城域級(jí)再生水回用復(fù)興城市水系研究
——以烏魯木齊市為例

葉亞琦 ，吳 昊 ，王慧杰 ，王 佳

（1.北控水務(wù)（中國）投資有限公司，100102，北京；2.江蘇省淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，223005，淮安）

近年，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，對(duì)水資源的需求量越來越大，同時(shí)帶來了更嚴(yán)重的水環(huán)境污染，如何高效開發(fā)利用水資源并保護(hù)水環(huán)境成為全社會(huì)共同面對(duì)的挑戰(zhàn)。再生水作為城市水資源的一種，具有水源穩(wěn)定、水質(zhì)達(dá)標(biāo)、生產(chǎn)成本少、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，其回用具有廣泛的應(yīng)用前景和可以預(yù)期的穩(wěn)定市場(chǎng)。

一、烏魯木齊市水資源概況

新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市屬于典型的資源性缺水城市。根據(jù)《烏魯木齊市水資源公報(bào)（2015年）》，烏魯木齊市水資源總量11.978 3億m3，其中地表水資源量11.601 3億m3，地下水資源量5.741億m3，重復(fù)計(jì)算量5.364億m3。根據(jù)城市發(fā)展需水預(yù)測(cè)，2020年總需水量15.01億m3，2030年17.01億m3。而自治區(qū)下達(dá)的用水總量控制紅線為：2020年 13.78億m3，2030年13.84億m3，因此，2020年缺水量達(dá)1.23億 m3，2030年缺水量達(dá)3.17億m3。水資源不足將成為制約烏魯木齊市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要因素。烏魯木齊市現(xiàn)狀綠化和景觀用水基本上來自自來水或地下水，再生水利用率僅為18%。多條河道因長(zhǎng)期無水補(bǔ)給而干涸，水生態(tài)及水景觀效果急需提升。

為解決這一系列問題，響應(yīng)自治區(qū)黨委提出的“樹上山、水進(jìn)城、煤變氣、地變綠、天變藍(lán)、城變美”工作指示，全面解決水資源不足這一制約城市發(fā)展的主要矛盾，烏魯木齊市于2017年6月啟動(dòng)了“水進(jìn)城”項(xiàng)目。該項(xiàng)目是充分利用再生水，依托現(xiàn)狀及規(guī)劃水系，在保證水質(zhì)的基礎(chǔ)上，將烏魯木齊市再生水全部用于城市綠化和景觀用水，進(jìn)一步提升城市的生活品質(zhì)。

二、國外再生水應(yīng)用情況

大多數(shù)國家對(duì)再生水的利用都十分重視，如日本、以色列等國，在園林綠化、農(nóng)田灌溉、道路保潔、洗車沖廁、河湖補(bǔ)水等方面廣泛利用再生水。

1.日本再生水利用

日本從1955年開始利用再生水。受1977年節(jié)能政策調(diào)整和1978年福岡等城市水荒的影響，國家及地方制定了再生水利用指導(dǎo)計(jì)劃。2009年日本公布的《下水道白皮書》強(qiáng)調(diào)了污水再生利用在日本的重要性。為鼓勵(lì)設(shè)置再生水輸送系統(tǒng)，日本政府制定了獎(jiǎng)勵(lì)政策，通過減免稅金、提供融資和補(bǔ)助金等手段加以大力推廣。日本再生水主要用于缺水城市的河流補(bǔ)水、噴泉等景觀用水、寒冷地區(qū)的融雪用水、寫字樓和酒店等的沖廁用水、道路和公園綠地的灑水用水、工業(yè)用水或農(nóng)業(yè)灌溉用水等。

2.以色列再生水利用

以色列是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家。20世紀(jì)60年代，以色列便把污水再生利用作為一項(xiàng)國家政策。在利用方式上包括小型社區(qū)就地利用，中等規(guī)模城鎮(zhèn)和大城市區(qū)域級(jí)再生水利用工程。以色列是最早使用再生水進(jìn)行農(nóng)作物灌溉的國家之一，推行污水回用政策為國家的生存和發(fā)展提供了可靠保證。2010年，以色列污水年排放量約為5億m3，再生水年利用量約為3.5億m3。目前，以色列全國1/3的農(nóng)業(yè)灌溉使用再生水。

3.新加坡再生水利用

新加坡國土面積較小，人口密度大，水資源緊張，新加坡政府十分重視再生水的開發(fā)與利用，將其視為緩解水資源緊缺的主要手段。再生水大部分用于工業(yè)、商業(yè)、服務(wù)業(yè)等，此外有少部分再生水被注入蓄水池，與天然水資源混合后送往自來水廠，經(jīng)進(jìn)一步處理后達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。目前，新加坡再生水產(chǎn)量可達(dá)23.62萬m3/d，占日供水量的15%以上。根據(jù)初步預(yù)測(cè)，新加坡需水量將于2060年翻倍，即從195萬 m3/d增長(zhǎng)到 390萬m3/d，而其中，再生水占比達(dá)到55%。新加坡已經(jīng)通過價(jià)格提高新生水的使用量，同時(shí)，投入大量的研發(fā)力量，采用可持續(xù)性科技生產(chǎn)新生水。

三、烏魯木齊再生水利用研究

1.再生水利用量

根據(jù) 《烏魯木齊市水資源公報(bào)（2015年）》，烏魯木齊市廢污水排放總量2.377億m3（含八鋼、石化等區(qū)域），進(jìn)入城市市政排水管線末端廢污水處理量1.896 5億m3，占排放總量的79.8%。再生水廠處理能力達(dá)80.2萬m3/d（不含企業(yè)自建污水處理廠），年處理量 2.094 5億 m3，廢污水處理率88.1%；進(jìn)入城市市政排水管線廢污水量1.896 5億m3，集中處理量1.861 6億m3，城市廢污水集中處理率98.2%。再生水利用量0.527 6億m3，僅占處理量的28%，利用率較低。

