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中水回用规划及有效实施的几点问题探讨

论文类型 技术与工程 发表日期 2006-02-01
来源 中国水网
作者 韩素华,王志红,孟繁茹,严隽棣
关键词 水资源状况 节水型城市 中水回用规划 有效实施措施
摘要 本文在简述了我国的水资源及中水回用状况的基础上,进一步从技术原则及实施措施两个角度对如何做好城市中水回用规划作了综合论述,希望将中水回用提高到具有开源和减轻水污染、促进经济的可持续发展的高度上加以认识。

一、前言

  我国是世界上最缺水的国家之一。虽然淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,居世界第6位,但人均占有淡水量只有2300立方米,仅居第121位,为世界平均水平的1/4。特别是近些年随着经济建设的持续发展,目前我国的缺水状况更加突出,全国670多个城市就有400多个缺水,其中有108个严重缺水,有100多个县级以上城市被迫限时限量供水,情况十分严峻。可谓是:缺水全面告急 :北方资源性缺水!南方水质性缺水(有的城市正在变为资源性缺水)!中西部工程性缺水!
  由于时空分布不均,我国北方城市大多干旱少雨,属于资源性缺水,从20世纪70年代以来就开始闹水荒;南方城市降雨量充沛,河湖众多,水资源丰富, 但自上世纪80年代以来,随着珠三角、长三角地区经济的快速发展,工业生产规模扩张,常住人口增长,相应的环保体系没有及时跟上,污水量急剧增加,湖、河污染严重,影响了水资源的有效性,造成有水不能用,致使南方城市水质型缺水,并且情势越来越严重。无论是情愿还是不情愿,缺水,这一让水乡人感到无比陌生和尴尬的事实已经真实地摆在了人们的面前。杭嘉湖平原、宁绍平原、苏锡常平原等历史上的天府泽国,目前基本上都处于不同程度的缺水状态,一些地区出现了水乡无水喝的尴尬局面,水资源危机给江南水乡社会经济的发展带来了严峻的挑战……
  然而,我国又是世界上用水量最多的国家(严肃地说就是水资源严重浪费的国家)。仅2002年,全国淡水取用量达到5497亿立方米,大约占世界年取用量的13%,是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。无论是按单位国内生产总值还是按人均耗水量衡量,均高于发达国家和世界平均水平。以广东为例,每万元本地生产总值(GDP)用水量约为400立方米,相当于世界平均水平的2.3倍,是美国的4.6倍。
  更为令人担忧的是:在经济利益的驱动下,一些人们在随心所欲的超量开发、浪费水资源的同时,还无节制地污染水源,如工业废水等“偷排”现象屡屡发生。目前除偏远地区外,全国大部分的江河湖泊和部分地下水资源都不同程度受到污染,致使水体自净能力衰退,甚至变成“死”河、“死”湖。全国近90%的城镇饮用水源受到不同程度污染,对国民经济发展和人民群众的生存环境已经带来了严重影响和直接威胁。
  国家颁布的《中华人民共和国水法》和《中华人民共和国水污染防治法》指出了我国水资源保护和合理利用的方针、政策。城市污水作为水资源合理开发和再生利用是缓解水资源紧缺、减少污染的有效途径和切实可行的措施。
  众所周知:水是维系经济和生态系统的最关键要素。水是有限的,可以枯竭的,不能替代的。国际上,日本、南非、以色列、美国、澳大利亚、俄罗斯等国早已开展污水经处理后回用的工作。我国对城市污水处理与利用的研究,早在“六五”期间就列入国家科研课题,20世纪60年代关于污水灌溉的研究已达到一定的水平,70年代中期进行了以回用为目的城市污水深度处理小试,80年代初的青岛、大连、太原、北京、天津、西安等缺水大城市相继开展了污水回用于工业和民用的试验研究,其中有些城市已修建了回用试点工程并取得了积极的成果,一些公共建筑亦建设了中水回用装置等。尽管在应用过程中也暴露出一些问题,但毕竟已经迈出了关键性的一步。
  但是,相比之下,南方城市的中水回用工作却进展迟缓,究其原因,既有经济上的客观因素,又有许多管理和意识方面的主观因素;既有全国性的普遍问题,又有地方性的具体问题。但不管如何,面对日益严重的水质污染和优质水资源的紧缺,面对地方经济发展与环境保护和人民群众身心健康的巨大矛盾,唯一的选择就是立即行动起来,积极促进中水回用工作的有效开展。应认识到搞中水回用、建立多种形式的中水道系统不仅是解决我国水资源紧缺和水环境保护问题的有效途径,更是实现经济可持续发展的战略需要。

