西北典型地區再生水利用專項規劃探討

王 攀

（陜西省西咸新區開發建設管理委員會,陜西 西咸新區 712044）

1 基本情況

西咸新區深處內陸,氣候干旱,降水稀少,全區自產水資源總量為1.65 億m3,人均水資源占有量225 m3,只有全省和全國人均占有量的20%和10%,水資源供需矛盾突出,已經成為制約西咸新區經濟社會發展的重要因素之一。西咸新區屬資源性嚴重缺水區域,且水環境較敏感、水生態較脆弱,典型代表性強,再生水利用配置基礎好,具備作為再生水利用配置試點的內在動力和外部條件。

1.1 相關政策

化解水資源供需矛盾的根本出路在于節水,關鍵措施是開發利用非常規水源。西咸新區根據2021年以來,中共中央、國務院及國家有關部委相繼出臺的污水資源化利用相關政策文件,及省市再生水利用相關政策文件,以2020年為現狀水平年,相繼出臺了《陜西省西咸新區再生水利用配置試點實施方案》《西咸新區再生水利用“十四五”規劃》等一系列政策文件,旨在引導和推進污水資源化利用工作,開展再生水利用配置試點,將城市再生水納入水資源統一配置,大力提高再生水利用率,優化供水結構,緩解供需矛盾。

1.2 現狀調查

1.2.1 水資源狀況

西咸新區年自產地表水資源量為3565.88萬m3,地下水資源量為16220.58萬m3,地表與地下重復水資源量3312.33萬m3,自產水資源總量為16474.13萬m3。西咸新區各新城自產水資源量見表1。

1.2.2 水資源利用調查

水資源可利用量為地表水資源可利用量和地下水資源可利用量的總和,其值為地表水可利用量和淺層地下水可開采量相加再扣除兩者之間的重復計算量。重復計算量主要是平原區淺層地下水的渠系滲漏和田間入滲補給量的開采利用部分,計算公式為：

通過計算可得到西咸新區各新城水資源可利用量,其結果見表2。

表2 西咸新區水資源可利用量一覽表 單位：萬m3

新區水資源可利用總量為13269.11萬m3,而全區總用水量為19500萬m3,水資源缺口為6230.89 m3,各新城除灃西新城外均有不同程度的水資源缺口,見表3。

表3 西咸新區水資源缺口一覽表 單位：萬m3

1.2.3 污水處理現狀調查

至2020年底,西咸新區范圍內已建成城鎮污水處理廠11座,設計處理能力43萬t/d。目前設備調試,在建城鎮污水處理廠2座,設計處理能力10萬t/d；擴建水廠1座,設計處理能力2.5萬t/d；規劃新建污水處理廠3座,設計處理能力10萬t/d。預計到2025年末,新區城鎮污水處理廠的總處理能力可達到66 萬t/d。

1.2.4 再生水現狀調查

新區各新城/園辦再生水利用基礎不同導致數據表現差異較大,秦漢新城因工業利用量大而實現33.12%的利用率,灃西新城和空港新城再生水主要用于河湖景觀和機場利用,利用率分別為16.46%、11.79%,其他區域均未開展再生水利用,見表4。

表4 西咸新區再生水利用現狀一覽表

1.2.5 調查分析

通過對水資源利用狀況、污水處理設施和再生水現狀調查分析,新區再生水利用具有以下特點：

（1）再生水水源充足。持續增加的污水處理能力為再生水利用提供豐富的水源,再生水可利用空間非常大。2020年,西咸新區現狀年污水處理量為2551.33萬m3,再生水利用量為467萬m3,西咸新區再生水利用率約為18.3%。

（2）污水處理廠工藝先進,出水水質好。目前新區范圍內所有污水處理廠均已完成提標改造,出水水質標準從《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準提至《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》A標準,處理后出水均能持續達標排放,穩定高標準的出水水質可減小再生水處理程序、大大降低了再利用難度和成本。

