北屯城镇生活污水现状和回用水展望
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摘 要：随着城市人口的剧增，城镇生活污水量将不断增大，污水处理跟不上给区域环境带来的严重影响。再加上水资源量的严重不足和水环境质量的恶化，污水回用作为一种再生的水资源不仅可以缓解城市水资源的供需矛盾，而且还可减少对水环境的污染，即可以有效地节约和利用有限的宝贵的淡水资源，又可以减少污水或废水的排放量，减轻水环境的污染，实现水在自然界中的良性循环，但由于公众对污水回用的安全性认识不足以及没有配套的政策法规，落实回用水用户比较困难。政府宏观调控、依托技术进步，市场化运作、用户参与将是城市污水回用产业发展的主线。污水回用可节省资源，减少水资源污染，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。污水回用作为开源节流的有效途径，将成为城市建筑给排水的发展趋势。
关键词：污水；水资源；污染；回用
水是一种不可替代的重要资源，是人类可持续发展不可缺少的因素，但由于人类人口的激增和工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。而中国尤其严重，是世界13个缺水国家之一，全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。人类活动对水资源的污染，使地球上的水资源日益紧缺。随着人类对自然认知的加深和科学技术的进步，人类逐渐意识到水是可以再生的资源，污水经过适当处理，可以重复利用，实现水在自然界中的良性循环。污水回用技术就应运而生，成为人们重视的第二水源。
北屯是一个以农业和畜牧业为主导的地区，随着城市化程度提高，城市和周边团场建设步伐不断加快。在城市和区域范围内，为城市美化所需的绿化用水及生活饮用水人均可获得的水资源量与对水的需求量之间的差距呈不断扩大的局面，局域范围污水排放量的增加，加剧了水环境污染，北屯城市水环境安全受到日益严重的威胁，水资源量的严重不足和水环境质量的恶化已经成为制约城市社会经济发展的主要因素之一。另一方面，随着人们对城市水环境质量要求的不断提高，随着规模性水体和绿地在城市景观中的功能日显突出，再生水作为城市新型供水水源，已引起广泛关注。我国城市污水再生利用事业经过多年发展，已经初具规模，然而城镇生活污水对城市及附近河流的污染越来越严重，城镇生活污水管理问题现已提升到政府工作日程中。
2003 年10 月为改善人民居住环境，解决北屯生活污水乱排放及化粪池污染地下水的状况，政府投入7000万元，修建了城镇污水处理厂，缓解额尔齐斯河及地下水水质污染。随着城市化程度加快，现有污水处理厂处理能力已无法满足城市污水排放达标要求，因此2016年市政府改造原有污水处理厂，在原有基础上投资扩建；扩建工程规模为3.5万m3/d，总规模5.5万m3/d，为此，本文结合北屯的实际情况就污水再生利用问题进行了初步的探讨。
1 水资源环境状况及水质情况
1.1 世界及我国水资源概况
地球上水的总量约为1018m3，其中淡水仅占3%；大部分淡水以冰雪形式贮存于南北极，人类可以利用的淡水不到地球总水量的1%。1992年初，156个国家代表参加的“世界水资源与环境大会”向人类提出警告：水资源短缺已成为当今人类面临的最严峻的挑战之一；2003年5月4日总部设在肯尼亚首都内罗毕的联合国环境规划署发表公报宣布本年度“世界环境日”的主题是：“水――20亿人生命之所系”，联合国也将2003年确定为“国际洁净水年”。据联合国统计，目前全球每六人中有一人不能持续获得安全饮用水；每8秒就有一个孩子死于与水有关的疾病，发展中国家80%的发病及死亡与水有关。通过以上资料不难看出，人类对水资源的重视程度不断加深。
