加速实施沈阳市污水回用规划

武云甫 王树平 任晓燕
（沈阳市规划设计研究院）

1　前言

　　沈阳现状年水资源总量32.62亿m³, 其中可利用量17.99亿m³, 实际利用量22.32亿m³,超用量4.33亿m³,地下水长年严重超采,面临枯竭。沈阳人均占有水量约489m³,为世界的1/18[1],远低于国际公认维持一个地区发展所必需的人均水量1000m³临界值,为我国十大缺水严重大城市之一。目前沈阳城区年需水量9.6亿m³，实际年供水仅约7亿m³，缺水量达2.6亿m³，市街水压平均值曾连续30天不足0.12Mp,水压长时间低于0.1Mp的地区已达140 km2以上，占城区总供水面积的71.8%，成为制约城市可持续发展最关键“瓶颈”尤其是人均生活用水仅仅134升，与2005年、2010年的规划用水定额200升、230升分别差66升、96升；预测到2010年、2020年需水总量将分别达到13.8亿m³、19.7亿m³,形势极为严峻,供需矛盾非常尖锐。
　　沈阳地下水主要依靠浑河补给,但是浑河沈阳城市段形成极为严重的长年污染;其中仅1990年至今排入污水即达60亿m³以上;监测结果的宏观分析表明:污染总趋势是以沈阳为中心,浑河干流为轴线, 向两侧呈现由严重至重度污染的分布特征,并且具有明显的分带规律;地下水已被污染为硫酸-氯化物类型的范围已达210km2,污染为氯化物-硫酸类型的范围高达400km2以上,城市水源所有取水井1030眼,水质合格率已由1974年的58.8%下降到19.7%。尤其城区超采漏斗区日趋深广:1935年城区地下水平均深仅1～2.5m,50年代约4m, 如今超采漏斗区广达285km2,并以每年13km2向外扩展, 其中心区地下水平均深达49m以上;中环路内的123.2km2含水层已疏干,无水可采,大量建成取水井报废; 根本改变了浑河侧向补给的水力条件,大大加速了对于漏斗区域内地下水的污染,致使自来水公司制水成本明显提高,为民用水价125%靠财政补贴,严重影响供水建设, 尤其是消火栓[2]等建设。污染特别严重的东工和铁西等水源井还被迫报废,更加剧水匮乏状况,不得不从远在上百里以外的辽河水系石佛寺水源和浑河上游的大伙房水库分别年引水0.75亿m³和1.5亿m³,以解燃眉之急，水匮乏严重制约沈阳经济发展和人民生活水平提高。
　　在沈阳地下水现状开采总量中，农业灌溉水（以下简称：农灌水）高达13.7亿m³，占63.7%，分别是城市生活用水和工业用水4.7倍和3.3倍。这对水资源紧缺的沈阳，无论是从社会效益、经济效益、环境效益的那一方面来加以衡量，都很不可取。并与国家规定水资源优先用于城镇生活，其次工业，然后农业的原则不相符合。为使这一严重状况根本改善和尽快解决, 全面加速实施污水回用不仅十分必要,并且刻不容缓[3]。在松辽运河规划[4]实现之前,立足于污水回用就是相当现实和必要的途径; 可尽快解决水匮乏与水污染严重状况和改善饮用水与地下水水质,功在当代,利在千秋,效益极大,应加速实施1995年编制的沈阳市污水回用规划[5]。根据可持续发展的观点,就是将来松辽运河建成,仍要全面综合地考虑污水回用的经济合理性和污水资源化的重大战略意义, 继续实施科学合理利用水资源的污水回用规划。

