濱城區中水回用可行性分析

隋濤++劉娟娟

摘要：指出了濱州市濱城區水資源短缺嚴重制約著城市的快速發展，為了解決水資源的供需矛盾，開辟新水源勢在必行。通過濱城區水資源現狀、解決途徑、中水回用的潛力及經濟規模預測，闡述了濱城區中水回用的可行性。結果表明：采用中水回用措施每年可提供4.7億m3雜用水，能夠解決當前濱城區水資源供需矛盾；中水回用運行成本約在1.57元/m3，價格較為低廉，經濟效益明顯。可見中水回用不僅節約水資源也產生明顯的經濟效益，是城市發展的趨勢所在。

關鍵詞：中水回用；水資源；經濟分析；潛力分析

中圖分類號： TV213.4

文獻標識碼： A 文章編號： 16749944（2015）06017903

1 濱城區水資源現狀

濱州市位于黃河三角洲腹地，全境為黃泛沖擊平原，地勢平坦，地表水以黃河客水為主，流程約38.5km，過境水量變化較大，可供利用的水量日益減少，對本地經濟發展帶來嚴重威脅。徒駭河流經本市西北部，年平均徑流總量約1290萬m3，來水較為穩定。直至2013年統計，濱州市地表水資源量可達5.55億m3。濱州市地下水以淺層地下水為主，約2～5m埋深，礦化度變化較大，平均在3.6g/L左右，屬中度礦化水，地下水資源量約6.53億m3。扣除地表水和地下水重復計算量，濱州市總的水資源量約為10.16m3[1]。

濱城區為濱州市的中心城區，是全市的政治、經濟、文化中心。濱城區客水資源只有黃河，當地水資源總量約為8201萬m3，人均占有量約為153m3，不及全國人均水資源量的7%，屬于資源型缺水地區[2]。根據多年監測，濱城區淺層地下水零星分布，礦化度較高，難以直接利用。深層地下水含氟量超標，高達4～5倍，不宜作為生活用水，而用作農業灌溉，則成本較高。因此，本區農業生產及生活用水水源以黃河為主，約占總水量的89%。與此同時，地表水水污染較為嚴重，且由于黃河水量變化較大，引水量長期不足。從而，濱城區可供水量遠遠小于需水量，每年缺水1.7億m3；干旱年份缺水高達2 億m3，嚴重制約著工農業生產和國民經濟的健康發展，形勢十分嚴峻，水供需矛盾也日益突出[3]。

2 濱城區中水回用可行性分析

2.1 水資源短缺的解決途徑

為了解決水資源短缺，減小濱城區的水供需矛盾，當前常見的方法只有開源、節流兩種措施。顯而易見，僅是節流限水不僅使人們生活不便、生產受到制約，而且不能從根本上解決問題。所以開辟新水源成了最好的解決方案，當前常見的開源策略主要是跨流域調水、海水淡化、中水回用和雨水利用幾種方案[4]。

跨流域調水[5]是通過大規模的引水工程從水資源豐沛的流域向缺水流域大量調水，以便促進缺水區域的經濟發展和緩解流域供需用水的矛盾。跨流域調水雖然可以解決一些地區水資源短缺的問題，但是它也可能引起調出區域下游水質變差，沿岸環境質量下降，對于調入區，也可能因調水引發如瘧疾、腦炎、吸血蟲病等疾病，造成外來物種入侵和污染輸入，從而具有一定風險。且與海水淡化一樣都是投資較高的一種水資源利用模式。

雨水利用[6]也是當前比較流行的開源方式，主要是通過對雨水徑流的收集、入滲等方式，達到控制雨水徑流污染、防止城市洪澇災害、改善生態環境的目的。但是濱城區月降水差異顯著，以2013年為例，最高月降水量能達年降水量的61.5%，最低月降水量僅占0.07%。若采用雨水收集方式，則一年大部分月份，雨水收集處理設施將處于空閑期，造成資金浪費。若采用入滲等間接利用方式，由于濱城區地下水埋深較淺，需要具體考慮城區雨水徑流污染對綠地、土壤、地下水的影響，可見雨水利用尚處于起步階段，其管理措施和理論基礎尚不完善。

中水回用主要是指城市污水或生活污水經處理后可在一定范圍內用于如室內的沖廁、室外的綠化、車輛清洗、工業用水等用途。中水水源穩定，實施性較強，小到小區，大到污水處理廠都適用，其相對投資及運行成本較低，不僅能節省珍貴的水資源，又可以緩解城市市政排水管道壓力，具有顯著的社會與生態效益。由此可見中水回用技術由于具有減少污染和開源節流的雙重功效，應當成為解決濱城區水資源供需矛盾的首選方法。

2.2 濱城區中水回用潛力分析

2.2.1 中水回用的應用特點

當前我國中水回用主要用于沖洗廁所、清洗汽車、綠化或冷卻水補充等非飲用水。中水處理設施主要分為建筑物的中水回用和城市污水再生回用。北京明確要求建筑面積在5萬m2以上，或可回收水量大于150m3/d的居住區和集中建筑區等新建工程，必須建設中水設施[7]。至此在開展中水回用的前10年，我國中水多數以各單位建筑物自成系統的方式進行處理回用，即本單位建筑物的廢水經處理后，回用本單位的沖廁、綠化等。這種應用方式多出現在大型賓館、院校、機關事業單位及部分工廠企業，其特點是管理方便、權責分明、在初期發展較快。然而隨著水資源緊缺矛盾的加劇，僅發展以建筑物中水回用為主的小型中水系統已不能適應當前污水資源化的需求，在此情況下，區域中水回用系統、城市污水再生水系統隨之展開，這種處理方式主要針對污水處理廠的二級出水，在此基礎上投建污水廠再生回用工程，從而使中水回用的范圍加大，用水規模得到提升。

