城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)理想模型

宋肖肖

摘? 要：經(jīng)過40年改革開放的快速發(fā)展，我國(guó)各大城市面臨著基礎(chǔ)設(shè)施方面的諸多問題，這其中污水系統(tǒng)低效高耗是一個(gè)突出方面。城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)是針對(duì)傳統(tǒng)污水大集中系統(tǒng)的突出問題而提出的新的系統(tǒng)形式，具有低投資、低運(yùn)行維護(hù)代價(jià)、高效率、解決鄰避效應(yīng)和環(huán)境污染問題、出水水質(zhì)好等特點(diǎn)，同時(shí)可以提高污水再生回用率，是污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的重要支撐。

關(guān)鍵詞：城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)? 提質(zhì)增效? 水邏輯? 智慧管控平臺(tái)

中圖分類號(hào)：X703 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2020）07（a）-0108-03

Abstract： After 40 years of rapid development of reform and opening up， most cities in China face many problems in terms of infrastructure. The low efficiency and high consumption of sewage system is a prominent aspect. Urban distributed wastewater recycling and regeneration system is a new system form proposed for the prominent problems of traditional sewage centralized system. It has low investment， low operation and maintenance cost， high efficiency and solution Meanwhile， it can improve the regeneration and reuse rate of sewage， which is an important support for improving the quality and efficiency of sewage system.

Key Words： Urban distributed wastewater recycling and regeneration system; Quality and efficiency improvement; Water logic; Intelligent control platform

1? 概念模型提出

水資源具有直接關(guān)系到人類生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略屬性，而污水是城市可靠有效的長(zhǎng)效性水資源，不斷提高污水再生質(zhì)量和利用率對(duì)于緩解城市水資源危機(jī)至關(guān)重要。針對(duì)當(dāng)前城市大集中污水系統(tǒng)系統(tǒng)突出問題，結(jié)合城市水資源短缺的發(fā)展需求，提出城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)概念模型。

所謂“城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)”是指城市內(nèi)由若干個(gè)經(jīng)濟(jì)半徑范圍內(nèi)的污水資源循環(huán)復(fù)用系統(tǒng)組成的污水再生資源化系統(tǒng)。其可有效提高污水收集處理效率和非傳統(tǒng)水資源的回用比例。

該系統(tǒng)以占地小、環(huán)境優(yōu)美、運(yùn)行穩(wěn)定、處理高效、出水優(yōu)良、統(tǒng)一智慧管控的分布式污水再生處理站為核心，以水系統(tǒng)中污水具備的循環(huán)、復(fù)用、再生、回供的邏輯為脈絡(luò)，前端以污水短流程、經(jīng)濟(jì)、有效收集為重點(diǎn)，后端以單元內(nèi)再生水就地最大程度循環(huán)和梯級(jí)復(fù)用、單元間水資源統(tǒng)籌調(diào)配為要點(diǎn)。將城市建設(shè)區(qū)劃分為若干個(gè)生態(tài)水系統(tǒng)微循環(huán)有機(jī)單元，每個(gè)單元內(nèi)形成污水的收集、處理、凈化、再生、利用的循環(huán)邏輯，盈余水量通過城市生態(tài)水體空間進(jìn)行蓄存和調(diào)配，從而將污水由當(dāng)前城市的突出問題和負(fù)擔(dān)，轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘兴亢退|(zhì)均穩(wěn)定可靠的水資源，貢獻(xiàn)與回饋城市。

2? 理想模型的關(guān)鍵要素構(gòu)成

城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)模型關(guān)鍵控制要素包含水邏輯及水量平衡、水凈化與水質(zhì)控制、水管理及智慧管控平臺(tái)、水系統(tǒng)及建設(shè)實(shí)施模式幾個(gè)主要方面。

2.1 水邏輯及水量平衡

理想城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)模型各單元中的水邏輯關(guān)系為污水作為有效的城市非傳統(tǒng)水資源將分質(zhì)實(shí)現(xiàn)最大化利用和循環(huán)利用，單元內(nèi)優(yōu)先實(shí)現(xiàn)最大化利用，盈余水量在進(jìn)入地表水體調(diào)蓄空間前，先經(jīng)過綠地駁岸空間的生態(tài)凈化后再進(jìn)入水體，同時(shí)在水體銜接段內(nèi)設(shè)施深度凈化生態(tài)系統(tǒng)，保障水體水質(zhì)的進(jìn)一步凈化提升，而蓄存的水體在下游優(yōu)質(zhì)段內(nèi)合理取用，作為城市高品質(zhì)用水的替代水源，新生水供水站與城市規(guī)劃的高品質(zhì)用水大戶就近配套建設(shè)。

水量平衡分析中，以污水再生水和地表調(diào)蓄空間可匯集的地表徑流水為產(chǎn)出項(xiàng)，以綠化灌溉、道路灑掃、洗車、工業(yè)冷卻、公建沖廁、生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水等為耗水項(xiàng)進(jìn)行年際逐月分析，將需要調(diào)蓄存儲(chǔ)的量、盈余的主要部位、可調(diào)需儲(chǔ)存的水體位置、可滿足的規(guī)模等逐一落實(shí)，即可得到全年最大可利用非傳統(tǒng)水資源總量以及通過盈余月和虧損月盈虧量與調(diào)蓄空間建立液位聯(lián)動(dòng)關(guān)系，確定蓄存區(qū)液位關(guān)系，綜合得到年際水資源價(jià)值與效益。

