以達到一定規(guī)模的居民小區(qū)、學(xué)校、企事業(yè)單位等產(chǎn)生的污水為資源，在獨立區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)“生產(chǎn)-就地利用”的小循環(huán)。

2.1集中式再生水資源

2.1.1再生水資源產(chǎn)生情況

(1)潛在資源量

基于研究區(qū)域內(nèi)集中式再生水設(shè)施建設(shè)的實際情況，將昆明中心城區(qū)、縣域城鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)集中式污水處理設(shè)施排放尾水作為再生水潛在資源。截止2013年底，研究范圍內(nèi)共有集中式污水處理設(shè)施24座，污水處理能力達到176.75萬m3/d。

(2)處理設(shè)施及配套管網(wǎng)建設(shè)

目前，研究范圍內(nèi)已完成昆明市水質(zhì)凈化廠尾水再生水利用(一期)工程、昆明陽光高爾夫球場再生水供水工程等，涉及昆明市主城區(qū)第一至第六再生水處理廠、第十再生水處理廠及龍泉加壓泵站，總處理規(guī)模達到4.35萬m3/d，具體情況見表1。同時，自2009年起，配合道路建設(shè)陸續(xù)實施了再生水管網(wǎng)同步鋪設(shè)工程，第一至第五再生水處理廠配套建設(shè)了出水干管及服務(wù)范圍內(nèi)部再生水配水干管，建設(shè)完善了第四至第六以及第九再生水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)部分再生水配水干管，擴大了第五再生水處理廠供水規(guī)模及再生水管網(wǎng)，進一步建設(shè)完善了第一、第二、第六、第七、第八以及第十再生水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)部分再生水配水干管，使主城區(qū)初步形成一個整體的再生水供應(yīng)系統(tǒng)，保證了再生水系統(tǒng)的正常有效運行。

表1　集中式再生水處理設(shè)施基本情況統(tǒng)計表

2.1.2再生水資源利用特征分析

(1)利用方式及途徑

目前，昆明主城區(qū)已投入運行的再生水處理廠屬于集中式再生水處理設(shè)施，處理水質(zhì)均符合相關(guān)標準要求；現(xiàn)階段再生水供水主要用于四個方面：一是市政道路沖洗、沖廁、景觀、綠化用水；二是河道、公園、水體景觀補水；三是單位小區(qū)綠化澆灑、車輛清潔；四是建設(shè)施工用水，具體見表2。

表2　第一至第六再生水處理設(shè)施再生水利用情況統(tǒng)計表

(2)時空分布特征

2007年以來，通過建設(shè)再生水配套管網(wǎng)、新建提升泵站、增加取水點數(shù)量等手段，再生水處理設(shè)施不斷完善，全市集中式再生水利用量呈現(xiàn)逐年增長趨勢。2007—2013年全市集中式再生水利用量由8.6萬t增長至473萬t，累計增幅達5415%，年均增長95.1%，其中雨季(5—10月)、旱季(11月—次年4月)再生水利用量均呈現(xiàn)波動變化趨勢(圖2a)。以2010年為界線，旱季總體呈現(xiàn)“先升后降趨于穩(wěn)定”，雨季呈現(xiàn)“先降后升趨于穩(wěn)定”。從各再生水處理廠利用量來看，2013年以第四、第五再生水處理廠再生水利用量較大，全年再生水利用量分別為246.3萬m3、148.8萬m3，分別占全年再生水利用總量的52.1%、31.5%(圖2b)，其余再生水處理廠利用量相對較小，占比均在10%以內(nèi)。

從圖2還可以看出，流域內(nèi)再生水利用呈現(xiàn)利用總量逐年增長、雨旱季利用量對稱波動變化、各再生水處理廠利用量差異性較大等特征。產(chǎn)生這種變化的主要原因：一是隨著集中式再生水處理設(shè)施不斷擴建，昆明主城區(qū)再生水生產(chǎn)能力不斷增加；二是通過建設(shè)再生水配套管網(wǎng)、新建提升泵站、增加取水點數(shù)量等，集中式再生水利用方式和途徑日益豐富，在一定程度上調(diào)動了潛在再生水用戶的積極性；三是隨著《昆明市城市再生水利用專項資金補助實施辦法》、《昆明市再生水管理辦法》相繼頒布實施，使得集中式再生水用戶數(shù)量不斷增加、再生水用戶類別呈現(xiàn)出多樣化，逐步由最初的小區(qū)綠化、景觀用水向道路清掃、市政綠化、工業(yè)用水等方面拓展。

2.2分散式再生水資源

(1)處理設(shè)施建設(shè)