我国河川年径流量为217×1012m3，居世界第6位；但人均只有2400m3，居世界第110位，仅为世界人均水量的1/4，被联合国列为13个水资源贫乏的国家之一。国际上公认水资源紧张的限度为：人均年水资源低于1000m3，在我国有10个省及直辖市低于此数值。另据统计，全国669个城市中，400个城市常年供水不足，其中110个城市严重缺水，日缺水量达1600m3，年缺水量达60亿m3，并直接影响到的工业产值达2000多亿元。
1.2 北屯水资源分布概况
北屯是一个远离海洋，深居内陆的城市，为温带大陆性气候。气温变化大，日照变化大，日照时间长，降水量少，空气干燥。年平均降水量仅为200mm左右，北屯所依赖的水资源是额尔齐斯河。河川径流年内分配不均匀，汛期5-8月份占全年80%，其它8个月，仅占20%。沿河两岸水资源分布存在严重的不平衡，直接影响到整个地区的经济发展。为解决水资源分布不均的情况，政府修建了“635”水利工程，用以协调水资源与土地资源、人口分布及经济发展的问题。2014年起为美化并改善城市水资源利用率，市政府自玉带河南北两侧一级公路围合的范围，西至北大坑西侧及乌伦古湖东缘，东接新城区迎宾南路和南湖。充分结合生态治理工程规划的总体要求，分别对玉带河工程、灌、排渠系及湿地、湖泊、坑塘、水系等重要节点进行设计，新区东侧南湖至北大坑，新建生态供水系统20.6km，调节水池一座，沿渠进行了生态系统建设。
1.3 北屯地表水水质情况
自2013年以来，我实验室对额尔齐斯河北屯大桥站及635水库库中水质按GB3838-2002《地表水环境质量标准》24个基本项目，及5个补充项目进行了每月连续监测，检测数据显示水质29个项目基本符合《地表水环境质量标准》GB3838-2002（Ⅱ类）水质标准；额河水质总氮、石油类会随季节变化下滑至Ⅲ类，汞会随季节变化下滑至Ⅳ类，水质四季无明显变化。2013年北屯选用了“635”水库作为生活饮用水供水源地。表2-1为地表水环境质量标准基本项目标准限值，表2-2 集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值。
2 污水处理和再生水现状
2.1 再生水的概念及引入意义
再生水也是污水处理厂处理达标水，一般为二级处理，具有不受气候影响、不与临近地区争水、就地可取、稳定可靠、保证率高等优点。再生水即所谓“中水”，是沿用了日本的叫法，通常人们把自来水叫做“上水”，把污水叫做“下水”，而再生水的水质介于上水和下水之间，故名“中水”.再生水虽不能饮用，但它可以用于一些水质要求不高的场合，如冲洗厕所、冲洗汽车、喷洒道路、绿化等。再生水工程技术可以认为是一种介于建筑物生活给水系统与排水系统之间的杂用供水技术。再生水的水质指标低于城市给水中饮用水水质指标，但高于污染水允许排入地面水体的排放标准。
再生水是城市的第二水源。城市污水再生利用是提高水资源综合利用率，减轻水体污染的有效途径之一。再生水合理回用既能减少水环境污染，又可以缓解水资源紧缺的矛盾，是贯彻可持续发展的重要措施。污水的再生利用和资源化具有可观的社会效益，环境效益和经济效益，已经成为世界各国解决水问题的必选。
表1-1 地表水环境质量标准基本项目标准限值 单位：mg/L
序号 分类
标准值
项目 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类
1 水温（℃） 人为造成的环境水温变化应限制在：
周平均最大温升≤1
周平均最大温降≤2
2 pH值（无量纲） 6～9
3 溶解氧≥ 饱和率90%（或7.5） 6 5 3 2
4 高锰酸盐指数≤ 2 4 6 10 15
5 化学需氧量（COD）≤ 15 15 20 30 40
6 五日生化需氧量（BOD5）≤ 3 3 4 6 10
7 氨氮（NH3-N）≤ 0.15 0.5 1.0 1.5 2.0
8 总磷（以P计）≤ 0.02（湖、库0.01） 0.1（湖、库0.025） 0.2（湖、库0.05） 0.3（湖、库0.1） 0.4（湖、库0.2）
9 总氮（湖、库，以N计）≤ 0.2 0.5 1.0 105 2.0
