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中图分类号:TL353+2 文献标识码:A
巴彦浩特地区属于水资源严重短缺的地区,污废水资源化开发利用具有极其重要的战略意义;根据阿拉善左旗经济社会发展相关规划,随着国民经济的不断发展,城镇污废水的资源化开发利用比例要不断加大。已建成部分再生水系统,供给城市绿化用水
1研究区域概况
巴彦浩特镇是阿拉善左旗、阿拉善盟首府所在地,全盟全旗政治、经济和文化中心,镇区面积30平方公里,已建成镇区面积23平方公里,包括常驻外来人口总人口约10万人。
巴彦浩特镇位于阿拉善左旗中部,贺兰山西麓山前冲洪积扇上,腾格里沙漠的东边缘。东靠贺兰山,西临腾格里沙漠,地理位置东经105°39′、北纬38°52′。地形东高西低,海拔1500~1750米。
巴彦浩特镇地处大陆腹地,东南风界的边缘,属典型中温带干旱气候,降雨稀少,蒸发强烈。多年平均降水量213毫米,年蒸发量2349毫米;平均气温7.4摄氏度,最低气温-31摄氏度,最高气温36.6摄氏度;无霜期120~180天,平均结冻期160天左右,最大冻土深1.5米;年平均风速3.0米/秒,年平均大风日50天,最多年份100天,风向多为西北风。
2水量预测
2.1用水量预测
2.1.1再生水利用对象
巴彦浩特市是一个缺水城市,为节约水资源、提高城市生态环境,规划将近期2015年再生水用于市政杂用用水,远期2020年再生水用于工业用水、市政杂用用水。其中,工业用水主要包括热电厂循环冷水;市政杂用用水主要为城市绿化用水。
2.1.2再生水用水量标准
因再生水利用各用户的月际用水量变化不同,造成各用户存在月际变化大、用水高峰各不相同的特点。本次规划从厂网规模上重点研究再生水高日需水量,从资源分配利用上重点研究再生水年内分配。
2.1.2.1工业用水
随着巴彦浩特市城市各项用水量的迅速增加,城市水资源日益紧张,内蒙古作为西部能源输出地区,热电厂对当地经济有重要意义,但热电工业作为水资源消耗工业,水资源的限制对热电厂首先造成影响,因此污水再生水在热电厂利用具有战略意义。仅远期2020年考虑工业用水。
按照电力规划设计总院《关于印发内蒙古哈伦能源巴彦浩特热电联产工程可行性研究报告审查会议纪要的通知》(电规发电[2011]292号)审查文件,本项目工程可行性研究阶段,全年用水量210万m/a。其中:生产用水量205万m/a(夏季用水量279m/h、冬季用水量为307m/h);生活用水量为4.38万m/a(5m/h)。
按照水利厅《水利厅关于哈伦能源巴彦浩特2×330MW热电联产项目水资源论证报告书的批复》(内水资[2011]98号)批复文件,经核定后本项目取水量为223.51万m/a,其中:核定后项目生产补水量201.6万m/a(夏季280m/h、冬季306m/h),考虑8%输水、净化损失后的再生水生产取水量为219.13万m/a,(夏季298.91m/h、7173.91m/d,冬季327.17m/h、7852.17m/d);生活取水直接取自厂区外市政供水管网不计损失,取水量为4.38万m/a(5m/h)。
2.1.2.2 绿化用水
《室外给水设计规范》(GB50013-2006)中绿地浇洒用水量指标为1.0~3.0L/(m·d),因此本次设计公共绿地、公园绿地、居住区绿地以及防护绿地浇洒用水的最高日需水量2015年采用1.0L/(m·d),2020年采用2.0L/(m·d)。
2.1.3需水量预测
2.1.3.1工业用水
工业用水量相对稳定,因此确定2020年工业用水用户最高日需水量见表4-1:
2.1.3.2绿化用水
根据巴彦浩特绿化建设项目汇总表,2015年城区绿地面积为552.59公顷,2020年城区绿地面积为788.8公顷。巴彦浩特镇绿地浇洒一般为4月至10月,基本为7个月210天。2015年、2020年绿化再生水年用水量见下表所示:
2.1.3.3管网漏损水量
根据《水利厅关于哈伦能源巴彦浩特2×330MW热电联产项目水资源论证报告书的批复》(内水资[2011]98号)批复文件,工业用水量已考虑8%输水、净化的损失。漏损水量仅考虑绿化用水量,按绿化用水量的10%计算,即近期2015年管网漏损水量为552.6m/d,远期2020年管网漏损水量为1577.6m/d。
2.2供需平衡
2.2.1现状供水能力
目前阿拉善盟阿左旗巴彦浩特镇再生水供水水源主要有:新建污水处理厂、再生水水库、红沟水库和3眼水源机井。
新建污水处理厂:出水规模1.8万m/d,再生水送水泵房的地面高程1434.5m。
再生水水库:水库设计水位高程为1467m,总库容55.5万m,污水处理厂出水在保障再生水需求的情况下,富裕水量输送至再生水水库。供水期为4~10月210天,供水能力2380m/d。
红沟水库:库容84.8万m,水源为洪水及上游。年供水量80万日m,供水期为4~10月210天。日供水能力3810m/d。
