污水資源化利用模式與對策研究

朵建文 王瑾 王芳 展?fàn)幤G 鄭博文 楊旭

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714122

摘要：隨著水污染的加劇和水資源的短缺，污水資源化利用已經(jīng)成為改善水污染、緩解用水壓力的必然選擇。針對蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院（院本部）所處的地域與水源現(xiàn)狀的現(xiàn)實，分析了近年來供水、用水和排污情況，提出了構(gòu)建中水回用處理工藝的污水資源化利用方式和促進實施污水資源化及循環(huán)利用需要采取的幾點對策建議。

關(guān)鍵詞：污水資源化；柳溝河；中水回用；實施對策

近年來，隨著我國各級政府部門對環(huán)境保護工作力度的不斷加強，城市環(huán)境污染治理和污水資源化利用已經(jīng)取得了顯著的成績，尤其是新修訂的《環(huán)境保護法》于2015年1月實施后，更制度化地推動了各項環(huán)保工作的有效落實。城市污水資源化利用工作在管理運行模式、工藝流程設(shè)計、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范等多方面都進行著積極的探索和實踐。但是，處于面源污染較嚴(yán)重的廣大農(nóng)村和部分主要城市周邊小城鎮(zhèn)的環(huán)境污染問題還沒有得到根本有效解決，不僅污水處理能力過弱，而且污水更難做到資源化再利用，污水回用率（污水再生利用量/污水處理量）非常低下。本文以地處小城鎮(zhèn)和農(nóng)村結(jié)合部的蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，針對院本部范圍內(nèi)的污水資源化處理利用方式和實施對策進行了探討。

1 基本概況

1.1 自然地理位置和環(huán)境條件

學(xué)院本部地處在蘭州市城區(qū)東部所屬范圍城關(guān)區(qū)東崗鎮(zhèn)和榆中縣和平鎮(zhèn)交界處的竇家山上，常年受大陸性干旱氣候影響，多年平均降水量僅為324.84mm，而多年平均蒸發(fā)量則達1468.00mm，使得山地區(qū)域內(nèi)空間性及時間性水資源十分匱乏[1]。加之本地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的長期缺失，以及黃河水源的日益短缺與和平鎮(zhèn)中小企業(yè)排污造成柳溝河水體的污染加劇，這就極有可能造成學(xué)院及周邊生態(tài)環(huán)境的加速惡化。

1.2 學(xué)院所處柳溝河水域水質(zhì)情況

柳溝河位于蘭州市東10km處， 屬于黃河蘭州段的一級支流，發(fā)源于南部興隆山脈的菜子山，流經(jīng)榆中和平、來紫堡鄉(xiāng)至桑園子入黃河，流域面積115.7km2，河流長度26km。學(xué)院位置所處柳溝河水域中游的和平村以西，經(jīng)馬強等人對柳溝河流域不同樣點水樣重金屬分析，結(jié)果表明和平村取樣點水中懸浮物沉淀， 存在鉻、銅、汞、鉛和鋅等重金屬元素，但符合Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)， 且鎳沒有超標(biāo)[2]。經(jīng)展?fàn)幤G等人對柳溝河橋下游100m處的46月水樣分析，結(jié)果表明柳溝河污水色度、懸浮物、氨氮、總磷、化學(xué)需氧量等指標(biāo)含量均超出國家排放標(biāo)準(zhǔn)，水體酸度和六價鉻含量符合國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)[3]。柳溝河目前已成為所屬流域的主要排污渠，排污量大，中游的部分城市生活和部分工業(yè)污水未經(jīng)處理就直接排人黃河， 造成柳溝河下游柳溝河橋處水污染嚴(yán)重，黃河蘭州段水體水質(zhì)下降， 影響下游的正常生產(chǎn)生活。

2 學(xué)院供用水和排污現(xiàn)狀及資源化利用設(shè)想

經(jīng)筆者對院本部近年來供水和用水情況及2016年教學(xué)及生活區(qū)域內(nèi)主要樓宇的污水排放情況進行調(diào)研匯總，統(tǒng)計了近五年主要用途用水量及概算費用（如圖1、圖2所示），分析了污水產(chǎn)生的來源，污水成分和排污量（如表1所示）。

