西安市城市污水再生利用现状及发展

吴健，张理，王社平，曹宇
（西安市市政管理委员会，陕西 710003）

　　西安市是一个水资源缺乏的城市，全市水资源总量26.66亿m³，人均地表水资源占有量不足350m³，仅为全国和世界人均占有量的1/6和1/20。随着未来城市化进程的加快，水资源紧缺问题将会越来越突出。城市污水是一种稳定可靠的、可再生利用的资源，其再生利用是解决城市水资源短缺的一条重要途径，污水经深度处理后可用于工矿企业、市政环卫、园林绿化及城市河道景观等方面。合理开发和利用城市污水资源，是西安市多年以来节水治污的一项重要内容，它体现了“开源节流并重、节流优先、治污为本、科学开源、经济利用”的原则。

1 西安市水资源状况及污水处理的现状与规划

1.1 西安市城市水资源利用现状
　　西安市市水资源总量为26.66亿m³，其中地表水资源总量为21.78亿m³。水资源总量严重不足，且时空分布极不均衡；全市汛期降雨集中，易出现洪涝灾害，冬春雨雪偏少，易发生旱灾，降雨量及径流量年内、年际变化较大。地下水资源分布不均匀，渭河及其支流的阶梯地和冲积平原地区的地下水资源量占全市地下水资源总量的79%。因此,西安市水资源状况特点是：远期水源资短缺；地表年径流量分配不均匀且年际变化大；地下水资源分布不均匀。西安市的水资源的特点决定了西安水资源短缺的长期性和解决水问题的艰巨性。
　　2002年的西安市建成区面积约190 km²，城市人口为326万。全市总用水量17.12亿m³，其中农业用水量8.46亿m³，占49.5%；工业用水量5.11亿m³，占29.8%；生活用水量3.55亿m³，占20.7%。近几年，随着黑河引水工程完成，西安的水荒问题已基本解决，城市供水能力已达172万m³/d，其中地表水122万m³/d，地下水50万m³/d。全市最高日供水量为114万m³/d，预计2005年最大日用水量为163.6万m³/d，2010年最大日用水量为190.13万m³/d。按《西安市水的中长期供求计划》预计到2010年全市总需水量38.26亿m³，仍缺水12亿m³。加之，城市水体还存在不同程度的污染，2010年以后，西安市用水量仍有一定缺口。
1.2 西安市城市污水处理现状
　　现状排水服务面积约152.2km²，排水管道除老城区及东北郊部分为合流管外，其余以分流制为主。截止2002年底已建成排水管渠总长约1340 km。污水管网普及率约为65%。已建成城市污水处理厂两座，总处理能力31万m³/d，污水处理率38.7%，其中北石桥污水处理厂15万m³/d，采用DE型氧化沟处理工艺；邓家村污水处理厂是我国建设比较早的污水厂之一，历经三次改扩建，现处理能力为16万m³/d，处理工艺采用A²/O。这两个污水处理厂处理后出水均达到国家一级排放标准，并相应建成或正在建设污水再生利用设施。
　　为了使排水设施适应城市的发展，提高管网普及率和污水处理率，尽快改善城市水环境，西安市人民政府把城市排水工程建设作为“十五”期间的一项重要工作，加大污水处理厂的建设力度，重视城市管网改造，以改善西安市的水环境质量。2002年利用日本政府贷款97.64亿日元，开始建设第三、第四污水处理厂以及排水管网117 km，目前工程进展顺利，2003年进行第五污水处理厂工程的前期准备工作。计划到2010年实现城市污水管网普及率85%，城市污水处理率达70%，污水再生利用量达46万m³/d。