3眼水源机井:供水量0.5万m/d。
2.2.2供需平衡分析
根据水量预测确定本次工程设计服务期限为2020年,再生水供水规模为2.8万m/d。由上表可以看出各水源均小于再生水需水量,因此巴彦浩特再生水供水系统需要采用一个多水源供水系统。各水源总供水能力为2.92万m/d,可满足2.8万m/d供水规模之需。图1:规划区水资源供需图
3再生水水源确定
3.1新建污水处理厂
按照阿拉善左旗巴彦浩特镇总体规划,在镇区西北方向约2.5公里处新建污水处理厂1座,本工程污水处理厂按规模20,000m/d进行土建设计和配置设备。根据前述,巴彦浩特新区污水厂的污水规模为20,000m/d,镇区可以提供充足的源水。本工程从新建污水厂出水经再生水送水泵站处理后分别送至现状水库和二级泵站。进入新建热电厂的再生水管线则从就近的再生水系统接入。
本工程拟于2012年下半年开始建设,于2014年10月建成投产,其建设规模为按远期2.0万m/d。再生水出水规模为18000m/d。作为本工程水源的污水量、水质都能满足本工程的需要。
3.2再生水水库
再生水利用调节水库为平原型水库,水库由开挖土方四面堆筑坝体形成水平面为长方形断面的水库,水库四面坝体的结合面采用圆弧自然转角。由于坝址位于贺兰山冲洪积扇上,东西向地形坡度较陡,为减小水库大坝的填筑高度,水库南北向长条形布置:水库大坝南北向坝轴线为265m,东西向坝轴线长度为215m,水库大坝坝轴线总长度为960m,占地面积126亩。
水库大坝按照半填半挖、开挖与回填土石方工程量基本持平原则设计。水库大坝填筑高度最小的是东坝体,填筑高度约6m,自然地面以下开挖深度约10m;水库大坝填筑高度最大的是西坝体,最大填筑坝高12m,其自然地面以下开挖深度约4m,即水库最大深度为16m,水库库底开挖衬砌均按照水平面设计。
污水处理厂出水在保障再生水需求的情况下,富裕水量输送至再生水水库,水库设计水位高程为1467m,总库容55.5万m。巴彦浩特镇绿地浇洒一般为4月至10月,基本为7个月210天。再生水水库供水能力2380m/d。
3.3红沟水库
红沟水库为城区内水库,主要的雨水受纳体。水库设计坝高13m,总库容84.8万m。巴彦浩特镇绿地浇洒一般为4月至10月,基本为7个月210天。红沟水库供水能力3810m/d。
3. 4水源机井
水源机井位于二道沟涝坝和苇子涝坝附近,王府街南,锡林路西。由于机井附近地下水位较高,水源机井就地抽水将水位降至正常水位以下,并作为绿化用水。水源机井为3口,详细见下表。
4再生水供水系统分区
4.1供水分压分区的划定
根据上述供水分压分区划定依据,在城区打破行政区划范围组成5个分压供水区覆盖全镇,以降低管网供水压力,达到降低工程造价和能耗的目的。根据巴彦浩特绿化建设项目汇总表,2020年城区绿地面积为788.8公顷,东城区绿化面积309公顷,生态园区绿化面积233.9公顷,西城区245.9公顷。具体供水分区情况见下表。
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4.2再生水供水水源分区规划
根据巴彦浩特市再生水分区情况、水资源位置、供水能力将整个再生水供水区域划分如下:
5供水方案
本次方案维持北环线现状0.6万m/d,在南环路新建输水管线DN560—DN400,供水规模1.5万m/d。根据再生水厂水量、位置以及再生水用户的需求,规划建设7个再生水回用系统。再生水供水I区系统:由已建1#高位水池供水,容积2000m,服务面积为443公顷。其中用于服务范围内绿化。再生水供水II区系统:由新建3#提升泵站配水,服务面积为581公顷。其中用于服务范围内绿化。再生水供水III区系统:由南环线输水管线直接配水,服务面积为575公顷。其中用于服务范围内绿化。东城区包括再生水供水I、II、III,再生水供水量7478m/d。再生水供水IV区系统:由新建2#加压泵站,规模4000m/d,服务面积为602公顷。其中用于服务范围内绿化、道路浇洒等市政用水水量为3654m/d。再生水供水V区系统:由南环线输水管线直接配水,服务面积为1019公顷。其中用于服务范围内绿化、道路浇洒等市政用水水量为5860m/d。营盘山绿化系统:由已建2#加压泵站供水。用于营盘山范围内绿化用水,高峰用水量水量为2000m/d。再生水工业供水系统:由再生水管网就近供水。用于巴彦浩特电厂循环冷却水补充水,用水量为8000m/d。
6 结语
目前,阿拉善盟左旗巴彦浩特镇再生水公众认可度正逐步提高,综合效益明显,这不仅是城市再生水利用的必要,也是符合我国节约型社会建设的方针。我们必须要做好必要的宣传引导工作,调动可利用的资源,争取取得更大的成绩。
参考文献:
[1] 程先军 . 污水资源灌溉利用分析[J]. 中国水利,2003,( 11) : 35-37.
