污水再生利用形势与展望

马秀波¹ 许运宏²　 周彤³

1、辽宁省城市建设改造项目办公室2、大连市排水处3、中国市政工程东北设计研究院

一、解决城市缺水问题的紧迫性和污水再生利用的可能性

　　我国是一个水资源贫乏的国家，水资源总量为28000亿m³，按1997年人口统计，人均水资源量为2220m³，仅为世界平均水平的1/4,预测2030年人口增至16亿时，人均水资源量将降到1760m³。按国际一般标准，人均水资源少于1700m³的国家为用水紧张的国家。同时水资源在时间和地域分布不均，使可利用的水资源更为有限。，我国未来水资源形势是非常严峻的。缺水已经成为制约我国国民经济发展和人民生活水平提高的重要因素。
　　随着经济发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出。当前相当部分城市水资源短缺，城市缺水范围不断扩大，缺水程度日趋严重，据统计，全国669个城市中，400个城市常年供水不足，其中有110个城市严重缺水，日缺水量达1600万m3，年缺水量60亿m3，由于缺水每年影响工业产值2000多亿元。
　　党和政府历来十分重视水的问题，2001年年初通过的“国民经济和社会发展第十个五年计划纲要”中将开展污水处理回用明确写入纲要。纲要中规定：重视水资源的可持续利用，坚持开展人工增雨、污水处理回用、海水淡化。采取多种方式缓解北方地区缺水矛盾。
　　污水回用对解决城市水资源短缺蕴藏着巨大潜力，过去人们把用过一次的水称为“污水”“下水”“险沟水”“废弃水”，总把这种水与“污垢的”“肮脏的”形象相联系，难以相信它还能再用。事实上水在自然界中是唯一不可替代，也是唯一可以再生的资源。人类使用过的水，污染杂质只占0.1%左右，比海水所含杂质3.5%少得多。污水经过适当再生处理，可以重复利用，实现水在自然界中的良性大循环。城市污水就近可得，易于收集，易于处理，数量巨大，稳定可靠，不受制于天，不受制于人。作为城市第二水源要比海水、雨水来得实际，比长距离引水花钱要少得多。开辟这种非传统水源，实现污水资源化，对保障城市安全供水具有重要的战略意义。
　　根据“十五”计划纲要要求，2005年城市污水集中处理率达到45%。这就给回用提供了水源基础，凡是污水处理厂都可将污水再次适当处理后回用。全国污水回用率如果平均达到20%，则“十五”末期年回用量可达40亿m3，是正常年份年缺水60亿m3的67%。回用规模回用潜力之大，足可以缓解一大批缺水城市的供水紧张局面。

二、我国污水回用历程回顾

　　1949年至1984年主要是利用城市污水进行农业灌溉，我国的科学的污水回用事业开始于1982年。20年来大致可以分为三个阶段，1985前的“六.五“期间是起步阶段；1986—2000年的”七五““八五”“九五”，这十五年时间是技术储备、示范工程引导阶段；2001年以“十五”纲要明确提出污水回用为标志，进入到全面启动阶段。
　　起步阶段: 建设部在 “六五”专项科技计划中，最先列入了城市污水回用课题，分别在青岛、大连作试验探索。大连的小试于1983年10月27日通过了建设部鉴定，首次提出有关城市污水回用成果，填补了国内空白。青岛和天津也顺利完成了验试研究，为国家攻关课题立项奠定了基础。
　　示范引导阶段：从1986年开始，污水资源化相继列入了国家“七五”“八五”“九五”重点科技（攻关）计划。有40余个单位，完成了大量试验室小试、中试、生产性试验，取得成千上万个数据，经鉴定验收，许多成果获得国家和部级科技进步奖。从“七五”到“九五”这15年期间，以科技为先行，以示范工程为样板，把我国的污水回用技术推到了国际水平上，为后来大规模推广提供了技术支撑。
　　全面启动污水回用阶段：以全国城市供水节水会议为契机，以“十五”国民经济发展纲要为标志，污水回用被正式写入中央文件，表明全国开始全面启动污水回用，通过建设大量回用工程真正要把污水变成城市第二水源。目前申请立项的污水处理厂很多包括了回用工程。

三、国家标准规范

　　1991年和1994年中国工程建设标准化协会组织编制了《建筑再生水设计规范》、《污水再生利用工程设计规范》，建设部颁布了杂用水及景观用水的行业标准。2000年国务院召开节水会议后，建设部相继完成并发布实施下列系列国家规范标准：
　　《污水再生利用工程设计规范》、《建筑再生水设计规范》、《城市污水再生利用　分类》、《城市污水再生利用　城市杂用水水质》、《城市污水再生利用　景观环境用水水质》、《城市污水再生利用　补充水源水质》、《城市污水再生利用　工业用水水质》、《城市污水再生利用　农业用水水质》。
　　上述规范标准提供了污水回用工程设计的基本依据和必须执行的强制性条文规定，包括再生水水质标准，污水回用整体规划，处理工艺选择，具体构筑物设计参数，系统组成和合理配置，运行管理注意事项和安全措施等规定，规范标准的发布对促进污水资源化有着重大意义。