2 西安市城市污水再生利用的现状及规划

2.1　污水再生利用的现状
　　1995年编制的西安市排水工程规划（1995～2010年）中已明确提出了城市污水再生利用目标和要求，目前按规划已建成了北石桥污水净化中心污水再生利用工程及其管网系统（工程规模为5万m³/d），已于2003年4月试运行，深度处理后的再生水就近供西郊热电厂等工业企业及园林绿化、市政杂用。最近，准备再建设一座集中取水站和配套铺设8km再生水管网；邓家村污水处理厂再生利用设施现正在建设当中，设计日处理量为6万m³/d，主要供邓家村污水厂服务区工业企业用水及园林绿化、市政杂用。
2.2污水再生利用规划
　　2002年西安市市政委深化完善了西安市污水再生利用工程规划，对污水再生利用的可行性进行了分析论证，对污水再生利用的范围、原则、方向提出具体规划方案。
　　（1）原则
　　· 结合《西安市排水工程规划》（1995～2010年）划分的污水处理厂分区，配合给水工程规划，做到统一规划，远近结合，分期、分区实施。充分发挥污水作为第二水源的作用；
　　· 合理确定再生水利用系统的供水范围，布置管道和加压泵站，确保再生水供给可靠、经济、安全；
　　· 再生水利用方向为工业冷却、河湖景观水体、市政、园林浇洒、农业灌溉用水四大方向；
　　· 参考国内外先进经验，结合西安实际情况，制定技术先进、经济合理的再生水处理技术方案。
　　（2）范围
　　规划范围为中心市区（三环以内，含纺织城）的污水再生利用。
　　（3）分期实施及目标
　　近期2001年～2005年：建成并运行北石桥污水处理厂污水再生利用设施，建设邓家村污水处理厂污水再生利用设施，建设西安市第三、第四污水处理厂及其污水再生处理厂及部分管网。
　　远期2005年～2010年：建设西安市第五、第六污水处理厂及其污水再生处理厂，并逐步健全六个再生利用水厂的管网。使污水经深度处理的再生利用量达到46万m³/d以上。

3 西安市城市供水价格、排污收费及再生水价格及其改革目标

3.1供水价格与排污收费
　　西安市目前自来水供水价格按不同用户类型，采用不同的供水价格，如表1所示。

表1 西安市自来水销售价格用户负担构成表

单位：元/m³

用户类型

自来水

价格

公用事业

附业

城市管网

建设费

污水处理费

用户最终

负担价格

居民生活用水

1.195

0.045

0.10

0.16

1.50

工业用水

1.50

0.10

0.10

0.16

1.86

行政事业用水

1.70

0.10

0.10

0.16

2.06

经营服务用水

2.10

0.14

0.10

0.16

2.50

特种行业用水

4.50

0.38

0.10

0.16

5.14

　　注：特种行业用水指机动车辆冲洗、洗浴业、酒吧、茶秀、室内游泳、水上游乐等休闲娱乐业。
　　目前的城市供水价格及管理体制存在的主要问题是：（1）水价形成机制不合理，城市供水价格总体水平偏低。（2）污水处理费标准偏低，目前的收费标准为0.16元/m³，这远低于污水处理企业的实际运行成本或污水处理项目可行性研究报告中的预测成本；致使污水处理企业运行比较困难，污水处理市场化建设与发展受到一定影响。（3）水资源费征收不足。（4）供水企业缺乏对成本的有效约束，导致供水企业粗放经营。
　　因此，必须推进城市供水价格改革，建立以节水和防治水污染为核心的价格形成机制，逐步完善符合地方经济要求的水价形成机制和管理体制，促进全社会节约用水，积极防治水污染，合理保护和利用水资源，实施可持续发展战略。为此，陕西省政府今年出台了城市水价改革近期实施方案（陕政发[2003] 35号）：即从2003年起分三步走，用三年时间将城市水价提高到合理水平，到2005年，供水价格总水平平均每立方米提高1.50元（其中基本水价0.80元，污水处理费0.40元，水资源费0.30元）。
3.2 再生水价格
　　污水再生利用是一项新兴行业，价格的制定对污水再生利用顺利实施起着重要的作用，再生水定价应考虑水厂内部收益及还贷能力、用水单位的承受能力以及现时国内的物价水平，再生水价格以略高于成本价为宜。根据西安市北石桥污水净化中心污水再生利用成本分析论证，2002年西安市物价局下文批复“西安市物价局关于北石桥污水净化中心再生水价格的通知”再生水不含税试销价格为1.17元/m³。西安市目前居民用水价格是1.5元/m³，工业用水价格是1.86元/m³，若以热电厂为例，每天需要的再生水量是3.6万m³。每m³再生水1.17元，全年水费为1537万元，而相应的自来水费为2444万元,仅此一项全年可节约水费906万元。由此可见，再生水具有潜在的市场竞争力，可给用水单位带来显著的经济效益。

