論通過污水處理循環(huán)體系管理突破地區(qū)水資源緊缺的困局

高承隆

（金昌市經濟技術開發(fā)區(qū)管理委員會，甘肅 金昌 737100）

前言

污水處理循環(huán)體系既是一種管理制度，也是一種小型的人工水資源循環(huán)利用系統(tǒng)，它有很多的局限性，但是能有效改善我國西北干旱地區(qū)水資源情況，所以它的潛力是不可忽視的。

1 研究背景

根據水利部數(shù)據顯示，2020年全國淡水資源總量31 605.2億立方米，計算可知我國人均水資源占有量約為2 200立方米，為世界人口水資源平均占有量的25%。隨著我國經濟的快速增長，工業(yè)生產和居民生活用水量持續(xù)增加，我國水資源供求矛盾愈加嚴重。特別是在我國西北干旱、半干旱地區(qū)，例如甘肅、新疆、青海、寧夏大部分地區(qū)，土地廣袤、礦產資源豐富，但是嚴重缺乏的水資源直接制約著經濟增長和城市建設，因此，尋求節(jié)約利用水資源、提升水資源綜合利用效率的有效途徑，將對水資源緊缺地區(qū)，特別是對西北地區(qū)城鄉(xiāng)建設及經濟增長起到極大推動作用[1]。

2 污水處理循環(huán)體系論述

2.1 污水處理循環(huán)體系簡介

污水處理循環(huán)體系，簡而言之，就是對生活污水和工業(yè)廢水末端統(tǒng)一收集，經過多級深化處理后，回用于居民生活、工業(yè)生產及景觀環(huán)境等，從而提升水資源利用效率的一種管理措施。

污水處理循環(huán)體系的主要構成單元包括收集管網、污水處理廠、中水深度處理單元、景觀生態(tài)單元、蓄水池等。其中，污水收集管網需要覆蓋污水處理廠服務的整片區(qū)域，收集生活污水及滿足接管要求的工業(yè)企業(yè)生產廢水，對于排放重金屬及持久性有機污染物的生產廢水應重點監(jiān)測，避免對循環(huán)體系內的各處理單元造成不可逆沖擊；污水處理廠的處理工藝及規(guī)模，根據地區(qū)收集的污水水量、污染物種類及濃度、氣候及地質條件等確定，不必拘泥于某一種固定工藝；中水深度處理單元需根據處理后的尾水用途設置不同的深度處理工藝，例如，用做工業(yè)企業(yè)循環(huán)冷卻水時，采用“高密度沉淀池+砂濾罐+超濾”即可滿足要求，如果用于工業(yè)生產，對水質要求較高，即可在該工藝后再增加反滲透工藝，也可以根據地方環(huán)保要求及區(qū)域產業(yè)特征，增加零排放分鹽工藝，將反滲透濃水中的鹽分分離凈化后外售處理；景觀生態(tài)單元包括人工濕地、綠地、景觀河道等，用于消納污水處理廠多余的尾水及或者對污水處理廠尾水進行水質提升，也是區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善及景觀優(yōu)化的直接體現(xiàn)；蓄水池是污水處理循環(huán)體系的緩沖單元，對于過剩的尾水可以暫存到蓄水池中，后期用于綠化降塵等市政雜用水、農業(yè)灌溉、工業(yè)生產等。

總之，污水處理循環(huán)體系管理的目的，就是為了提高水資源的重復利用率，體系內各單元的水處理工藝及規(guī)模，可以根據用水水質水量需求進行靈活調整。

以甘肅省某一地區(qū)經濟技術開發(fā)區(qū)（以下簡稱“開發(fā)區(qū)”）為例，對污水處理循環(huán)體系加以論述，該開發(fā)區(qū)污水處理循環(huán)體系由污水處理廠、人工濕地、再生水廠及中水蓄水池構成。其中，污水處理廠一座，用于處理區(qū)域企業(yè)產生的生活污水和部分工業(yè)廢水，由于該污水廠接納的污水多數(shù)為生活污水，少量為生產廢水且均已處理達標滿足接管要求，廢水中無超標重金屬及持久性有機污染物，因此，該污水處理廠采用“預處理+AAO+MBR”二級生化處理工藝，排放的尾水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）規(guī)定的一級A標準限值，污水處理廠規(guī)模35 000 m3/d。

