城市污水资源化的探讨
刘红
北京市节约用水办公室
水是人类赖以生存不可或缺的资源，也是自然生态环境保持良好的重要条件。21世纪对于水资源的需求管理，不能仅考虑满足人类的用水，也必须考虑生态环境的永续。节约用水，必须在提高水利用效率的基础上，更注重保护环境和生态平衡，科学合理用水。城市污水资源化可以充分体现这一精神。我们可以通过北京市的情况来探讨有关问题。
北京市位于华北平原西北部，总面积16800平方公里，总人口1400万(常住1085万)。 多年平均降水量为595毫米。全市可供水资源量多年平均为41．33亿立方米(包括入境水量)，地表水15亿、地下水26.33亿。由于人口密度高，人均水资源量少，属于资源性缺水。目前北京市的年用水量已接近可用水量，而且部分地区地下水严重超采。为解决水资源短缺的问题，市政府采取了多种措施，包括制定节水的法规、用水实行计划管理、推广工业节水技术、居民家庭更换节水罕用水器具等。另外，近年来开始研究、规划、实施城市污水再生利用，作为开辟新水源，减少环境污染的重要途径。
1．城市污水排放与处理现状
北京市城市及近郊区面积总计 l100多平方公里，城市人口约650万，每日的污水排放总量约260万立方米。其中生活污水占约60％。目前北京市的污水处理设施有三种形式，一是城市集中污水处理厂，主要处理城市污水；二是工业企业内部污水处理设施，对厂区内部工业废水进行处理，达到排放标准后排入市政污水管道，部分企业对处理后的水进行了回收利用；三是大型宾馆、饭店、大学和机关将部分生活废水处理直接回用。
1.1城市集中污水处理厂
目前，城市污水处理厂以建成四座，处理水量能力为108万立方米／每日，城市污水集中处理率为41.5％。其余部分排入河道。正在建设一座20万立方米／日的河水处理厂。
己建成活水处理厂规模及运行情况
| 处理厂 | 实际处理水量 （万立方米／日） |
BOD5 (mg/L) | COD(mg/L) |
SS(mg/L) |
|||
| 进水 | 出水 | 进水 | 出水 | 进水 | 出水 | ||
| 高碑店 | 100 | 124.2 | 8.3 | 297.7 | 52.1 | 284.5 | 35.0 |
| 方庄 | 4 | 361.8 | 14.8 | 782.5 | 71.0 | 607.7 | 23.0 |
| 北小河 | 4 | 164.5 | 12.7 | 276.0 | 35.1 | 413.4 | 12.9 |
1.2 工业企业内部处理设施目
前北京市区有202个工业企业建有污水处理设施并正常运行。其中有22个为二级处理，能力5.94万立方米／日；其余为一级处理，能力为10.04万立方米／日。
1.3 中水设施
市区己建成的中水设施有105个，日处理回用总量2万立方米，主要建在宾馆饭店、大学、机关等。
2、城市污水回用的可行性
2.1缺水城市利用再生污水替代新水源的可行性
北京的缺水状况在近期没有可能依靠新水源来缓解。远距离的引水需要国家的总体安排，还需要巨大的工程投资。据统计，城市用水中只有三分之二的水直接或间接用于饮用，其他三分之一的用途都可以由再生水代替，因此，污水回用在对健康无影响的情况下，为我们提供了一个非常经济的新水源。也体现了优水优用、低水低用的合理用水、水资源合理配置的原则。部分利用城市污水再生回用，可以节约新水，也有利下环境保护；其余污水处理矿后排放到下游，仍然可以保证河道的流动及沿河的部分农田灌溉。
2.2再生污水回用水质的可行性
2.2.1 工业
污水回用于工业可用于冷却水循环系统补充水、锅炉补充水、生产工艺水、厂区绿化。由于工业冷却水用量较大，对水质要求不高，目前城市污水回用于工业冷却水是国际、国内应用较多的。北京己开始此类的工程项目。工艺用水包括产品处理水、洗涤用水和原料用水。这部分用水对水质的要求不同，因此，污水回用也受到制约。在建材行业中石材加工业对七艺用水水质要求比较低，而且易于处理回用。我们已有了这类的实例。
2.2.2 农业
