深圳市再生水利用策略探討與研究

張曉菊

(深圳市規(guī)劃國土發(fā)展研究中心,廣東 深圳 518040)

再生水主要指污水或雨水經(jīng)適當(dāng)處理后,達到一定的水質(zhì)標準,可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水,通?？捎糜诔鞘须s用水、工業(yè)用水、景觀環(huán)境用手、補充河道等方面。再生水系統(tǒng)主要包括再生水廠、分散式再生水利用設(shè)施、再生水管網(wǎng)和泵站。

再生水作為城市的“第二水源”,是非常規(guī)水資源的1個重要組成部分。由于水量大、水質(zhì)穩(wěn)定、而且受季節(jié)和氣候影響小等優(yōu)點,再生水利用具有可觀的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益,成為新興供水產(chǎn)業(yè),是貫徹循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能減排科學(xué)理念的主要途徑之一,對于水資源的可持續(xù)利用意義重大[1-5]。2021年國家發(fā)改委等十部委將再生水納入城市供水體系,放開再生水政府定價,成為城市再生水利用率的進一步的發(fā)展和提高的一個重要依據(jù)。進一步推進再生水利用工作是國家對深圳的要求,更是深圳作為1個水資源嚴重短缺的城市,解決水資源不足、保障城市發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略。

深圳自20世紀90年代起便開始實行開源節(jié)流的節(jié)水策略,大力推進再生水利用工作,再生水利用率已從2008年的23%提升到2021年的73%。在“十三五”期間,深圳市實現(xiàn)了全市水質(zhì)凈化廠與再生水廠的一體化統(tǒng)籌建設(shè)。同時,深圳還積極鼓勵工業(yè)企業(yè)利用再生水,挖掘使用潛力,包括推動橫崗再生水廠周邊工業(yè)用戶和東部環(huán)保電廠提高再生水利用率,積極協(xié)調(diào)推進機場集團、碼頭等用水大戶進行再生水利用工作等。

本研究從深圳實際出發(fā),分析再生水利用各環(huán)節(jié)的現(xiàn)有問題,通過優(yōu)化再生水布局、確定重點方向和使用對象、提升再生水系統(tǒng)和完善運營、價格和激勵機制等方面進行探討和研究,科學(xué)、有效地提出再生水利用的策略和保障措施,并以光明區(qū)為典型試點區(qū)域,依據(jù)區(qū)域特色提出再生水配置試點的要求和配置方式,進行多用途、多方式的再生水綜合利用示范,以期推動深圳市再生水回用事業(yè)的健康有序發(fā)展。

1 深圳市再生水利用現(xiàn)狀

1.1 深圳市再生水規(guī)劃與需求

充分發(fā)揮特區(qū)立法優(yōu)勢,深圳市先后出臺相關(guān)政策文件6部,為再生水長效保障機制的探索奠定了基礎(chǔ)。2008年,出臺《深圳市建設(shè)項目用水節(jié)水管理辦法》,鼓勵通過集中式市政管道供水的再生水利用方式。2010年,出臺《深圳市人民政府關(guān)于加強雨水和再生水資源開發(fā)利用工作的意見》《深圳市實行最嚴格水資源管理制度的意見》等地方性規(guī)章及政策文件,并頒布實施SZJG 32—2010《再生水、雨水利用水質(zhì)規(guī)范》。2011年7月,市政府審議通過了《深圳市再生水布局規(guī)劃(2008—2020年)》。2014年,發(fā)布《深圳市再生水利用管理辦法》,明確采用市場化的方式開展再生水利用的運營工作。

近幾年,深圳市用水總量已接近廣東省下達的2030年21.13億m3的紅線控制指標。根據(jù)預(yù)測,全市2035年城市需水量將達到30億m3,供水缺口約4.7億m3?！渡钲谑薪ㄔO(shè)中國特色社會主義先行示范區(qū)節(jié)水典范城市工作方案(2020—2025年)》提出“到2025年推動1億m3以上的非常規(guī)水源利用設(shè)施建設(shè)?！爆F(xiàn)狀再生水利用率為73%,約2%用于綠化澆灑、道路沖洗、工業(yè)冷卻用水等方面,替代自來水的比例較低。城市的高度發(fā)展,導(dǎo)致地下空間非常緊張,各類設(shè)施管線密布及市政道路開挖限制要求,導(dǎo)致新敷設(shè)再生水管網(wǎng)的難度大,干擾了再生水的合理運輸。現(xiàn)狀全市每年可產(chǎn)生大約10.9億m3準Ⅳ類的污水資源,優(yōu)質(zhì)水資源未得到有效利用,仍有很大提升空間。如何通過“市級建機制、區(qū)級推落實;區(qū)域有特色,項目有亮點;目標可達到、方案可實施”等方式,采用再生水集中利用、區(qū)域循環(huán)利用、就地分散處理利用相結(jié)合的多種方式優(yōu)化再生水布局方案,合理布局再生水管網(wǎng)、泵站等設(shè)施,是非常緊迫的事情。