10 铜≤ 0.01 1.0 1.0 1.0 1.0
11 锌≤ 0.05 1.0 1.0 2.0 2.0
12 氟化物（以F-计）≤ 1.0 1.0 1.0 1.5 1.5
13 硒≤ 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02
14 砷≤ 0.05 0.05 0.05 0.1 0.1
15 汞≤ 0.00005 0.00005 0.0001 0.001 0.001
16 镉≤ 0.001 0.005 0.005 0.005 0.01
17 铬（六价）≤ 0.01 0.05 0.05 0.05 0.1
18 铅≤ 0.01 0.01 0.05 0.05 0.1
19 氰化物≤ 0.005 0.05 0.2 0.2 0.2
20 挥发酚≤ 0.002 0.002 0.005 0.01 0.1
21 石油类≤ 0.05 0.05 0.05 0.5 1.0
22 阴离子表面活性剂≤ 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3
23 硫化物≤ 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0
24 粪大肠菌群（个/L）≤ 200 2000 10000 20000 40000
表1-2 集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值 单位：mg/L
序号 项目 标准值
1 硫酸盐（以SO42-计） 250
2 氯化物（以Cl-计） 250
3 硝酸盐（以N计） 10
4 铁 0.3
5 锰 0.1
2.2 再生水的用途
再生水水量大、水质稳定、受季节和气候影响小，是一种十分宝贵的水资源。再生水使用方式很多，按与用户的关系可分为直接使用与间接使用，直接使用又可以分为就地使用与集中使用。多数国家的再生水主要用于农田灌溉，以间接使用为主；日本等少数国家的再生水则主要用于城市非饮用水，以就地使用为主；新趋势是用于城市环境“水景观”的环境用水。
再生水的用途很多，可以用于农田灌溉、园林绿化（公园、校园、高速公路绿带、高尔夫球场、公墓、绿带和住宅区等）、工业（冷却水、锅炉水工艺用水）、大型建筑冲洗以及游乐与环境（改善湖泊、池塘、沼泽地，增大河水流量和鱼类养殖等），还有消防、空调和水冲厕等市政杂用。
根据再生水利用的用途，再生水可回用于地下水回灌用水，工业用水，农、林、牧业用水，城市非饮用水，景观环境用水等五类。再生水回用于地下水回灌，可用于地下水源补给、防治海水入侵、防治地面沉降；再生水回用于工业可作为冷却用水、洗涤用水和锅炉用水等方面；再生水用于农、林、牧业用水可作为粮食作物、经济作物的灌溉、种植与育苗、林木、观赏植物的灌溉、种植与育苗、家畜和家禽用水。
2.3 北屯污水处理现状
2.3.1 污水处理工艺
至目前为止采用卡鲁塞尔处理工艺，污水处理规模3万m3/d，2005 年12 月建成并投入试运行，2007 年6月获城镇生活污水处理厂运行合格证书。目前日处理能力已达2.2 万立方米，采用预处理（比氏旋流沉砂池）+CASS+二氧化氯消毒，并辅助化学除磷。污水处理厂建成和投入运行后，为发挥工程效益和响应国家节能减排的要求，有关污水再生利用被多次提上议题。
2.3.2 污水处理进水水质
北屯城市污水中生活污水与工业废水的比例约为8：1，工业废水主要来源为食品加工业和食用油加工厂废水。据实验室近三年来对进水口13个项目的水质分析显示，进水水质基本符合表3-1《CJ343-2010 污水排入城镇下水道水质标准》B等级标准。
表3-1 污水排入城市下水道水质标准
序号 控制项目名称 单位 B等级
1 水温 ℃ 35
2 色度 倍 70
3 易沉固体 mL/（L・15min） 10
4 悬浮物 mg/L 400
5 溶解性总固体 mg/L 2000
6 动植物油 mg/L 100
