城市污水再生回收利用方式?jīng)Q策研究

陳濤

摘要：現(xiàn)階段諸多城市進(jìn)行再生水工程項(xiàng)目的探討和研究，旨在建設(shè)良好的城市水循環(huán)系統(tǒng)，緩解城市淡水資源短缺的問(wèn)題。研究嘗試通過(guò)研究城市污水再生回收利用模式的決策模式，從多個(gè)渠道進(jìn)行評(píng)價(jià)，從中找到相應(yīng)的決策模式。為鄭州市水資源再利用建設(shè)，提供鋪墊性研究。

既往的城市污水再生回用系統(tǒng)雖然剛剛得到政策支持，但整體而言各個(gè)城市的水資源再利用系體系已經(jīng)初步完成。但就具體而言，目前現(xiàn)行的再生水利用方式，并不具有特備特定的需求定制。諸多設(shè)計(jì)并未考慮包括經(jīng)濟(jì)因素在內(nèi)的諸多非水務(wù)工作產(chǎn)業(yè)維度。所以在具體項(xiàng)目落地時(shí)，常常和設(shè)計(jì)完全不盡相同。一些非技術(shù)性因素介入后，導(dǎo)致大型集中污水再生回用處理廠產(chǎn)生了諸如：距離再生水用戶太遠(yuǎn)，與其他項(xiàng)目產(chǎn)生沖突甚至造成項(xiàng)目流產(chǎn)等諸多問(wèn)題。

為確保城市污水凈化項(xiàng)目順利落地，需要在城市規(guī)劃時(shí)，就根據(jù)再生水的具體使用方向，結(jié)合地區(qū)特色和具體情況，對(duì)再生水使用的整體內(nèi)容納入到對(duì)城市的再生水廠進(jìn)行整體布局規(guī)劃當(dāng)中。所以本研究也基于這種模式，對(duì)城市再生水處理模式?jīng)Q策進(jìn)行分析。目前而言，處理方式主要分為集中式、分散式兩種。

一、集中式污水再生回用處理方式

集中式污水處理，和分散式處理是兩種處理理念。這兩種理念在多個(gè)行業(yè)都有，就污水處理而言，分散式和集中式具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，其中最主要的問(wèn)題是供水管網(wǎng)建設(shè)

二、分散式污水再生回用處理方式

主要應(yīng)考慮城市再生水廠的布局和再生水供水管網(wǎng)的建設(shè)。再生水潛在用戶的再生水需求量不同，距離大型集中污水再生回用處理廠的距離不同，就會(huì)導(dǎo)致對(duì)其污水再生回用處理的方式不同?；蛘邔⒃搮^(qū)域污水遠(yuǎn)距離運(yùn)送到大型集中污水再生回用處理廠進(jìn)行處理，再將制出的再生水通過(guò)管網(wǎng)輸送到再生水用戶端，或者采用就地原則，對(duì)污水進(jìn)行就地處理，就地再生回用。兩種處理方法的不同，其再生水廠的布局和再生水供水管網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用也就不同。再生水廠的布局越合理，其污水和再生水的管網(wǎng)系統(tǒng)也就越合理，從而起到對(duì)城市污水再生回用系統(tǒng)配置的優(yōu)化。因此需要從經(jīng)濟(jì)效益最大的角度出發(fā)，研究一種為城市污水再生回用處理方式進(jìn)行選擇的決策方法，將集中式和分散式處理方法科學(xué)的結(jié)合起來(lái)，對(duì)城市污水再生回用系統(tǒng)的布局規(guī)劃和供水配置優(yōu)化將起到至關(guān)重要的作用。

