分質供水系統的應用

程 思, 熊廣量

(成都市規劃設計研究院, 四川成都 610041)

隨著經濟飛速發展，工業廢水、城市污水對飲用水源產生直接與間接污染，造成大量濱河城市變為“水質型缺水”城市。如何合理利用水資源，解決城市供水問題，已經成為城市發展的重要議題。同時，隨著生活水平的不斷提高，部分居民對自來水的消毒劑、硬度等感官指標越來越關注，進而放棄自來水選擇瓶裝水、桶裝水。基于以上原因，分質供水概念應運而生。

1 分質供水的發展與分類

分質供水，就是根據用戶對水質的不同需求，分別提供不同用水的供水方式。美國等歐美發達國家率先采用分質供水系統，分為飲用水(Potable water)與非飲用水(Nonpotable water)。其中，飲用水泛指飲用、洗浴等與人體直接接觸的水，非飲用水泛指園林綠化、清洗車輛、沖洗廁所等與人體不接觸的水[2]。針對不同用途，分質供水可以做到優水優用，合理選擇處理工藝，精細化管理，降低成本提高安全性。

日本的分質供水系統也有50多年的歷史。隨著二戰后經濟快速發展，用水量逐步提高，地下水超采嚴重，造成地面下沉。因此日本于1956年制定工業用水法，禁止將地下水用于工業。埼玉縣的大久保凈水廠于1968年投入使用，現為日本最大的分質供水水廠。大久保凈水廠設置兩套處理設施，并敷設221 km的生活給水管網與128 km的工業用水管網，為埼玉縣南部的15市1町約380×104人提供130×104t/d的生活用水與約90家工業企業提供9.3×104t/d的工業用水(圖1)[2]。同時，部分城市設置上水道、工業水道及再生水道三套供水系統，分別供應生活用水、工業用水及雜用水，進一步提高用水效率。

圖1 大久保水廠供水區域

在我國，分質供水系統可以分為小分質供水系統與大分質供水系統[3]。

小分質供水系統在市政給水管網進入小區時設置小型處理站，將部分自來水深度處理成為直飲水，方便用戶的同時增加了安全性。不用于直接飲用的自來水的處理成本與市政管網的敷設成本則可適度降低。上海市錦華苑小區于1999年通過驗收使用這種系統，屬全國最早[4]。2010年上海世博會在運營的184 d中，為7 000×104人次提供了15×104t直飲水,相當于節約3×108個500 mL瓶裝水的塑料瓶垃圾[5]。

大分質供水系統在城市范圍內在設置2～3套供水設施與管網，將質量較好的水優先用于居民生活，次好的水用于工業，再生水用于市政雜用和環境生態用水等。紹興濱海新城總規劃面積37 km2，包括南部工業區、南部片區中心城市，科創園及瀝海鎮。原有宋六陵水廠自楊浦水庫取水，供應12×104t/d水量，服務所有生活與工業用途[6]。但隨著新區發展，原有供水能力不能滿足未來需求。紹興濱海新城規劃新建曹娥江水廠，規模為60×104t/d，從曹娥江大閘閘上水庫取水，供應工業、消防以及其他水質要求較低類用水，宋六陵水廠僅供應生活區和工業區用戶等生活用水(圖2、圖3)[7]。

圖2 曹娥江水廠供水區域

圖3 濱江新城用地與工業管網布局

2 分質供水的優缺點

大分質供水系統能夠解決水質型缺水地區需求總量與供應不足、用水安全與污染嚴重之間的矛盾，實現水資源的有效優化配置，充分體現了優水優用及循環經濟理念，并提高供水安全性。但分質供水需要分別配設管網系統，管道鋪設復雜，初期投資較高，會產生管道錯接和誤用的風險，需要具備一定規模的條件下才具有經濟可行性。

小分質供水系統能夠提高小區內供水安全性，滿足居民直飲需求，同時改造方便，投資成本較為節省。但小分質供水系統僅限于特殊地區小范圍使用，若城市范圍內多處建設小分質供水系統，則投資重復且管理標準不一。

3 成都工業后備區的分質供水案例

3.1 成都工業后備區基本情況

成都工業后備區位于金堂縣中部，龍泉山以東，包含淮口鎮、趙家鎮、福興鎮、三溪鎮、高板鎮。規劃區采用組合城鎮群發展模式，遠期城鎮人口為60×104人左右，總建設用地102 km2，其中工業用地42 km2(圖4)。

圖4 成都工業后備區用地布局

3.2 成都工業后備區的水資源利用情況

金堂縣地表水多年平均徑流總量73.22×108m3，其中過境水資源69.67×108m3，本地水資源3.55×108m3。主要河流為沱江、清溪河、資水河。其中沱江水量充足，但水質較差，屬于Ⅴ類水，不能用作飲用水源；清溪河與資水河為Ⅲ類水質，但水量不足，僅可作為備用水源(圖5)。

圖5 工業后備區主要河流水系

工業后備區內地下水水質較好，但規劃區內降雨量少，地下水補充不足，地下水可開采量不足500×104t/a。規劃區內現狀生活用水全部來自地下水，成阿工業園工業企業也將地下水作為備用水源，地下水常年超采嚴重，地下水位逐年下降。為避免工業后備區出現地面坍塌，填補長期超采舊賬，建議關閉所有地下水廠，由市政設施集中供應，各處水井僅作為緊急情況下的備用設施。

