城市污水再生利用規(guī)劃的若干思考

翟健

（山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

水是人類生命的源泉，就像地球上的其他資源一樣，它是有限且不可再生的。雖然從全球的角度來看，地球是一個充滿水的星球，但其中97%是海水，僅有3%的水為淡水。特別在近幾十年來，隨著世界人口數(shù)量的不斷上升，水資源短缺的問題已經(jīng)越來越嚴(yán)重。未來時期內(nèi)，做好城市污水再生利用規(guī)劃十分重要，而要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，務(wù)必需要投入大量的人力、財力和物力資源，進(jìn)而使得有限的水資源為人類正常的生產(chǎn)生活發(fā)揮最大的作用。

1 案例概況

右玉縣是山西省朔州市的一個下轄縣，該縣歷史悠久，近年來經(jīng)過縣政府大力整治，已發(fā)展成為北方重要綠化城市，現(xiàn)階段依然處于大開發(fā)和大建設(shè)的時期，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以農(nóng)、林、牧為主。而該縣的發(fā)展也對城市中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。根據(jù)調(diào)查得出：右玉縣現(xiàn)有2 個污水處理系統(tǒng)，污水處理能力合計為1.3 萬t/d，但再生水利用方面較為薄弱，目前再生水主要用于生活用水、景觀環(huán)境用水等的方面。

2 城市污水再利用總體規(guī)劃

2.1 規(guī)劃方針

增加城市污水再利用規(guī)模，減少污水的直接排放量，改善城市水環(huán)境，改變?nèi)藗儗Τ鞘形鬯偕靡?guī)劃的傳統(tǒng)認(rèn)識，提倡全民樹立節(jié)約用水理念，提高城市污水的利用效率，通過統(tǒng)一規(guī)劃城市景觀用水、道路清掃用水、綠化澆灌用水以及建筑施工用水等方面的措施建立合理的城市污水再生利用體系，確保污水再生利用的平衡，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會和城市水環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。

2.2 規(guī)劃原則

2.2.1 健康與可持續(xù)發(fā)展原則

當(dāng)前，隨著右玉縣城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，做好城市污水再生利用規(guī)劃顯得尤為重要。右玉縣作為典型的生態(tài)型縣城，市政雜用水主要包括沖廁、洗車、園林綠化、澆灑道路、景觀用水、空調(diào)冷卻水、采暖系統(tǒng)補(bǔ)充水以及消防用水等等方面，合理的城市污水再生利用規(guī)劃是確保水資源健康和可持續(xù)開發(fā)及利用的重要組成部分，應(yīng)成為可持續(xù)發(fā)展的基石案例。

2.2.2 少建再生水管網(wǎng)原則

一般來說，城市污水再生利用規(guī)劃中管網(wǎng)的建設(shè)成本占整個污水再利用成本的50%及以上，對于右玉縣大部分的企業(yè)而言，通過長距離的管網(wǎng)輸送城市污水進(jìn)行再生利用，往往得不償失，反而會增加企業(yè)的負(fù)擔(dān)。因此，右玉縣在對城市污水再生利用規(guī)劃過程中，必須要盡最大的努力降低污水的再生利用成本，減少和降低再生水管網(wǎng)的建設(shè)數(shù)量[2]。

2.2.3 優(yōu)質(zhì)優(yōu)價原則

作為右玉縣的地方政府部門，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況制定科學(xué)合理的城市供水、污水處理和再生利用的導(dǎo)則和實(shí)施辦法，對于城市污水再生利用規(guī)劃的企業(yè)給與財政和稅收等方面的鼓勵和優(yōu)惠，不斷縮小再生水和自來水之間的價格差異，提高城市污水再生利用規(guī)劃企業(yè)的積極性，降低用水成本，確保城市污水再生利用的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

2.2.4 規(guī)劃目標(biāo)

對城市污水再生利用規(guī)劃的根本目的是為了使城市中的污水能夠得到二次利用，倡導(dǎo)右玉縣廣大居民節(jié)約用水，降低污水負(fù)荷，提高該縣水資源的質(zhì)量和利用效率。

3 城市污水再生利用的用戶與技術(shù)規(guī)劃

3.1 用戶規(guī)劃

3.1.1 市政用水

（1）加強(qiáng)園區(qū)與城市污水再生利用規(guī)劃企業(yè)之間的合作，在右玉縣內(nèi)推廣點(diǎn)對點(diǎn)供水計劃。

（2）在資源匱乏的缺水地區(qū)，應(yīng)實(shí)施以需定供、分質(zhì)用水的策略，合理規(guī)劃和建設(shè)污水處理廠，合理安排布局，在推廣再生水用于市政雜用的同時，要嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，通過逐段補(bǔ)水的方式，將再生水用作河湖濕地的生態(tài)補(bǔ)水。