【关键词】 中水;循环利用;环境和健康风险;深度处理;经济社会效益
一、前言
随着我国城市化进程的加快,城市的连片式发展格局,越来越高的人口密度,再加上人们生活质量的逐步改善,诸多因素共同作用导致单位个体可获得的水资源量与对水的需求量之间的差距呈不断增加的态势。水资源量的严重不足已经成为制约城市、社会经济发展的主要因素之一;而水污染问题又持续威胁水源保护,进一步增加了安全供水的难度和成本。由于城市水环境基础设施的不断完善,再加上人们对城市环境的要求不断提高,城市污水收集与处理率也随之提升,在这种大前提下,再生水作为城市新型供水水源的可能性也日益得到认可,这客观上对制定城市污水再生利用发展建设及运行管理提出了要求。
为了应对水资源供需日益尖锐的矛盾,通常采用开发地表水、开采地下水以及跨流域调水作为解决方案。在传统方式之外,开发非传统水源是解决水资源短缺问题的另一条行之有效的途径,在非传统水源中,比较制水和输水成本以及供水价格,污水再生利用以其明显的经济优势和社会效益而具有广阔的应用前景。
二、城市污水再生利用现状及发展意义
目前我国城市污水年排放量约为659亿立方米(2010年),建成污水处理厂800余座,国家对发展循环经济节约用水方面也要求加强城市污水处理设施建设,扩大城市再生水利用。在国外污水再生利用方面,美国、日本、以色列等国早已开展了污水回用工作,而我国起步较晚,目前再生水用途主要为市政杂用水、工业、农业和环境娱乐等。
随着城市污水集中处理率不断提高,必然给污水再生利用创造了条件。城市污水再生利用最大用户是工业,城市用水的80%是工业用水,以再生水用于工业冷却在技术和工程上都易实现,在规模上足以缓解城市供水紧张状况;其次是城市杂用水、环境用水等,随着城市的发展这方面用水也会越来越多。北京再生水已成为其第二大水源,统计数字显示,2009年再生水使用已达6亿立方米,再生水已广泛用于工业制造、农业灌溉、城市绿化、河湖环境等领域。2008年北京奥运会新建和改建工程也是再生水利用系统推广的典范,其中奥林匹克公园年利用再生水800万立方米,占全年用水量的50%。西安市在污水再生利用方面,按西安市排水工程规划(1995-2010年),已建成了北石桥污水净化中心污水再生利用工程及其管网系统,于2003年4月试运行;邓家村污水处理厂再生利用设施已竣工,日处理量6万立方米。宝鸡市政府也高度重视城市污水再生利用,在城市污水处理方面加大投资力度,于2004年和2007年先后建成宝鸡市十里铺污水处理厂一期(9万吨/日)、二期(3万吨/日)工程,使全市污水处理率达到66%,并于2007年底建成5万吨/日中水利用工程, 21.8公里城市中水输配管网, 4个中水供给点,主要向行政中心,行政广场、代家湾供热站以及沿线道路保绿化灌溉、工业冷却等,大部分用于大唐热电冷却循环用水。
再生水发展意义在于:首先它具有足够的发展优势,与同样作为新兴水源的远距离调水、海水淡化和雨水收集利用相比,再生水在资源可靠性、技术进步、生态环境影响、工程效率等方面都具有优势,因此城市污水再生利用应该成为新型供水水源的重要部分。其次,再生水具有足够的发展潜力,目前大约有10%的城市污水能被再生利用,对于水资源压力极大的城市来说,这个比例应该提高。另外随着技术的进步和人们对再生水安全可靠的信心增强,再生水量在整个供水体系中所占份额将进一步扩大。
三、污水再生利用规划建设
1、污水再生利用分类
根据《污水再生利用工程设计规范》,我国将城市污水再生利用对象分为五类:①农、林、牧、渔业用水;②城市杂用水;③工业用水;④环境用水;⑤补充水源水。具体按其用途分类见下表。
不同的对象其水质控制指标不同。2003年我国颁发了三项国家标准:《城市污水再生利用分类》、《城市杂用水水质》、《景观环境用水水质》,该系列标准还包括《补充水源水质》和《工业用水水质》。当再生水同时用于多种用途时,其水质标准应按最高要求确定。对于向服务区域内多用户供水的城市再生水,可按用水量最大的用户的水质标准确定,个别水质要求更高的用户可自行补充处理。