自1998年昆明醫(yī)學(xué)院第一座再生水利用設(shè)施建成，昆明市主城區(qū)分散式再生水利用設(shè)施建設(shè)經(jīng)歷了從試點研究到全面推廣落實的過程，分散式再生水利用設(shè)施數(shù)量及處理規(guī)模呈現(xiàn)快速增加趨勢。截止2013年，昆明市分散式再生水利用設(shè)施共有410座，分散式再生水利用設(shè)施主要分布在五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)、西山區(qū)主城四區(qū)，合計占到處理設(shè)施總數(shù)的96.3%；而呈貢區(qū)、晉寧縣分布較少。據(jù)統(tǒng)計，2005—2013年昆明市主城區(qū)分散式再生水利用設(shè)施設(shè)計處理規(guī)模從2.15萬m3/d增加到13.37m3/d，累計增長了521%，年均增長25.6%。

(2)分布特征

從分布位置來看，在已建成的410座再生水利用設(shè)施中，以住宅小區(qū)、學(xué)校、工業(yè)企業(yè)區(qū)域分散式再生水處理設(shè)施數(shù)量最高，分別達到38.8%、23.6%、14.3%，合計占到處理設(shè)施總數(shù)的76.7%。而酒店商場、監(jiān)獄或教養(yǎng)所、行政事業(yè)單位、體育場、停車場等分布較少，所占比重均在6%以內(nèi)。

(3)利用方式

根據(jù)全市分散式再生水資源處理、輸送、利用均在獨立的區(qū)域內(nèi)進行小循環(huán)的實際情況，各分散式再生水利用設(shè)施處理后達標的再生水主要用于景觀、綠化、道路、沖廁、洗車等方面，其中再生水用于綠化的再生水處理設(shè)施數(shù)量最多，占設(shè)施總數(shù)的33.3%。

3再生水資源現(xiàn)狀利用效益分析

再生水是污水經(jīng)適當處理后，達到一定水質(zhì)指標，滿足某種使用要求，可以進行循環(huán)再利用的水資源。通過利用再生水資源，既可節(jié)約水資源、提高水資源的利用效率與效益、減輕供水壓力，又可降低社會經(jīng)濟發(fā)展的排污量、減輕環(huán)境壓力、節(jié)省污水處理費用[1]，是推進滇池水污染防治、大力推進昆明節(jié)水型城市建設(shè)、促進資源節(jié)約型與環(huán)境友好型的和諧社會發(fā)展、實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的重要舉措。因此，合理利用再生水既能減少水環(huán)境污染，又可以緩解水資源緊缺的矛盾，具有較高的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

3.1社會效益分析

(1)能夠有效緩解水資源供需矛盾

經(jīng)處理達到標準的再生水資源，能夠滿足部分生活和生產(chǎn)用水對水質(zhì)的要求，與新鮮水資源相互補充，減少了區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展對新鮮水資源的需求與取用量，在一定程度上減輕了優(yōu)質(zhì)新鮮水資源供給不足的壓力，緩解了區(qū)域水資源短缺和供需矛盾[1,6,8]。

(2)符合社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢及昆明市節(jié)水城市建設(shè)要求

再生水是經(jīng)污水處理回用的較為理想的第二水源，具有不受氣候條件和其它自然條件的限制，不與臨近區(qū)域爭水，就地可取，穩(wěn)定可靠，保證率高等優(yōu)點[8]。通過利用再生水，既節(jié)省寶貴的水資源又可減少水污染，相當于提高了用水效率，也減少了新增的用水。同時，對城市污水進行再生水利用，也符合國家鼓勵、省市關(guān)于城市污水再生利用相關(guān)規(guī)定和節(jié)水要求，契合昆明市目前已經(jīng)創(chuàng)建為全國節(jié)水型城市的內(nèi)在需求，將極大節(jié)約新鮮水用量，對于近年來節(jié)水抗旱保供水、保民生具有十分積極的社會意義。

(3)是區(qū)域經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的需要

昆明是云南省政治、經(jīng)濟、文化中心，未來將建設(shè)成為“中國春城、歷史文化名城、高原湖濱特色生態(tài)城市、面向西南開放城市”的世界知名旅游城市。而滇池是昆明賴以生存和發(fā)展的“母親湖”，具有工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水、調(diào)蓄、防洪、旅游、航運、水產(chǎn)養(yǎng)殖、調(diào)節(jié)氣候等多種功能，對昆明市的國民經(jīng)濟和社會發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。通過再生水資源綜合利用，能夠削減大量入湖污染負荷特別是主城區(qū)入湖污染負荷，改善城市水環(huán)境，對于加快滇池污染治理步伐、促進昆明市實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3.2生態(tài)環(huán)境效益分析