2.綠化用水分區(qū)

依據(jù)《烏魯木齊市再生水綜合利用——水利設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃》，烏魯木齊市以蘇州路西延、喀什路、城北主干道東延為界，北部為供水低區(qū)，南部為供水高區(qū)。同時(shí)，結(jié)合再生水廠分布情況，以和平渠、河灘路、水磨溝河、王家溝等主要景觀渠系為核心，沿東西方向劃定了城北區(qū)域、米東區(qū)、烏昌新區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、高新區(qū)、新區(qū)、王家溝片區(qū)、雅山片區(qū)、紅光山片區(qū)、和平渠片區(qū)、天山區(qū)、水磨溝片區(qū)共12個(gè)片區(qū)，分區(qū)之間通過景觀渠系進(jìn)行連通。

圖1 烏魯木齊市“六主七支”水系

3.生態(tài)景觀水系

結(jié)合《烏魯木齊市水資源綜合利用規(guī)劃》《烏魯木齊市再生水綜合利用——藍(lán)綠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃》等相關(guān)規(guī)劃，在保證再生水水質(zhì)和水量的基礎(chǔ)上，梳理綠化用地，以“六主七支”水系為骨架（見圖1），利用再生水補(bǔ)充河道水系用水，以水為魂，營造城市水網(wǎng)系統(tǒng)。

4.整體生態(tài)需水量預(yù)測(cè)

經(jīng)分析，設(shè)計(jì)水平年2020年生態(tài)總需水量為1.755億m3，其中綠化需水1.280 4億 m3，生態(tài)景觀需水0.474 6 億 m3。

5.水資源配置方案

本次再生水資源配置的基本原則為：一是按照“優(yōu)水優(yōu)用、一水多用、重復(fù)利用”的原則，將污水處理廠深度處理的再生水優(yōu)先用于綠化、河湖生態(tài)用水；二是以老城區(qū)現(xiàn)狀污水處理廠和現(xiàn)狀再生水調(diào)度系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以再生水可利用量為上限；三是協(xié)調(diào)老城區(qū)與新城區(qū)再生水利用之間的關(guān)系，按照“高水高用、低水低用、開源節(jié)水”的原則，進(jìn)行再生水的調(diào)蓄配置；四是冬儲(chǔ)夏用，將冬季產(chǎn)生的再生水進(jìn)行存儲(chǔ)，在夏季時(shí)用于綠化灌溉，置換現(xiàn)狀用于綠化的自來水和地下水。

依據(jù)水資源配置原則，結(jié)合再生水廠分布位置，按照“近水近用、低水低用”進(jìn)行配置，低區(qū)富裕水量通過泵站及管道調(diào)往缺水區(qū)域，滿足綠化及景觀用水需求。供水水源分區(qū)及再生水配置方案見表1。

6.實(shí)施效果預(yù)測(cè)

烏魯木齊市“水進(jìn)城”工程，對(duì)全市水安全工程、水資源工程、水質(zhì)保障工程、水景觀提升、智慧管理等方面進(jìn)行重點(diǎn)打造，可使全市防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，核心城區(qū)水面率由1.82%提升至3.31%，城區(qū)水面面積將由27.8 km2增加至50.7 km2，再生水利用率達(dá)70%以上。

表1 再生水量配置表

四、優(yōu)化對(duì)策與建議

1.堅(jiān)持“以需定供、分質(zhì)供水”

按照“高水高用、低水低用”的原則，根據(jù)不同的用水需求和標(biāo)準(zhǔn)，分不同類型提供生活或生產(chǎn)用水，對(duì)現(xiàn)有水資源進(jìn)行合理分級(jí)利用。

2.探索“資源+能源”的耦合模式

烏魯木齊整個(gè)城市高差變化較大，加之水廠分布呈現(xiàn)北多南少的狀況，為滿足不同區(qū)域的水資源供給，長(zhǎng)距離輸配水將會(huì)帶來大量的能耗，從而導(dǎo)致投資的大幅度提升，充分利用現(xiàn)有高差，探索“資源+能源”耦合的方式進(jìn)行水資源輸配將是下一階段的重點(diǎn)。

3.實(shí)施創(chuàng)新開源與節(jié)流并重措施

“開源節(jié)流”是解決水資源短缺問題的主要措施，在水資源總量一定的情況下，加強(qiáng)節(jié)水措施的實(shí)施，將會(huì)有助于緩解水資源短缺的問題?？赏ㄟ^采用節(jié)水工藝、使用節(jié)水器具、應(yīng)用智慧灌溉、開展檢漏工作等措施，減少水資源的浪費(fèi)，提高水資源的利用率。

4.形成水資源可循環(huán)的生態(tài)圈

探索和實(shí)踐新生水在內(nèi)的高品質(zhì)再生水的回用，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“零排放”，打通社會(huì)水循環(huán)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)水資源高效開發(fā)和利用，形成水資源可循環(huán)的生態(tài)圈。

5.加大宣傳推廣力度

要加大對(duì)再生水回用的宣傳推廣力度，系統(tǒng)介紹再生水的出水標(biāo)準(zhǔn)、適用范圍以及相關(guān)的知識(shí)和應(yīng)用案例，提高公眾的認(rèn)知程度。