2.2 水凈化與水質(zhì)控制

在各分布式單元內(nèi)的污水處理再生站點(diǎn)內(nèi)，凈化后的污水達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)和下述用途中再生水相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格控制項(xiàng)見表1）不消毒直接回用于綠化灌溉和生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水;而經(jīng)過消毒的其他再生水供應(yīng)城市雜用水、工業(yè)冷卻補(bǔ)水、公建沖廁用水等用水。超過再生回供經(jīng)濟(jì)半徑的盈余水量進(jìn)入配套后續(xù)生態(tài)凈化空間（不低于地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)）再排入地表水體，經(jīng)水體內(nèi)進(jìn)一步生態(tài)凈化后由高品質(zhì)新生水供水站（不低于地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)）供應(yīng)至高品質(zhì)工業(yè)用水大戶作為優(yōu)質(zhì)非傳統(tǒng)水源加以利用。

由此，在分布式污水再生資源化系統(tǒng)中，污水凈化由強(qiáng)化凈化段與生態(tài)凈化段兩段構(gòu)成，回用供水水質(zhì)控制與水質(zhì)監(jiān)測(cè)在強(qiáng)化凈化段后的清水池節(jié)點(diǎn)控制，而外排至地表水體的水質(zhì)控制與監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置于強(qiáng)化站點(diǎn)外綠地空間的生態(tài)凈化區(qū)出水處，以總體降低投資和運(yùn)行維護(hù)代價(jià)。

2.3 水管理與智慧管控平臺(tái)

傳統(tǒng)分散式污水處理站點(diǎn)建設(shè)與大集中式污水處理系統(tǒng)建設(shè)在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用對(duì)比中，被認(rèn)為的普遍的缺陷和難點(diǎn)以及可能存在直接導(dǎo)致體系失敗的關(guān)鍵即站點(diǎn)建成后的有效管理和運(yùn)維問題，在用地、投資、難度等各方面具備優(yōu)勢(shì)，技術(shù)也成熟可靠的前提下，管理困難、運(yùn)維不穩(wěn)定卻成為了制約分散式污水處理站點(diǎn)大規(guī)模推廣和應(yīng)用的瓶頸。

在城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)的水管理環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建城市統(tǒng)一的智慧管控平臺(tái)，對(duì)分布式站點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的運(yùn)維、管理和監(jiān)督，一方面解決監(jiān)管難題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)掌握和提升城市綜合管理水平。另一方面減少傳統(tǒng)運(yùn)維人員成本代價(jià)并通過運(yùn)維中的大數(shù)據(jù)分析持續(xù)優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維費(fèi)用的降低。此外，運(yùn)維數(shù)據(jù)和信息還可通過城市公眾展示平臺(tái)的對(duì)外展示，提升公眾滿意度。

2.4 水系統(tǒng)與建設(shè)實(shí)施模式

為保障模型的可落地實(shí)施，建設(shè)實(shí)施和運(yùn)維水系統(tǒng)構(gòu)成和模式至關(guān)重要，為保障系統(tǒng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至少應(yīng)包含污水收集管網(wǎng)、污水處理站點(diǎn)、生態(tài)凈化空間、再生回供站點(diǎn)、再生回供系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)維，采取一體化的建設(shè)實(shí)施模式，推薦采取PPP模式或EPC+O模式推進(jìn)，以投資金額及投資主體，運(yùn)維成本及運(yùn)維年限，污水處理水費(fèi)基價(jià)與處理量、再生水水費(fèi)基價(jià)、回供用途與回供量，運(yùn)維企業(yè)毛化收益率等綜合分析確定最優(yōu)實(shí)施方案。

3? 結(jié)語(yǔ)

城市分布式污水再生資源化系統(tǒng)模型是由城市水系統(tǒng)本身存在的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系出發(fā)來構(gòu)建的，其水量方面具備多次循環(huán)復(fù)用和再生的特點(diǎn)，水質(zhì)方面存在梯級(jí)凈化和分質(zhì)回用的特點(diǎn)，系統(tǒng)布局可實(shí)現(xiàn)水的強(qiáng)化凈化、生態(tài)凈化、蓄存和調(diào)配等復(fù)合關(guān)聯(lián)城市污水系統(tǒng)、再生水系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、地表水環(huán)境、綠地空間，功能疊加實(shí)現(xiàn)效益最大化。相對(duì)獨(dú)立建設(shè)的分布式站點(diǎn)通過統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)運(yùn)維一體化的管理模式和智慧管控平臺(tái)的建立，保障建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

該系統(tǒng)針對(duì)目前的城市污水系統(tǒng)提質(zhì)增效工作具備技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，場(chǎng)地適宜，過程可控，社會(huì)受益等多維度共同實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，可保障改造后系統(tǒng)支撐城市的可持續(xù)健康。同時(shí)，進(jìn)一步深入建立指標(biāo)控制體系和量化評(píng)估評(píng)價(jià)模型，必將形成可復(fù)制、可推廣、可產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)化污水再生資源化實(shí)施路徑和發(fā)展模式，從而促進(jìn)我國(guó)水務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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