7 石油类 mg/L 20
8 pH值 - 6.5～9.5
9 生化需氧量 mg/L 350
10 化学需氧量 mg/L 500（800））
11 氮氮（以N计） mg/L 45
12 总氮（以N计） mg/L 70
13 阴离子表面活性剂 mg/L 20
括号内数值为污水处理厂新建或改、扩建，且BOD5/COD>0.4时控制指标的最高允许值。
2.3.3 污水处理出水水质
污水处理工程设计出水水质基本按GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》二级标准执行，据实验室三年来对12个基本控制项目进行检测，基本符合二级排放标准。具体指标见表3-2。
2.4 北屯回用水现状
进入21世纪前后，在中国水资源日趋紧张的背景下，再生水利用开始受到中国政府的重视。到2009年，中国污水再生利用率（污水再生利用量/污水处理率）在15%左右，而污水再生利用量/污水排放量的比率仅为5%左右。
北屯污水处理厂建成后春、夏、秋季三季，出水一般用于戈壁绿化用水，随着出水量的不断加大，特别是冬季出水的合理利用问题，引起了市政府的高度关注。北屯工业化程度不高，主要以食品加工业为主，周边无其他工业可使用回用水。市区内新建热电厂可利用中水做为冷凝水，但目前此工程尚未完工。
表3-2 基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）单位：mg/L
序号 基本控制项目 一级标准 二级
标准 三级
标准
A标准 B标准
1 化学需氧量（COD） 50 60 100 120
2 生化需氧量（BOD5） 10 20 30 60
3 悬浮物（SS） 10 20 30 50
4 动植物油 1 3 5 20
5 石油类 1 3 5 15
6 阴离子表面活性剂 0.5 1 2 5
7 总氮（以N计） 15 20 ―― ――
8 氨氮（以N计） 5（8） 8（15） 25（30） ――
9
总磷
（以P计） 05年12月31日前建设的 1 1.5 3 5
06年1月1日起建设的 0.5 1 3 5
10 色度（稀释倍数） 30 30 40 50
11 PH值 6～9
12 粪大肠菌群数/（个/L） 103 104 104 ――
3 污水治理和回用水存在的主要问题
3.1 北屯污水治理存在的主要问题
3.1.1 市政工程存在的问题
（1）由于降水量低，市政工程未考虑雨污分流问题，城市春季积雪融水与夏季雨水不能够与污水分离利用，而是与污水一起进入管网，造成了再次污染，并加大了泵站提升污水抽提工作量，增加了电费、运行成本、造成了资源浪费。
（2）城镇中心污水管网建设较好，周边团场因面积较大，居住区零散还未实现生活污水并网。
（3）由于春夏季地下水水位偏高，大多排污口密封措施建设不当，大量地下水与污水一起进入管网，一是污水漏失，造成地下水污染；二是由于地下水混合进入管网，增加了污水处理成本。
（3）城市污水处理设施仍然严重不足，特别是配套排水管网的建设滞后。城市污水处理是一项系统工程，污水收集系统必须以污水治理为目的。
3.1.2 污水处理出水水质
GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的A标准是城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求。当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的A标准。而北屯污水处理厂现出水水质为B标准。
3.2 回用水利用的可行性
落实回用水用户比较困难。在缺水地区，利用处理后的污水是合理用水的一种途径。但是由于宣传不够，加上公众对污水回用的安全性认识不足以及没有配套的政策法规，落实回用水用户比较困难。
回用水合理利用系统是一个比较复杂的系统，涉及到社会、经济、环境、资源等诸多系统，每个子系统由诸多要素构成，其中主要因素有：城市基础条件、自来水价格、再生水水质、公众的接受程度等，这些因素之间又是相互制约相互影响。