2、污水再生利用工程规划建设
(1)污水再生处理基本工艺有:①二级处理――消毒;②二级处理――过滤――消毒;③二级处理――混凝――沉淀――过滤――消毒:④二级处理――微孔过滤――消毒。
当用户对再生水水质有更高要求时,可增加深度处理,同时,应参考国内外先进经验并结合城市实际制定技术先进、经济合理的方案。
(2)污水再生利用工程设计方案包括:①确定再生水水源、用户、用水规模和水质要求。②确定再生水厂的厂址及输送再生水管线布置。③确定用户配套设施。④进行相应的工程估算、投资效益分析和风险评价等。
工程各种方案的技术经济比选应符合技术先进可靠、经济合理、因地制宜的原则,保证总体的社会效益、经济效益和环境效益。
(3)城市中水系统的组成及有关要求:中水系统一般由污水收集、二级处理、深度处理、再生水输配、用户用水管理等部分组成。中水处理工艺应根据再生水水源水质、水量和用户使用要求,结合当地条件,综合研究决定。污水厂和中水厂内除职工生活用水外的自用水,应采用再生水。中水输配水系统应建成独立系统,输配水管道宜采用非金属管道,中水用户的配水系统宜由用户自己设置;中水用户的用水管理,应根据用水设施要求确定,并应进行水质水量监测、补充消毒、用水设施维护等工作。
(4)中水系统安全措施和监测控制:①再生利用工程应精心设计,设计规模应为二级处理规模的80%以下。②中水厂与各用户应保持畅通的信息传输系统,以便对各种变动情况及时采取措施。③中水管道严禁与给水管道误接,应设置明确标识。④中水厂和用户都应进行水质分析和利用效果检验。⑤回用系统管理操作人员应经专门技术培训,持证上岗,以保证污水再生利用系统正常运行。
3、污水再生利用工作中存在的问题
由于污水再生利用的复杂性,开展污水再生利用必须注意以下几方面:
①制定污水再生利用系统的总体规划,以指导再生水厂和再生水管道的建设和管理。
②正确评价污水再生利用的环境和公众健康风险。
③建立污水再生利用奖励机制,制定鼓励污水再生利用的相关政策。
④加强对再生水利用的宣传、引导。
⑤制定城市节水和污水再生利用的技术指标体系;定期适当集成的技术措施;制定适当超前的标准、规范,为技术发展留下空间。本着“优水优用,劣水劣用”的原则,再生水生产系统在设计上要留有一定的灵活性,配水系统要便于分质供水,依不同的使用对象和相应标准,确定不同的处理技术,可大大节省工程投资和运行成本。
四、再生水项目运营管理及技术经济效益分析
再生水技术经济效益方面主要有:
1、再生水生产系统的建设费用低廉
再生水水源的获得既不需要远距离引水的巨额工程投资,也无需支付水资源费;其处理工艺远比自来水厂简捷,投资与维护费用都要节省。
2、再生水生产系统的运行费用经济
以二级处理水为原水的污水深度处理流程与给水净水流程相比,具有流程短,消耗少的特点。再生水生产系统若设于二级污水处理厂内,可节省建设投资并提高了人力资源的利用率。
3、再生水所得的收入,可补贴污水处理的部分费用,使污水处理厂的运行进入“生产―销售―再生产”的良性循环
4、污水再生利用提供了一个经济的新水源
关键词: 水资源论证;可持续发展;生态环境
中图分类号:S891文献标识码: A
随着人口的增长和经济的快速发展,水资源危机与日俱增,水资源可持续开发、利用及其定量评价已成为众多学者研究的重点。近年来,石家庄市结合排水管网工程改造和城市防洪工程建设,精心谋划和实施了一系列重大水环境治理工程,这些工程的建设极大的促进了整个城市生态环境的改善,提高了城市的知名度和美誉度,带动了城市经济发展,其中就是其中之一。本文通过对石家庄市外环水系东南环工程水资源论证,系统地了解水资源论证工作的具体过程,统筹解决区域水资源问题,保证水资源合理配置,为建设项目取水提供决策依据。
1项目区水资源概况