由于城市污水中有害物质很多，含有重金属、无机盐等无机物，同时还有大量有机污染物，不宜直接灌溉农田。而采用处理后的城市污水，从水质看，可以满足灌溉要求，达到我国《农田灌溉水质标准》( GB5084—92)。另外，采用这类水灌溉时，还必须考虑对地下水质的影响。根据北京灌区的水文地质条件，划分为不适宜污灌区、控制污灌区和适宜污灌区。北京市区河水厂处理后出水用于农业灌溉的范围确定为适宜污灌区和控制污灌区中的一股河灌区。对于再生污水长期灌溉农田，对地下水的影响还需做进一步工作。
2.2.3 市政杂用回用再生水
市政杂用水中，主要是道路冲刷和浇洒绿地用水，其余还有冲洗车辆用水、建筑施工降沉用水等。此类用水对水质要求不高，但在使用中有可能会与人体直接班间接接触。技照《生活杂用水水质标准》( GJ25．1—89)，城市污水二级处理后，基本可以达到绿化、扫除等杂用水的要求。
此外，城市污水回田的事例，无论国外还是国内都有，技术已经成熟，北京也具备了实际应用的条件。
3、城市污水回用的实例
3.1污水处理厂处理水再生利用工程
高碑店污水处理厂地处市区的东郊，承担北京市中心区及东郊地区总计9661公顷流域范围内的污水治理，服务人口240万，总建筑规模为日处理污水100万立方米，一期 (日处理50万立方米) 于1993年完成，其余部分于1999年9月全部建成投入使用。目前实际处理污水大约80余万立方米／日。
该厂采用处理工艺为传统活性污泥法：一级处理包括格栅、泵房、曝气沉砂池和距形 平流沉淀池；二级处理采用罕气曝气活性污泥法。污泥处理采用中温两级消化工艺，经脱水 的泥饼外运作为农业和绿化的肥源。另外，每日深度处理水l万立方米，用于厂内生产及绿化用水。
目前，该厂出水己提供华萍热电厂冷却水补水水源4万立方米／日，其余排入通惠河下游，每年大约用于农业灌溉5500万立方米，其余部分没有得到利用。
经过研究论证，决定利用高碑店污水厂处理出水，扩大回用于发电厂，经深度处理回用于市政杂用，即绿化、喷洒城市道路等。
工程主要内容：
⑴ 铺设直径为 D1800管道约1500米，为第一热电厂提供20万立方米／日的二级处理出水，与10万立方米的河水混合，作为冷却水的补充水。混合后的水质满足生产要求。
⑵ 铺设直径 D1400管道约5.8公里，送至深度处理厂，水源六厂。这原是一个工业供水厂，水源是城市河道水。用高碑店处理出水替代这部分水。深度处理工艺为混凝、沉淀、消毒。第一期规模为10万立方米，5万供东郊化工厂冷却水补充水；其余5万经由23.3公里管道送回市区，用于公园、沿线道路两侧绿化、河湖补水、道路浇洲。将来还可供该地区居民生活杂用水。(水质对照情况见附表)
此项工程大约预计2000～2001年完：工程每年节约河水、自来水约 l亿立方米。
3.2中水利用
中水应用较早在日本，北京市为解决城市污水资源化的问题，促进中水的利用，保证中水工程的可靠性，于1987年颁布实施了《北京市中水设施建设管理试行办法》，规定建筑面积超过2万平方米的旅馆、饭店、公寓，超过3万平方米的机关、科研、人专院校、大型文化体育设施必须修建中水设施。
目前已建成的中水大约100余个，在建的还有100多个。有一些项目虽然面积已够标准，但是可回收的水量，或可回用的水量过小，所有未建。已建成的设施规模在50—300立方米／日。日处理回用总水量约1.5—2万立方米。
中水处理工艺主要有物化处理、物化＋生化处理。
物化处理主要流程：格栅、调节池、毛发聚集器、混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、消毒。
物化＋生化主要流程：格栅、调节池、毛发聚集器、生物接触氧化(或生物转盘)、沉淀、过滤、消毒
中水水质标准与建成中水设施出水水质对照表
| 项目 | 中水标准 | 北方交大 | 新世纪饭店 |
| 色度 | ≤４０ | 12 | |
| 臭 | 无不快感 | 无不快感 | 无不快感 |
| ｐＨ值 | 6.5～9.0 | 7.8 | 7.6 |
| SS | ≤1０ | 5 | 4 |
| BOD5(mg/L) | ≤10 | 5 | ≤2.5 |
| CODCR(mg/L) | ≤5０ | 18 | 40 |
| 细菌总数（个／Ｌ) | ≤10０ | 8 | 41 |
| 总大肠菌数（个／Ｌ） | ≤3 | ≤3 | ≤3 |
