再生水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與示范

魏颯 楊新 郭澤忠 郭永晨

摘要?再生水灌溉工程包含工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、監(jiān)測評(píng)價(jià)、工程管理等具體內(nèi)容。依據(jù)河北省開展再生水灌溉的實(shí)踐，總結(jié)了河北省再生水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)典型地區(qū)的再生水灌溉與利用實(shí)施情況及效果進(jìn)行了研究。各典型地區(qū)在實(shí)施再生水灌溉后，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益明顯。

關(guān)鍵詞?再生水;灌溉;技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);河北省

中圖分類號(hào)?S?273.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A文章編號(hào)?0517-6611（2020）01-0216-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.065

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Technical Standards and Demonstration of Reclaimed Wastewater Irrigation Engineering

WEI Sa1， YANG Xin2， GUO Ze?zhong3 et al

（1.Hebei Provincial Academy of Water Reources， Shijiazhuang，Hebei 050057; 2.Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Hebei Province， Shijiazhuang， Hebei050031; 3.The Second Design and Research Institute of Water Conservancy and Hydropower of Hebei Province，Shijiazhuang， Hebei 050021）

Abstract?The reclaimed wastewater irrigation engineering included engineering planning， design， monitoring and evaluation， engineering management. According to the practice of reclaimed wastewater irrigation in Hebei Province， this paper summarized scientifically the technical standards of reclaimed wastewater irrigation engineering in Hebei Province， and studied the implementation and the application effect of reclaimed wastewater irrigation in typical regions. The economic， ecological and social benefits had been achieved after the implementation of reclaimed wastewater irrigation in typical regions.

Key words?Reclaimed wastewater;Irrigation;Technical standards;Hebei Province

我國水資源嚴(yán)重短缺，預(yù)計(jì)到2030年全國缺水量將達(dá)130億m3[1]。尤其是我國北方地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源短缺形勢十分嚴(yán)峻，嚴(yán)重影響我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和糧食安全。根據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》的要求，大力發(fā)展城市水循環(huán)利用技術(shù)可以緩解農(nóng)業(yè)水資源短缺的形勢，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水供需平衡。國內(nèi)外實(shí)踐表明，再生水灌溉利用可以節(jié)約大量優(yōu)質(zhì)地下水資源，促進(jìn)水資源的合理配置[2～3]。

河北省有豐富的再生水資源，預(yù)計(jì)到2020年全省再生水資源量將達(dá)到30億m3[4]，農(nóng)業(yè)和綠地再生水灌溉利用潛力巨大，可以置換大量清潔水源。目前，河北省再生水灌溉尚處于起步階段，再生水灌溉工程規(guī)劃、建設(shè)、管理等尚處于無章可循的局面，因此解決再生水灌溉標(biāo)準(zhǔn)制定中的關(guān)鍵技術(shù)問題成為研究的重點(diǎn)。筆者在總結(jié)、提煉再生水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了不同地區(qū)再生水灌溉工程的實(shí)施情況。

1?再生水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

污水經(jīng)適當(dāng)處理后，達(dá)到一定的水質(zhì)指標(biāo)，滿足某種使用要求，可以進(jìn)行有益使用的水，稱為再生水。目前，河北省的再生水可用于灌溉園林綠地、林地、牧草地和農(nóng)田等。

再生水灌溉工程與地表水、地下水等常規(guī)水灌溉工程類似，包含工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、監(jiān)測評(píng)價(jià)、工程管理等具體內(nèi)容。

1.1?灌溉工程規(guī)劃

1.1.1

灌溉對(duì)象與灌溉方式。再生水灌溉工程灌溉設(shè)計(jì)保證率不宜低于75%，其中園林綠地不宜低于85%。根據(jù)已有研究成果，再生水優(yōu)先灌溉對(duì)象為林木、園林綠地等;推薦灌溉對(duì)象為糧食類作物、飼料類作物、工業(yè)原料類作物等;不推薦灌溉對(duì)象為蔬菜、草本水果等。灌溉方式宜采用地面灌、滴灌等，在人員稀疏區(qū)域或人員稀少時(shí)段可采用噴灌或微噴灌[5]。

1.1.2?適宜性評(píng)價(jià)。采用單因子評(píng)價(jià)法對(duì)規(guī)劃區(qū)的再生水、土壤、作物和地下水質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果出現(xiàn)單因子指數(shù)不小于1的區(qū)域不宜進(jìn)行再生水灌溉。

1.1.3?灌溉分區(qū)。按控制指標(biāo)取值劃分為適宜灌溉區(qū)、控制灌溉區(qū)、不宜灌溉區(qū)。采取單因子評(píng)價(jià)法對(duì)控制指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于單子指數(shù)均小于1的區(qū)域，需要根據(jù)表1中規(guī)定進(jìn)行再生水灌溉分區(qū)。在控制灌溉區(qū)方面應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)水灌溉制度，避免深層滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。