再生水利用是治理和減輕日趨嚴重的水體污染的有效途徑之一。通過污水再生利用，減輕了城市建設(shè)發(fā)展對自然環(huán)境的破壞與污染，達到“治污先截污、治水先節(jié)水”的目的，減少了污染物的排放量，從源頭就地削減污染負荷，有效地保護了滇池的生態(tài)環(huán)境，是深入貫徹落實市委、市政府“一湖兩江”流域水環(huán)境治理“四全”工作的具體體現(xiàn)。同時，再生水利用防止了重新開采新水資源對環(huán)境造成的不利影響，并間接使得部分被污染的水體逐漸更新復(fù)活，減少了治理水環(huán)境污染的投資成本[8]。

以2013年為例。對流域內(nèi)集中式、分散式再生水利用產(chǎn)生的污染物削減量進行測算，其中以2013年度昆明主城區(qū)水質(zhì)凈化廠出水濃度均值作為集中式再生水處理廠進水指標，以2013年度昆明主城區(qū)水質(zhì)凈化廠進水濃度均值作為分散式再生水處理設(shè)施進水指標；結(jié)合研究區(qū)域再生水利用以市政道路清掃、綠化澆灑等城市雜用以及部分景觀水體補水的實際情況，在不考慮再生水利用后產(chǎn)生回歸水的情況下，初步核算得到2013年流域內(nèi)再生水利用對污染物CODCr、TN、TP、NH3-N的削減量分別為3365.4t、428.0t、56.2t、236.4t。具體結(jié)果見圖5。

3.3經(jīng)濟效益分析

(1)能夠有效降低水資源開發(fā)利用成本

在政府政策法規(guī)保障作用下，再生水利用免去了資源稅和污水處理費，再生水的制水與取水成本都較自來水低，相比遠距離調(diào)水以及地下水開采的水資源開發(fā)利用成本，再生水工程投資費用具有明顯的價格優(yōu)勢，大大降低了用水戶的水費開支與用水成本[8]。同時，再生水利用可以實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，進行分質(zhì)供水，提高水資源的經(jīng)濟利用效率，保證水資源的可持續(xù)利用。

(2)促進再生水行業(yè)健康發(fā)展

通過加強再生水行業(yè)的規(guī)范管理與扶持引導(dǎo)，制定出臺的《昆明市城市節(jié)約用水管理條例》、《昆明市再生水管理辦法》等文件，均規(guī)定城市再生水生產(chǎn)企業(yè)可以向用水戶適當收取費用，從而實現(xiàn)再生水行業(yè)的健康發(fā)展，推進再生水行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。同時，由于再生水利用成本相對較低，企業(yè)可節(jié)省部分資金進行污水治理[8]，以減輕企業(yè)污水對環(huán)境污染，間接增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。

(3)其他方面

近年來，相關(guān)研究表明，水污染可能造成糧食作物、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品產(chǎn)量下降，人類發(fā)病率上升、醫(yī)療保健費用增加及勞動生產(chǎn)率下降。據(jù)統(tǒng)計，我國排水系統(tǒng)及污水處理設(shè)施建設(shè)，每投入一元可以減少因水污染造成的健康損失、地價損失、農(nóng)業(yè)損失、工業(yè)損失共計3.72元[9,10]。而通過處理設(shè)施建設(shè)并實施再生水利用，能夠避免此類風(fēng)險及損失發(fā)生。

4加強流域再生水利用的對策和建議

(1)盡快完善法規(guī)、政策，促進再生水安全利用和良性循環(huán)

在現(xiàn)有政策措施基礎(chǔ)上，盡快建立和完善相應(yīng)的政策、法規(guī)、技術(shù)標準等，把污水處理事業(yè)納入法制化軌道，保證再生水回用系統(tǒng)的良性循環(huán)[7]。制定出臺有關(guān)企業(yè)使用不同水資源的相應(yīng)政策，對企業(yè)單位的用水行為進行限制，明確規(guī)定污水再生利用企業(yè)必須承擔(dān)基本的水質(zhì)監(jiān)控責(zé)任及必要的投資；同時，通過再生水利用專項資金補貼等利益手段擴大再生水的使用范圍，進一步明確和細化再生水利用的具體處罰辦法，制定處罰條例保證標準的貫徹執(zhí)行[1,7]。

(2)嚴格執(zhí)行標準體系，強化再生水水質(zhì)管理

再生水來源于水質(zhì)凈化廠尾水，其水質(zhì)存在一定風(fēng)險，尤其是再生水中的內(nèi)分泌干擾物，通過綠化或澆灑道路等方式散發(fā)到空氣中，對行人健康會造成影響[6]。因此，應(yīng)該出臺嚴格的地方性再生水水質(zhì)標準，進一步健全再生水水質(zhì)監(jiān)督管理制度，提高再生水水質(zhì)管理水平，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)水優(yōu)用、分質(zhì)供水，通過再生水利用體現(xiàn)更為顯著的資源、經(jīng)濟、社會以及環(huán)境效益[8]。同時，加強公共場所利用再生水應(yīng)該制定嚴格的水質(zhì)標準和監(jiān)測機制，尤其是對水中微量污染物的研究、控制與監(jiān)測。

