西北典型地區(qū)再生水利用專項規(guī)劃探討

王 攀

（陜西省西咸新區(qū)開發(fā)建設(shè)管理委員會,陜西 西咸新區(qū) 712044）

1 基本情況

西咸新區(qū)深處內(nèi)陸,氣候干旱,降水稀少,全區(qū)自產(chǎn)水資源總量為1.65 億m3,人均水資源占有量225 m3,只有全省和全國人均占有量的20%和10%,水資源供需矛盾突出,已經(jīng)成為制約西咸新區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要因素之一。西咸新區(qū)屬資源性嚴(yán)重缺水區(qū)域,且水環(huán)境較敏感、水生態(tài)較脆弱,典型代表性強,再生水利用配置基礎(chǔ)好,具備作為再生水利用配置試點的內(nèi)在動力和外部條件。

1.1 相關(guān)政策

化解水資源供需矛盾的根本出路在于節(jié)水,關(guān)鍵措施是開發(fā)利用非常規(guī)水源。西咸新區(qū)根據(jù)2021年以來,中共中央、國務(wù)院及國家有關(guān)部委相繼出臺的污水資源化利用相關(guān)政策文件,及省市再生水利用相關(guān)政策文件,以2020年為現(xiàn)狀水平年,相繼出臺了《陜西省西咸新區(qū)再生水利用配置試點實施方案》《西咸新區(qū)再生水利用“十四五”規(guī)劃》等一系列政策文件,旨在引導(dǎo)和推進(jìn)污水資源化利用工作,開展再生水利用配置試點,將城市再生水納入水資源統(tǒng)一配置,大力提高再生水利用率,優(yōu)化供水結(jié)構(gòu),緩解供需矛盾。

1.2 現(xiàn)狀調(diào)查

1.2.1 水資源狀況

西咸新區(qū)年自產(chǎn)地表水資源量為3565.88萬m3,地下水資源量為16220.58萬m3,地表與地下重復(fù)水資源量3312.33萬m3,自產(chǎn)水資源總量為16474.13萬m3。西咸新區(qū)各新城自產(chǎn)水資源量見表1。

1.2.2 水資源利用調(diào)查

水資源可利用量為地表水資源可利用量和地下水資源可利用量的總和,其值為地表水可利用量和淺層地下水可開采量相加再扣除兩者之間的重復(fù)計算量。重復(fù)計算量主要是平原區(qū)淺層地下水的渠系滲漏和田間入滲補給量的開采利用部分,計算公式為：

通過計算可得到西咸新區(qū)各新城水資源可利用量,其結(jié)果見表2。

表2 西咸新區(qū)水資源可利用量一覽表 單位：萬m3

新區(qū)水資源可利用總量為13269.11萬m3,而全區(qū)總用水量為19500萬m3,水資源缺口為6230.89 m3,各新城除灃西新城外均有不同程度的水資源缺口,見表3。

表3 西咸新區(qū)水資源缺口一覽表 單位：萬m3

1.2.3 污水處理現(xiàn)狀調(diào)查

至2020年底,西咸新區(qū)范圍內(nèi)已建成城鎮(zhèn)污水處理廠11座,設(shè)計處理能力43萬t/d。目前設(shè)備調(diào)試,在建城鎮(zhèn)污水處理廠2座,設(shè)計處理能力10萬t/d；擴建水廠1座,設(shè)計處理能力2.5萬t/d；規(guī)劃新建污水處理廠3座,設(shè)計處理能力10萬t/d。預(yù)計到2025年末,新區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠的總處理能力可達(dá)到66 萬t/d。

1.2.4 再生水現(xiàn)狀調(diào)查

新區(qū)各新城/園辦再生水利用基礎(chǔ)不同導(dǎo)致數(shù)據(jù)表現(xiàn)差異較大,秦漢新城因工業(yè)利用量大而實現(xiàn)33.12%的利用率,灃西新城和空港新城再生水主要用于河湖景觀和機場利用,利用率分別為16.46%、11.79%,其他區(qū)域均未開展再生水利用,見表4。