2.1 供水和用水情況

院本部依山而建，整體綠化面積為11.5萬m3，占總占地面積的32.2%。根據(jù)地形特點和實際需要現(xiàn)已有三個不同功能用途的蓄水池，一個是500m3的生活用水蓄水池，用于日常教學(xué)、辦公和生活用水，包括校園內(nèi)綠化用水和水利大壩景觀用水；一個是300m3的消防用水蓄水池，存留備用；應(yīng)蘭州市南北兩山區(qū)域生態(tài)綠化的要求，后山（207畝）山頂建有一個200m3的綠化用水蓄水池，常年來直接引用黃河水進行后山山體植被綠化。

目前校園內(nèi)所使用的自來水均由相鄰單位甘肅省水土保持研究所下屬水廠提取黃河水，進行二級處理后供給保障。因上下山體高差較大，在校內(nèi)已建有四個分級水力加壓泵站，通過設(shè)置低區(qū)、中區(qū)、中高區(qū)和高區(qū)進行分段供水。除高區(qū)使用綠化用水蓄水池存水外，其他三個區(qū)位于校園內(nèi)教學(xué)和生活場所較集中的區(qū)域，均使用的是生活用水蓄水池存水。

備注：截止到2016年底水保所水廠自來水收費標(biāo)準(zhǔn)按270元/立方計算收取，2017年起自來水收費標(biāo)準(zhǔn)按2.85元/立方計算收取。

從近五年校園用水量使用情況來看，學(xué)校教學(xué)及生活用水量（包含建筑施工和消防等）占校園自來水總用量的80.8～86.2%，屬絕大部分水源消耗；校園綠化用水量占校園自來水總用量的13.8～19.2%，屬季節(jié)性綠化灌溉。

2.2 污水排放情況

經(jīng)實地調(diào)查，校園內(nèi)各個樓宇的生活污水由三根主管道收集后集中于賓館和家屬樓側(cè)面的一處排污口進行排放，并匯入城市下水管網(wǎng)。

從表1中可以看到，校園內(nèi)污水主要以學(xué)生公寓、賓館、家屬樓、教學(xué)樓和辦公樓等人員密集場所產(chǎn)生的洗浴廢水和沖廁廢水為主，經(jīng)過取樣分析發(fā)現(xiàn)這類污水水量具有“晝夜不均、冬少夏多”的周期性波動規(guī)律，而且水質(zhì)相對穩(wěn)定，組成成分簡單，污染程度相對較輕，完全可以考慮進行中水回用的污水資源化利用方式。但是這類污水中的陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸（LAS）指標(biāo)濃度較高，屬生物難降解物質(zhì)，所以，要高效穩(wěn)定地去除廢水中的LAS，就必須提高廢水的可生化性，這是能否順利實施中水回用的關(guān)鍵。

3 學(xué)院污水資源化利用的主要實施對策建議

實施污水資源化及循環(huán)利用，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能減排校園和環(huán)境優(yōu)美的生態(tài)校園，是解決目前院本部所面臨的區(qū)域環(huán)境資源型缺水和污染型缺水問題，提高水資源使用效率最有效的開源節(jié)流方式。

從學(xué)院當(dāng)前發(fā)展和生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀看，既具備較好的資源條件和優(yōu)勢，當(dāng)然也會出現(xiàn)一定的困難和問題。所以，必須從現(xiàn)實著手，以學(xué)院未來長遠發(fā)展的大局出發(fā)，及早謀劃，積極采取相對合理有效的措施和對策，盡早實施污水資源化利用，實現(xiàn)綜合辦學(xué)實力發(fā)展和生態(tài)環(huán)境發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。為此，還必須采取以下幾條措施和對策。

3.1 提高認識，加強教育，高度重視實施污水資源化的重要意義

為及早開展污水資源化及循環(huán)利用，應(yīng)首先提高大家環(huán)境保護、資源節(jié)約和廢水再生利用的意識，增強水資源稀缺的危機感，倡導(dǎo)生態(tài)價值觀和綠色消費觀，使教職工特別是領(lǐng)導(dǎo)干部首先樹立牢固的可持續(xù)發(fā)展思想，在決策和消費時能夠符合環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求[4]。