1.2 再生水處理標準及工藝

再生水利用是指利用水質(zhì)凈化廠出水,用于河道生態(tài)補水、城市雜用(綠化澆灑、道路澆灑用水等)、景觀環(huán)境和工業(yè)用水(工業(yè)生產(chǎn)、冷卻用水、鍋爐用水、沖洗用水),對于沖廁和空調(diào)冷卻用水方面的由于安全問題,利用相對有限,見表1。再生水通常采用B級別工藝,三級處理和消毒工藝(基于水質(zhì)凈化廠,地表水準IV類);高品質(zhì)再生水是指利用水質(zhì)凈化廠的出水進一步深度處理,采用A級工藝,高級處理和消毒工藝(納濾+反滲透)的再生水,常用于液晶面板、電子級水、火力發(fā)電鍋爐補給水等高品質(zhì)用戶[6]。

表1 深圳市再生水使用分類

1.3 深圳市現(xiàn)狀再生水回用工程

深圳市已建再生水管網(wǎng)總長度約509 km,其中河道再生水補水管道292 km;隨道路建設(shè)、試點建設(shè)的市政雜用及工業(yè)再生水管網(wǎng)217 km,主要分布在前海合作區(qū)、南山區(qū)及龍崗中心城。全市現(xiàn)狀水質(zhì)凈化廠39座,設(shè)計處理能力649.5萬m3/d;其中準IV類27座;準Ⅴ類7座;一級A標準5座,見圖1;泵站39座,其中廠內(nèi)加壓泵站23座,中途泵站16座。全市共規(guī)劃集中式大型水質(zhì)凈化廠36座,分散式小型凈化廠(規(guī)模小于等于5萬m3/d)7座,見圖2。2021年,全市污水處理量19.88億m3,再生水利用量14.51億m3,按住建部統(tǒng)計口徑,再生水利用率達到73%。

圖1 深圳市現(xiàn)狀水質(zhì)凈化廠布局

圖2 深圳市水質(zhì)凈化廠布局規(guī)劃示意

1.4 再生水回用對象

深圳市先后獲得了“節(jié)水型城市”“國家生態(tài)園林城市”“國家衛(wèi)生城市”等優(yōu)秀稱號,這些稱號對再生水利用也提出了明確的指標要求,見表2。

表2 城市類型對再生水使用要求 %

深圳市再生水主要用于居民生活及城市公共用水為主要用水類別,占比增長較快,工業(yè)用水占比保持基本穩(wěn)定。工業(yè)用水主要分集中在寶安、龍崗、龍華、光明4個區(qū)。城市公共用水主要集中在寶安、南山、福田、龍崗4個區(qū)。全市建有255處非常規(guī)水源取水點,提供綠化澆灑、車載取水。再生水使用分類中,工業(yè)用水總計396萬m3,市政雜用總計1 375萬m3。全市約2%用于綠化澆灑、道路沖洗、工業(yè)冷卻用水等方面,替代自來水的比例相對較低。

結(jié)合水質(zhì)凈化廠提標改造工程的開展,實現(xiàn)了全市水質(zhì)凈化廠與再生水廠的一體化統(tǒng)籌建設(shè)。再生水主要用途以河道補水為主,少量作為城市雜用。已經(jīng)實施了羅芳污水處理廠再生水補充東湖水庫排洪渠、西麗再生水廠出水補充大沙河工程、濱河污水處理廠再生水補充福田河和新洲河等工程,效果良好。除了再生水廠,也存在分散式再生水利用設(shè)施,例如南山商業(yè)文化中心區(qū)再生水利用項目,主要用于沖廁、綠化、道路清洗等,處理水量約為3 500 m3/d。

