郑州市城市污水再生利用简介

梁伟刚，朱喜礼
（郑州市污水净化有限公司，郑州 450046）

一、郑州市水资源状况

　　郑州是一个降水量时空分布不均、水资源十分短缺的地区，人均水资源占有量不足230 m³，还不到全省人均的一半，仅占全国人均水资源量的1/10，远不能满足我市生产、生活的需要；郑州市已被列为我国33座最严重缺水的城市之一。多年来，水资源短缺一直是困扰郑州市可持续发展的一大课题，特别是近年来，随着工业生产的迅猛发展、城市人口的急剧增加和生活水平的日益提高，用水量也随之迅速增加；同时，城市污水的排放量也在不断增加，流经市内的河流：东风渠、七里河、熊耳河均已受到不同程度的污染（金水河已改造为景观河），COD、BOD、SS、NH₃-N等指标均已超过《地面水环境质量标准》（GHZB 1-1999）Ⅴ类水质标准，严重威胁着城市水环境。随着气候的变化和环境污染的日益加剧，水资源短缺现象将会渐趋严重。目前及今后，水资源短缺都将是郑州市社会经济发展的一大制约因素。如果不增加新的供水水源和提高水的使用效率，郑州市今后的社会经济和城市发展目标必将因水的制约而受到大的影响。为进一步巩固我市的经济及建设成果，促使城市化进程有更快更高地发展，对有限的水资源进行合理开发和有效利用、开辟新的城市水源是摆在我们每个市民面前的一个崭新的十分重要的课题。
　　进入九十年代以来，作为郑州市主要供水水源的黄河流量较以往明显减少，黄河花园口河段由于泥沙淤积，使河床抬高，造成“小洪水、高水位、大漫滩”的现象频繁发生，1990~1997年8年间平均径流量较多年径流量减少40.8%；近年来，黄河断流形势严峻，已逼近我省开封附近，按目前水量和管理水平，2000～2010年黄河下游将会年年断流，至少出现10年内9年断流的严重局面，若花园口断面出现极小流量且持续时间长，将严重影响郑州市引用黄河水，甚至会发生引不上水的情况，如果出现极端干旱年份，强制小浪底水库非正常运行，黄河下游的断水尺度将有可能达到花园口河段以上。基于上述原因及其他诸多因素，黄河下游引黄渠首工程供水价格已从2000年12月1日起提高，按供水成本来调整引黄渠首供水价格，使城市供水的成本进一步提高。目前黄河花园口河段水质污染已较为严重，一般为Ⅳ类水质标准；此外，突发性水污染事故也时有发生，使黄河水受到严重污染，为超地面水Ⅴ类水质标准，黄河水源已不能满足城市供水要求，市区供水已遭受严重影响。根据自来水公司、市节水办统计资料，郑州市日均用水量为78.7～65.5万m³；郑州市日均供水量为84.02～75.23万m³，自备水源平均供水量为12万m³/d。
　　50年来，城市供水、排水能力日益增强；已建成城市净水厂6座，供水能力达到127万m³/d；城市供水管道长度为1168 km，人均生活用水量238.3 L/d，自来水普及率达100%；城市排水管网总长达1223 km，管网密度为8.38 km/km²；建成污水排水4大干管系统和雨水排水4大系统，建有9座污水泵站和3个污水处理系统，污水排放量达74.3万m³/d；郑州市是淮河流域的重要污染源之一，为配合国家淮河流域的污染治理、改善郑州市的水污染状况，郑州市污水处理厂（原名王新庄污水处理厂）一期40万m³/d污水处理工程，采用传统活性污泥法已于2000年12月28日正式建成投产，该工程使郑州市城市污水的处理率达到55%左右，大大缓解了郑州市的水污染状况，对城市环境和面貌的改善起到了积极的推动作用。尽管如此，每天仍有大量的污水（尤以郑州市西区为甚）未经处理而直接排入城市河道，继续着对城市水环境的污染，侵蚀着业已取得的“双达标”成果，威胁着市民的身心健康，破坏着城市环境和居民的生活质量，也制约着城市化进程和城市经济的可持续发展。为持续解决水污染问题，巩固已取得的丰硕成果，郑州市的第二座污水处理厂—五龙口污水处理厂（采用改良型氧化沟工艺）现已开工建设，建设内容包括10万m³/d污水处理工程和5万m³/d再生水处理工程。