要充分認識污水資源化利用給學(xué)院發(fā)展帶來的好處，一方面能夠減輕或避免遠距離輸送市政自來水的供水壓力，另一方面也能夠大大節(jié)省購買自來水的成本，轉(zhuǎn)而免費使用自制的中水。這就要求我們要逐步消除人們對自來水長期依賴的思維定式， 增強人們對再生水的心理接受能力，從根本上改變處理污水、污水回用賠錢的錯誤看法， 樹立污水資源化利用的正確觀點[5]。尤其是作為地處特殊地理位置的院本部，更應(yīng)將污水進行資源化處理，回用于校園建設(shè)，既治理污染，又開辟第二水源（但暫不作為飲用水源），是符合國情、省情和地情的重大舉措。

從學(xué)院教育教學(xué)和服務(wù)管理的角度出發(fā)，我們已經(jīng)建有一個集環(huán)境監(jiān)測與控制技術(shù)和環(huán)境工程技術(shù)兩個專業(yè)為重點的環(huán)境專業(yè)群，并擁有9個校內(nèi)實習(xí)實訓(xùn)室和13個校外實習(xí)實訓(xùn)基地，師資隊伍人員年輕、富有活力，每年環(huán)境類專業(yè)平均計劃招生近200人，具備較好的軟硬件基礎(chǔ)。積極推進污水資源化利用，建成的一個中水回用處理系統(tǒng)也可作為環(huán)境專業(yè)特色的校內(nèi)實習(xí)實訓(xùn)基地，很好地滿足環(huán)境專業(yè)教學(xué)做一體化的需求；設(shè)施系統(tǒng)四周也可建造小型園林式環(huán)境教育景觀文化園和文化墻，就地?。ㄖ校┧茫ㄖ校┧?，做到“讓水活起來”，服務(wù)于生態(tài)校園的建設(shè)。

3.2 科學(xué)規(guī)劃，合理布局，因地制宜地開展污水資源化及循環(huán)利用

2016年1月1日，蘭州市政府已對蘭州市城鎮(zhèn)居民用水正式實行階梯價格制度，雖然學(xué)校教學(xué)和學(xué)生生活屬于非居民用戶，用水價格按照居民用水第一級水價的1.125倍執(zhí)行，即為1.97元/立方米。

雖然這個市政用水價格標(biāo)準(zhǔn)比現(xiàn)在使用的水保所水廠價格標(biāo)準(zhǔn)要低，但是限于市政供水資源緊張的壓力，還未能將市政用水引入學(xué)院供水管網(wǎng)。建議學(xué)院考慮到與水保所整合后的區(qū)位優(yōu)勢和先天條件，在加強原有水廠自來水供應(yīng)水質(zhì)水量的基礎(chǔ)上，積極開展污水資源化利用技術(shù)，不僅可行且經(jīng)濟合理，能夠起到顯著的節(jié)水效果，具有明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

我們可綜合各種現(xiàn)實條件選用占地空間小、處理效率高、出水水質(zhì)好、流程簡單的中水回用處理工藝。同時，考慮到地理高差帶來的供水便捷程度和成本合理問題，以及現(xiàn)今占地緊張的困難，筆者參考了國內(nèi)部分高校中水回用實例，建議在很快解決了院本部建設(shè)用地困難的瓶頸問題之后，研究在處于低區(qū)供水相對穩(wěn)定的賢珺宇賓館旁設(shè)計建造一座該工藝的中水處理站，改造和建立保證中水回用的獨立管網(wǎng)系統(tǒng)，出水經(jīng)消毒后加壓輸送到整個校園，既可作為城市雜用水用于校園綠化、樓宇沖廁、道路清掃、車輛沖洗、建筑施工和消防，也可作為環(huán)境用水補充校園水利大壩、環(huán)境教育景觀文化園等景觀用水。

3.3 精心設(shè)計，優(yōu)化工藝，積極推進單位節(jié)能減排目標(biāo)和示范效應(yīng)

為積極推行清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排，我們可按照“3R原則”有針對性地建立節(jié)能、節(jié)水、降耗的現(xiàn)代中水回用處理工藝，根據(jù)我國城市污水資源化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T189202002）、《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T189212002））和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T189182002）的相應(yīng)要求，得到符合院本部污水資源化利用需求的回用中水，以達到少排放甚至零排放的環(huán)境保護目標(biāo)和節(jié)能減排目標(biāo)，在地方區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護和學(xué)院特色發(fā)展過程中起到典型示范作用。

