平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)再生水利用研究

洪 星

(福建省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350008 )

0 引言

再生水是指污水經(jīng)適當(dāng)?shù)脑偕に囂幚砗?，達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足某種使用功能要求，可以進(jìn)行有益使用的水[1]。

平潭是我省水資源匱乏，資源性缺水突出的島嶼，平潭島用水目前主要依靠閩江調(diào)水供應(yīng)，部分居民生活及少量農(nóng)業(yè)用水采用地下水。隨著平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)的開發(fā)建設(shè)，平潭島對水資源的需求也急劇增長，供需矛盾日益突出，水資源亦成為城市建設(shè)規(guī)劃、工農(nóng)業(yè)發(fā)展布局的制約因素之一。本文從非傳統(tǒng)水資源利用角度，對平潭開發(fā)利用再生水的必要性、可行性及再生水系統(tǒng)的構(gòu)建提出幾點(diǎn)個人看法，并與同仁共同探討。

1 再生水利用必要性分析

1.1 水資源匱乏

(1)本地水源不足，外來水依賴度高

平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)淡水資源極其短缺，人均水資源占有量僅為345 m3，約占全省人均量的11%。整體水資源匱乏，資源性缺水突出，地下水開采已達(dá)一定程度，現(xiàn)依靠跨流域調(diào)水支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，對客水的過度依賴難以保障城鎮(zhèn)的供水安全。

(2)非常規(guī)水源開發(fā)不足

現(xiàn)有的水源開發(fā)主要為常規(guī)水源，非常規(guī)水源開發(fā)利用不足，雨水資源利用工程少；污水再生回用工程實(shí)際投產(chǎn)運(yùn)營少，主要為直接排放；海水淡化工程則剛剛起步。非常規(guī)水源對常規(guī)水源的利用未能形成有效補(bǔ)充，與國內(nèi)外同類區(qū)域城市非常規(guī)水源利用程度具有明顯差距。

1.2 水環(huán)境惡化

流域總體治理水平仍滯后于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，水環(huán)境問題較突出。

(1)水體生態(tài)用水量不足，環(huán)境承載力低

平潭本地河流河短流急，徑流在汛期宣泄入海，河道基流小，環(huán)境容量低。本地水源利用主要依靠蓄水工程，在上游用水增加后，下游河道生態(tài)河流明顯缺水，枯季更為突出。生態(tài)流量難以保障，河道納污能力較差。

(2)水體流動性差，自凈能力差

平潭主要水體受自然條件的限制，水體流動性差，水動力條件不足，污染物容易累積、不易擴(kuò)散，自凈能力差。

再生水水量充足、供水穩(wěn)定，非常適用于大面積的景觀水體和城市河道的換水和補(bǔ)給水。因此，利用再生水補(bǔ)充城市景觀水體和河道水體，不僅可以減少污染物的直接排放，還對提高河流的環(huán)境容量和自凈能力、改善城市水質(zhì)和整體水環(huán)境具有重要作用。

1.3 相關(guān)政策要求

水是不可替代的基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，開發(fā)利用再生水資源已成為國家高度重視的可持續(xù)水資源利用方式。為指導(dǎo)再生水系統(tǒng)的建設(shè)，國家已出臺多個關(guān)于非傳統(tǒng)水資源使用的政策法規(guī)與管理辦法：其中比較有代表性的有《城市污水再生利用技術(shù)政策》(建科〔2006〕第100號)、《城鎮(zhèn)污水再生利用技術(shù)指南(試行)》(建城〔2012〕197號)、《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》(發(fā)改辦環(huán)資〔2016〕2412號)、《水污染防治行動計(jì)劃》(國發(fā)〔2015〕17號)，這些政策法規(guī)與管理辦法有力推動著再生水資源利用向前發(fā)展。