（3）在缺水地區(qū)，污水再生水應(yīng)成為園區(qū)生產(chǎn)用水的重要來源，需要嚴(yán)格控制新水的用量，并推動園區(qū)與市政再生水生產(chǎn)運(yùn)營單位進(jìn)行合作，合理規(guī)劃和建設(shè)配備相應(yīng)的管網(wǎng)設(shè)施，特別對于嚴(yán)重缺水地區(qū)，可以選擇創(chuàng)建產(chǎn)城融合廢水高效循環(huán)利用創(chuàng)新試點(diǎn)，并統(tǒng)籌廢水綜合治理與資源化利用的條件下，建立企業(yè)間點(diǎn)對點(diǎn)用水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用和分級回用。

（4）優(yōu)先建設(shè)現(xiàn)狀大塊公園及廣場市政雜用（道路清掃、綠地澆灑）再生水管網(wǎng)，提高道路、綠化澆灌，景觀補(bǔ)水利用率。

（5）積極推進(jìn)生產(chǎn)、園林綠化、道路清洗、車輛沖洗、建筑施工等領(lǐng)域優(yōu)先使用再生水[3]。

（6）規(guī)范企業(yè)和園區(qū)排水標(biāo)準(zhǔn)，地方各級人民政府和園區(qū)管理機(jī)構(gòu)需要對廢水是否進(jìn)入市政污水收集設(shè)施進(jìn)行排查，并組織開展評估工作，經(jīng)過評估認(rèn)定，如果發(fā)現(xiàn)污染物無法被城鎮(zhèn)污水處理廠有效處理，或者可能影響污水處理廠出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，應(yīng)要求相關(guān)企業(yè)在限期內(nèi)停止向市政污水收集設(shè)施排放廢水。

3.1.2 生活雜用水

依據(jù)《室外給水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，右玉縣平均日綜合生活用水定額取值范圍為60~140L/（人·d），綜合考慮生活水平的提升和節(jié)水措施的實(shí)施，本次規(guī)劃2025、2030 年指標(biāo)均為120L/（人·d）。根據(jù)《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》可知，居民生活污水定額和綜合生活污水定額應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)夭捎玫挠盟~，結(jié)合建筑內(nèi)部給排水設(shè)施水平確定，可按照當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)用水定額的90%計算，本項目生活污水排污系數(shù)取90%。

3.2 技術(shù)規(guī)劃

3.2.1 懸浮物的去除

（1）懸浮物粒徑＞1μm，一般過濾。

（2）懸浮物粒徑為0.1 至幾十微米，微過濾。

（3）懸浮物粒徑為2nm～0.1μm，超過濾。

（4）懸浮物粒徑＜5nm，納過濾。

（5）懸浮物粒徑＜0.1nm，反滲透。

3.2.2 有機(jī)污染物的去除

城市污水中難以降解的有機(jī)污染物主要包括：丹寧、木質(zhì)素、甲基蘭活性物質(zhì)、除草劑以及殺蟲劑等等，去除方法主要包括混凝沉淀、過濾或者是活性炭吸附。

3.2.3 無機(jī)鹽的去除

（1）鹽濃度＜500mg/L（100～300mg/L）可通過離子交換法進(jìn)行去除。

（2）堿度或暫硬可通過石灰軟化法進(jìn)行去除；

3.2.4 氮的去除

城市污水中具有機(jī)氮、氨氮、硝態(tài)氮等的物質(zhì)，氮的去除方法主要分為化學(xué)法和物理法兩種。其中，化學(xué)法又包括氨吹脫法、折點(diǎn)加氯法、離子交換除氨法等，但這些方法僅僅對城市污水中的銨態(tài)氮有效，一旦發(fā)生的亞硝酸化這一方法將起不到任何的作用。

（1）化學(xué)法脫氮。①氨吹脫法：在污水中加入一定比例的石灰或者是NaOH，將廢水中的pH 調(diào)整至10.8～11.5，在將廢水中的銨離子轉(zhuǎn)換成游離氨，以蒸汽作為氣體進(jìn)行吹脫，該方法的缺點(diǎn)是運(yùn)行成本高、特別是當(dāng)污水中氨的濃度較低時，容易造成設(shè)備結(jié)垢或者腐蝕，因此該方法常被用作生化脫氮的處理。②折點(diǎn)加氯除氨法的原理是利用氯氣中的強(qiáng)氧化性的特點(diǎn)，將NH3轉(zhuǎn)化成非溶解性的N2O 氣體，使污水中的氨得以有效去除，該方法的特點(diǎn)是適合任何氨濃度的城市污水處理，去除率高達(dá)90%及以上，且不會受到毒性化合物或者溫度的影響；同時，折點(diǎn)加氯除氨法還是城市污水處理中最常見、技術(shù)最成熟以及可靠性極高的方法之一，但由于考慮到循環(huán)補(bǔ)水對Cl-的要求，控制進(jìn)水的氨氮不得過高。③離子交換除氨法，離子交換除氨法主要適用于污水濃度在10~15mg/L 的廢水，去除率高達(dá)97%及以上。也就是說，廢水中氨的濃度越高，再生速度就會越快，運(yùn)行成本也就越高[4]。