1.5 現(xiàn)狀再生水投資運營機制

深圳市再生水廠(再生水回用設(shè)施)目前均采取特許經(jīng)營模式?，F(xiàn)狀再生水管網(wǎng)絕大部分由政府投資建設(shè),少數(shù)由企業(yè)投資建設(shè),例如上洋水質(zhì)凈化廠供給華電國際的再生水管由華電國際自行投資建設(shè)。

分散式再生水利用項目由其產(chǎn)權(quán)人自行管理和維護,政府投資建設(shè)的集中式再生水利用項目通過招標投標、委托等方式確定符合條件的經(jīng)營者?，F(xiàn)狀再生水廠(水質(zhì)凈化廠再生水設(shè)施)均作為水質(zhì)凈化廠的一部分進行運營,并未進行獨立運營。現(xiàn)狀再生水管網(wǎng)大部分由區(qū)水務(wù)部門負責(zé)維護,也有少數(shù)由企業(yè)進行維護的情況,例如上洋水質(zhì)凈化廠供給華電國際的再生水管網(wǎng)由華電國際負責(zé)維護。各區(qū)域的現(xiàn)狀再生水管網(wǎng)和用戶服務(wù)尚未有明確的運營主體。

其他城市針對再生水的投資方式,也各有不同,見表3。

表3 其他城市再生水投資方式總結(jié)[7-9]

2 深圳市再生水利用問題及策略

2.1 現(xiàn)狀問題

再生水利用現(xiàn)狀存在的問題,主要包括4個方面。

a)廠網(wǎng)建設(shè)不配套,城市開發(fā)強度大,地下設(shè)施管線密布,市政再生水管網(wǎng)建設(shè)難度大,建設(shè)滯后。現(xiàn)狀再生水管網(wǎng)絕大部分由政府投資建設(shè),少數(shù)由企業(yè)投資建設(shè)。地下空間非常緊張,各類設(shè)施管線密布及市政道路開挖限制要求,新敷設(shè)再生水管網(wǎng)的難度大,再生水水質(zhì)管理薄弱[10-13]。

b)再生水利用普遍存在著使用對象的積極性不高、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱,河道生態(tài)補水管道缺乏規(guī)劃統(tǒng)籌等現(xiàn)象。

c)再生水定價與投資回報機制尚未建立。再生水“定價-補貼-獎勵-使用”機制未完善,再生水使用成本與自來水相比不存在優(yōu)勢,使用風(fēng)險比自來水高,導(dǎo)致用水大戶再生水回用量比較少,難以形成再生水規(guī)?；褂谩?/p>

d)再生水的用水管理、投融資、運營、激勵等配套政策尚不健全,政策引導(dǎo)的合力尚待形成[14-16]。

2.2 再生水利用策略

2.2.1優(yōu)化再生水布局

解決再生水系統(tǒng)現(xiàn)狀問題,匹配城市發(fā)展需求,按照供水安全優(yōu)先、水量水質(zhì)協(xié)同互補、供水系統(tǒng)經(jīng)濟高效、協(xié)同配置全局統(tǒng)籌的原則,依據(jù)重點發(fā)展區(qū)、分類型、分水質(zhì)提供再生水的方向去完善再生水系統(tǒng)布局方案,明確 “誰來供、誰來用、怎么用、用多少、怎么送”,保障新增合理用水需求,緩解水資源供需矛盾。

關(guān)鍵措施主要包括結(jié)合制造業(yè)用水大戶多的特點,合理布局高品質(zhì)再生水廠,提高再生水供應(yīng)比例;結(jié)合河道補水需求大的特點,提高景觀補水比例并將河道作為再生水轉(zhuǎn)輸通道;鑒于濕地的調(diào)蓄和凈化功能,將濕地作為再生水調(diào)蓄的節(jié)點等。

2.2.2確定重點對象

a)重點對象分析。通過用水量分析、用水結(jié)構(gòu)分析、用水大戶情況梳理、潛在用戶調(diào)研等方式,挖潛將來使用再生水的各類潛在用戶。通過對比2000、2021年的全市各類用水量,居民生活及城市公共用水占比增長較快,工業(yè)用水占比保持基本穩(wěn)定,見表4。深圳市年用水量50萬m3以上用戶數(shù)量僅占全市的3.72%,但用水總量占到22.40%。除居住小區(qū)、城中村外,計算機、通信和其他電子設(shè)備制造業(yè),電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),娛樂業(yè),商務(wù)服務(wù)業(yè),汽車制造業(yè),航空運輸業(yè)和學(xué)校這7個行業(yè),101個用戶,占年用水量50萬m3以上用戶總用水量的78.8%,成為再生水利用的重點對象。

