銀川市再生水利用現(xiàn)狀及潛力分析

曹占琪，李海亮，黨 輝

(1.銀川市河道管理所，寧夏 銀川 750003；2.銀川市黃羊?yàn)┓篮楣芾硭瑢幭?銀川 750106；3.銀川市水利建設(shè)服務(wù)中心，寧夏 銀川 750001)

隨著銀川被稱為塞上湖城，河湖眾多，2020年銀川市水資源總量為1.137億m3，耗水量為10.921億m3[1]，水資源量匱乏，銀川水資源量供需不平衡。亟需將排放量大的廢污水轉(zhuǎn)化為再生水，緩解銀川水資源匱乏的問題。2020年銀川再生水供水量?jī)H為0.109億m3，說(shuō)明再生水具備更大的利用潛力，加大再生水的利用率，對(duì)銀川市水資源具有重要意義。相關(guān)學(xué)者也對(duì)再生水情況進(jìn)行研究。張祖清[2]分析長(zhǎng)興縣再生水利用現(xiàn)狀，在概況總結(jié)再生水利用有關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分類剖析并挖掘再生水利用的潛力；司鵬飛[3]通過歷史資料統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)狀調(diào)查等方法，分析了太原市再生水的分布特征和利用現(xiàn)狀；李恩寬[4]在研究黃河流域省區(qū)再生水利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了再生水利用潛力。截止目前，銀川市缺少再生水的潛力分析，本研究先研究了銀川再生水的利用現(xiàn)狀，并對(duì)銀川市的需水量進(jìn)行計(jì)算，為銀川市再生水的開發(fā)利用提供可借鑒的資料。

1 銀川市再生水現(xiàn)狀

1.1 污水處理設(shè)施

目前銀川市共有污水處理設(shè)施8座、再生水廠2座，現(xiàn)狀處理廠處理總規(guī)模為100萬(wàn)m3/d，其中有6座污水處理廠內(nèi)配套建設(shè)再生水加壓泵站：第一污水處理廠、第三污水處理廠、第五污水處理廠、第六污水處理廠、第四污水處理廠及第一再生水廠，其中第一、第五、第三及第六污水處理廠的泵站已配備加壓設(shè)備，處理規(guī)模達(dá)到22.7萬(wàn)m3/d，第四污水處理廠2020年配套再生水提升設(shè)備能力3900m3/d。第一污水處理廠和第二污水處理廠實(shí)際處理水量最大，第九污水處理廠實(shí)際處理水量最小。第四污水處理廠處理效率相對(duì)低，銀川市污水處理量16993萬(wàn)m3，再生水利用量為3720萬(wàn)m3，再生水利用率為21.89%，目前污水處理廠出水水質(zhì)均達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)即可作為再生水。具體污水處理廠概況見表1。

表1 銀川市再生水污水廠概況

1.2 再生水利用現(xiàn)狀

2020年銀川市污水處理量16993萬(wàn)m3，污水處理量達(dá)標(biāo)水量s為12234萬(wàn)m3，公式見(1)主要用于城市生態(tài)景觀、工業(yè)用水和河湖生態(tài)補(bǔ)水。其中利用量較大的為四污二期和七污，均用于生態(tài)景觀，四污二期再生水利用量為1089萬(wàn)m3，七污再生水利用量為543萬(wàn)m3；再生水利用量最小的為第一再生水廠，用于綠化的僅為94萬(wàn)m3。見表2。

表2 2020年銀川市污水處理量

S=A×K×V

(1)

式中，S—污水處理量水量，萬(wàn)m3；A—污水處理量，萬(wàn)m3；K—污水處理量，萬(wàn)m3；K—處理率(按80%計(jì)算)；V—出水率，按90%計(jì)算。

2 再生水利用方向確定

在GB 50335—2016《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中宏觀上確定了污水再生利用的主要用途，是城市污水再生利用系列標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。根據(jù)該規(guī)范，再生水分為工業(yè)用水、景觀環(huán)境用水。

2.1 工業(yè)用水

工業(yè)用水主要包括冷卻用水、洗滌用水、鍋爐用水、工藝用水、產(chǎn)品用水，尤其是工業(yè)冷卻水在工業(yè)用水中占有重要地位[5]，工業(yè)生產(chǎn)中都有冷卻用水系統(tǒng)，其中使用量占據(jù)首位的是發(fā)電廠，另外鋼鐵廠、石化、化工廠、紡織廠、紙漿與造紙、水泥廠、垃圾焚燒廠等也大量使用冷卻水，由于冷卻用水量大、對(duì)水質(zhì)要求相對(duì)較低，是城鎮(zhèn)污水回用的重要用戶。通過再生水的回用可以解決工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與水資源短缺之間的矛盾，并且工業(yè)區(qū)比較集中，有利于再生水的規(guī)模輸送。