現有提灌蓄水水利工程可提供水量為7 200×104m3左右。東風水庫現狀庫容800×104m3，規劃擴建東風水庫、新建羊毛溝水庫，人民渠七期工程每年可向東風、羊毛溝兩個水庫沖蓄水5 000余×104m3。規劃擴建團結水庫，并由東風渠向團結水庫沖水2 000×104m3左右，主要用于淮口鎮生活用水。毗河引水工程實施后，金堂沿線地區(東南丘陵區)可采用其作為生活、生產用水后備水源(表1、圖6、圖7)。

表1 現狀與現有規劃水利工程 ×104m3

圖6 現狀供水設施

圖7 現有規劃供水設施

3.3 成都工業后備區的用水需求

3.3.1 規劃區需求預測

根據需水量指標對工業后備區進行需水量預測，得到表2：

表2 單位用地法需水量預測

結合綜合指標法進行校核，結果可信，并最終確定的各項需水量為居民生活用水13.5×104t/d，商業用水4.5×104t/d，工業用水18×104t/d，倉儲用水1×104t/d，市政用水5×104t/d，消防用水0.5×104t/d。

3.3.2 周邊地區需求分析

工業后備區西側趙鎮、清江鎮、官倉鎮和三星鎮位于西北平原區，生活需水總量為14×104t/d，全部由紅旗水庫供應；灌溉用水約2 000余×104t/a，取自沱江及相關支流。

工業后備區緊鄰的趙家鎮、福興鎮、高板鎮、金龍鎮等鄉鎮，生活用水總量約為2×104t/d，未來由東風水廠提供；白果鎮生活用水量約0.5×104t/d，由團結水庫供應；規劃區周邊灌溉用水約3 000×104t/a，部分由東風水庫提供，大部分由九龍灘提灌站供應。

工業后備區東側的東南低山區有平橋鎮等8個鄉鎮，生活需水總量6×104t/d，均由毗河引水工程干渠取用；該區域灌溉用水約7 000×104t/a，由九龍灘提灌站、附近蓄水工程以及毗河引水工程干渠提供。

3.4 成都工業后備區的供需矛盾

東風水庫、羊毛溝水庫與團結水庫在擴建完成后可供應7 800×104t/a的水資源，除去灌溉用水后可提供17.5×104t/d，在保證周邊用水的前提下可向工業后備區供應15×104t/d水量，較規劃區約40×104t/d的需水量存在巨大缺口。

3.5 成都工業后備區的基本原則

(1)禁止開采地下水，保護地下水資源。

(2)分質供水，合理利用沱江水資源。

(3)開源節流，收集利用雨水與再生水資源。

3.6 成都工業后備區的規劃方案

采用優水優用的分質供水方式，將東風水庫、羊毛溝水庫、團結水庫的水全部作為生活用水，將沱江水用于工業生產，則可以通過工業給水管網解決工業用水、倉儲用水共計19×104t/d；收集利用雨水與再生水資源，可以解決市政及消防用水5.5×104t/d。但生活用水需求18×104t/d與供應15×104t/d之間還存在3×104t/d的缺口，建議從人民渠七期向東風水庫增加引水1 100×104m3/a。

擴建趙家鎮北部東風水廠，擴建后規模為15×104t/d，占地面積6.67 ha，水源為東風水庫與羊毛溝水庫。東風水廠向后備工業區供應13×104t/d生活用水，向規劃區外的趙家鎮、福興鎮、三溪鎮、金龍鎮部分提供2×104t/d生活用水(圖8)。

圖8 生活用水規劃

在淮口鎮西南部、團結水庫東側新建團結水廠，規模5.5×104t/d，占地面積3 ha，水源為團結水庫。團結水廠向后備工業區提供5×104t/d生活用水，向規劃區外的白果鎮供應0.5×104t/d生活用水(圖9)。

擴建沱江北側、龍泉山東側淮口工業水廠，擴建后規模195×104t/d，占地面積9.33 ha，水源為沱江。淮口工業水廠向后備工業區提供工業用水。

圖9 工業用水規劃

在達成鐵路北側、城市綜合服務中心組團東南側、趙福高端制造產城組團西南側的生態隔離區新建北部再生水廠，與北部生活污水處理廠合建，規模4×104t/d，合建總占地面積5.33 ha。在淮口鎮西南部、沱江西側新建南部再生水廠，與南部生活污水處理廠合建，規模2×104t/d，合建總占地面積4.67 ha。同時在綠隔地區與綠地公園設置雨水收集裝置，將雨水再利用，與再生水共同用于道路、綠地澆灑及生態景觀用水(表3)。

表3 方案一給水設施匯總

4 結束語

成都工業后備區位于金堂縣中部，坐擁沱江資源，但不能用于飲用水源，屬于典型的“水質型缺水”地區。秉持優水優用理念的分質供水系統有效利用稀缺水庫水源，合理利用充沛沱江水源，切實解決該地區的發展瓶頸。可見，分質供水系統對于不同水質的多水源地區具有實踐意義。隨著城市經濟發展與居民品質需求的不斷提高，分質供水系統將會越來越廣泛地加以應用。