集中式和分散式處理方式的對(duì)比城市污水再生回用系統(tǒng)根據(jù)其再生水處理、配置等方面的不同，可以分為集中式和分散式。集中式城市污水再生回用處理方式是先通過(guò)城市的市政污水處理管網(wǎng)系統(tǒng)，將污水、廢水、雨水等水源輸送到大型污水再生處理廠，經(jīng)過(guò)技術(shù)工藝處理后，生成滿足不同用戶的水質(zhì)需求的再生水，最后通過(guò)再生水供水配置系統(tǒng)，將可以利用的再生水輸送到用戶端，具體流程如圖3.1所示。實(shí)際情況中，由于集中式城市污水再生處理廠的需用占地面積比較大，且會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，因此一般和城市污水處理廠合建，處于城市市政污水處理管網(wǎng)系統(tǒng)的末端，這樣既在一定程度上減少了基建費(fèi)用，也更方便對(duì)收集到的污水進(jìn)行處理。但這樣就使得城市污水再生處理廠一般距離潛在用戶較遠(yuǎn)，加大了城市再生水的配送成本，在一定程度上影響了該處理方式的推廣和應(yīng)用。分散式城市污水再生回用處理方式根據(jù)其污水收集等方面的不同又可以分為兩種情況，一種是對(duì)城市居民小區(qū)、學(xué)校、工廠等污水排放量較大的相對(duì)獨(dú)立區(qū)域，建立獨(dú)立的污水收集管網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)場(chǎng)就地收集污水，就地進(jìn)行一些有針對(duì)性的污水再生處理，使處理得到的再生水滿足該獨(dú)立區(qū)域重復(fù)利用。具體流程如圖3-2所示。該處理方式有一定的針對(duì)性，操作運(yùn)營(yíng)比較方便，但難以保證再生水水質(zhì)和供水量的穩(wěn)定性。另外一種是對(duì)城市某個(gè)區(qū)域下游建立小型再生水處理廠，對(duì)該區(qū)域污水收集管網(wǎng)中的污水進(jìn)行截留，并在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行處理，制成的再生水在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行回用。具體流程如圖3-3所示。該方式雖然避免了污水和再生水的長(zhǎng)距離輸送，方便快捷、減少了城市管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備的建設(shè)，但缺乏專業(yè)技術(shù)的管理，增加了城市污水處理回用廠的基建成本。

下面將集中式與分散式污水再生回用處理方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行具體的總結(jié)和對(duì)比，如表3-1所示。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，分散式污水再生回用系統(tǒng)是在集中式污水再生回用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出的。集中式污水再生回用系統(tǒng)具有規(guī)?；?yīng)和完善的技術(shù)管理，分散式污水再生回用系統(tǒng)則提倡污水的就地處理和再生水的就近回用，減少了再生水的供水配置成本。集中式與分散式污水再生回用處理方式具有各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性。在城市污水再生回用項(xiàng)目規(guī)劃之前，應(yīng)根據(jù)具體的用戶需求量、用戶對(duì)再生水的接受度、用戶所分布的位置、供水成本最小化等實(shí)際情況，對(duì)污水再生回用方式進(jìn)行選擇，從而達(dá)到對(duì)城市污水再生回用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的初步優(yōu)化。城市污水再生回用系統(tǒng)具有不但對(duì)污水起到了處理作用，還用再生水在一定程度上代替了自來(lái)水等淡水資源的使用，產(chǎn)生了很大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此我們?cè)谶M(jìn)行城市污水再生回用系統(tǒng)的布局規(guī)劃建設(shè)時(shí)，應(yīng)首先從經(jīng)濟(jì)因素角度進(jìn)行考慮，以供水成本最小化作為城市污水再生回用系統(tǒng)布局規(guī)劃建設(shè)的決定性因素。城市污水再生回用系統(tǒng)主要包括污水再生回用處理廠和再生水供水配置系統(tǒng)兩部分。污水再生回用處理廠的運(yùn)行費(fèi)用、基建費(fèi)用、管理費(fèi)用、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用等具有規(guī)模效應(yīng)，即污水再生回用處理規(guī)模越大，污水再生回用處理廠的單位水處理費(fèi)和單位投資費(fèi)用就越小。但隨著城市污水大規(guī)模的集中收集、大規(guī)模的再生處理和再生水供水配置，其再生水供水配置的管網(wǎng)就更多，管網(wǎng)埋的深度就更深，管徑就更大，其再生水的供水輸送費(fèi)用就會(huì)大大增加。城市污水再生回用系統(tǒng)的污水處理費(fèi)用和再生水配送費(fèi)用之間存在著相互的制約關(guān)系。需要綜合考慮這兩個(gè)費(fèi)用方面，理清其中的相互關(guān)系，將集中式污水再生回用處理方式和分散式污水處理方式相結(jié)合，使城市污水再生回用系統(tǒng)的布局規(guī)劃、供水配置更加經(jīng)濟(jì)合理。本文從經(jīng)濟(jì)效益最大的角度出發(fā)，結(jié)合工業(yè)工程減少浪費(fèi)、提高效率的思想，建立數(shù)學(xué)模型，利用判別距離為主要依據(jù)，為城市污水再生回用處理方式的選擇提供了一種科學(xué)可行的判定方法，對(duì)城市污水再生回用系統(tǒng)的初步布局規(guī)劃起到了至關(guān)重要的作用。