2.2.2 濱城區中水需水量的預測

按照上述內容，可知中水回用主要用于沖洗廁所、洗車、綠化、工業冷卻水，因此根據不同用途針對中水回用的需水量進行分析。

綠化道路用水量：截至2014年，濱城區綠化覆蓋面積為4287.7hm2，道路保潔面積為1890萬m2[8]。綠化用水為1.0～3.0L/（m2·d）；澆灑道路用水為2.0～3.0L/（m2·d）[9]，按照綠化用水為2.0L/（m2·d），澆灑道路用水2.5L/（m2·d）計算。濱城區市政綠化用水量為8.575萬m3/d，澆灑道路用水4.725萬m3/d。

沖廁水量：截至2014年濱城區居民家庭用水一年約為2089萬m3。住宅沖廁用水一般占給水量的25%～30%[10]。在此選擇沖廁用水占給水量的28%。

則沖廁需水量為：Qx=Qa[]365·F

式中：Qa為濱城區居民年用水量；F為沖廁用水占給水量的百分比，取28%，則沖廁需水量為1.6萬m3/d。

綜上所述，濱城區中水需水量為市政綠化用水量、澆灑道路用水量、沖廁用水量的累加值，約為14.9萬m3/d。

2.2.3 濱城區中水原水量的計算

中水原水量：Qy=α·Q[]365·β

式中：Q為濱城區年供水總量，取7407.5萬m3[8]；β為給水量計算排水量的折減系數，取0.8；α為最高日給水量折算成平均日給水量的折減系數[11]，一般為0.67～0.91，在此取0.8，則濱城區所能提供中水原水量約為13萬m3/d。

供水量略小于中水需水量，其不足部分再用自來水作為補充水量。從而通過中水回用，每年可提供約4.7億m3的雜用水，如前文所述，濱城區年缺水量約1.7～2億m3，由此可以看出，通過中水回用可大大緩解濱城區供需水的矛盾。

2.3 濱城區中水回用經濟分析

中水工程的成功實施不但要求節約水資源，解決用水供需矛盾，還必須要求加強經濟觀念，盡可能節約投資、運行費用和占地面積。因此我們必須重視中水工程的技術經濟分析，以保證取得良好社會效益和經濟效益。對中水工程，人們最關注的經濟分析主要指標為基建投資和運行成本[12]。

2.3.1 基建投資

基建投資包括土建投資和設備費用兩大部分，經濟分析中常采用單位水量基建投資進行比較。

單位水量基建投資費用[元/（m3·d）]=中水工程基建投資（元）[]中水工程日處理水量（m3/d）=中水工程土建投資（元）+中水工程設備投資（元）[]中水工程日處理水量（m3/d）

2.3.2 運行費用

中水設施運行費用一般包括藥劑費用、人工費、電費等，需要按照單位水量所消耗的各種費用進行疊加，如表1所示。

2.3.3 投資規模預測

根據設計中水工程類型及當地相似工程為投資參考，采用類比法對工程投資進行估算，考慮工程建設時間與當前不同，考慮物價漲落對投資指標進行估算[12]。

E=A（1+b）N

式中：E為現時設備投資指標（元/m3/d）；A為參考值當時投資指標；b為參考值至當前年平均物價上漲率（%）；N為參考值至現時的年份（年）。

以濱州市鄒平縣第二城市污水處理廠再生水回用工程為例[13]，該工程日回用中水5萬m3，采用水解+倒置A2O+微絮凝過濾工藝，進水水質為污水處理廠一級A排水標準，各項水質指標較高，而處理要求需達到冷卻循環用水及景觀雜用水標準。工程投資5118.49萬元，其平均投資指標為1023.7元/（m3/d）。該工程至今已近5年，濱州市年平均物價上漲率3.8%[8]，代入上式可計算新建中水工程規模為13萬m3/d，采用A2O及微絮凝過濾工藝，其總投資約為16036萬元。

參考我國當前再生水回用工程[14]，其中水設施處理電費約為0.8元/m3，藥劑費約為0.1元/m3，人工費約為0.4元/m3，維修費為16036×1%/365/13=0.04元/m3，折舊費為16036/365/15/13=0.23元/m3，則中水設施運行費用合計約為1.57元/m3。濱州市自來水單價為1.6元/m3，加上污水處理費用0.7元/m3，所需水價為2.3元/m3，若采用中水回用相當于每立方米節約0.73元，一年可節約3464萬元，按投資16036萬元計算，投資回收期約5年，按設備使用年限15年計算，效益費用比[15]為3.2。由此可見，中水制水成本相對較低，經濟效益明顯，此外通過中水回用還可減少環境污染引起的社會損失，可見建設中水工程對整個社會來說是合算的。

3 總結

中水回用工程是解決濱城區水資源供需矛盾的重要措施之一，其供水規模可以緩解濱城區的缺水量，其運行成本較低，能夠產生較大的環境經濟效益，對于城市的可持續性發展及濱州市生態園林城市的建立具有重要的意義。

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