2.2 景觀環(huán)境用水

在利用再生水回用于景觀水體時(shí)，一些城市采用再生水作為補(bǔ)充水，即水體中部分水量由再生水提供，目的是補(bǔ)充景觀水體水量不足、增加水體流動(dòng)性些城市采用再生水作為景觀水體唯一補(bǔ)充水隨著城市發(fā)展和人民生活水平不斷提高，家庭衛(wèi)生設(shè)備不斷完善，綠化面積不源，一般以湖泊、居住區(qū)景觀水體居多。景觀環(huán)境用水分為娛樂性景觀環(huán)境用水、觀賞性景觀環(huán)境用水、濕地環(huán)境用水。

2.3 城市雜用水

再生水可用于城市雜用水。城市雜用水包括城市綠化用水、沖廁用水、道路清掃用水、車輛沖洗用水，建筑施工用水、消防用水等。城市雜用水水量需求大，道路清掃用水，建筑施工用水，廁所沖洗水等對(duì)水質(zhì)要求低，將再生水用于雜用水，即可將污水處理廠處理過的達(dá)標(biāo)的水代替城市里優(yōu)質(zhì)的水源，緩解了城市水資源供需矛盾。

2.4 農(nóng)業(yè)用水

農(nóng)業(yè)用水量巨大，尤其是水稻等農(nóng)作物，尤其針對(duì)缺水地區(qū)，農(nóng)業(yè)供水矛盾突出，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)發(fā)展，用再生水灌溉農(nóng)業(yè)可緩解農(nóng)業(yè)缺水危機(jī)，緩解農(nóng)業(yè)供水矛盾，并且廢污水中含有氮磷等農(nóng)作物需要的營(yíng)養(yǎng)元素，可代替化肥，減少緩解污染。尤其針對(duì)北方缺水地區(qū)，使用在生水灌溉農(nóng)業(yè)有重要意義。再水生可用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的農(nóng)田灌溉、造林育苗、畜牧養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖。

2.5 補(bǔ)充水源水

在城市發(fā)展過程中，城市從河流或者湖泊取水，處理后的污水又排放到河流或湖泊中，隨后河水或者湖水用于飲用水供給，這常成為一種隨意或者無(wú)計(jì)劃補(bǔ)充水源水的回用，尤其是在大江、大河下游的城市最為普通。再生水主要用于補(bǔ)充水源水中的補(bǔ)充地表水和補(bǔ)充地下水。目前，針對(duì)補(bǔ)充水源水存在爭(zhēng)議，主要是公眾接受不了再生水當(dāng)飲用水使用，使得再生水用于補(bǔ)充水源水的量少。

3 銀川市再生水潛力分析

根據(jù)銀川市再生水實(shí)際利用途徑和用水特點(diǎn)，對(duì)銀川市再生水的需水量進(jìn)行預(yù)測(cè)。銀川市再生水利用主要由工業(yè)用水、城市雜用和景觀水體補(bǔ)水三大方向，其各方向再生水需水量計(jì)算如下。

3.1 工業(yè)再生水潛力

查閱相關(guān)資料，目前銀川市有3家熱電廠、兩家熱泵項(xiàng)目和3家工業(yè)企業(yè)，共8家工業(yè)企業(yè)在利用再生水，銀川市工業(yè)再生水一般由熱電廠和熱泵、一般工業(yè)再生水組成。對(duì)工業(yè)企業(yè)的需水量預(yù)測(cè)主要是在現(xiàn)有的企業(yè)實(shí)際用水量的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的。工業(yè)需求預(yù)測(cè)量詳見表2，其中8家工業(yè)企業(yè)2020年用水量總計(jì)為3490萬(wàn)m3，在此基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)2025年工業(yè)再生水需水量為5208萬(wàn)m3。其中，寧夏鑫晶盛工業(yè)藍(lán)寶石晶體制造加工項(xiàng)目和天津中環(huán)50GW(G12)太陽(yáng)能級(jí)單晶硅材料智慧化工廠用水量最大，分別達(dá)到1200萬(wàn)和1400萬(wàn)m3，寧夏西部熱電有限公司再生水需水量最少，見表3。

表3 銀川市工業(yè)用水量潛力表

3.2 城市雜用再生水潛力

3.2.1道路澆灑

2020年銀川市道路面積為2962萬(wàn)m2，按照1天1.25L/m2，一年道路實(shí)際澆水天數(shù)按照270天計(jì)算，再生水占總用水的比重為10%，全年道路澆灑集中在春夏秋季，冬季不進(jìn)行道路澆灑，則按270天計(jì)算，最終2020年道路澆灑再生水用水總量為100萬(wàn)m3，預(yù)測(cè)2025年再生水用水總計(jì)150萬(wàn)m3。