(3)加強基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)，有效提高再生水利用率

針對目前集中式再生水處理設(shè)施單一水質(zhì)標準供水，而不同用戶對再生水水壓要求等需求有差異的實際情況，對不同類型用戶采用分壓供水方式。針對市政綠化、道路澆灑、洗車等用水量相對小但對水壓要求高的用水戶，適宜沿城市道路敷設(shè)管道、配套建設(shè)高壓配水系統(tǒng)；針對河湖景觀補水量大但對水壓要求低的用水戶，適宜沿河岸綠帶敷設(shè)枝狀補水管道、建設(shè)獨立的河湖補水低壓系統(tǒng)。同時，在不同系統(tǒng)之間設(shè)置連通管道，通過閥門控制實現(xiàn)互補和備用，也可以考慮利用河道作為輸配水通道，低區(qū)域通過泵站提升滿足工業(yè)、綠化、道路澆灑、沖廁等用戶用水需求[6]。

(4)創(chuàng)新體制機制，推進再生水利用產(chǎn)業(yè)化

引入再生水水權(quán)概念，按照“誰投資、誰受益，誰使用、誰付費”的原則，建立再生水工程投融資體制，擴大再生水工程投融資渠道，實現(xiàn)投資主體多元化、運營主體企業(yè)化、運作管理市場化的發(fā)展模式[8]，推動再生水利用工程設(shè)施的建設(shè)和管理，依靠價格手段推動再生水利用市場的形成，促進再生水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，使水資源的社會循環(huán)處于良性的循環(huán)狀態(tài)。同時，按照“補償成本、合理受益、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價、公平負擔(dān)”的原則，科學(xué)制定再生水的價格，使不同的水價反映不同的成本、水質(zhì)和用途，使價格杠桿在水資源市場中充分發(fā)揮主導(dǎo)作用[7]。

(5)落實監(jiān)督管理和公眾參與，營造再生水利用良好環(huán)境

建立“一源一檔”工作機制，加強對再生水資源信息的收集、統(tǒng)計、匯總和分析工作。在再生水“生產(chǎn)-輸送-利用”的過程中，各環(huán)節(jié)的專業(yè)管理人員都要加強監(jiān)管力度，制定合理的管理規(guī)范，使再生水的安全維護有所保障，防止發(fā)生二次污染[7]。充分利用電視、廣播、網(wǎng)絡(luò)等多種宣傳手段，廣泛、深入、持久地開展再生水利用的宣傳教育，增強全民節(jié)水意識，使污水資源化再生利用深入民心，提高公眾對再生水資源的關(guān)注度，鼓勵公眾對再生水管理進行參與和監(jiān)督。

致謝：感謝國家水體污染控制與治理科技重大專項(2013ZX07102-006)對本研究的支持，本研究部分數(shù)據(jù)來源于項目組成員的研究結(jié)果，在此深表感謝！

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Analysis of Reclaimed Water Resources Utilization Characteristicsand Benefits in the DianchiLake Basin

LI Zhong-jie, ZHENG Yi-xin, ZHANG Da-wei, YANG Zhi

(Kunming Institute of Environment Science, Kunming Yunnan 650032,China)

Abstract：The“NiulanjiangDianchi” replenishment project has changed the resources pattern in the Dianchi Lake Basin.In terms of the contradiction between water resources shortage and a large number of tail water resources in the Dianchi Lake Basin, the present status of the renewable water resources and utilization were analyzed. The results suggested that the “combining centralization and decentralization” pattern was the way of using the reclaimed water in the Dianchi Lake Basin. The number of treatment facilities of the decentralized reclaimed water treatment showed a rapid growth trend in scale. However, the highly potential water resources from the centralization treatment facilities has low utilization rate. If not considering the returning water, the removal of COD(Cr), TN, TP, and NH3-N from the reclaimed water were 3365.4 tons, 428.0 tons, 56.2 tons, 236.4 tons in 2013. Finally, the countermeasures and suggestions to strengthen the use of recycled water were proposed in the Dianchi Lake Basin in the respects of improvement of policies and regulations, strict standard system, strengthening infrastructure construction, innovative institutional mechanisms, management and public participation and so on.

Key words：the Dianchi Lake Basin; water purification plant; reclaimed water; benefits

中圖分類號：X52

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)03-0012-06

作者簡介：李中杰(1983-),男,河南商丘人,碩士,工程師，主要從事環(huán)境科學(xué)、低碳發(fā)展方面研究。

基金項目：國家水體污染控制與治理科技重大專項課題(2013ZX07102-006)資助。

收稿日期：2015-11-01