1.1.4?水量平衡分析。再生水設(shè)計(jì)供水能力不宜大于再生水廠年平均供水能力的80%，同時(shí)應(yīng)依據(jù)其他灌溉水源供水能力、灌溉制度和灌溉水利用系數(shù)等進(jìn)行水資源供需平衡分析。在土壤鹽堿化地區(qū)或存在鹽堿化風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)進(jìn)行水鹽平衡分析，確定合理的灌溉用水量。

1.2?灌排工程設(shè)計(jì)

1.2.1?取水和輸配水工程。

涉及多種水源的再生水取水工程，應(yīng)設(shè)計(jì)防止再生水污染其他水源的工程或設(shè)施。再生水輸水管道與給水管道、排水管道平行埋設(shè)時(shí)，其水平凈間距應(yīng)不小于0.5 m;交叉埋設(shè)時(shí)，再生水管道應(yīng)在給水管道之下、排水管道之上，垂直凈間距應(yīng)大于0.5 m。

1.2.2?調(diào)蓄工程。

當(dāng)設(shè)計(jì)灌溉需水過程與供水過程不平衡時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)調(diào)蓄工程。非灌溉期宜充分利用灌區(qū)河湖、渠系等進(jìn)行調(diào)蓄，利用河湖調(diào)蓄時(shí)應(yīng)符合當(dāng)?shù)厮δ軈^(qū)的排放要求;采用“長藤結(jié)瓜式”的調(diào)蓄方式時(shí)，應(yīng)分區(qū)進(jìn)行調(diào)蓄計(jì)算。再生水未達(dá)到當(dāng)?shù)厮h(huán)境要求的調(diào)蓄工程且對(duì)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí)應(yīng)進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)。

1.2.3?田間灌溉工程。

地面灌溉、管道灌溉、微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)等均應(yīng)符合現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)。此外，微灌首部系統(tǒng)宜配備砂石過濾器和不低于120目的網(wǎng)式或疊片式過濾器，田間首部系統(tǒng)宜安裝不低于120目的網(wǎng)式或疊片式過濾器。輸水管材和灌溉設(shè)備的外觀顏色應(yīng)為棕色或具有明顯的標(biāo)識(shí)。

1.2.4?緩沖區(qū)設(shè)置。

生活用水源井、泉水及其他人畜飲水水源緩沖區(qū)半徑應(yīng)不小于150 m。園林綠地區(qū)噴灌期間，周邊人員活動(dòng)頻繁時(shí)應(yīng)設(shè)置緩沖區(qū)，緩沖區(qū)宜為雨養(yǎng)耐旱植物帶、清水灌溉植物帶、滴灌植物帶等，寬度不宜少于3 m。明渠輸水工程緩沖區(qū)宜為護(hù)欄、綠化植物帶等。

1.2.5?排水工程。

排水工程應(yīng)兼顧上游區(qū)域的排水要求，應(yīng)根據(jù)承泄區(qū)的水功能要求設(shè)計(jì)必要的排水水質(zhì)凈化設(shè)施或工程。

1.3?監(jiān)測與評(píng)價(jià)

面積大于等于0.066 7萬hm2的再生水灌區(qū)應(yīng)建立監(jiān)測與評(píng)價(jià)制度。監(jiān)測內(nèi)容包括再生水、地下水、工程排水的水量和水質(zhì)、土壤質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等。超標(biāo)或接近標(biāo)準(zhǔn)值的指標(biāo)應(yīng)增加監(jiān)測頻次。

1.3.1?水質(zhì)監(jiān)測。在再生水引水點(diǎn)首端設(shè)置引水水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)，在排水系統(tǒng)末端設(shè)置排水水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測指標(biāo)與方法依據(jù)現(xiàn)有國家規(guī)范，在灌溉用水高峰期監(jiān)測再生水水質(zhì)，每年不少于2次，高峰期不少于1次。

1.3.2?土壤、作物與地下水質(zhì)量監(jiān)測。在土壤或作物類型具有代表性的地塊設(shè)置定位監(jiān)測點(diǎn);土壤、作物與地下水質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在同一地塊，當(dāng)灌區(qū)面積（S）≥5 000 hm2以上時(shí)，每500～2 000 hm2布置1個(gè)監(jiān)測點(diǎn);當(dāng)500 hm2≤S<5 000 hm2時(shí)，每250～1 000 hm2布置1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。

1.3.3?監(jiān)測指標(biāo)與方法。土壤、作物與地下水監(jiān)測指標(biāo)與方法按照現(xiàn)有國家規(guī)定執(zhí)行。此外，土壤監(jiān)測指標(biāo)還應(yīng)包含土壤pH、鈉吸附比（SAR）和電導(dǎo)率（EC），監(jiān)測深度為0～30 cm。監(jiān)測頻次為每個(gè)灌溉高峰期監(jiān)測不少于1次，全年不少于2次。

1.3.4?監(jiān)測評(píng)價(jià)方法。采用單因子評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)再生水、土壤、作物和地下水單項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)的污染程度。采用綜合指數(shù)法對(duì)再生水、土壤、作物和地下水的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.4?灌溉工程管理