二、中水的定义及主要用途

  所谓中水,主要是指生活污水、工业废水、雨水等城市污水经二级处理后,根据不同用途和要求,再经过适当处理,如混凝、沉淀、过滤、消毒、或利用膜分离技术、或臭氧氧化、或活性炭吸附等深度处理工艺,从而得到的水称为中水,又叫再生水。
  在城市生活、生产用水中,约有40%~50%的水是与人们生活紧密接触的,例如洗浴、饮用等,这些方面对水质要求很高,不能被中水替代;还有多达50%~60%的水是用在工业用水、农业灌溉、环卫用水、冲洗地面和绿化用水等方面,其中部分对水质要求不高,若采用适当的处理工艺,其中水不仅在水质上可以满足其用水标准,而且将节约大量的新鲜水源,大大减小排污量,进一步削减排放到自然水域的污染物负荷,有利于环境保护,促进经济可持续发展。
  目前我国的中水回用对象主要分为市政杂用水和工业用水。市政杂用水包括公园绿化及河湖景观用水、城市绿化用水、道路路面喷洒用水等,绿地用水可按1 ~3L/(d·m2)计算,道路喷洒水量与每天喷洒的次数有关, 1m3回用水可喷洒约2500m2道路面积(以喷洒一次计)。工业用水重点是回用至热电厂和化工厂等工业企业的冷却用水以及城市污水处理厂内部的杂用水(如可用于污泥脱水冲洗滤布、喷灌绿地、冲洗路面及洗车用水等)。城市的居住小区及公共建筑集中区也可建立建筑中水系统,用于冲洗厕所等。

三、中水回用规划设计及实施要点

  在“十一五”的初步计划安排中,国家要求建立节水型城市,城市污水处理量的10%~20%作进一步处理后回用,建立和完善中水道。从全国来讲,每天将有数百万乃至上千万立方米的中水要回用,这是一个很大的数目,需要统筹安排,因此积极做好城市的中水回用规划就显得尤为必要。
  目前,除北京、天津等北方大城市已作了中水回用规划的基本工作外,其它城市,特别是南方城市,有的尚在酝酿,有的还没有考虑。
  因此,为了推动国家节水型城市近期和远期的中水回用规划工作的有效开展,笔者结合自身工作实际,提出以下几点看法,供大家共同研究探讨。

  首先从规划的技术原则考虑,有以下几个方面:

(一)要科学地做好城市的中水回用规划,必须坚持要因地制宜,总体规划,分步实施的原则。
   不同地区,应结合当地用水的实际情况和城市总体规划及国民经济发展规划,建立区域用水的综合规划,在规划范围内对水源、供水、污水处理、中水回用、工业用水、农业用水等进行统筹规划,制定出城市可持续发展的用水规划。然后在城市总体规划和水资源规划的指导下,制定中水回用近、远期规划,科学安排城市各类水源的供水次序和用户用水次序,合理确定中水回用的近远期比例。
(二)要坚持集中和分散相结合、技术可行与经济适用相结合的原则,统筹制定中水回用的近期和中长期规划。
   对城市建成区,按照自然排水区和主要汇水区的分布及受纳水体(尾水排放口水域)的环境容量要求、现状污水处理厂的数量、规模;同时,要结合近期有利用中水意向的用户及远期规划潜在中水用户的位置、水量、水质要求等,规划中水回用的使用区域。为了节约资金,减少先期投入提高效益,应坚持集中和分散相结合、技术可行与经济适用相结合的原则。首先要以城市污水处理厂及近期中水回用大户为源头,形成区域性的城市中水回用系统,今后通过各系统的联通逐步提高中水的供应能力,最终形成全市范围内的中水供应网络。对于不适宜进行中水集中处理的地方,要灵活、简便、有效地进行分散处理,就近回用。
   对于新建开发区及新建居住区和集中公共建筑区,在编制总体规划及各项市政专业规划时,要同时编制中水回用规划。在编制城市道路市政管线规划时,要考虑预留中水回用管道的位置。中水回用管线与道路和其它市政管线同步实施,避免后期下管要破坏路面,增加投资,甚至有可能管位不保。虽然这样可能先期占用一部分资金,但比起后期现用再下管来说要节省很多,同时为中水回用创造了先决条件。
(三)应细致做好中水回用规划的前期工作。
   首先是对城市现状资料调查,包括确定用户类型,对规划城市及周边地区近期有利用中水(再生水)水意向的用户及全部潜在用户进行详细调查(包括企业分布位置(在现状街区图上标注出来)、企业生产性质、现状及远期发展规模、用水量情况、用水性质(对水质的要求));对城市现有水源、供水厂、污水厂的数量、分布、规模、处理工艺、及进、出水水质资料的调查;对规划城市的现状分类水价(居民、服务业、工业用水等)及取水水资源费(元/m3)、基本电费(电增容费)、电度电费等的调查;对规划区域内主要河道、湖泊的流量、水质及水域功能情况调查等。
   其次是对城市规划资料的收集,包括规划区域及周边地区的总体规划及相关专业规划(给水规划、排水规划、水资源规划及环境保护规划等)(包括图纸及文本说明)等。
(四)依据调查整理的现状及规划资料,认真测算近、远期供用水量平衡,并依据主要大用户的分布位置,经过技术经济比较,选择集中处理还是分散处理,确定相对合理的近、远期中水回用规模及管网系统规划,确定实用可靠的处理工艺,有效控制中水生产及销售成本。