通過(guò)以上的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，在目前我國(guó)的城市污水再生回用發(fā)展階段，以再生水供水成本最小化為準(zhǔn)則，通過(guò)判別距離決策法對(duì)各個(gè)污水處理點(diǎn)的污水回用處理方式進(jìn)行判別，從而得到初步的再生水供水配置優(yōu)化方案，該方法科學(xué)可行。不僅使供水成本達(dá)到最小，而且當(dāng)綜合考慮配置成本、環(huán)境危害概率、水質(zhì)保證、水量保證以及供水穩(wěn)定性這五個(gè)方面時(shí)，該方法得到的再生水供水配置優(yōu)化方案的綜合得分排在第一，優(yōu)于其他再生水配置方案。同時(shí)也可以看出，供水配置方案三是全部選擇距離再生水用戶最近的再生水處理廠對(duì)其進(jìn)行供水，雖然供水成本相對(duì)較高，但其環(huán)境危害概率相對(duì)較小，水質(zhì)、水量以及供水穩(wěn)定性都可以得到充分的保證。因此綜合考慮各方面指標(biāo)和影響因素，該再生水供水配置方案的綜合得分排在第二，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)先于供水配置方案二和供水配置方案四。符合城市污水再生回用發(fā)展的效應(yīng)化趨勢(shì)，即當(dāng)一個(gè)城市的再生水處理廠以及各種管網(wǎng)、配套基礎(chǔ)實(shí)施發(fā)展相對(duì)完備以后，全部采用集中式污水回用處理方式，雖然供水成本相對(duì)較高，但能使再生水供水配置的方方面面都得到更有效的保證，為再生水用戶提供更加穩(wěn)定放心的服務(wù)。通過(guò)供水配置方案一和供水配置方案二的評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比可以看出，當(dāng)再生水用戶距離大型集中式再生水廠較遠(yuǎn)，超出其判別距離時(shí)，即使選擇離再生水用戶最近的大型集中式再生水廠進(jìn)行再生水供水，也比采用分散式處理方式的供水成本高。從而影響供水配置方案的整體綜合評(píng)分和優(yōu)越性，同時(shí)也驗(yàn)證了本文第三章中提出的處理方式?jīng)Q策判別方法，對(duì)再生水系統(tǒng)的布局規(guī)劃和供水配置可以起到一定的優(yōu)化作用。通過(guò)供水配置方案四和供水配置方案一、三的評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比可以看出，當(dāng)再生水用戶距離大型集中式再生水廠較近，在判別距離范圍以內(nèi)時(shí)，單獨(dú)建分散式污水再生回用工程的供水成本要高于直接采用集中式處理方式進(jìn)行供水。從而影響供水配置方案的整體綜合評(píng)分和優(yōu)越性，同時(shí)也驗(yàn)證了本文第三章中提出的處理方式?jīng)Q策判別方法的科學(xué)性和實(shí)用性。