石家庄市位于河北省中南部,地处太行山东麓,华北平原西缘,西倚太行山,北临滹沱河,东南部为平原。区内地形平坦。石家庄市区水系包括北部滹沱河水系、西部山前河水系包括河、方台沟、台头沟、金河、南泄洪渠等5条排洪排沥河道。依据《石家庄市第二次水资源评价报告》成果,石家庄市区多年平均年降水量为496.8mm,径流深79mm,径流系数0.15。地表径流的时空分布与降水基本相同;分析区地下水资源量为23308万m3,其中市区17794万m3,栾城县5514万m3;分析区多年平均地下水可开采量为28132万m3,其中石家庄市区20754万m3,栾城县7378万m3。
项目区地表水开发利用因缺少调蓄工程,尚无直接利用,地表水利用主要依赖于岗、黄水库等外调水。地下水是本区的主要供水水源,2003~2009年市区年平均地下水开采量为29749万m3,超采量为11955万m3,开发利用程度为167.2%。项目区水资源开发利用存在的主要问题是水资源缺乏,且地下水超采严重,污水处理有待加强,并应加大再生水回用。
2 建设项目用水合理性分析
2.1取水合理性分析
东南环水系的主要任务是构筑城市东南部生态湿地景观,同时解决东南部再生水、雨水资源综合利用问题,属于城市生态景观类建设项目。石家庄市属缺水城市,地下水严重超采,地表水资源也已开发殆尽,南水北调水源主要用于保障城市生活和工业用水,目前尚没有生态用水指标,因此本项目取用城市再生水和雨水,符合水资源规划,符合石家庄市水资源特点。
2.2 项目需水量计算
依据东南环水系设计的分段蓄水方案,拟分为5段分别计算各项用水量及总用水量。根据公式Q总= Q蒸+ Q渗+Q绿,经计算,建设项目年总需水量为2399.00万m3,水面蒸发、水体渗漏及绿化用水量分别占总需水量的2.89%、88.51%和8.60%,详见下图。
2.3 项目用水合理性分析
依据《河北省地方标准用水定额》,河湖生态补水的用水定额为5-10万m3/hm2.a。建设项目总用水量中扣除绿化用水后为2192.60万m3,水面面积为257.38 hm2,则取水指标为2192.60/257.38=8.52万m3/hm2・a,符合《河北省地方标准用水定额》的要求。
3 建设项目取水水源论证
根据本项目周边的水资源状况,可向东南环水系供水的水源有:桥西污水处理厂、桥东污水处理厂、高新区污水处理厂的再生水、黄壁庄水库地表水、南水北调中线水、地下水、雨水等水源。本项目用水主要为生态景观用水和绿化用水,故项目以城市再生水为主要取水水源,并以雨水收集系统收集的雨水作为补充水源。
3.1 城市再生水水源论证
本工程需用水量为2399.00万m3/a,预测2011年桥西污水处理厂可利用再生水量为5434.85万m3/a,扣除已有用户后可利用再生水量为3244.85万m3/a;预测2011年高新区污水处理厂可利用再生水量为2044.00万m3/a,2011年两个污水处理厂扣除已有用户后可利用再生水量为5288.85万m3/a。预测2020年桥西污水处理厂可利用再生水量为5310.75万m3/a,扣除已有用户后可利用再生水量为3120.75万m3/a;预测2020年高新区污水处理厂可利用再生水量为2336.00万m3/a,2020年两个污水处理厂扣除已有用户后可利用再生水量为5456.75万m3/a。能够满足本项目的取水要求。
3.2 雨水取水水源论证
通过计算,丰水年项目区收水范围内可收集的雨水量约为15.08万m3,平水年项目区收水范围内可收集的雨水量约为13.62万m3,枯水年项目区收水范围内可收集的雨水量约为12.09万m3。石家庄市气候属季风气候,降水的季节分配很不均匀。因此,雨水水源极不稳定,保证程度较低,只能在降雨过后起到补水的作用。
4 建设项目取水、用水的影响分析
4.1取水影响分析
本项目实施后由两个污水处理厂处理的城市再生水结合雨水排放系统向东南环城水系补水。取水水源为处理后的再生水和雨水,对区域水资源的影响从三个方面分析:一是对水资源量的影响,建设项目年取水量为2399.00万m3,项目取用的是经过处理后的城市再生水和雨水,因此本项目取水对区域水资源影响甚微;二是水环境的影响,桥西污水处理厂有固定用户,项目取水是优先满足已有用户用水后的剩余水量,因此项目取水对污水处理厂已有用水户无影响;三是对其他用水户及下游河流的影响,项目取水虽然减少了总退水渠至河段约2400万m3/a的水量,但仍有约13000万m3/a的水量排入总退水渠,对用污水灌溉的农户不会产生影响,对下游河段无不利影响。