  其次从中水回用规划如何能有效实施措施方面考虑:政府应加大宣传及相关政策调整力度,并制定适度的扶植政策,因为,目前除业内人士外,大多数群众(特别是南方)对节约用水和中水回用的认知还远远不够,光靠投资商、市场行为和用户自觉,中水回用规划最终会变成一纸空文,难以实施。具体说来,主要有以下几个方面措施:

(一)制定合理的水价体系
   水价构成不完整、各种用水的比价关系不科学是造成中水回用进展缓慢的主要原因。在市场经济条件下,价格是调节和引导人们消费行为的有力手段。如苏州市水资源费仅为0.15元/m3,而处理中水,成本就要至少1~2元/m3,并且工业用水与居民用水价格相差较少,并没有充分体现水作为一种商品在市场中的价值,不利于水资源的可持续利用。只有当中水水价低于地表水、地下水的价格一定的幅度,低于自来水水价较大幅度,使公众特别是工业用水大户感到使用中水“有利可图”,具有经济上的优先性时,中水水价的价格杠杆才能发挥作用,才能引导合理的用水消费,促进中水的推广应用。
   因此,加快水价体系改革势在必行。制定合理的地表水、地下水、自来水、中水、污水处理费之间的比价关系,重点拉大工业用水中中水与地表水、地下水以及自来水之间的价格差,真正做到优水优用,提高水资源的利用效率,依靠价格手段推动中水利用市场的形成,进而促进中水回用的产业化发展,达到节约用水的目的。
   当然,合理水价体系的建立并不是朝夕之功,需要综合考虑政治、社会、经济、心理等多种因素,需要一定的过渡时间,分步逐渐地进行调整(特别是江南城市,大多数人从小就生活在江南水乡,随处可见小桥流水,如何理解水资源紧缺?如何能马上接受使用中水呢?)。在科学水价体系没有完全建立之前,中水水价就不能按照市场化原则制定,此阶段政府可以通过补贴、专项资金、优惠政策等措施对中水处理的企业和用水单位进行扶持。
   再者,对于城市中水集中处理厂,按照城市环境的要求和水资源可持续利用的要求,有一部分中水处理后需要排放到Ⅳ类水体或回灌到地下,产生社会效益和环境效益,这部分处理费用必须由政府承担,而不能从用户中获得成本补偿。

(二)要有相对完善的法制法规体系作保障
   缺乏配套的政策法规是阻碍中水回用发展的另一重要因素。以苏州市为例,目前还没有一部关于中水回用方面的法律或法规,来明确中水的应用范围、使用中水与其它水(如湖、河水、地下水)的关系、不按要求使用中水应受到的惩罚等相关内容,从而使中水回用缺乏法律强制性条款作为保障。如果仅仅依靠节水部门、和环保部门的一些规章制度来规范,在执行力度上远远不够。特别是对城市供水影响举足轻重的工业用水大户,在目前的水价体系下,会千方百计抵制。
   实践证明,城市中水回用事业的发展需要国家和地方强制性法律法规的支持和约束。可以通过人大立法,颁布“中水回用法”或“节水法”,从立法和执法的角度促进污水的资源化。
  具体的内容应该包括:新建项目凡是能够使用中水的应同步规划、审批设计和施工;节水部门在核定用水指标时,应扣除可用中水的替代水量,以保证中水工程的推广,达到节约新鲜水源的目的;已建中水设施的单位,要确保其正常运行;要加强中水设施设计、施工和运行过程的监督和管理,要对中水出水水质的监测定期化、制度化;时机成熟时,要求城市草地树木浇灌等绿化用水、建筑施工及道路压尘等环境用水、汽车冲洗等用水只允许使用中水。