四 、污水再生利用典型工程

1、大连市
　　全国第一个政府命名的污水回用示范工程1991年在大连市建成。规模1万M3/d。大连春柳污水厂二级出水经深度处理后的再生水，供附近几家工厂作工业冷却用水，以及向全市的园林绿化，建筑施工、市政杂用等供水。该示范工程提供了典型再生工艺，发现了循环冷却系统氨氮去除规律。大连开发区建64公里草地喷水管道，浇灌116万平方米道路中心绿化带，用水3500m³/d，创全国最大的以再生水自动喷洒草地的先例。大连马栏河污水厂规模12万m³/d，处理出水达到回用标准，2002年建成运行，现回用4万m³/d。付家庄污水厂处理规模1万m³/d，出水主要用于滨海路中西段，森林动物园及付家庄区域的绿化浇灌。
2、北京市
　　1984--1990年北京市政院相继承担了建设部和北京市“中水技术开发和利用研究”“中水道的开发及示范工程”两项科研项目。
　　1987年设计建设北京大理石厂生产废水处理回用工程，再生水回用于石材加工。
　　1989年先后设计建设了外文出版社再生水回用示范工程和北京传染病医院废水处理回用工程。洗澡废水处理回用于冲厕，医院废水处理回用于景观绿化。
　　设计高碑店污水处理厂一期工程时，同期设计了一座再生水处理站，设计规模为每日1万m3，作为厂内杂用水、生产用水及冲洗汽车、绿化景观用水，由于种种原因二期工程竣工时方才建成。高碑店污水处理厂一期工程时，还为华能热电厂同期设计了一条直径1.2米的管道，将二级生物处理后的出水引至热电厂，经水质稳定处理后作为发电机组的冷却水，设计规模为每日7.68万m3。
　　1999年高碑店污水处理厂生物二级处理后的部分（47万m3）出水，经过新建泵站提升后，用两条压力管，分别送到通惠河中的高碑店湖和东南郊工业区的水源六厂。送至高碑店湖的处理水供第一热电厂用水及补充河道景观用水。送至水源六厂的处理水，在该厂利用现有的处理设施进行深度处理后，一部分通过水源六厂现有供水系统供给东郊工业区和焦化厂，一部分通过新建再生水管网，输送到东便门、左安门和广安门等地作为市政杂用水。工程总规模为每日47万m3，其中送至高碑店湖的处理水为每日30万m3，供水源六厂为每日17万m3。新建再生水管道总长27公里，管径为φ800～φ2000毫米，总耗资3.2亿元。作为陶然亭、大观园、龙潭湖、天坛等公园的绿化用水和东城、西城、宣武、朝阳区部分地区环卫清洁用水。
　　酒仙桥污水处理厂2003年设计了一座规模为每日6万m3的再生水处理站，同时铺设了市政再生水管道，向东四环路沿线供应再生水，用于园林绿化和环卫洒水降尘等。
　　2004年结合修建清河污水处理厂二期工程时，设计了一座规模较大的再生水处理站，是将生物脱氮除磷及化学除磷补充处理后的出水，经超滤处理后，再经紫外线消毒，进入活性炭过滤池，主要为奥运公园提供景观用水及市政杂用水，处理规模为每日8万m3。
　　2004年北小河污水处理厂每日6万m3出水用膜生物反应器MBR法处理，其中5万m3消毒后送入市政再生水管网作为市政杂用水，另外的1万m3再经反渗透及消毒直接向奥运中心区提供优质景观用水，这是一座高水准的污水回用项目。
　　2004年在吴家村污水处理厂（8万m3）设计了一座再生水处理站，规模为每日4万m3。将序批式活性污泥法（SBR）处理后的二级出水，经加药混凝Ⅴ型滤池过滤及消毒后提供景观用水。
　　截止到2004年北京市共设计了7座再生水厂，总规模为每日85.68万m3，设计了205公里再生水干管一些居住小区，已经接通市政再生水管网。
3、天津市
　　天津开发区采用连续流微滤（CMF）处理2.9万m³/d和反渗透 （RO）处理1万m³/d再生水，作为景观和工业用水。
　　天津纪庄子污水回用工程新建5万m³/d再生水厂，其中2万m³/d采用连续流微滤（CMF）加臭氧工艺供居民区杂用，3万m³/d采用传统工艺供工业区陈塘庄热电厂作冷却用水。
　　天津石化公司于1996年将该公司的二级出水经混凝沉淀—纤维束过滤—消毒，回用于冷却和冲厕达。近年来因污水含盐量增高，在此基础上，又续建1万m³/d的回用工程。
4、青岛市
　　青岛市目前已建成海泊河污水厂、李村河污水处理厂、团岛污水处理厂、麦岛污水处理厂四座，总处理规模36万M3/d。海泊河污水厂4万M3/d的深度处理装置出水用于工业、建筑、景观、绿化、卫生等回用目的，解决周围5公里范围内约20个单位非饮用水的用水问题，还形成海泊河水上公园。
5、邯郸市
　　邯郸市热电厂对城市二级污水厂出水进行适当深度处理，做为邯郸热电厂的锅炉补充水和循环冷却水。再生水处理能力为8万m³/d，工程于1998年9月投产。以再生水为水源，经石灰处理后再经UF-RO膜过滤作为锅炉的补充水。