4.2用水影响分析
该项目用水消耗项为蒸发、渗漏、绿化用水,总用水量2399.00万m3/a,其中渗漏损失量2123.35万m3/a,约占项目总用水量的88.51%,因此用水影响主要是分析渗漏对地下水水质影响。东南环水系地处石家庄市地下水位降落漏斗区,地下水位埋深30m~35m,埋藏较深,包气带厚度较大,包气带岩性结构为上部以粉砂、粉细砂和粉质粘土为主,下部以中细砂、中砂和粉质粘土为主,吸附降解污染物能力较强,能够对渗漏水起到净化作用,不会对地下水水质造成明显的不利影响。
5 退水的影响分析
该项目退水主要是雨季泄洪,退水排入东南退水渠。退水影响主要是对东南退水渠的影响。根据河北省水利厅、河北省环保局关于颁布《河北省水功能区划》的通知(冀水资(2004)42号),涉及到本论证范围的有一个功能区即河石家庄农业用水区,规划水质类别为Ⅴ类水。本项目用水为景观用水,其水质满足地表水环境质量标准Ⅳ类,也满足水功能区的规划水质类别。项目建成后,每年有约13000万m3的水经总退水渠进入河,因此对已有用户没有影响。项目退水对区域水资源环境和已有用户没有明显不利的影响。
6 水资源保护措施
城市再生水作为东南环水系生态景观用水,要严格控制入渠水质。通过综合截污治理,减少点污染源和面污染源的入渠污染负荷量,控制渠道水质出现富营养化及其它水质污染问题,主要措施有:点污染源治理、面污染源治理、控制河道附近工业及生活污水排放、禁止直接排入湿地、加强水质监测工作,防止水污染事件发生。
7建设项目取水影响补偿建议
项目建设是否需要补偿,主要从项目取水、用水、退水对第三者用水权益是否造成损害,对公共利益是否造成影响,主要表现为取水对其它用水户的影响;用水对区域水环境的影响;退水对河的影响等。根据以上分析,项目建成投产后,不会对周边环境及第三者产生不利影响。不需制定补偿方案。
8建设项目水资源论证结论
通过以上的分析得出如下结论:本工程主要取用城市再生水2399.00万m3/a,预测2011年、2020年两个污水处理厂可向本项目提供的再生水量分别为5288.85万m3/a,5456.75万m3/a,能够满足项目用水水量需求。两个污水处理厂升级改造后的再生水经湿地公园处理后,达到景观娱乐用水水质标准A类,满足项目用水水质要求。通过设置10处雨水收集系统,可在降雨产流后进行补水。但因雨水水源的保证程度低,仅能作为项目的补充水源。因此项目取水水源结构合理。两个污水处理厂的再生水水量、水质能够满足项目用水要求;雨水因其可靠性较差,可作为项目的补充水源。项目用水消耗项为蒸发和渗漏,蒸发可湿润当地空气,调节当地小气候;渗漏可补给沿途及项目区周边浅层孔隙水,经过土层的过滤、吸收、降解等综合作用,对孔隙水水质影响轻微,因此,有利于环境改善和水生态修复。
综上,本文仅针对该项目对水资源论证过程做了较为详细的论述,可为相似项目提供参考,但具体情况应视项目而定。
参考文献
[1]《水资源评价导则》(SL/T238-1999);
[2]《建设项目水资源论证导则(试行)》(SL/Z322-2005);
[3] 王树谦陈南祥《水资源评价与管理》水利电力出版社。
1.1 我国的供水状况
1.1.1 水资源状况
地球上总的水体积大约为14亿km3,其中只有2.5%是淡水,大部分以永久性冰或雪的形式封存于南极洲和格陵兰岛,而可供人类利用的部分仅有20万km3 [1]。中国多年平均水资源总量28100亿m3,人均水资源量2200m3,排在世界第88位,人均水资源仅为世界人均的四分之一[2~3]。根据“国际人口行动”对我国水资源进行的总体评价,预计到21世纪中叶我国人口达到16亿高峰时,人均水资源量将下降到1760m3,全国将接近用水紧张国家的边缘[4]。而且,我国水资源的时空分布不均,南方多北方少,更加剧了局部水资源的短缺状况。北方干旱半干旱地区全年的降水量主要集中在7、8、9三个月,使得这些地区可以利用的水资源尤其显得不足。