4 西安市污水再生利用实践

　　西安市多年来一直本着开源与节流并重的原则，致力于科学地解决城市供水和污水治理问题，在20世纪80年代投入巨资建设引水工程的同时，就颁布实施了《西安市节约用水条例》，90年代启动两座污水处理厂的建设工程。近年来在积极开辟新水源的同时，也非常重视污水治理及其资源化利用的工作，大力推进污水再生利用，在污水再生利用规划、水价改革、政策法规、工程建设等方面进行了以下工作：
　　（1）编制了《西安市污水再生利用工程规划》，将再生水利用纳入西安市城市总体规划中。
　　（2）组织实施了西安市北石桥污水深度处理再生利用工程，该项目是国家发改委试点项目，一期工程处理再生水5万m³/d，配套修建了再生水配水管道8 km，工程投资6200万元，并与工业用户签订了再生水利用协议，明确了供水水量、水质和水价等条款，已于2003年4月试运行，出水水质满足用户要求，并优于《污水再生利用工程设计规范》提出的水质标准。同时，邓家村污水处理厂污水再生利用工程正在实施当中，建设规模6万m³/d。
　　（3）完成了城市供水价改革实施方案（含污水处理费），明确了水价改革的指导思想、目标和原则，已报经省政府批准实施，水价总体水平提高为1.5元/m³。批准再生水价格为1.17元/m³，积极鼓励企业用户利用再生水，并给予优惠，促进节约用水和污水治理的水价机制形成，发挥价格杠杆作用，有效保护和合理利用水资源；
　　（4）逐步完善再生水利用的规划、建设、管理等方面的法规。目前已完成《西安市再生水利用管理暂行办法》的起草工作，上报有关部门审议。
　　（5）为了涵养地下水源，减缓地质环境的恶化，促进节约用水，充分发挥已建成城市供水和污水再生利用工程的作用，2000年9月以来，决定对可以使用城市自来水和再生水的地区，分期分批封闭自备水源井，限期拆除取水设施，已关闭自备井200多眼，2003年再封闭105眼自备井。
　　（6）为了推进城市污水再生利用产业化进程，2003年6月组织设立了“西安市北石桥中水有限责任公司”，注册资本6700万元，该公司按市场机制运行。
　　（7）以北石桥污水净化中心二级出水为水源，组织进行了污水再生利用试验研究，提出了西安市污水再生利用工艺技术路线。

5 西安市城市污水再生利用试点项目介绍

　　西安市是国家发改委2001年确定的全国五个污水再生利用试点城市之一，试点项目以北石桥污水净化中心二级出水为水源，该厂地处西安市西郊工业区，具有较好的用户开发条件。按照污水再生利用工作方案的通知要求，就工程建设规模、建设年限、处理工艺、技术路线选择、管网布置、工程总投资及资金筹措渠道以及再生水价等进行了深入细致的工作。本工程已于2001年9月开工，2003年4月通水调试，现已投入试运营，再生水水质优于设计值。
　　工程设计规模10万m³/d，分两期实施，一、二期规模均为5万m³/d。出水水质标准依据国家有关规范及国内外其它城市再生水标准，并参照用户要求而确定，具体指标见表2。

表2 深度处理厂出水水质标准

序号

项目

单位

水质

标准

备注

序号

项目

单位

水质

标准

备注

1

浊度

度

≤5

9

总固体

mg/L

≤1000

2

BOD₅

mg/L

10

10

总硬度

mg/L

≤450

3

COD_cr

mg/L

50

11

总碱度

mg/L

≤350

4

色度

度

≤30

12

铁离子

mg/L

≤0.3

5

PH

6～9

13

氯化物

mg/L

≤300

6

TP

mg/L

≤1.0

14

余氯

mg/L

0.2

管网未端

7

TN

mg/L

≤15

夏季

15

一般细菌总数

个/mL

＜5×10⁵

异氧菌总数

8

NH₄-N

mg/L

≤10

夏季

16

臭味

mg/L

无不快感

　　为保证北石桥污水再生利用工程技术可靠，西安市市政管理委员会组织有关单位进行了污水再生利用项目的深度处理模型试验。依据污水再生利用模型试验结果，并结合国内外城市污水再生利用工程实践，本工程采用混凝、沉淀、过滤污水深度处理工艺，工艺流程如图1所示。

　　北石桥污水深度处理工程按建设规模10万m³/d一次规划设计，分期实施，一期工程内容包括5万m³/d深度处理厂一座和配套8 km供水管道，建设投资6200万元，其中处理厂5320万元，给水管网880万元。