五、发展与展望

　　党的“十六大”确定了我国全面建设小康社会的奋斗目标，大力实施科教兴国战略和可持续发展战略。本世纪头二十年我国城镇化将进入加速发展时期，随着社会经济的发展和全社会环境意识的增强，城市污水处理设施建设将成为我国当前和今后相当长一段时期的主要建设任务。2000年11月，国务院印发了《关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知》，2004年9月，国家计委、建设部、国家环保总局印发了《关于推进城市污水、垃圾处理产业化发展的意见》并作出了工作部署。近年来，国家加快了城市污水处理设施建设的步伐。到2003年底，我国已建成城市污水处理厂612座，城市污水处理率达到42%。《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》确定，所有设市城市都必须建设污水处理设施。各城市政府和建设行政主管部门都在认真作好城市污水处理设施项目的规划、建设和监管工作，努力完成“十五”确定的目标。
　　根据国家发展和改革委员会办公厅、建设部办公厅、国家环境保护总局办公厅《关于组织编制全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划的通知》（发改办投资[2005]513号）精神，各省抓紧编制污水处理及再生利用设施建设规划，可以推进城市污水处理行业发展。城市供水、节水、污水处理和再生利用要统筹规划，协调实施，综合管理，实现水资源利用的良性循环和资源环境的协调发展。根据地区经济发展实际需求，合理确定污水处理设施的区域布局、建设规模和处理标准，加快城市污水处理设施的建设并使之正常运行。目前，各省多数城市污水管网不配套，虽然有了污水处理厂，但由于污水收集系统不完善，有很大一部分污水处理厂的进水流量没有达到设计规模，不能实现满负荷运行，难以发挥应有的投资效益，有的甚至导致污水处理设备丧失功能。 因此，污水处理厂的建设要坚持“厂网并举，管网先行”的原则，合理确定污水处理设施的布局和设计规模，优先安排城市污水收集系统的建设，有效发挥设施的效益。
　　研究确定科学合理的城市污水处理技术路线和工艺方案，最大限度地发挥污水处理设施的作用。城市污水处理工艺方案的确定充分考虑到当地的社会经济和环境条件，实事求是地确定城市污水处理工程的规模、水质标准、技术标准、工艺流程以及管网系统布局等问题。所采用的工艺技术在保证处理效果、运行稳定，满足处理要求的前提下，做到基建费用和运行费用节省，运行管理简单，调节控制方便，占地少，能耗低，污泥量少。同时要具有良好的安全、卫生、景观和其它环境条件。特别强调的是要将处理和再生利用一并考虑，在二级处理中去处氮磷物质，要结合回用对象确定处理厂厂址等问题。在水资源短缺的地区，缺水城市规划建设污水处理设施时，配套规划建设污水再生利用设施。实现污水再生利用与污水处理能力的同步增长。城市污水再生利用的技术选择与工程实施要考虑实际条件和用户需求，采取传统技术与高新技术优化组合的技术路线。
　　以改革和体制创新为动力，加快城市污水处理和再生利用的市场化、产业化进程。当前要积极探索符合社会主义市场经济规律的投融资方式和运营管理模式。在城市污水和资源化管理方面，政府要发挥指导、监督和调控作用，对法规、标准以及投资策略的确定起主导作用，协调公众利益和商业利益之间的关系。通过财政拨款、企业自筹、发行股票证券等多种方式实现投融资的多元化，投资方式从单一的公共财政投资过渡到全方位多元化的社会投资。通过建立用户满意、企业接受、财政许可的价格形成机制，实现污水处理和再生利用设施建设和运营管理的良性循环。
　　污水处理和再生利用工程项目的投资和建设，各级政府应发挥主渠道的作用，建立稳定的污水处理和再生利用设施专项资金。鼓励并引导各类社会资金和境外资金参与城市污水处理设施的建设。在运营管理过程中可以采取特许经营等方式，促进污水处理及资源化的市场化运作。应当积极推进现行水价政策的改革，尽快建立合理的收费制度，完善适应市场化运作需要的污水价格形成机制和运营管理模式，实现投资主题多元化、运营主体企业化、运营管理市场化。
　　“十一五”期间，加快环境基础设施建设是城市政府和各级建设行政主管部门的一项重点工作。污水处理和再生利用要以节约水资源和改善城市生态环境为目标，实施可持续发展战略，加强污水处理和再生利用设施建设与管理，逐步完善管理制度。要认真总结国内污水处理和再生利用设施建设和管理经验，推动我国水处理行业持续健康发展。