該污水處理廠排放的尾水首先進入開發(fā)區(qū)一、二、三期人工濕地，主要目的有兩個：第一，通過人工濕地對尾水水質進行提升凈化，使其滿足《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類水水質標準（冬季除外），第二，營造區(qū)域濕地景觀環(huán)境，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量。第三，濕地進一步凈化后的部分尾水外排入中水蓄水池，存水通過泵送或者灑水車運輸用于開發(fā)區(qū)綠化及降塵使用，另一部分尾水進入開發(fā)區(qū)再生水廠，對該部分尾水進行深度處理后，通過開發(fā)區(qū)再生水管道輸送至各企業(yè)用以工業(yè)生產及循環(huán)冷卻補水，再生水廠采用“高密度沉淀池+V型濾池+超濾（UF）+兩級反滲透（RO）”為主工藝，可滿足開發(fā)區(qū)絕大部分企業(yè)的生產用水，再生水廠也配套了MVR高效節(jié)能蒸發(fā)器和蒸發(fā)塘，用于去除反滲透工藝產生的濃水中的鹽分，產生的雜鹽依托區(qū)域危險廢物處置中心進行處置，整套工藝屬于零排放工藝。

冬季濕地封凍后，污水廠部分尾水外排入蓄水池用作降塵和綠化，另一部分直接進入再生水廠進行深度處理，由于冬季降塵及綠化用水量下降，因此會有多余的尾水儲存于蓄水池內，次年春天，該部分尾水即可全部用于降塵及綠化，由于該開發(fā)區(qū)公共綠地面積較大，可以完全消納進入蓄水池的部分尾水。該開發(fā)區(qū)污水處理循環(huán)體系，見圖1。

圖1 污水處理循環(huán)體系示意圖

從圖1中可以看出，進入中水蓄水池的水量是大于綠化降塵用水的，但是，圖示未考慮人工濕地及中水蓄水池的蒸發(fā)水量損失及系統(tǒng)中其它單元的可能造成的水量損失，因此，在實際運行過程中，中水蓄水池的儲水量并不能滿足該開發(fā)區(qū)綠化降塵用水，綠化用水還需要額外加以補充。另外，該污水處理循環(huán)體系中，再生水廠濃鹽水是自行處理的，即3 000 m3/d的濃鹽水并不外排，而產生的雜鹽依托開發(fā)區(qū)現(xiàn)有的危廢處置中心進行處理。開發(fā)區(qū)約有25 000 m3/d的水回用于工業(yè)生產和生活，6 400 m3/d的尾水用于降塵及綠化，其廢水的回用率可達89.7%，也就是說，該開發(fā)區(qū)可以減少工業(yè)用水及市政供水約31 400 m3/d，可節(jié)約水資源約1 146萬m3/a，根據調研已知開發(fā)區(qū)供水成本為2.7元/t，則年可節(jié)約供水成本3 094.2萬元。

綜上可知，污水處理循環(huán)體系的建立對該開發(fā)區(qū)節(jié)約利用水資源、營造良好的產業(yè)環(huán)境、緩解地方財政壓力都具有非常巨大的正效益[2]。

由于不同地區(qū)排污企業(yè)規(guī)模、污（廢）水收集范圍、污水廠及深度處理再生水廠、用水企業(yè)的水質水量要求等不同，這也導致廢水重復利用效率有所不同，但是，可以通過地區(qū)用排水量狀況調研，綜合分析污水處理循環(huán)體系的處理規(guī)模、利用效率、供水水質等參數(shù)，為污水處理循環(huán)體系的建立提供理論依據。

污水處理循環(huán)體系產水的水質是可以根據用水需求調節(jié)的，但由于原水水質和處理工藝的限制，其循環(huán)水并不能直接用做生活飲用水或用于食品行業(yè)，主要還是用于工業(yè)生產、循環(huán)冷卻、綠化、景觀、降塵等用水，這就要求污水處理循環(huán)體系根據用水功能需求，在不同的工藝段供給不同水質的水，例如，對湖泊補給水和綠化用水，人工濕地的尾水即可滿足要求，那就從人工濕地后的蓄水池直接取水即可；而對于工業(yè)企業(yè)循環(huán)冷卻水，經過再生水廠砂濾或者超濾系統(tǒng)即可滿足水質要求，那么直接給各企業(yè)從砂濾或超濾系統(tǒng)后的中間水池供水即可；而對于工業(yè)企業(yè)生產用水，其水質要求極高，那么給各企業(yè)供給再生水廠反滲透工藝后的純水即可。污水處理循環(huán)體系分質分段供水也是節(jié)約運行成本的重要手段之一。