學(xué)院污水資源化利用可根據(jù)已有成功案例，參考選用兩級曝氣生物濾池（BAF）中水回用處理工藝，中水回用率可達100%?，F(xiàn)將該工藝主要構(gòu)筑物及指標(biāo)列表如下（如表2所示）。

工藝流程（如圖所示）：

3.4 強化管理，健全機制，全力保障污水資源化利用的持續(xù)進行

近年來在中水回用領(lǐng)域非常注重將城市生活污水作為可再生的水資源。根據(jù)資料顯示：城市供水的80% 轉(zhuǎn)化為污水后經(jīng)收集處理，其中70% 可以再次循環(huán)使用[6]。據(jù)此推算并結(jié)合院本部實際，這就意味著我們通過中水回用處理，可以在現(xiàn)有供水量不變的情況下，使日常可用水量增加50%以上。

實施污水資源化及循環(huán)利用符合國家建設(shè)節(jié)水型社會的要求，我們要把握國家出臺的相應(yīng)優(yōu)惠政策，并且建立多元化的污水資源化投資機制，可以采用國家投資、地方籌資、社會股份融資以及單位和個人集資的方式多渠道籌集資金積極建設(shè)中水回用處理工程。與此同時，還可以制定相應(yīng)的鼓勵和引導(dǎo)制度，完善相關(guān)機制。用政策制度引導(dǎo)在校師生的微觀生活行為，廣泛宣傳和普及污水資源化有關(guān)知識，消除師生家長對中水回用安全性的疑慮，并作為學(xué)生思想政治教育中環(huán)境育人和實踐育人的重要內(nèi)容。積極推廣校園生活節(jié)水措施，一方面實行計劃分質(zhì)用水，加大中水回用比例，最大限度地避免用水浪費和供水損失，提高用水的重復(fù)利用率，另一方面將中水回用實行產(chǎn)業(yè)化管理， 以污水資源化處理的產(chǎn)業(yè)化推動其向縱深發(fā)展。

4 結(jié)語

該研究通過采用理論探討與實證調(diào)查相結(jié)合的方式，針對學(xué)院特殊的地形條件、水源供應(yīng)、排污特征等實際情況進行現(xiàn)狀分析，探討實施的可行性并提出了主要對策建議。經(jīng)分析，實施中水回用后可節(jié)約自來水資源24.502萬立方/年，節(jié)省自來水經(jīng)費66.155萬元，除去中水回用日常運行費用10.80萬元，每年可節(jié)省學(xué)院日常運行總成本55.355萬元。這不僅為學(xué)院建設(shè)生態(tài)校園、示范校園提供科學(xué)決策依據(jù)，而且也為未來蘭州市榆中縣和平鎮(zhèn)的發(fā)展和小城鎮(zhèn)與農(nóng)村的污水資源化利用研究提供借鑒。

參考文獻：

[1]魯耀東.蘭州市中心城區(qū)城市污水資源化[J].中國市政工程，2006（5）：5657.

[2]馬強，劉理臣，董曉峰.對蘭州市榆中柳溝河流域水質(zhì)檢測與評價[J].甘肅科技，2010（4）：7678.

[3]展?fàn)幤G.黃河蘭州段柳溝河水質(zhì)現(xiàn)狀分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2014（20）：110111.

[4]趙振乾，高慶標(biāo)，馮琦.小城鎮(zhèn)廢水資源化利用模式及對策研究——以臨沂市河?xùn)|區(qū)八湖鎮(zhèn)為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（13）：40154017，4020.

[5]馬蘭，劉如琳，戴星.我國污水資源化存在問題及其對策[J].云南環(huán)境科學(xué)，2003（22）：6265.

[6]劉洪彪，武偉亞.城市污水資源化與水資源循環(huán)利用研究[J].現(xiàn)代城市研究，2013（01）：117120.

基金項目：2015年蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項目（課題編號：Z201502）

作者簡介：朵建文（1981），男，漢族，甘肅蘭州人，本科，理學(xué)學(xué)士，副教授，主要研究方向：環(huán)境污染與防治。