因此，開發(fā)利用再生水等非傳統(tǒng)水源，是構(gòu)建節(jié)水型城市、提高用水效率、改善水環(huán)境的重要舉措。

2 再生水利用可行性分析

2.1 技術(shù)可行

在國內(nèi)也有許多城市如大連、太原、天津、北京、沈陽、青島、泰安、撫順等，在城市再生水利用方面均取得了很多成功的經(jīng)驗(yàn)。北京、天津等缺水嚴(yán)重地區(qū)走在再生水市場的前面，這些城市都把再生水回用已列入城市的總體規(guī)劃之中，有的還制定了相應(yīng)的政策、規(guī)范，促進(jìn)再生水回用市場的發(fā)展。2018年北京再生水利用量達(dá)10.7億m3，再生水已成為北京穩(wěn)定可靠的“第二水源”。

目前，污水再生處理技術(shù)已比較成熟，新的處理技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，國內(nèi)外大量的工程實(shí)例表明，再生水利用于市政雜用、工業(yè)以及景觀生態(tài)用水是完全可行的。

2.2 水源充沛

平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)污水量將達(dá)到38萬m3/d，出水水質(zhì)都在《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》一級A標(biāo)準(zhǔn)以上。這為綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)的污水再生利用奠定了充沛、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的再生水水源，為城市污水再生利用奠定了基礎(chǔ)。

2.3 經(jīng)濟(jì)可行

在傳統(tǒng)水源與非傳統(tǒng)水源比較中，傳統(tǒng)自來水水源需從閩江調(diào)水，其調(diào)水及處理成本最高；海水淡化利用能耗較高，成本亦較為昂貴；平潭當(dāng)?shù)氐挠晁Y源也不豐富，來水可靠性低，供水量有限，總體經(jīng)濟(jì)效益一般；再生水方面，平潭現(xiàn)已建設(shè)一批再生水廠，水廠現(xiàn)出水水質(zhì)已達(dá)一級A標(biāo)準(zhǔn)，且水廠新近建設(shè)，布局合理，設(shè)計(jì)已考慮到水廠和地區(qū)的未來發(fā)展，為工藝改進(jìn)、水質(zhì)提升、水廠擴(kuò)建等提供了有利條件，較易于實(shí)現(xiàn)提標(biāo)工藝改造，在此基礎(chǔ)上，平潭再生水制水成本僅為原有工藝基礎(chǔ)上改善工藝而增加的運(yùn)行成本，費(fèi)用較低，所以在平潭進(jìn)行再生水合理利用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，如表1所示。

表1 不同水源經(jīng)濟(jì)性分析

2.4 用戶多，使用量有保證

當(dāng)前再生水利用途徑包含五大類，結(jié)合各類再生水回用對象的用水特點(diǎn)[2]，確定平潭再生水重點(diǎn)利用方向?yàn)槌鞘须s用水、工業(yè)用水和環(huán)境用水，具體如表2所示。

表2 不同用水對象特點(diǎn)及再生水利用建議

根據(jù)預(yù)測，平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)再生水需水量為39.74萬m3/d，再生水年用水量為11 502.26萬m3/a，如表3所示。

表3 不同用水對象再生水需水量預(yù)測表

綜上所述，綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)在再生水制水成本、水源水量、用戶上均有保障，同時污水再生利用能夠進(jìn)一步減少對城市水體污染的負(fù)荷，因此，綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)污水再生利用具備可行性。

3 再生水系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 處理設(shè)施規(guī)劃

城鎮(zhèn)污水再生利用要經(jīng)歷收集-處理-回用3個環(huán)節(jié)，污水通過重力收集管網(wǎng)系統(tǒng)匯集到污水處理廠進(jìn)行處理，再通過再生水處理工藝達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后需經(jīng)過加壓泵房加壓輸送到使用區(qū)域。對于污水的收集系統(tǒng)，污水處理廠的位置需大限度滿足重力收集的要求，要求污水處理廠建于城市地形較低的位置；而再生水回用一般為壓力管道，從配水角度講，要求再生水廠位置盡量距用水地較近，因此合理選擇污水處理廠的位置就要綜合考慮污水收集和再生水回用兩方面的要求。