1.1.2 供水现状调查
从20世纪50年代中期到90年代末期,我国城市年总供水量从9.6亿m3增加到470.5亿m3,其中工业用水289.4亿m3,占61.5%;城市生活用水181m3,占38.5%。目前城市年总供水量已达640亿m3,2000年底日供水能力达21.8亿m3,供水普及率达到96.7%,估计目前城市用水缺水率平均为10%[5]。其中,经济发展比较迅速的沿海地区缺水严重的城市供水情况如表1所示。
分区
城市数(个)
1990年城区人口(万人)
1990年供水量(亿m3)
2000年城区人口(万人)
2000年供水量(亿m3)
沿海地区合计
48
7133.44
129.76
9565.50
153.54
北方片
环渤海区
25
4087.59
55.52
4760.30
60.13
苏沪区
9
1575.52
48.59
2122.10
55.17
小计
34
5663.11
104.11
6882.30
115.3
南方片
浙闽区
5
488.20
8.72
868.20
10.74
两广区
7
908.60
16.0
1719.50
22.21
海南
2
73.33
0.93
95.50
5.29
小计
14
1470.13
25.65
2683.20
38.24
资源来源:根据水利部1993、2000年关于我国城市缺水情况的报告(整理)
1.1.3 各用水方向的用量及比例情况
城市工业用水由工业规模大小和工业行业结构确定。工业用水中火电是第一大部门,占工业用水量的1/4左右,其次是造纸、化工、冶金、食品4个行业。主要工业行业单位产品用水量见表2。(其中包括市政环境用水、商业、办公、事业单位用水和居民生活用水等)近年来,随着我国城市人口增加和生活水平提高,生活用水急剧增长,全国城市生活用水年平均增长速度为3~5%。我国不同城市规模城市生活用水量见表3。从表3可以看出:特大、大城市生活综合用水量在177~260.8L/人d之间;中、小城市生活综合用水量在136~208L/人d之间;北方城市用水量明显低于南方城市;居民生活用水占综合用水的50.5%~79.2%。2000年底全国城市平均生活用水量为220.2L/人d。
当前工业用水占城市供水总量的61.5%,到2030年将占68~73%,表明城市水资源利用结构总体来说是从生产、生活并重型向生产主导型转换,因此,注重城市工业节水是减缓城市水资源供需矛盾的关键。
产品名称
单位
用水量
产品名称
单位
用水量
产品名称
单位
用水量
棉纺织
m3/100m
2.5
纸浆造纸
m3/t
210
钢
m3/t
4
毛纺织
m3/100m
31
纸
m3/t
50
轧钢
m3/t
5.5
纺织
m3/100m
3.7
猪屠宰加工
m3/头
0.55
医药
m3/万元
130~250
麻织
m3/100m
760
牛屠宰加工
m3/头
1.20
彩色显像管
m3/只
0.6
粘胶
m3/100m
580
羊屠宰加工
m3/只
0.40
机械
m3/万元
45
涤纶
m3/100m
47
皮革加工
m3/张
0.84
平板玻璃
m3/箱
0.82
印染
m3/100m
2
硫酸
m3/t
20~70
水泥
m3/t
0.8
味精
m3/100m
150
氯碱
m3/t
15~20
载重汽车
m3/辆
18~30
湎精
m3/t
42
染料
m3/t
40~50
轿车
m3/辆
10~20
啤酒
m3/t
42
三胶
m3/t
145
火力发电
m3/SGW
1
罐头
m3/t
65
炼铁
m3/t
8
北 方
南 方
城市
规模
综合
水量
居住
用水量
比例
(%)
公共
用水量
比例
(%)
综合
水量
居住
用水量
比例
(%)
公共
用水量
比例
(%)
特大
177
102.9
58.1
74.2
41.9
260.8
166.8
63.9
94.0
36.1
大
179
98.8
55.2
80.4
44.8
204
103.0
50.5
101.0
49.5
中
136