（3）再生水潛在用戶多,實際用戶少。目前西咸新區內擁有工業用水企業5家,道路與交通設施用地466.73 hm2,綠地與廣場用地501.57 hm2,沖洗車輛5.58 萬輛,河湖濕地公園6個,均可使用再生水水源進行代替。

（4）再生水利用管網配套少。目前已鋪設再生水管網共計28.2 km,實際投入使用的再生水管網里程數可能更少。

（5）再生水利用宣傳不夠,主動利用意識不強。相關政策制度不健全、再生水利用配套設施不完善以及民眾心理上接受的程度,各種因素疊加致使污水實際再生利用進展緩慢。

2 發展思路與目標

基于可持續發展、安全利用、系統協調、經濟有效、循序漸進的利用原則,根據西咸新區各新城發展戰略、總體規劃、產業規劃、給排水規劃、水系規劃等,考慮各利用方向特點、兼顧生態環境效益等綜合分析確定,再生水利用方向宜優先選擇用水量大、水質要求不高、技術穩定可靠、成本低、綜合效益顯著的用水方向,可以歸納為以下幾類：（1）工業利用；（2）景觀環境；（3）城市雜用,其中包括城市綠化、道路澆灑、車輛沖洗、沖廁、施工用水等；（4）綠地灌溉；（5）農業灌溉。出于再生水使用安全及管網總體規劃的考慮,本次新區再生水利用方向選擇時,暫不考慮城市雜用水中的入戶（沖廁）、地下水回灌和農業灌溉等用途。

本次規劃的總體目標確定為：到2025年,西咸新區再生水使用率達到30%。

3 再生水需求及可利用量預測

3.1 再生水需求量分析

到規劃水平年2025年,按日最高需水量計算,西咸新區各行業再生水總需求量為5.5萬m3/d,其中各工業行業1.442萬m3/d,道路與交通設施0.933萬m3/d,綠地和廣場1.003萬m3/d,沖洗車輛0.019萬m3/d,河湖景觀補水1.148萬m3/d,管網漏損水量和未預見水量均取10%,計算水量分別為0.455萬m3/d、0.500萬m3/d,日變化系數均取1.2,需求量統計表見表5。

表5 西咸新區再生水需求量統計表 單位：萬m3/d

3.1.1 工業利用

西咸新區正處于快速發展階段,產業結構也在持續進行優化調整,本次規劃將區內已經建成的熱電、高用水工業企業列入統計范圍,對于潛在用水工業企業預留管道出口,本次規劃對一般工業不進行單獨考慮。

3.1.2 景觀環境

目前西咸新區存在補水需求的,涉及5個新城/園辦的6個河湖景觀項目,總需求量約為1.148萬m3/d。

3.1.3 城市雜用及綠地灌溉

根據國土空間規劃及統計調查數據,規劃年的道路與交通設施用地、綠地與廣場用地面積指標,以及車輛規模數值,分別與相對應的用水指標合計得出用水需求量。本次規劃對道路用地用水指標按0.2萬m3/（km2·d）,綠地與廣場用地用水指標按0.2萬m3/（km2·d）計算,沖洗車輛用水量取20 L/（車·次）,洗車頻率按每周一次考慮。

3.2 再生水可利用量預測

新區再生水利用規劃再生水水源均為污水處理廠出水,為保證再生水的安全性、穩定性和可靠性,再生水可利用量一般不應超過污水處理規模的80%。統計分析新區近兩年實際污水處理量數據,得出實際處理量按照逐年8%遞增的趨勢,因此2025年污水處理廠實際處理量按照污水廠建成年逐年8%遞增進行預測,2025年年底建成不考慮實際處理量,2024年底建成的按照2025年投運量計算,新區實際污水處理能力19.797萬m3/d,再生水可利用量15.838 m3/d。

4 再生水配水原則及方案

4.1 再生水配水原則

目前新區所有污水處理廠均執行《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》A標準,且出水長期穩定達標。通過用水水質要求對比分析（見表6）可知,當前新區范圍污水廠出水水質可以滿足工業用水以及城市雜用水中的綠化、澆灑道路及景觀用水和農業用水水質要求,所以再生水利用時不再對污水廠尾水進行再次處理。