表4 西咸新區(qū)再生水利用現(xiàn)狀一覽表

1.2.5 調(diào)查分析

通過對水資源利用狀況、污水處理設(shè)施和再生水現(xiàn)狀調(diào)查分析,新區(qū)再生水利用具有以下特點：

（1）再生水水源充足。持續(xù)增加的污水處理能力為再生水利用提供豐富的水源,再生水可利用空間非常大。2020年,西咸新區(qū)現(xiàn)狀年污水處理量為2551.33萬m3,再生水利用量為467萬m3,西咸新區(qū)再生水利用率約為18.3%。

（2）污水處理廠工藝先進(jìn),出水水質(zhì)好。目前新區(qū)范圍內(nèi)所有污水處理廠均已完成提標(biāo)改造,出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)從《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)提至《陜西省黃河流域污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》A標(biāo)準(zhǔn),處理后出水均能持續(xù)達(dá)標(biāo)排放,穩(wěn)定高標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)可減小再生水處理程序、大大降低了再利用難度和成本。

（3）再生水潛在用戶多,實際用戶少。目前西咸新區(qū)內(nèi)擁有工業(yè)用水企業(yè)5家,道路與交通設(shè)施用地466.73 hm2,綠地與廣場用地501.57 hm2,沖洗車輛5.58 萬輛,河湖濕地公園6個,均可使用再生水水源進(jìn)行代替。

（4）再生水利用管網(wǎng)配套少。目前已鋪設(shè)再生水管網(wǎng)共計28.2 km,實際投入使用的再生水管網(wǎng)里程數(shù)可能更少。

（5）再生水利用宣傳不夠,主動利用意識不強。相關(guān)政策制度不健全、再生水利用配套設(shè)施不完善以及民眾心理上接受的程度,各種因素疊加致使污水實際再生利用進(jìn)展緩慢。

2 發(fā)展思路與目標(biāo)

基于可持續(xù)發(fā)展、安全利用、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)有效、循序漸進(jìn)的利用原則,根據(jù)西咸新區(qū)各新城發(fā)展戰(zhàn)略、總體規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、給排水規(guī)劃、水系規(guī)劃等,考慮各利用方向特點、兼顧生態(tài)環(huán)境效益等綜合分析確定,再生水利用方向宜優(yōu)先選擇用水量大、水質(zhì)要求不高、技術(shù)穩(wěn)定可靠、成本低、綜合效益顯著的用水方向,可以歸納為以下幾類：（1）工業(yè)利用；（2）景觀環(huán)境；（3）城市雜用,其中包括城市綠化、道路澆灑、車輛沖洗、沖廁、施工用水等；（4）綠地灌溉；（5）農(nóng)業(yè)灌溉。出于再生水使用安全及管網(wǎng)總體規(guī)劃的考慮,本次新區(qū)再生水利用方向選擇時,暫不考慮城市雜用水中的入戶（沖廁）、地下水回灌和農(nóng)業(yè)灌溉等用途。

本次規(guī)劃的總體目標(biāo)確定為：到2025年,西咸新區(qū)再生水使用率達(dá)到30%。

3 再生水需求及可利用量預(yù)測

3.1 再生水需求量分析

到規(guī)劃水平年2025年,按日最高需水量計算,西咸新區(qū)各行業(yè)再生水總需求量為5.5萬m3/d,其中各工業(yè)行業(yè)1.442萬m3/d,道路與交通設(shè)施0.933萬m3/d,綠地和廣場1.003萬m3/d,沖洗車輛0.019萬m3/d,河湖景觀補水1.148萬m3/d,管網(wǎng)漏損水量和未預(yù)見水量均取10%,計算水量分別為0.455萬m3/d、0.500萬m3/d,日變化系數(shù)均取1.2,需求量統(tǒng)計表見表5。