| 阴离子合成洗涤剂 | ≤2 | 0.08 | 0.4 |
| 游离余氯(mg/L) | ≥0.2 | 0.2 | 0.32 |
采用膜处理工艺近年应用较多，主要工艺：
⑴ 格栅、调节池、毛发聚集器、混凝沉淀、过滤、膜处理、消毒。
⑵ 格栅、调节池、毛发聚集器、生物接触氧化、沉淀、过滤、膜处理、消毒。
从实际运行看，中水回用水水质是有保证的，完丰满足回用于冲洗厕所、浇洒绿地和操场、冲洗汽车。
尽管城市污水回用、中水利用已经开始，也有了一些成效，但是还存在很多问题，阻碍了推广应用。
4、当前影响污水回用的主要问题
4.1现行城市自来水价格过低，污水回用缺乏内在动力。
长期以来，城市自来水作为一种生活必需品，价格被人为控制的过低，而当时水资源紧缺程度并不严重，制水成本也不高。但是，实际情况发生了很大的变化，城市越米越缺水，城市污水处理费用也越来越大，自来水的成本随着缺水，水源改变也快速增长，令人遗憾的是水价并没有反映出这种状况，造成自来水费低于污水回用的费用，人们不理解，不愿主动使用再生水，投资者、房地产商没有积极性建设污水回用、中水工程。
4.2 污水回用缺乏完善必要的法规及相应的鼓励政策。
对于一个资源型缺水的城市，应大力提倡使用再生水、中水，但是没有一个完善的法规，对建设、使用再生水、中水的用户严格规定，否则给予处罚，对按规定建设、使用的用户给予鼓励，政府适当经济优惠。
4.3 城市污水回用设施布局需要调整，健全回用输配管道系统。
虽然城市污水经过一定程度的处理，可以满足工业冷却、农田灌溉和河湖景观、绿化等用水，但是，由于可以使用再生水的位置比较分散，管道系统不配套，修建费用较大；城市污水处理厂大多处于城市下游，大规模的回用确有困难。
4.4 中水设施运行管理良莠不齐，影响使用。
一些中水设施由丁设计参数选择不恰当、运行人员水平低等，造成允许不正常或被迫停止运行。根据我国的实际情况，设备的质量己对正常运行构成了极大制约，自动化水平的提高也是至关重要的。
5 对策
5.1研究、制定地方性法规。
明确规定必须使用再生水、中水的地区、部门；对于不使用或不建设再生水、中水的，要求交纳相当数量补偿金，由政府统一支配，用于建设城市集中污水处理回用设施，或补助建设中水设施的开发商、企业等。对于有设施而停用的，给予处罚。
鼓励运行管理专业公司，规范管理，稳定运行，保证发挥效益。
研究中水设施建设使用的商业化问题，制定积极的经济政策，使投资者、建设管理者、使用者的合理利益得到满足。
5.2 制定完整的水价体系。
完整的水价体系应充分的体现一个原则，每一个水的使用者必须负担从采水、引水、处理水、传输水、排水、净化水使之完全无害于环境的全部费用。当然，制定价格不仅仅完全取决于地方政府，还要符合中央政府的宏观政策。价格凋整的速度可能不够快，但是已有了这样的趋势，过去几十年北京城市居民没有缴纳污水处理费，从去年开始征收，虽然不是足颇收取，毕竟使人们注意到排放河水必须付费。随着水价的调整，会使用户了解水资源的价值，珍惜水。如果考虑再生水、中水的价格是自来水的50～70％，既可有效的鼓励中水设施的建设、使用，产生环境效益的同时产生经济效益，使污水回用、中水利用健康发展。我们可以预见随着水价体系的建立完善，水工业也会加速发展。
5.3 制定一系列水质标准，将污水回用纳入城市建设设计规范，适当调整污水处理厂布局规划。 目前有了污水排入城市下水道的水质标准、污水综合排放标准、地面水环境质量标准等。还应建立详细的中水标准、不同等级的污水处理、污水回用标准，以保证不同的用水单位能够使用到满足其水质要求的用水。调整还未建设的城市污水处理厂位置，使更适宜回用的需求。
5.4 不断研究开发新的技术、设备，使污水回用有一个强有力的发展保证。
污水回用的发展，仅仅有政策是不够的，还必须有技术的支撑。虽然目前有了一些成 熟的技术设备，但是为适应多种多样的需求，耍进一步开发工艺简单、技术可靠、效率更高、易操作、耗能低技术。
污水处理再生回用，对于我们十分重要，又是一个崭新的领域，我们必须学习国内外 的先进技术与经验，研究解决出现的问题，佼北京的水环境保持良好，水资源可持续利用，促进城市的建设和经济的发展。