3.2.2城市綠化

2020年銀川市綠化面積為11800hm2，用水定額為240L/m2，其中城市綠化的用水中再生水占比60%，再生水使用比例按60%計(jì)算，則2020年再生水使用量為1699萬(wàn)m3，2025年再生水預(yù)測(cè)使用量為2100萬(wàn)m3。

3.2.3車輛廁所沖洗

2020年機(jī)動(dòng)車保有量為117萬(wàn)輛，按照年均12%增長(zhǎng)率計(jì)算，預(yù)計(jì)2025年機(jī)動(dòng)車保有量為206.19萬(wàn)輛，用水定額為0.1m3/次，按照每半個(gè)月洗1次車，汽車全年清洗次數(shù)為24次，機(jī)動(dòng)車再生水使用比例為80%，則2020年再生水用水總量為224.640萬(wàn)m3/年，2025年再生水預(yù)測(cè)使用量為395.885萬(wàn)m3。

城市雜用再生水主要方向?yàn)榈缆窛矠ⅰ⒊鞘芯G化和車輛廁所沖洗，根據(jù)以上計(jì)算，2025年城市雜用水再生水總量預(yù)測(cè)為2645.885萬(wàn)m3，比2020年再生水用量多622.245萬(wàn)m3。其中城市綠化再生水用水量最大，2025年城市綠化預(yù)計(jì)再生水需求量可達(dá)2100萬(wàn)m3，道路澆灑再生水量最少，僅為150萬(wàn)m3，車輛廁所沖洗再生水用水量為395萬(wàn)m3，即道路灑澆和車輛廁所沖洗的再生水利用率低，要提高道路灑澆和車輛廁所沖洗方向再生水利用率。

3.3 景觀水體再生水補(bǔ)水潛力

銀川市素有“塞上湖城”之稱，2020年銀川市城區(qū)內(nèi)共有景觀公園16處，其中興慶區(qū)有7處，西夏區(qū)7處，金鳳區(qū)最少，僅有有2處，對(duì)景觀水體再生水的需水量預(yù)測(cè)主要是在現(xiàn)有的景觀實(shí)際再生水用水量的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的參考，2020年湖泊濕地報(bào)表，2020年補(bǔ)水量總計(jì)為5907.9萬(wàn)m3，預(yù)測(cè)2025年景觀補(bǔ)水量總計(jì)8207.90萬(wàn)m3，再生水補(bǔ)水量按照補(bǔ)水總量的30%計(jì)算，2020年再生水景觀補(bǔ)水量為1772.370萬(wàn)m3，預(yù)測(cè)2025年景觀再生水用水量總計(jì)為2480.586萬(wàn)m3，5年內(nèi)景觀水體再生水補(bǔ)水需求量增長(zhǎng)708.216萬(wàn)m3，其中，西夏區(qū)景觀再生水需水量增長(zhǎng)最高，金鳳區(qū)景觀再生水需水量增長(zhǎng)量最低，即到2025年景觀水體再生水補(bǔ)水主要是西夏區(qū)和興慶區(qū)，見表4。

表4 銀川市再生水景觀需水量潛力表

3.4 銀川市再生水總潛力

根據(jù)以上計(jì)算，可預(yù)測(cè)出2025年銀川市市區(qū)再生水需水量為10334.47萬(wàn)m3，其中工業(yè)用水再生水需水量最多，工業(yè)再生水需水量為5208萬(wàn)m3，城市雜用再生水需水量需水量達(dá)到2645.885萬(wàn)m3，景觀用水再生水需水量最少，為2480.586萬(wàn)m3，2020年到2025年期間，工業(yè)用水再生水需水量增長(zhǎng)率最高，可見未來(lái)再生水需水量工業(yè)方向需求較大。要提高再生水利用率，滿足工業(yè)再生水用水需求。見表5。

表5 銀川市再生水總需水量潛力表

4 結(jié)語(yǔ)

2020年銀川市再生水需水量為7286.01萬(wàn)m3，預(yù)計(jì)2025年銀川市再生水的需水量為18250萬(wàn)m3，2025年再生水需水量接近2020年的2.5倍，污水處理量達(dá)標(biāo)水量s為13140萬(wàn)m3，預(yù)測(cè)2025年銀川市需水量為10334.47萬(wàn)m3。目前銀川市污水處理廠處理過的污水滿足再生水的需求量，即要提高道路澆灑和車輛廁所沖洗再生水的利用率，同時(shí)再生水的利用方向可向城市消防用水和農(nóng)田灌溉用水方向擴(kuò)展，更好去節(jié)約黃河水和城市地下水。再生水利用可緩解水資源緊張，對(duì)保護(hù)水生態(tài)環(huán)境具有重要意義，為銀川市再生水利用提供借鑒。本文不足之處為未預(yù)測(cè)出2025年銀川市再生水開發(fā)利用率。