4 建议
4.1 源头把关
（1）城镇、工业园区规划应更加符合环保要求，做到从源头了解和控制。
（2）基础设施建设落成验收时必须执行环境影响评价和“三同时”制度。
4.2 过程控制
（1）新建城镇排水管网的规划、设计应由有审批权的环保部门组织论证认可方可实施。环保部门应参加竣工验收，建设单位应绘制竣工图送环保备案。
（2）陈旧管网排污口应组织维修，杜绝污水漏失及地下水污染问题，并将排水管网布置情况送环保部门备案。
（3）参照国外经验，引起信息技术，建立排水管网处理信息系统。通过信息系统可以了解管网建设进程、城市建设进程、各地处理设施建设进程，及时发现管线损坏、修复、外溢等一系列情况。
4.3 水质监督控制
（1）城镇污水处理系统的建设和选址应经有审批权的环保部门论证后方可实施。
（2）对原有污水处理系统进行改造，提高出水水质，由原来的GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》（二级）排放标准，提高到（一级）A类，加大污水水质排放监督管理，设置在线监控系统。
4.4 承纳系统
（1）利用荒地修建景观湿地工程做承纳系统，充分解决夏季出水可作为绿化，以及冬季出水的收纳的问题。
（2）修建小型景观用水管网设施，作为夏季市政非接触型绿化用水。
（3）控制出水水质指标使之能够满足热电厂冷凝水等要求。
4.5 政策扶持
（1）提供政策支持。建议由市环保局、建设局调研、由市政府出台中水回用管理办法，落实政策，对具体需要开展中水回用的单位提出责任要求。
（2）提供经济支持。鼓励各污水处理企业开展中水回用，对其投入于中水回用的项目给予保护性政策。对开展中水回用的单位对其项目给予补贴、贴息等政策，并作适当奖励。
（3）开展试点工作。在具备条件的单位（酒店、宾馆业企业、园林部门、学校、单位大楼、小区等）开展试点工作，引进中水回用技术，为我市中水回用工作进行投石问路式的探索。
4.6 宣传教育
（1）加大宣传教育、杜绝浪费水资源现象。
（2）尽早实行阶梯式计量水价，提昌节约用水。
（3）宣传中水回用的重要性。
5 结论
发展小城镇是我国城市化过程的必由之路，是具有中国特色的城市化道路的战略性选择。1978～2000年我国建制镇由2178个增至20312个，目前各种规模和性质的小城镇已近48000个。目前对适用于小城镇污水处理厂工艺的研究方向是：从现有工艺中选出适合小城镇污水处理厂的工艺，同时开发出适用于小城镇污水处理厂的新工艺。据住建部数据显示，截至2015年6月底，全国设市城市、县（以下简称城镇，不含其他建制镇）累计建成污水处理厂3802座，污水处理能力达每日1.61亿立方米。其中，一级A项目约860个，日处理能力2925万立方米。其中有3000余座污水处理厂达不到一级A排放标准。
为贯彻我国水污染防治和水资源开发利用的方针，提高城市污水利用效率，做好城市节约用水工作，合理利用水资源，实现城市污水资源化，减轻污水对环境的污染，促进城市建设和经济建设可持续发展，在宏观政策框架下，依靠市场机制作用，逐步培育起中水回用市场，使之产业化、市场化，不仅符合国家的经济体制改革与发展方向，也是城市污水回用发展的方向，也是城市污水回用发展的方向。政府宏观调控、依托技术进步，市场化运作、用户参与将是城市污水回用产业发展的主线。污水回用可节省资源，减少水资源污染，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。污水回用作为开源节流的有效途径，将成为城市建筑给排水的发展趋势。
参考文献
[1] 地表水环境质量标准（GB 3838-2002）.
[2] 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-200）.
[3] 污水排放城市下水道水质标准（CJ343-2010）.