結(jié)合在編制的《平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)污水工程專項(xiàng)規(guī)劃》(報批稿)，考慮到污水工程專項(xiàng)規(guī)劃中竹嶼再生水廠服務(wù)面積大，若集中至竹嶼再生水廠處理，存在不利于再生水的就地回用，特別是中原組團(tuán)和幸福洋組團(tuán)北部區(qū)域，原污水專項(xiàng)采用設(shè)置三座污水泵站提升后輸送往南部竹嶼再生水廠處理，若考慮再生水回用，再用提升泵站往回倒供，會造成較大的運(yùn)行費(fèi)用浪費(fèi)。因此，推薦在原有污水廠站布局的基礎(chǔ)上新增平原再生水廠。考慮再生水廠與污水處理廠均采用合建的方案，主島再生水水源總體可劃分為7個分區(qū)，如表4所示。

表4 各再生水水源設(shè)施規(guī)劃

3.2 管網(wǎng)系統(tǒng)

平潭再生水主要利用于城市雜用水、環(huán)境用水和林業(yè)用水。不同用途的再生水對供水壓力要求不同，環(huán)境用水配套管道出口壓力1 m～2 m H2O，城市雜用和林業(yè)用再生水管網(wǎng)最小服務(wù)水頭5 m～10 m H2O，根據(jù)再生水需求量預(yù)測結(jié)果，景觀環(huán)境用水約占總水量的54%，若再生水管網(wǎng)不區(qū)分用戶差別，采用一套管網(wǎng)統(tǒng)一供水，均需按最高服務(wù)水頭用戶制定管網(wǎng)系統(tǒng)水壓，則會造成低服務(wù)水頭用戶(景觀環(huán)境用水)運(yùn)行費(fèi)用的浪費(fèi)。為此，不宜將景觀環(huán)境用水管網(wǎng)系統(tǒng)與雜用水和林業(yè)用水管網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)一，以避免造成浪費(fèi)，規(guī)劃采用“分系統(tǒng)供水”形式分別供給。區(qū)內(nèi)設(shè)置“景觀環(huán)境再生水補(bǔ)水管網(wǎng)”和“城市雜用和林業(yè)用再生水管網(wǎng)”兩套系統(tǒng)[3]。

圖1 景觀補(bǔ)水管

景觀環(huán)境補(bǔ)水(圖1)共設(shè)置4處補(bǔ)水點(diǎn)，分別位于幸福洋流域X4號渠起端、韓厝水庫下游溪流、正旺水庫下游溪流及金井灣流域J4號渠起端。補(bǔ)水管道沿中山大道、海霞路、西溪、和平大道、麒麟大道、興港路、天山東路、興隆北路及金井大道等道路鋪設(shè)。

城市雜用(圖2)和林業(yè)用再生水管網(wǎng)采用分區(qū)分壓供水模式，形成6個管網(wǎng)系統(tǒng)分區(qū)，分別為西部平原區(qū)、壇南灣片區(qū)、澳前片區(qū)、舊城片區(qū)、流水片區(qū)及其余分散就地利用區(qū)。供水主干管沿興港路、如意路、中山大道、和平大道、麒麟大道、竹嶼湖路及環(huán)島路等道路鋪設(shè)。

圖2 城市雜用水補(bǔ)水管

4 結(jié)論

再生水利用應(yīng)在全面分析潛在用戶需求，確定再生水重點(diǎn)利用方向的基礎(chǔ)上，進(jìn)行再生水設(shè)施及管網(wǎng)布局。平潭再生水重點(diǎn)利用方向?yàn)槌鞘须s用水、工業(yè)用水和環(huán)境用水，其管網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建時按照不同服務(wù)對象要求的水壓、水質(zhì)、水量的不同，分為景觀環(huán)境用水管網(wǎng)系統(tǒng)與城市雜用水兩套管網(wǎng)系統(tǒng)。