二、城市污水再生利用现况和发展规划

　　郑州市对城市污水再生利用的基本思路是将城市污水再生利用同河道景观、园林绿化建设以及工业项目等有机结合起来，最大限度地发挥其资源优势及综合利用效益，变废为宝，造福市民。在五龙口污水处理厂再生水利用项目上的具体做法是：首先将二级污水处理厂出水进行三级深度处理，然后通过加压输送至金水河上游，作为金水河的上游水源沿河道排放，形成以金水河市区段为依托的景观水带，改变其河道缺水的现状，彻底改善河道的水质及周围环境，调节小气候，提高城市品位。在此基础上，将来可进一步扩大回水利用范围，逐步发展再生水管道沿线以及河道沿岸和周边地区的绿化喷灌、洗车、浇洒道路、冲洗厕所等综合用水项目，开展河道及帝湖景观、防护带的绿化、美化、服务设施等相关产业建设，发挥其环境效益和社会效益。另外，还考虑为热电厂提供冷却用水等，进一步用于工业生产，创造直接经济效益。
　　五龙口污水处理厂污水再生利用项目的建成能够有效的改善工农业生产外部环境，控制和减少环境污染。加快工业发展速度，提高社会总产值。同时，也加快了城市基础设施建设，在改善投资环境的同时，加大了吸引外资的力度。并促进经济结构的调整，带动相关产业的发展，使该地区经济迅猛发展。可以进一步改善城市水环境，减少疾病，提高人民健康水平。

三、城市污水再生利用的实践经验与存在问题

　　（1）转变污水处理的传统观点，将污水处理与再生利用综合考虑，系统协调，保证高效、经济的开展污水处理和再生利用，使城市水系统进入良性循环。
　　（2）城市污水处理厂一般均选择在城市地势较低的地方，非常不利于污水再生利用，由于污水厂靠重力流集水，就导致再生水利用要经过多级泵站提升的局面。选择厂址时，要将污水再生利用考虑在内，选择最经济的厂址。
　　（3）城市污水再生利用要根据二级出水的水质和用户对水质的要求，恰当地选择工艺。
　　（4）城市污水再生利用开辟了城市的新水源，要在市民中宣传，污水再生利用的必要性和可行性，让市民接受再生水的概念。
　　（5）再生水利用一定要保证水质安全。特别是在利用过程中可向空气中扩散的利用途径，一定要进行严格消毒，防止病原菌的传播，保护大众健康，这样再生水才可以被大众接受。
　　尽管城市污水再生利用的优越性越来得到人们的认可，但还存在一些问题：
　　（1）城市供水价格较低,污水再生利用缺乏竞争力。长期以来,城市自来水作为一种生活必需品,人们从计划经济向市场经济的转换过程中，自来水价格都被人为控制得过低,近年来虽作过几次水价调整,但由于自来水和再生水的差价不够大,使大众认识不到再生水的必要性和现实性.所以应提高自来水价格，促进污水再生利用。
　　（2）城市污水再生利用缺少相应的奖惩政策。对于有条件使用再生水的工矿企业，政府部门应鼓励它们推行清洁生产，减少污水排放和利用再生水。
　　（3）再生水运作企业应具备相应资质。国家应对再生水运作的企业推行资质认可制度。提高设计、施工、运行管理各阶段的水平，促进城市污水再生利用的正常运行。

四、城市污水再生利用的发展建议

　　今后在城市污水再生利用方面的发展建议主要有：
　　（1）在景观建设方面，充分利用再生水搞好绿化和景点建设，建设一批孕育文化内涵，突出园林风貌和地方特色的绿色游园，做到“雅俗共赏、老少皆宜”；配合公园的建设，力争建成一批以水面为主体，集游乐、体育、健身、住宿、餐饮、服务、高科技种植、文化、疗养等为一体的、具有一流文化品位的大型综合性游园，改善人居环境、提升城市品位，给广大居民一个休闲、娱乐、锻炼、疗养的一个好去处。充分利用水面，搞好花草植物配置，做到常年常绿、花开四季，体现“活、美、野、活、幽、奇”等美景。具体为：
　　“活”——水“活”、景“活”、花鸟鱼虫“活”、…，“活”力无限；
　　“美”——园“美”、湖“美”、 “美不胜收”；
　　“野”——充分体现田野风光；
　　“幽”——曲径通幽；
　　“奇”——景点设计、整体构思突出“新奇”。
　　（2）在综合利用方面，充分利用再生水资源 ，开展公共绿地喷灌、人工喷泉、水景、冲洗车辆、浇洒道路及行道树浇灌；依托河道沿河地带大的宾馆、饭店、机关事业单位、大中专院校集中的优势地位，实行分质供水，改造建设中水系统，实施开发带动战略，建设开放式再生水使用体系，带动工程沿线地区参与项目的实施和开发，扩大用水规模及范围，进一步提高再生水 水使用率，使污水利用资源化、长期化、合理化，建设节水型城市，为郑州的绿化、美化再作贡献。　
　　（3）以金水河沿线回水综合开发利用为样板，以熊耳河综合整治工程为起点，高标准、高质量进行绿化、美化及景观建设，重点做好再生水综合利用及功能延伸工作，提高再生水资源使用率，为城市污水再生利用的进一步推广创造有利条件。
　　（4）利用再生水提高城市绿化率，解决城市绿地用水问题，彻底改善水源对绿化的制约，搞好园林城市建设。重现清水长流美景，使市民在游憩、娱乐、锻炼之余，尽情欣赏这诗情画意般的碧水风姿；
　　（5）在市区内部形成一大片景观游乐水体，吸引远离市区到水源地游玩的人群回到市区内部，减少对城市“水缸”的污染程度，保护城市水环境；美化环境、调节城市小气候，降温除尘、净化空气、降低噪音、保持生态平衡、提高环境质量。
　　（6）开发园林潜在游乐、服务项目，扩大经营范围，如发展游泳业、水产养殖业、农村牧业等，创造良好经济效益。
　　（7）实现生活用水和非生活用水性质分离，节约生活洁净水资源，保护城市地下水资源。
　　（8）利用价格杠杆，促进城市污水再生利用。再生水的运行成本一般在0.3～0.5元/m³，而自来水为1～2元/m³，因此，只要合理制订不同水质的水价，就能打开再生水的广阔市场，同时也能使用水单位节约用水费用，获得经济效益。
　　（9）促进城市污水再生利用的产业化。这样更有利于城市污水再生利用项目的快速发展，鼓励多种资金进入该产业，摆脱经济束缚。
　　（10）加强城市污水再生利用的技术研究，推行设计、建设、运行管理的资质认证，保证城市污水再生利用的良性运作。
　　（11）加强立法，完善城市污水再生利用的国家和地方性法规；将城市污水再生利用纳入城市规划。