2.2 污水處理循環(huán)體系的特點

我國已經完成全國范圍內的城鎮(zhèn)污水集中收集處理體系建設，并且頒布了眾多行業(yè)及綜合污水排放標準，建立了排污許可制度，極大程度削減了城鎮(zhèn)污水處理廠尾水和工業(yè)企業(yè)生產廢水排放的污染物，保護了區(qū)域水生態(tài)環(huán)境。在大部分地區(qū)，城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)企業(yè)會將達標處理的尾水直接排放于外環(huán)境，例如河流、湖泊等，而與之相比，污水處理循環(huán)體系則具有以下幾方面的顯著特點：

2.2.1 外排尾水量少

污水處理循環(huán)體系排入外環(huán)境的水量較少，因為污水處理廠處理后的大部分尾水會回用于工業(yè)生產、景觀單元和市政雜用水，該循環(huán)體系本質上是提高了水資源的綜合利用效率，減少了區(qū)域市政給水及工業(yè)供水的量，它是水資源緊缺的區(qū)域節(jié)約用水的有效舉措。

2.2.2 統(tǒng)籌協(xié)調要求高

污水處理循環(huán)體系是整個地區(qū)用水單元、排污收集管網、污水處理系統(tǒng)、尾水深度處理系統(tǒng)、供水管網、生態(tài)景觀等多系統(tǒng)多單元的資源整合，不是獨立的個體，它需要地方政府在建設規(guī)劃中統(tǒng)籌考慮，基本所有的城鄉(xiāng)規(guī)劃建設區(qū)都有已建污水處理廠、給排水管網、生態(tài)景觀等，部分地區(qū)也會有污水深度處理單元，但是只有少數(shù)地區(qū)會統(tǒng)籌所有資源，將之結合起來形成污水處理循環(huán)體系。

2.2.3 專業(yè)要求高

污水處理循環(huán)體系的各處理系統(tǒng)都需要達標穩(wěn)定運行，不然會影響到下個系統(tǒng)的運行或使用，甚至導致整個體系癱瘓，而各系統(tǒng)單元涉及到的微生物、物理化學、機械設備、電氣自控等方面的問題，都需要具有相當專業(yè)能力的人才來解決，因此，各系統(tǒng)的運營管理機構及人員必須具有專業(yè)的技術能力和管理能力。

2.2.4 體系建設成本高

污水處理循環(huán)體系中，人工濕地、污水處理廠、污水深度處理再生水廠的建設成本較高，地方政府要積極尋求中央環(huán)保政策資金支持，并且綜合調控供水成本，使污水處理循環(huán)體系在運行過程中產生正效益，既減緩地方財政壓力，也要確保供水成本在工業(yè)企業(yè)可接受的范圍之內，地方政府要適時組織編制地方供排水控制性詳細規(guī)劃，統(tǒng)籌規(guī)劃地方供排水系統(tǒng)建設，建立全面合理的供排水管理制度。

2.2.5 體系運營成本較低

由于污水處理循環(huán)體系是區(qū)域統(tǒng)籌，整套系統(tǒng)處理的水量較大，相對于小型單個污水處理單元及尾水深度處理單元，區(qū)域污水處理循環(huán)體系的運行成本就會相對降低，對于需要配套有污水處理系統(tǒng)及再生水系統(tǒng)的工業(yè)企業(yè)來說，直接使用污水處理循環(huán)體系中再生水廠的產水可以有效節(jié)約企業(yè)的經營成本。