2　经济合理、保质保量加速实施沈阳市污水回用规划

　 通过建设六大污水处理厂及其专用回用水管网,重点建设单位和小区中水道系统，充分利用天然降水，力争在2005年成为我国第一个实现城市全部污水无害化排放示范大城市，规划到2010年、2020年分别达11.4亿m³、19.2亿m³污水回用于环境、农业、工业、市政、建设、采暖和杂用等[6]。
2.1污水回用经济性与其五大用户。
2.1.1污水回用单位投资与成本比引水工程经济
　　如沈阳北部污水处理厂（规模为40万m³/d ，其中工业与环境各用20万m³ /d)，相当于大伙房引水工程单位投资与成本的60%,尚未包括相应的水库投资在内。并且科技的飞速发展使得污水回用成本日益低廉, 如沈阳南部污水处理厂（规模为50万m³/d其中工业与环境分别用20万m³/d与30万m³/d),运行成本分别为0.426元/m³和0.38元/m³。
2.1.2污水回用五大用户
　　（1）大力推行占工业污水年排放总量60%的约2.1亿m³冷却水和冲洗水等循环利用;一般并不需要复杂处理,仅降温和沉淀即可。
　　（2）积极推广中水道系统 沈阳年供水总量约7亿m³,其中约4亿m³可用中水, 应紧密结合污水处理回用规划[6]同步进行。考虑到目前自用中水单位成本1.3元/m³，低于沈阳生活用自来水的1.8元/m³（包括0.4元/m³污水排放费用），更远低于工业、三产、公建等用自来水，因此首先在137个用水量达1万m³/d以上的工业户和建筑面积在2万m2以上的568个小区与226个大型公建重点建设中水系统。
　　（3）沈阳环城水系长达78km, 规划投资100余亿元在2010年前建成水、绿、园、游、 路等多功能的人文生态观赏带和风光旅游带;但除自然降水外,每年仅由大伙房水库供0.5亿m³,流水慢而不清甚至成为死水发臭,严重污染环境。为了达到环城水系全年有水(冬季为冰下水以补给地下水)的规划目标,需要污水回用1.8亿m³。
　　（4）沈阳农灌用水将由1990年的18.8 亿m³增加到2010年的22.5亿m³,可污水回用。
　　（5）回灌城区地下水,可以污水回用替换出大伙房水库用于农灌与环境的优质水5亿m³回灌,并节省了污水深度处理的大笔费用, 又使城区大量报废取水井复活。
2.2建设六大污水处理厂及其专用回用水管网，使污水全部达标回用
　　这是城市环境污染综合整治战略中的水环境污染整治[8]的必保重点项目, 宜根据污水汇集系统末端标高将污水处理厂建于地下适宜深度,既节能和保护环境,又可提供公园、运动场、停车场等建设用地; 污水中所含热量经热泵利用低谷电蓄存循环用于供热与制冷, 消化污泥可转换成能源,污泥渣还可用于建材、农肥等, 以进一步增加效益。因为污水回用量大面广,应统一规划建设集中承压水池[9],避免重蹈城区建设大量分散常压水池后再进行二次改造的复辙, 并且宜规划与供热系统共用一套泵池设施[10]。预测沈阳城区污水回用量2010年、2020年分别达11.4亿m³、19.2亿m³。