6 再生水项目的运营管理与政策支持

6.1 再生水项目的运营管理
　　再生水项目运营管理，应遵循市场规律，逐步建立与市场经济体制相适应的企业管理体制和运营机制。为此，我们成立了“西安市北石桥中水有限责任公司”，独立经营、自负盈亏，以全新的现代企业形式投入运行，降低成本、争取效益，使污水处理及再生利用走上良性循环的新路子。
6.2 再生水项目的政策支持
　　再生水市场开拓初期，需要国家和地方政府政策的支持。结合西安市污水再生利用市场调查和分析，我们认为污水再生利用在国内作为一项新的事业，起步较晚，在污水再生利用商业化运作方面需要政府颁布有利于推广使用城市再生水的法规，给予相关的政策扶持。在城市非饮用水方面，限制自来水供应和使用，对使用再生水的工矿企业给予政策倾斜。在城市规划、建设方面要给再生水事业的普及和发展留有空间。
6.3 发展再生水用户方面的一些实际做法
　　在西安市城市污水再生利用试点项目的实施过程中，我们感到落实用户是试点项目成功的关键，为此，我们分阶段做了以下工作：
　　1) 在规划阶段，对污水厂周边工业企业用水现状和产业结构进行分析评估，了解用户对水质、水量的需求；
　　2) 在可行性研究阶段，对供水范围内的潜在用户进行走访和深入调查，掌握用户的用水要求和实际存在的困难；
　　3) 在设计和实施阶段，与用户洽谈并签署供水协议，针对不同用户的用水特点，为用户提供供水便利，如协助用户进行厂内干管改造，供水初期给予一定的供水优惠等。

7 体会与建议

　　7.1 加快城市排水工程的建设，提高城市排水管网普及率和污水处理率，尽快改变水环境状况是“十五”期间及以后一段时期，城市建设与管理的一项重要任务，只有加快城市排水工程系统的建设，并实现稳定运行，才能保证这一目标的实现，同时，这也是污水资源化利用的基础条件，政府部门要在规划上、政策上、法规建设上、市场规范上和组织指导上加大工作力度，尽快出台有关政策和专项法规，为其发展创造良好的环境条件。
　　7.2 要编制好城市污水再生利用的工程规划，在实施城市基础设施建设时要给污水再生利用工程的发展留下空间。在城市市政公用设施规划时，应当把供水与污水再生利用、雨水再生利用综合考虑，统一布局，按可持续发展的战略思想，制定近、远期城市水资源利用计划。
　　7.3 城市污水再生利用事业起步较晚，尤其在商业化运作方面还需要相关政策扶持，如在建设资金融资、企业税收、折旧等方面给予扶持，对使用再生水的单位，企业要给予政策倾斜，支持其对原有供水系统进行改造，在城市非饮用水方面，限制自来水的使用等等。
　　7.4 充分利用各种教育资源和宣传媒体，大力推进节约用水和分质用水的普及教育和普法宣传，提高市民节水意识和分质用水意识，在城市各行业用水方面彻底改变重取水、轻节水的现状，重视开发非传统水资源，进一步提高水的重复利用率，使社会各界都能认识到污水再生利用的价值。
　　7.5 重视并积极推进与污水再生利用相关的技术及政策研究，分别针对集中方式的再生利用和分散方式的再生利用中涉及到的处理工艺、配水系统、规划设计、施工规程、运行管理、卫生防护等方面的技术标准、技术政策、技术经济进行有组织的系统研究，尤其是应充分发挥各地已建成使用的污水再生利用设施的作用，组织定点定向长期的技术研究和技术测试工作，为促进城市排水再生利用提供条件。
　　7.6 对于二级生物处理（尤其是具有一定除磷、脱磷效果的工艺）来说，其出水水质已经可以直接用于一些领域，无需做进一步处理，而对一些特殊用户则需进一步处理，所以，污水处理厂内的再生水生产系统在设计上要留有一定的灵活性，配水系统要便于分质供水，以降低成本。
　　7.7 发展用户是污水再生利用事业成功的关键，由于再生水的多用途、低成本特性，使其供水标准难以统一，市场开发、营销与传统的自来水有较大的区别，鉴于目前城市用户的水消费习惯和对再生水的认识，这个市场还是一个明显的买方市场，城市污水再生利用的整个系统在技术上，政策法规上也远没有达到城市自来水供水系统的成熟程度，难以全面展开多种用途的利用。同时，由于市区绿化、环卫等用水量不大，住宅区再生水成本高、技术难度大，所以，现阶段（初期阶段）应该集中开发具有稳定支付能力的，用水量相对较大的，距离相对较近的工业用户以及城市河、湖景观用水的用户。
　　7.8 要进一步控制自采水源的开发，关闭自备水源井，严格控制地下水的开发，提高自来水的价格，利用用水政策措施和价格杠杆配置自然资源，促进再生水的推广，利于全社会对自然界淡水资源的节约。