表6 再生水主要水質指標對比表

根據各行業用水指標要求和實際用水情況,用水順序按以下次序優先滿足：①協議工業供水（含火電行業用水）；②城市雜用水（綠化廣場、道路澆灑、車輛沖洗）；③湖泊（景觀）補水。

4.2 再生水配置方案

到2025年西咸新區再生水年可利用量為5781.235萬m3,年配置水量1863.845萬m3,西咸新區再生水利用率可達到32.20%,滿足西咸總規要求的再生水使用率達到30%以上,見表7。

表7 再生水主要水質指標對比表 單位：萬m3/d

5 再生水利用工程布局及投資估算

西咸新區再生水利用工程規劃主要為再生水水源工程、再生水管網工程以及再生水用水設施體系建設。其中,水泵揚程以及主管道管徑以遠期規劃綜合考慮,避免后期重復建設。本次規劃滿足遠期水泵揚程及管徑的基礎上,僅考慮近期水量和鋪設長度,之后擴建擴容時只需增設水泵和延長管網。

5.1 再生水工程布局

再生水水源工程結合各新城現狀和規劃污水處理廠位置進行規劃布置,本次規劃在原有再生水規模基礎上共規劃新建擴建再生水水廠12座,總規模10.7萬m3/d。所有再生水水廠均規劃蓄水池及加壓泵站,蓄水池按照連續出流設計,調節容積按照泵站規模的15%設計,加壓泵站的流量、揚程,均根據平差結果設計。

再生水管網工程結合新區總體規劃及產業規劃,在利用現有再生水管網的情況下,根據水源位置、水量及地形情況,合理布置再生水管網。本次規劃僅涇河新城和秦漢新城有供水互通,其他新城和園辦均為內部獨立系統,與其他區域沒有互通。本次規劃管網總長度139.12 km,其中球磨鑄鐵管93.86 km,PE100級管材45.26 km。

5.2 再生水工程投資估算

本次投資估算根據指標估算法進行總投資估算,水廠指標按照4300元/m3～5300元/m3估算,PE管道根據不同管徑按照180萬元/km～260 萬元/km進行估算；球磨鑄鐵管根據不同管徑按照205萬元/km～350 萬元/km進行估算。

西咸新區城市再生水規劃,內容包括12座再生水廠（空港新城1座,灃東新城3座,秦漢新城1座,灃西新城3座,涇河新城2座,園辦2座）以及再生水管網139.12 km。到規劃水平年2025年,工程總投資約為118526.87萬元,其中建設費用88017.41萬元,其他費用11002.18萬元,預備費14852.94萬元,建設期貸款利息4654.35萬元。資金籌措方式為：項目總投資的30%擬申請銀行貸款,項目總投資的40%由省財政資金及新城地方配套資金,其余30%由當地企業解決。

6 再生水利用工程實施效果分析

項目實施后直接經濟效益主要為替換自來水產生的效益,到2025年每年可替換自來水1863.85萬m3,單方水價按4.6元/m3計算,可產生直接經濟效益8573.71萬元。污水再生利用后可作為西咸新區“第二水源”,為西咸新區進一步發展提水資源保障。

項目實施后每年可為生態河湖景觀補水419 萬m3,有效增加了各新城周邊綠化用地的水源供給,有利于進一步改善西咸新區生態環境,促進各項事業的可持續發展。

7 結論與建議

推廣再生水利用是緩解水資源短缺,尤其是缺水地區水資源供需矛盾的戰略性舉措,是需要長期堅持并穩定發展的公益事業。城市建設者應充分認識再生水利用在城市可持續發展過程中的作用,發揮再生水規劃的引導和支持作用,全面推動再生水利用事業高質量發展,為此,作以下建議：①建立并完善再生水利用法規政策,細化主體責任和監管職責；②健全激勵政策體系,明確定價標準；③加大資金支持力度,優化水資源市場成本結構；④加大宣傳力度,建立公眾參與渠道；⑤建立規劃執行考核機制,對執行效果進行動態評估和監督管理。