五、五龙口污水处理厂污水再生利用简介

　　(1) 设计参数
　　再生水处理采用混凝－沉淀―过滤－消毒的常规净水工艺方案。
　　设计规模：　　　　　　　　　　　　 50 000 m³/d
　　厂区自用水系数：　　　　　　　　　　　　 10%
　　平均设计流量：　　　　　　　　　　　　 2 297 m³/h
　　设计进水、出水水质：

指标

进水（mg/L）

出水（mg/L）

BOD₅

20

10

COD_cr

80

50

SS

30

10

NH₄-N

7

　

TKN

　

10

TP

1

1

　　（2）主要构筑物简介
　　再生水处理主要建、构筑物包括：提升泵房配水井、提升泵房、反应沉淀池、滤池、清水池、送水泵房、废水池、加药加氯间
　　① 提升泵房配水井
　　功能：将污水处理厂二级处理系统满足再生利用进水水质的出水输送至再生水处理工段，并将其余出水排放到五龙口明渠。
　　数量：1座
　　平面尺寸：9.5 m×6.75 m
　　② 提升泵房
　　功能：提升二级处理系统出水以满足后续处理流程竖向的要求。
　　数量：1座
　　平面尺寸：10.6 m×7.3 m
　　设计流量：637L/s
　　③ 反应沉淀池
　　功能：创造一定的水力条件，以最短的时间使所有胶体颗粒在此完成絮凝过程。
　　数量：2座
　　平面尺寸：11.3 m×25.2 m
　　设计流量：每座319 L/s
　　总停留时间：17 min
　　单池格数：43格
　　分三段：第一段　 反应速度：10.70 cm/s
　　第二段　 反应速度：8.31 cm/s
　　第三段　 反应速度：7.03 cm/s
　　④ 平流沉淀池
　　功能：在重力作用下，将反应后产生的絮凝颗粒从水中进行分离。
　　数量：2座
　　设计流量：每座319 L/s
　　停留时间：t=2 h
　　水平流速：V=8 mm/s
　　有效水深：h=3.5 m
　　平面尺寸：60.4 m×25.2 m
　　⑤ V型滤池
　　功能：通过滤料的截污，去除沉淀池出水中的污染物质，形成良好的出水水质。
　　池数：1组6格
　　平面尺寸：48.4 m×20.9 m
　　设计流量：637 L/s
　　滤速：6 m/h
　　强制滤速：8.9 m/h
　　反冲洗强度：空气15 L/s.m²水洗6 L/s.m²表面扫洗3 L/s.m²冲洗周期：24 h
　　⑥ 反冲洗泵房
　　功能：提供V型滤池反冲洗的水源，通过气冲—气水冲—水冲加原水水平扫洗的方式，使滤料除去污垢。
　　数量：1座
　　平面尺寸：17.4 m×8.1 m
　　设计流量：反冲洗风量3 600 m³/h
　　⑦ 清水池
　　功能：储存滤池出水。
　　滤池容积：5 600 m³平面尺寸：71.0 m×20.7 m
　　有效水深：4 m
　　⑧ 送水泵房
　　功能：将处理后的水输送至金水河，并提供厂内自用水。
　　数量：1座
　　平面尺寸：34.4 m×9.4 m
　　⑨ 废水池
　　功能：滤池反冲洗排水进入废水池，通过泵提升至提升泵房。
　　数量：1座
　　平面尺寸：10.8 m×8.8 m
　　⑩ 加药加氯间
　　功能：对出水进行消毒。
　　数量：1座
　　平面尺寸：23.4 m×12.0 m