表4 用水量主要類別

b)工業(yè)企業(yè)。針對工業(yè)企業(yè),進一步挖潛5類用戶:①廠內(nèi)已有再生水回用系統(tǒng)型;②對于用水量客觀,但是對水質(zhì)要求比較高的電子設(shè)備制造業(yè),例如液晶面板等計算機行業(yè),采用高品質(zhì)用水作為試點進行推廣,多采用以微濾、超濾或膜生物過濾為核心的再生水處理設(shè)施;③對于有部分生產(chǎn)、冷卻、鍋爐、沖洗用水且用水量可觀的企業(yè)進行大力推廣[16];④針對用水量大,水質(zhì)要求不高的電廠企業(yè),要做再生水回用的強制要求;⑤針對食品、制藥等企業(yè),其污水回用主要用于廠內(nèi)綠化。

c)先進制造園區(qū)。在寶安、龍崗等區(qū)合理劃定18個先進制造業(yè)園區(qū),見圖3,總規(guī)劃用地面積約300 km2,按照啟動區(qū)、拓展區(qū)、儲備區(qū)有計劃釋放工業(yè)用地面積約60 km2,也是再生水利用需求集中區(qū)域。

圖3 深圳市先進制造園區(qū)分布

d)城市更新和整備區(qū)。結(jié)合成片開發(fā)區(qū)、城市整備更新區(qū)和工業(yè)園區(qū),可推進污水處理再生水回用的小區(qū)域微循環(huán),做到現(xiàn)污水“收集零轉(zhuǎn)輸、設(shè)施零占地、回用零排放、防護零距離”,并實現(xiàn)遠期污水源頭削減率10%的目標。

e)河道生態(tài)補水。在深圳茅洲河、坪山河,再生水成為河道生態(tài)基流的關(guān)鍵;在光明區(qū),該區(qū)率先在全市實現(xiàn)了再生水用于市政澆灑,每年可節(jié)約自來水約300萬m3,占全區(qū)供水量的3%左右。

進一步分析城市雜用水和工業(yè)用水在未來的再生水替代自來水的比例,見表5,預(yù)期在2025年再生水利用率80%以上;再生水替代自來水的供應(yīng)能力達到1.0億m3;2030年再生水替代自來水的供應(yīng)能力達到1.5億m3,將再生水納入水資源統(tǒng)一配置。

表5 未來新增用戶再生水替代自來水比例

2.2.3提升再生水系統(tǒng)

深圳市再生水利用措施采用分步走的策略,結(jié)合深圳市河流水系的分布,合理布局城市水質(zhì)凈化廠的用地規(guī)模,包含規(guī)模建設(shè)用地、污水資源化用地、污泥深度脫水用地、提升泵站及初雨處理用地等。

針對再生水回用類型進行再生水的分級進行再生水廠水質(zhì)進行控制。再生水同時用于多種用途時,水質(zhì)按最高水質(zhì)標準要求確定,也可按用水量最大用戶的水質(zhì)標準要求確定。

聚焦現(xiàn)狀已明確的再生水潛在工業(yè)用戶,以需定供,敷設(shè)再生水專用管道;兼顧周邊的市政雜用水,推動已建管網(wǎng)周邊的用戶使用再生水;針對未聯(lián)通的再生水管網(wǎng),分析基礎(chǔ)條件,提出聯(lián)通方案。

2.2.4完善再生水運營、價格和激勵機制

再生水供應(yīng)企業(yè)進行再生水設(shè)施(獨立建設(shè)的廠站、泵站、管網(wǎng))的資建設(shè)和運營;與道路同步建設(shè)的再生水廠配套管網(wǎng),按道路投資主體進行投資,完工后及時移交供應(yīng)企業(yè);轄區(qū)內(nèi)已建的再生水設(shè)施與管網(wǎng),委托供應(yīng)企業(yè)運營。