3　加速实施污水回用规划的原则、系统划分及示范工程

　　（1）为根本解决沈阳城区严重缺水和水污染状况,合理利用水资源,发展经济和提高人民生活水平, 沈阳应借连年被联合国列为世界城市可持续发展计划试点和国、省的大力支持，加速实施至关重要的城市污水回用规划。如在北部和南部污水处理厂相继投产后，目前正紧锣密鼓建设西部污水处理厂。该厂投资约9.4亿元（其中世界银行贷款8391万美元，还款期15年，延长期5年，还款额等同于贷款额），占地面积55公顷，日均处理能力80万m³,采用日变化系数1.3，则最大处理能力为104万m³。考虑到雨水和截流暗渠进水的一级处理需要，格栅和初尘池设计按160万m³校核，超过104万m³的雨水流量则在二次处理构筑物前排入与厂区相连的细河。世界银行估计未来10年全世界需要投资6000亿美元才能达到提供可敷应用的用水目标,但国际援助只能满足发展中国家淡水资源开发需求的10%。因此沈阳应当在积极争取国际、国家、省和市域外财团或企业投资的同时, 必须遵循经济规律，实行水资源开发商品化,尤其是水价改革应按价值规律和参考通货膨胀因素,建立市场价格支持体制以水养水,滚动发展。
　　（2）同步建设中水管网和环城水系,调整水源用户和改造现状自来水管网,工业用水与生活用水分流,规划将污染严重的水源井群改为工业专用,经工业区现状自来水管网输送工业用水,并新建工业区生活用水系统。统一污水回用资源管理,实现规划建设、开发利用、供给维护等一体化,紧密结合城市规划方针与重点建设实施;城市新开发区在规划阶段就应注意水资源合理利用, 污水回用一步到位;大力实施污水与雨水的分流制,直接实现污水回用资源型, 不再经历污染型和达标排放型。
　　（3）污水回用系统基本可分为污水回用中水、工业用自来水、天然降水。关于中水与工业用自来水可否共用管网,提高效益,有待今后论证。合理考虑并充分注意污水回用不同系统水源、管网及其配套设施定位和用地的规划要求,严防混水污染,小区和单位独立式自用中水系统尤应注意。
　　（4）在工业区新建优质水源和专用生活用水管网, 原污染水源和管网改为工业用水, 投资少而见效快。例如规划实施的示范工程--铁西区分质供水工程已于1998年7月1日全部竣工,这是沈阳乃至我国东北地区首例大规模分质供水工程规划建设,受益人口达72.8万人。该工程共投资2.2亿元,其中新建翟家水源, 提抽近百米深的优质地下水日均15万m³投资1.8亿元,敷设27.1km长专用生活用水管网投资0.4 亿元。铁西区是全国闻名的重要工业区和重点工业改造区, 是沈阳大中型企业的集中区，是沈阳第一用水大户,市政日均供水量达46万m³,占城区151.8万m³的30%;经1个自来水管网系统分别供工业用水31万m³与生活用水15万m³。以前铁西区一直由李官堡、郎家等水源供水,但其建成的时间久远,地下水源动态平衡严重恶化,供水能力萎缩,导致用水长期紧张,严重影响生产和生活;并且水污染日益加重,水质合格率逐年下降,多年来一直低于城区平均水平,影响人民健康较大。该工程顺民意、得民心,经济、环境、社会效益达到最优化。宝贵的优质水资源得到优水优用保障人民健康;原供水46万m³的污染水源和管网等设施则得到物尽其用, 基本解决了该区工业用水紧张状况,自来水公司还节省大量按高标准生活水供应低标准工业水的深加工费用。
　　（5）充分利用天然降水
　　1）沈阳自然降水时空不匀,降水量空间总体分布由西北向东南递增;年均降水变化量大,如80年代的极大值为1986年903.3mm,极小值为1980年463.9mm; 一次降水量如1983年6月28日辽中地区特大暴雨量超400mm, 但新民地区春旱期降水量则小于35mm;在年均降水量620.9mm中,夏季112天为445.3mm,占71.7%,春秋冬三季共253天为175.6mm,占28.3%。1997年至8月16日沈阳城区降水仅2.6mm, 为百年大旱。但1995年浑河暴发1888年以来百年不遇特大洪灾, 仅大伙房水库上游洪峰流量就高达10700m³/s,辽宁省社会财产损失343亿元,其中沈阳市损失76.3亿元。并且在年均降水量620.9mm中,夏季112天为445.3mm,占71.7%,春秋冬三季共253天为175.6mm,占28.3%。大量沈阳极需的水资源以洪水形式一泄千里泛滥成灾;枯水期则绵长多有断流之虞。 为充分利用天然降水资源与大量减少污水处理厂工作负荷, 应彻底实现污水与雨水分流,并按系统分别汇集利用。其中降水的细菌和病毒污染轻，处理工艺流程简单和费用低，出水的公众可接受性强。 应大力研究利用沈阳位于下辽河"地下水库"(总库容653.5亿m³,可调库容45.38亿m³)中下游(库容496.41亿m³,可调库容34.57亿m³)的地利,组织降水进入该库,抗洪抗旱,根本解决水源问题。虽距城区较远和投资巨大, 但比引水距离长640km和规划总投资高达224.5亿元的松辽运河更有竞争力。同时应积极利用环城水系储留降水以丰补欠。
　　2）大力规划建设下凹式绿地[11]，可充分利用天然降水（雨水和雪水）资源就地转化为土壤水和地下水，根本克服城市道路、建筑等使城区非渗透水面积最高可达90%[12]的弊病；同时节省大量绿地用自来水，有效缓解城市缺水紧张状况，有利于尽快恢复城区地下水采补平衡。沈阳城区所有适宜规划建设的下凹式绿地如全部实现（包括现状地面绿地建设围埂拦蓄雨水类型），可拦蓄城区约80%的天然降水资源，除满足绿地用水外，还可补给地下水，缓解城区地下水超采漏斗区不断扩大和加深的严重趋势。沈阳在每年汛期凡逢暴雨过后，很多路面积水比较严重，必须开动全部雨水泵（耗费大量电能，并且其年利用有效小时极低），然而交通仍受影响，一些地段乃至多日阻绝交通。大力规划建设下凹式绿地可在根本上改变上述不利状况。大片下凹式绿地还可根据地形和周边建筑规划因势利导建成人工湖沼绿地，平添一派江南水乡园林风貌，冬季又可作为滑冰场。量大面广的住宅小区成片林地绿地下面则可建设天然水汇集池，集楼房雨水和开春融化雪水充分利用，并且大幅度缓解了城市汛期排水压力，雨水泵配备可大量减少，还减轻了下游地区的洪涝威胁。由于路面雨水依靠标高差自流进入下凹式绿地，以往道路必备的大量配套雨水井和雨水管可基本取消或大量减少，仅仅在绿地设置高于绿地拦蓄水位标高和低于路面标高的简单雨水口即可，天然水资源首先经过绿地充分蓄渗吸收，通常只有汛期中的部分暴雨雨水流走。
　　3）进一步加强人工增雨、雪[13]，大力开发和充分利用云水资源，仅仅其投入产出的直接经济效益比就高达100倍以上。尤其是沈阳人工影响天气指挥中心完成了预定的各项科技攻关指标任务，并在理论、实践、作业方面取得了突破性进展，人工增雨、雪催化技术日益成熟，建立了人工增雨、雪综合技术系统后的当年增加量就比前3年平均人工增雨、雪所增加的降水量翻了一番。