1.4.1?灌水管理。再生水灌溉工程應(yīng)明確管理人員，并制定管理制度。管理職責(zé)包括日常運(yùn)行、工程維養(yǎng)、水量計(jì)量、環(huán)境監(jiān)測和安全管理等。通過增加灌水頻率、播前灌溉和雨前灌溉等措施來減少土壤鹽分的累積;灌溉對(duì)象收獲當(dāng)天不應(yīng)用再生水灌溉;園林綠地再生水噴灌宜在夜間或人員稀少時(shí)進(jìn)行。

1.4.2?警示標(biāo)志。再生水灌溉工程設(shè)施應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)志。警示標(biāo)志應(yīng)由灌溉工程的運(yùn)行管理部門設(shè)置、制作與維護(hù)，標(biāo)志應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)、耐用原則，宜采用鋁合金板或合成樹脂類板材等材料。

2?不同地區(qū)再生水灌溉工程實(shí)施情況

近年來，河北省一些主要城市（如唐山市、邯鄲市、石家莊市等）相繼實(shí)施了再生水灌溉工程。

唐山市早在2006年就出臺(tái)了《城市再生水利用管理暫行辦法》，自2003年開始該市開始鋪設(shè)再生水供水管網(wǎng)，在再生水利用方面走在了全省的前列。目前，唐山市的再生水利用多為污水處理廠周邊的熱電廠、鋼鐵廠或其他工業(yè)耗水大戶。例如唐山華潤熱電有限公司與唐山市西郊污水處理廠簽訂《供水意向協(xié)議》，污水處理廠的再生水優(yōu)先保證華潤熱電生產(chǎn)用水。再生水處理站建在污水處理廠內(nèi)，以污水處理廠二沉池的二級(jí)出水為再生水水源，在污水處理廠內(nèi)完成深度處理。再生水水質(zhì)中的超標(biāo)因子由電廠負(fù)責(zé)進(jìn)一步處理，以保證水質(zhì)滿足電廠工業(yè)用水水質(zhì)要求。利用污水處理廠的再生水作為生產(chǎn)用水，一方面每年可減少地下水開采量400萬m3，另一方面可減少污水向下游地區(qū)的排放量，減少河道污染[6]。

石家莊市再生水利用工程主要將中水回用于工業(yè)、市政雜用、景觀生態(tài)用水等，此外也開展了居民小區(qū)再生水回用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，石家莊污水處理廠再生水除回用部分外，均作為河道補(bǔ)充用水，排入河道內(nèi)。石家莊自2007年被確定為全國第2批節(jié)水型社會(huì)建設(shè)試點(diǎn)城市后，先后建成了以天山水榭花都、南嶺小區(qū)、石家莊學(xué)院為代表的34家中水回用示范單位[7]。例如，天水水榭花采用生物轉(zhuǎn)盤法、接觸氧化法、活性污泥法等處理方法，通過沉淀、過濾、降解及藥物凈化等一系列處理后，將收集的廢污水凈化為中水，其水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，經(jīng)2次加壓后以2.5元/t的價(jià)格由單獨(dú)的管路供應(yīng)居民沖廁、小區(qū)綠化和噴灑路面，僅此一項(xiàng)，使小區(qū)居民每年節(jié)約用水64 800 t[8]。2011年11月22日石家莊市出臺(tái)了《石家莊市人民政府關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》（石政發(fā)〔2011〕24 號(hào)），文件要求新建大型文化、教育、賓館、飯店、辦公設(shè)施及建筑面積3萬m2以上住宅小區(qū)，必須配套建設(shè)中水回用設(shè)施[9-10]。

邯鄲市再生水作為第二水源，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)冷卻、綠化、保潔、沖廁、建筑施工、河道景觀、水源熱泵等。如邯鄲市西污水處理廠在完成污水處理一級(jí)A提標(biāo)改造升級(jí)工作后，處理能力為10萬m3/d，在供暖期邯鄲熱力公司中水源熱泵供熱公司每天要用3萬多t再生水補(bǔ)充取暖熱源水。目前，邯鄲市再生水利用量達(dá)到5萬m3/d。2018年10月，

邯鄲市城管局起草了《邯鄲市城市再生水利用管理辦法》（征求意見稿），尚未正式頒布執(zhí)行。

3?結(jié)語

通過近幾年實(shí)施再生水灌溉工程，河北省科學(xué)總結(jié)了再生水灌溉工程的成功經(jīng)驗(yàn)，形成了河北省地方標(biāo)準(zhǔn)——《再生水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》。實(shí)踐表明，該工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)在河北省是合理可行的，經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益明顯，具有良好的推廣價(jià)值。

典型城市在實(shí)施再生水灌溉或利用后經(jīng)濟(jì)效益明顯，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水的有效替代，清除廢污水對(duì)城市環(huán)境的影響，社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。

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