(三)明确中水回用技术规范体系执行标准,逐步完善各类用途的中水回用标准
   2003年,国家颁布了污水再生利用的系列标准(即中水回用的技术标准),主要有:《城市污水再生利用-分类》(GB/T18919-2002)、《城市污水再生利用-城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)、《城市污水再生利用-景观环境用水标准》(GB/T18921-2002)、《城市污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)(含工业用水水质标准)、《城市污水再生利用-分类》(GB/T18919-2002)、《建筑中水设计规范》(GB50336-2002)。
   上述技术法规,规范了中水回用的设计规划和管理工作,也提供了再生水不同用途的国家水质标准,为中水回用工作提供了权威性依据。但在此之前,中水回用的水质标准尚不完善,时逢2000年我国遭到百年不遇的大旱,几百座城市出现水荒,国家各部门都想积极推进中水回用,以缓解我国水资源短缺局面,在此背景下,2002年国家环保局在起草《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)时,为促进城镇污水处理厂出水的再生利用,在国家尚未颁布污水再生利用标准之前,为中水回用搭建了一个水质平台,故在本属于排放标准中加了一项“一级A”,倡导污水处理厂提高处理水质,尽可能使出水能够回用。2003年国家的中水回用(污水再生利用)系列标准出台后,出现前后两套标准数值不完全一致的矛盾,国家原则上鼓励处理水质标准适度超前,但当中水回用的设计、建设单位在发生执行矛盾时,应执行2003年国家颁布的污水再生利用系列标准。
   同时要进一步加强中水回用于地下的可行性研究,尽早制定出适合的中水回灌的技术标准;因为,以长三角地区为例,为了应对水质型缺水的困境,在长三角(长江以南)10万平方千米的范围内,因为长期超采地下水,引起了区域性地面沉降与地裂缝等地质灾害。由苏、沪、浙三省市地质矿产调查部门历时5年完成的《长江三角洲地区地下水资源与地质灾害调查评价》报告指出,长三角地区1/3范围内累计沉降已超200毫米,面积近1万平方千米,其中上海市区、江苏苏锡常地区、浙江杭嘉湖等地已经形成三个区域性沉降中心,最大累计沉降量分别达到2.63、1.08、0.82米,形成了三个大“漏斗”,并且地面沉降在长三角地区有连成一片的趋势。苏锡常地区因不均匀沉降,目前已发生22处地裂缝地质灾害。长三角地区已成为中国发生地面沉降现象最具典型意义的地区之一。如果不考虑极值,依目前的沉降速度,到2050年,海平面将会上升40~70厘米,长三角很可能就此桑田变沧海。因此,尽早出台中水回灌的技术标准,促进长三角地区乃至全国的中水回灌地下工作进程,具有积极的意义。
   另外,还应及时制定中水回用工程的施工、验收、运行管理技术规范等,确保中水产品的质量。加大质量管理和监督检查力度,建立健全中水产品质量检测网络;逐步开展中水产品的第三方质量认证制度等。

(四)拓宽融资渠道,加大投入力度
  中水回用工程的建设不能仅仅依靠政府的财政投入,单一的政府投资体制会严重制约中水产业的发展。要尽快建立起与市场接轨的多元化投资体制,借鉴国外如法国、芬兰等一些欧洲国家的经验,通过实施“谁污染、谁治理、谁用水、谁花钱”的以水养水政策,解决资金来源。要拓宽融资渠道,鼓励和吸引社会资金和外资投向中水回用项目的建设和运营,实施基础设施建设风险补偿基金办法等各种手段保证投资回报;积极争取利用世界银行等国际金融组织贷款等,积极探索发行建设债券等多种融资方式,加大对中水回用市场的资金投入。

(五)坚持政策导向,大力倡导使用中水
   在城市中水回用初期,除了从法律法规方面进行强制推广外,还应从政策方面予以扶植。如对自筹资金建设中水设施的企业,政府可优先提供一定的环保项目贷款,或给予财政贴息;减免中水生产企业的增值税。所得税及用水增容费等税费,中水处理企业用电优惠;对于具体的中水回用项目减免相关的市政配套费,或无偿提供土地使用权;使用中水的单位可酌情减免污水处理费,其新鲜水的水质和水量应优先得到保证;成立专项基金资助中水处理科研项目等。

(六)提高认识,加强宣传
   虽然“加强环境保护,防治水污染”已经逐渐深入人心,但是人们并没有充分意以到水资源紧缺的严峻性,更没有认识到进行中水回用、开辟第二水源是解决缺水城市用水矛盾的必经之路;在中水回用于生产、生活上还存在着顾虑和障碍,尤其是在家庭中推广使用中水方面。因此要利用各种媒介,加大宣传力度,提高中水回用的意识和觉悟,让人们从行动上理解和支持中水事业的发展。

四、结束语

  本文中的一些观点,既是笔者本人作为一名水业工作者的切身感受,亦是业内多数同仁的共同之声,今天重新归纳提起,意在“十一五”之初,国家大力倡导推动中水回用规划、实施之时,尽自己的一份薄力,以促进中水回用规划及实施工作的深入开展,造福子孙后代。

参考文献:

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3.朱慧峰,顾慧人,上海市污水厂出水用于回灌地下探讨,中国给水排水,2004,21-4
4. 沈光范,徐强,积极稳妥地开展中水回用工作,中国给水排水,2001年 第4期

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