表5 西咸新區(qū)再生水需求量統(tǒng)計表 單位：萬m3/d

3.1.1 工業(yè)利用

西咸新區(qū)正處于快速發(fā)展階段,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,本次規(guī)劃將區(qū)內(nèi)已經(jīng)建成的熱電、高用水工業(yè)企業(yè)列入統(tǒng)計范圍,對于潛在用水工業(yè)企業(yè)預(yù)留管道出口,本次規(guī)劃對一般工業(yè)不進(jìn)行單獨考慮。

3.1.2 景觀環(huán)境

目前西咸新區(qū)存在補水需求的,涉及5個新城/園辦的6個河湖景觀項目,總需求量約為1.148萬m3/d。

3.1.3 城市雜用及綠地灌溉

根據(jù)國土空間規(guī)劃及統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù),規(guī)劃年的道路與交通設(shè)施用地、綠地與廣場用地面積指標(biāo),以及車輛規(guī)模數(shù)值,分別與相對應(yīng)的用水指標(biāo)合計得出用水需求量。本次規(guī)劃對道路用地用水指標(biāo)按0.2萬m3/（km2·d）,綠地與廣場用地用水指標(biāo)按0.2萬m3/（km2·d）計算,沖洗車輛用水量取20 L/（車·次）,洗車頻率按每周一次考慮。

3.2 再生水可利用量預(yù)測

新區(qū)再生水利用規(guī)劃再生水水源均為污水處理廠出水,為保證再生水的安全性、穩(wěn)定性和可靠性,再生水可利用量一般不應(yīng)超過污水處理規(guī)模的80%。統(tǒng)計分析新區(qū)近兩年實際污水處理量數(shù)據(jù),得出實際處理量按照逐年8%遞增的趨勢,因此2025年污水處理廠實際處理量按照污水廠建成年逐年8%遞增進(jìn)行預(yù)測,2025年年底建成不考慮實際處理量,2024年底建成的按照2025年投運量計算,新區(qū)實際污水處理能力19.797萬m3/d,再生水可利用量15.838 m3/d。

4 再生水配水原則及方案

4.1 再生水配水原則

目前新區(qū)所有污水處理廠均執(zhí)行《陜西省黃河流域污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》A標(biāo)準(zhǔn),且出水長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。通過用水水質(zhì)要求對比分析（見表6）可知,當(dāng)前新區(qū)范圍污水廠出水水質(zhì)可以滿足工業(yè)用水以及城市雜用水中的綠化、澆灑道路及景觀用水和農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)要求,所以再生水利用時不再對污水廠尾水進(jìn)行再次處理。

表6 再生水主要水質(zhì)指標(biāo)對比表

根據(jù)各行業(yè)用水指標(biāo)要求和實際用水情況,用水順序按以下次序優(yōu)先滿足：①協(xié)議工業(yè)供水（含火電行業(yè)用水）；②城市雜用水（綠化廣場、道路澆灑、車輛沖洗）；③湖泊（景觀）補水。

4.2 再生水配置方案

到2025年西咸新區(qū)再生水年可利用量為5781.235萬m3,年配置水量1863.845萬m3,西咸新區(qū)再生水利用率可達(dá)到32.20%,滿足西咸總規(guī)要求的再生水使用率達(dá)到30%以上,見表7。

表7 再生水主要水質(zhì)指標(biāo)對比表 單位：萬m3/d

5 再生水利用工程布局及投資估算

西咸新區(qū)再生水利用工程規(guī)劃主要為再生水水源工程、再生水管網(wǎng)工程以及再生水用水設(shè)施體系建設(shè)。其中,水泵揚程以及主管道管徑以遠(yuǎn)期規(guī)劃綜合考慮,避免后期重復(fù)建設(shè)。本次規(guī)劃滿足遠(yuǎn)期水泵揚程及管徑的基礎(chǔ)上,僅考慮近期水量和鋪設(shè)長度,之后擴建擴容時只需增設(shè)水泵和延長管網(wǎng)。