對于提供公共生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能的河湖濕地生態(tài)補水、景觀環(huán)境用水、市政雜用水使用再生水的情況,區(qū)政府應(yīng)采用購買服務(wù)的方式付費,補償供應(yīng)企業(yè)運營成本,參考北京、青島的再生水價格[7-9],每立方米價格不超過自來水綜合價格的40%;其他用水由再生水供應(yīng)企業(yè)和用戶按照優(yōu)質(zhì)優(yōu)價、多用優(yōu)價的原則,在再生水價格構(gòu)成的基礎(chǔ)上自主協(xié)商定價。

再生水系統(tǒng)目前屬于政府推動的循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)約資源、減少污染類的環(huán)保項目,其現(xiàn)階段基礎(chǔ)投資應(yīng)由政府主導(dǎo)投資為主;但政府可制定政策,吸引社會資本參與再生水設(shè)施及管網(wǎng)的運營工作[13]。

通過合理確定再生水價格、制定優(yōu)惠政策使再生水企業(yè)能實現(xiàn)“保本微利”,吸引社會資金和技術(shù)力量參與再生水系統(tǒng)運營工作,使城市污水再生回用項目建設(shè)和運行進入良性的循環(huán)[15-16]。

3 再生水利用配置試點

3.1 試點區(qū)域介紹

光明區(qū)位于深圳市西北部,是深圳市最年輕的行政區(qū),轄區(qū)總面積156.1 km2,其中生態(tài)控制線內(nèi)面積占土地總面積的53%,基本農(nóng)田面積占深圳市的44%,擁有山水林田湖等生態(tài)景觀資源,見圖4。

圖4 光明近期再生水利用試點分布

光明區(qū)再生水利用主要是通過光明水質(zhì)凈化廠和公明水質(zhì)凈化廠的尾水對河道進行補水。光明水質(zhì)凈化廠現(xiàn)狀規(guī)模為30萬m3/d,公明水質(zhì)凈化廠現(xiàn)狀規(guī)模為10萬m3/d,已建再生水管道30 km,主要為茅洲河干流及其部分支流的河道補水管,城市雜用及工業(yè)再生水管網(wǎng)系統(tǒng)尚未建成。光明區(qū)現(xiàn)狀工業(yè)用地占建設(shè)用地面積的45.4%,主要包括光明高新科技園區(qū)、公明傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)制造基地及同富裕工業(yè)區(qū)等工業(yè)園區(qū),是再生水利用的重要方面。近期推進的再生水利用的潛在用戶包括:高品質(zhì)再生水企業(yè)(TCL華興光電技術(shù)有限公司、星光電半導(dǎo)體工業(yè)園)、超大用戶(光明燃機電廠)、工業(yè)用戶、公共建筑和公園。

3.2 效果預(yù)測分析

通過對光明區(qū)現(xiàn)狀用水量和用水結(jié)構(gòu)分析、用水大戶實際用水量情況梳理、潛在用戶調(diào)研等方式,預(yù)測近期再生水需水量約1 300萬m3/a;通過對工業(yè)片區(qū)的再生水需求的挖潛,中期已開展再生水利用的公建、特大用戶和高品質(zhì)再生水用戶再生水需水量3 100 m3/a,形成了系統(tǒng)、安全、環(huán)保、經(jīng)濟的再生水利用格局。

光明試點提供了多用途、多方式的再生水綜合利用示范。例如公明凈化廠的用水對象包括工業(yè)冷卻的光明燃機電廠、市政雜用的光明環(huán)境園、12條河道的生態(tài)補水;光明水質(zhì)凈化廠的用水對象包括工業(yè)冷卻的光明能源生態(tài)園,市政雜用的科學(xué)城智慧公園、茅洲河中游、東坑水的生態(tài)補水等內(nèi)容,可實施性強,有代表性,為非常規(guī)水源應(yīng)用決策提供有效支撐,為強化水資源剛性約束,提高流域水資源節(jié)約集約能力提供支撐。

4 結(jié)論

對深圳市再生水利用情況進行了總體梳理,包括再生水處理標準、回用對象和運營機制等方面。通過分析深圳市再生水利用的現(xiàn)狀問題,提出優(yōu)化再生水布局、確定重點對象、提升再生水重點對象和完善管理運行方案和機制的不同策略,并以試點區(qū)域的再生水利用推動再生水在深圳的應(yīng)用和實踐,以期推進再生水系統(tǒng)事業(yè)健康有序地發(fā)展,并為類似城市提供有效參考。