参考文献

　　[1] 武云甫 檀星 任晓燕.城市缺水与综合整治战略.城市发展研究,1996;4
　　[2] 武云甫 任晓燕. 大力规划建设消火栓刻不容缓. 城乡建设,1996;6
　　[3] 武云甫 檀星.城市分质供水规划略谈.城市规划,1999;9
　　[4] 武云甫 檀星.松辽运河规划略谈.经济地理,1997;4
　　[5] 武云甫 贺传政 檀星. 沈阳市污水处理回用规划略谈.东北城市规划,1995;2
　　[6] 武云甫 檀星. 沈阳水匮乏与污水回用.中国城市规划学会,1998年优秀论文三等奖.
　　[7] 武云甫 檀星.沈阳城区水环境污染和综合整治战略.东北市政科技,1997;12
　　[8] 武云甫 檀星.规划建设集中承压水池.住宅科技,1997;12
　　[9] 武云甫 贺传政 宫巍. 《小区给水和供热系统共用一套定压设备》. 全球信息网络（World Wide Wed）国际交流
论文，1998
　　[10] 武云甫 任晓燕 章慧慧.沈阳市管道直饮水规划建设工程全面启动.中国给水排水,2001;2
　　[11] 武云甫 任晓燕 王燕敏. 缺水城市宜大力规划建设下凹式绿地. 城市规划通讯，1999..21
　　[12] M C Gromaire-Mertz,S Garnaud,A Gonzalez and G Chebbo. Characterisation of urban runoff pollution in Paris. Water Science & Technology,1999.39(2):1-8
　　[13] 中国土木工程学会给水排水学会给水委员会，主编. 中国给水五十年回顾. 见：武云甫 金光熙 檀星 任晓燕. 加强
城市水资源管理，解决城市缺水. 北京：中国建筑工业出版社，1999.66-74