污水處理循環(huán)體系在西北部分水資源緊缺的縣區(qū)已經得到應用，如甘肅河西地區(qū)，其能得以應用的原因主要是水資源緊缺的縣區(qū)人口普遍較少，常住人口從3萬～10萬人不等，且地方工業(yè)企業(yè)的數(shù)量及規(guī)模也比較小，地區(qū)總的污水排放量不會過大，多數(shù)地區(qū)日排污量在數(shù)千至數(shù)萬立方米，從管網收集到水處理單元的總投資不會過高，與地方的經濟水平相匹配。但是，在污水處理循環(huán)體系的建設過程中，還是會存在各種各樣的問題。

2.2.5.1 缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃管理

很多地區(qū)污水處理循環(huán)體系的實施還是缺乏地方政府的統(tǒng)一規(guī)劃，污水處理循環(huán)體系內各環(huán)節(jié)銜接不暢，例如管網敷設、排污收費與供水成本銜接、各單元水質水量變化浮動風險的協(xié)調等，沒有出臺統(tǒng)一的管理制度及協(xié)調機制，這一系列問題就導致污水處理循環(huán)體系建設推進緩慢、水循環(huán)利用效率較低。

2.2.5.2 缺乏專業(yè)人才

由于西北地區(qū)專業(yè)的管理及技術人才相對較為缺乏，導致污水處理循環(huán)體系的建設和運行管理容易發(fā)生一些專業(yè)方面的問題，且不能得到有效解決，也使得地方不能因地制宜的建立污水處理循環(huán)體系。這就要求地方政府需要委托專業(yè)的技術機構來執(zhí)行體系建設及運行，這也增加了污水處理循環(huán)體系的經營成本。

2.2.5.3 固體廢物處理困難

污水處理循環(huán)體系的深度處理過程會產生部分高鹽濃水，多數(shù)地區(qū)會通過蒸發(fā)進行處理，但是，蒸發(fā)后產生的雜鹽屬于危險廢物，由于很多地區(qū)并未配套危險廢物處置中心，且有些危險廢物處置中心也難以處置雜鹽，因此，導致了該部分廢物處理難度較大，多數(shù)地區(qū)需要外委有資質的單位進行處置，昂貴的處置費用及運輸費會導致循環(huán)體系的經營成本驟增，給地方財政造成較大的負擔。

2.2.5.4 水質波動較大

由于污水處理廠接納生活污水及生產廢水，因此，在生產企業(yè)事故排污或者污水處理單元運行不正常時，會導致污水水質較大波動，給后續(xù)處理單元造成沖擊，而如果將生產及生活污水分開收集處理，由于水資源緊缺地區(qū)一般人口較少，工業(yè)企業(yè)數(shù)量也較少，因此，對污水分開收集處理會增加成本，超出地方財政可承受的范圍。

2.3 污水處理循環(huán)體系的建設

污水處理哦循環(huán)體系的建設是多變靈活的，需要根據地區(qū)特點因地制宜的選取體系內的各處理單元，現(xiàn)將常見的集中體系組合歸納如下：

2.3.1 資源型城市地區(qū)

對水資源緊缺的資源型城市，工業(yè)企業(yè)相對較多，可將區(qū)域污水處理廠、濕地及湖泊、綠地等結合起來，另行建設污水深度處理單元，用于工業(yè)企業(yè)的高純度脫鹽水，對于有氯堿工業(yè)的區(qū)域，或者沒有雜鹽處置機構的地區(qū)，還可以配套“納濾+冷凍結晶”分鹽工藝，將濃水中的鹽分離凈化后就近外售處理。

2.3.2 農業(yè)型及生態(tài)保護型地區(qū)

對水資源緊缺的農業(yè)地區(qū)及生態(tài)保護要求較高的地區(qū)，由于工業(yè)企業(yè)相對較少，因此，可不必配套建設尾水深度處理單元，只需將污水處理廠的尾水用作濕地及景觀湖補水、綠化及降塵或者農業(yè)灌溉即可。

總之，污水處理循環(huán)體系的建設是一項系統(tǒng)工程，需要結合地方的人口規(guī)模、產業(yè)布局、功能區(qū)劃等因素綜合考慮，地方政府可以將之納入區(qū)域規(guī)劃，從而有效地指導體系的建設及實施。

3 結語

在污水處理循環(huán)體系建設過程中，還是要因地制宜，協(xié)調好地方經濟基礎與污水處理循環(huán)體系建設成本、運營成本、技術管理之間的關系，避免出現(xiàn)負面影響的情況。