（2）生物法脫氮。①特點(diǎn)。氧的用量大。將城市污水通過生物法脫氮需要大量的氧為支撐，大約每去除1g 的氨氮就需要4.57g 的氧，細(xì)胞產(chǎn)率較低。一旦細(xì)胞產(chǎn)率較低，就很難維持較高的生物濃度，特別是在冬季的城市污水處理工作中，這一特點(diǎn)更加顯著；可產(chǎn)生大量的質(zhì)子（H+），需要大量的堿才能中和，理論上每氧化1g 的氨氮大約需要7.14g 的堿。②優(yōu)點(diǎn)。可以同時降低污水中的氨氮和總氮，成本低，操作便捷。③不足。進(jìn)水氨氮濃度＜200mg/L；硝化菌的生長速度緩慢，且硝化菌僅僅占整個活性菌的2%，產(chǎn)率低下；硝化菌對環(huán)境的變化較為敏感，很容易受溫度；環(huán)境pH 等因素的影響。

3.2.5 磷的去除

（1）方法。對于城市污水中磷的去除，可通過化學(xué)法，也可采取生物法。其中，化學(xué)法指的是利用化學(xué)混凝進(jìn)行沉淀，再在其中加入適量的鐵、鋁或者鹽，利用混凝沉淀的原理，形成磷的化合物。這一方法除磷的效率極高，但是產(chǎn)生的污泥數(shù)量較大，需要的藥劑成本也很高。

（2）特點(diǎn)。城市污水中磷的去除，需要好癢和厭氧環(huán)境下同時并存，不適用高濃度含磷的污水，不合適高濃度含磷的污水，受污水齡期的影響較大，如果污水的齡期較短，除磷效果極好。

4 再生水用水量預(yù)測

右玉縣是山西省朔州市的一個下轄縣，城市化建設(shè)進(jìn)程快速，需要對該縣的電廠再生水水量、市政再生水用水量、生活雜用水用水量進(jìn)行合理的預(yù)測，這樣才能保證城市污水再生利用規(guī)劃目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，減少水資源的浪費(fèi)。

4.1 電廠再生水用水量預(yù)測

電廠一直是右玉縣的用水大戶，耗水量大約占整個縣城用水量的25%，為了能充分利用城市中的污水資源，又能保證電廠用水系統(tǒng)的安全，需要對污水再生水的深度處理工藝進(jìn)行研究，進(jìn)而探索一種技術(shù)成熟、運(yùn)行方便的工藝方案。

城市污水中的污染物主要由微生物、懸浮物、細(xì)菌以及重金屬等，城市污水要想作為電廠用水，首先需要對其進(jìn)行二級生物處理，在去除污水中微生物、懸浮物、細(xì)菌以及重金屬的同時，進(jìn)一步作深度處理。深度處理又叫做三級處理，是二級生物處理不能完全去除的城市污水的另一凈化過程[5]。深度處理具有以下3 個方面的作用：①去除污水中含有高濃度的BOD、COD、氨和氮。②去除污水中殘留的懸浮物、膠體。③去除有機(jī)物、色素、細(xì)菌、病毒等。

4.2 市政再生水用水量預(yù)測

近些年來，右玉縣各級地方政府部門高度重視城市綠化、道路廣場以及城市景觀建設(shè)等的工作，使得該縣中的綠化、道路廣場和景觀建設(shè)實(shí)現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，其水平和質(zhì)量也在逐年提升。截至2022 年底，全縣綠地、道路廣場和景觀建設(shè)面積為162.5hm2，其中公用綠地面積1500m2。據(jù)統(tǒng)計該縣每一年的市政再生水用水量大約為0.73m3/m2，該縣近期的市政再生水用水量大約為29.3 萬m3/年；遠(yuǎn)期（2030 年）市政再生水用水量大約為40.2 萬m3/年。

4.3 生活雜用水量預(yù)測

截至2022 年，右玉縣城市污水處理廠規(guī)模為49×104m3/d，城市污水處理率為0%，按照污水處理量60%生產(chǎn)再生水，再生水的產(chǎn)量大約為18.7×104m3/d，這些再生水除了供給該縣的各類用戶之外，將大部分用于生活雜用水，讓再生水真正地走進(jìn)人們的日常生活中，進(jìn)而有效改善該縣緊張的用水資源，體現(xiàn)再生水作為城市“第二水資源”的作用和價值。右玉縣再生水近期和遠(yuǎn)期生活雜用水量預(yù)測如表1 所示。

表1 右玉縣再生水近期和遠(yuǎn)期生活雜用水量預(yù)測

5 結(jié)語

綜上所述，本課題以右玉縣為例，分別從用戶規(guī)劃和技術(shù)規(guī)劃對該縣的污水再生利用規(guī)劃進(jìn)行了詳細(xì)的分析。但是，由于時間和水平等方面的限制，資料調(diào)查和整理以及分析研究在此文中仍然存在一些不足之處，因此需要進(jìn)一步深入探討。因此，本文只能作為對這一領(lǐng)域的一次有益的嘗試。