5.1 再生水工程布局

再生水水源工程結(jié)合各新城現(xiàn)狀和規(guī)劃污水處理廠位置進(jìn)行規(guī)劃布置,本次規(guī)劃在原有再生水規(guī)?；A(chǔ)上共規(guī)劃新建擴建再生水水廠12座,總規(guī)模10.7萬m3/d。所有再生水水廠均規(guī)劃蓄水池及加壓泵站,蓄水池按照連續(xù)出流設(shè)計,調(diào)節(jié)容積按照泵站規(guī)模的15%設(shè)計,加壓泵站的流量、揚程,均根據(jù)平差結(jié)果設(shè)計。

再生水管網(wǎng)工程結(jié)合新區(qū)總體規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,在利用現(xiàn)有再生水管網(wǎng)的情況下,根據(jù)水源位置、水量及地形情況,合理布置再生水管網(wǎng)。本次規(guī)劃僅涇河新城和秦漢新城有供水互通,其他新城和園辦均為內(nèi)部獨立系統(tǒng),與其他區(qū)域沒有互通。本次規(guī)劃管網(wǎng)總長度139.12 km,其中球磨鑄鐵管93.86 km,PE100級管材45.26 km。

5.2 再生水工程投資估算

本次投資估算根據(jù)指標(biāo)估算法進(jìn)行總投資估算,水廠指標(biāo)按照4300元/m3～5300元/m3估算,PE管道根據(jù)不同管徑按照180萬元/km～260 萬元/km進(jìn)行估算；球磨鑄鐵管根據(jù)不同管徑按照205萬元/km～350 萬元/km進(jìn)行估算。

西咸新區(qū)城市再生水規(guī)劃,內(nèi)容包括12座再生水廠（空港新城1座,灃東新城3座,秦漢新城1座,灃西新城3座,涇河新城2座,園辦2座）以及再生水管網(wǎng)139.12 km。到規(guī)劃水平年2025年,工程總投資約為118526.87萬元,其中建設(shè)費用88017.41萬元,其他費用11002.18萬元,預(yù)備費14852.94萬元,建設(shè)期貸款利息4654.35萬元。資金籌措方式為：項目總投資的30%擬申請銀行貸款,項目總投資的40%由省財政資金及新城地方配套資金,其余30%由當(dāng)?shù)仄髽I(yè)解決。

6 再生水利用工程實施效果分析

項目實施后直接經(jīng)濟(jì)效益主要為替換自來水產(chǎn)生的效益,到2025年每年可替換自來水1863.85萬m3,單方水價按4.6元/m3計算,可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益8573.71萬元。污水再生利用后可作為西咸新區(qū)“第二水源”,為西咸新區(qū)進(jìn)一步發(fā)展提水資源保障。

項目實施后每年可為生態(tài)河湖景觀補水419 萬m3,有效增加了各新城周邊綠化用地的水源供給,有利于進(jìn)一步改善西咸新區(qū)生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)各項事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

7 結(jié)論與建議

推廣再生水利用是緩解水資源短缺,尤其是缺水地區(qū)水資源供需矛盾的戰(zhàn)略性舉措,是需要長期堅持并穩(wěn)定發(fā)展的公益事業(yè)。城市建設(shè)者應(yīng)充分認(rèn)識再生水利用在城市可持續(xù)發(fā)展過程中的作用,發(fā)揮再生水規(guī)劃的引導(dǎo)和支持作用,全面推動再生水利用事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,為此,作以下建議：①建立并完善再生水利用法規(guī)政策,細(xì)化主體責(zé)任和監(jiān)管職責(zé)；②健全激勵政策體系,明確定價標(biāo)準(zhǔn)；③加大資金支持力度,優(yōu)化水資源市場成本結(jié)構(gòu)；④加大宣傳力度,建立公眾參與渠道；⑤建立規(guī)劃執(zhí)行考核機制,對執(zhí)行效果進(jìn)行動態(tài)評估和監(jiān)督管理。