96.8
71.2
39.9
28.8
208
148.9
71.6
59.1
28.4
小
138
79.3
57.5
58.7
42.5
187.6
148.5
79.2
39.1
20.8
1.1.4 制水和输水成本及供水价格
为了应对水资源供需日益尖锐的矛盾,传统上人们通常采用开发地表水,开采地下水资源,以及跨流域调水作为传统解决方案。在传统方式之外,开发非传统水源是解决水资源短缺问题的另一条行之有效的途径,在非传统水源中,污水再生利用具有广阔的应用前景[7]。
首先,在未充分利用城市污水的水资源能力前,不应上长距离调水和海水淡化项目。目前城市污水处理(二级处理)投资大约在900~1400元/(m3d),在此基础上的再生处理约400~600元/(m3d)。加上管网配套总计600~1000元/(m3d)。到“十五”末期形成40亿立方米水源的投资大约在100亿元左右。而形成同样规模的长距离引水,以大连引英入连为例[8],则需600亿元左右,海水淡化则需1000亿元左右,可见污水回用在经济上具有明显的优势。
其次,在适用的地方使用再生水可以使供需双方获利。国内外同类经验与测算表明,对城市污水厂二级处理出水,采用混凝-沉淀-过滤-消毒技术处理,在管网长度适宜条件下,每日10 000 m3回用量以上工程的吨水投资都应在800元以下,处理成本0.7元以下,远低于城市水价。按现在国内外通行惯例,中水价格一般为自来水价格的50%~70%。以长春市为例,长春市水价4.17元/m3,中水价格以自来水价格的中值60%计,应为2.5元,需水方吨水节省1.67元,供水方吨水获利1.8元左右[9]。供水方两年内可收回投资,供需双方经济效益都十分显著。
1.2 国外的污水再生利用
20世纪上半叶在水和废水处理的物理、化学和生物方面的技术进步,导致了“污水再生利用时代”的到来[10]。国际上,美国、日本、以色列、南非、澳大利亚、俄罗斯等国早已开展污水经处理后回用的工作[11]。
1.2.1 美国模式
美国的城市污水处理等级基本上都在二级以上,处理率达到100%。自1920年在亚利桑那州修建第一个分质供水系统用于浇灌绿地、冲厕、洗车、冷却水和建筑等以来,美国的城市污水再生利用已经从试验研究阶段进入生产应用阶段,再生水作为一种合法的替代水源,正在得到越来越广泛的利用,成为城市水资源的重要组成部分,城市再生水利用设施的数量和规模随之迅速增长。美国再生水利用的范围涉及农业、工业、地下水回灌和娱乐等方面,其比例大致为62%用于各种灌溉和景观,31.5%用于工业,5%用于地下回灌,1.5%用于娱乐、渔业等。
美国再生水利用模式的突出特点是集中处理回用、很少直接用于城市生活杂用。这大概与美国市政管网和污水处理厂普及、生活用水水质标准严格有关。再生水利用工程主要分布于水资源短缺,地下水严重超采的西南部和中南部的加利福尼亚、亚利桑那、德克萨斯和佛罗里达等州。
美国的回用水标准各州不一,并且针对不同的回用对象所制定的标准也不一样,但标准都很严格。加州执行的是22号条例(Title22),克罗拉多州执行的是84号规范(Regulation#84),这些文件都详细地规定了不同回用对象的水质标准,如:用于农业灌溉、工业冷却、市政景观等[12]。而且,美国环保局会同有关方面于1992年提出水回用建议指导书,包括了废水回用各个方面,回用处理工艺、水质要求、监测项目与频率、安全距离和条文说明,它对那些尚无法则可遵循的地方提供了重要的指导信息[13]。
水的回用在美国经久不衰,值得我们借鉴。下面再从几个实例加以详细说明。
(1) 回用于电厂冷却系统
美国电厂冷却水是仅次于农业的主要用水者,生化后的城市污水是可靠的冷却水水源,在西南地区的几个主要发电厂,包括核发电厂,普遍使用处理后的城市污水作为冷却水。在沙漠中兴建的赌城拉斯维加斯,有充足的电力供应,该市二个电厂科拉拉电厂和森路士电厂的冷却水使用拉斯维加斯市污水厂出水。污水厂1981年投产,规模24万m3/d。二级处理出水BOD
(2) 钢厂回用
位于马里兰州巴尔的摩海口的伯利衡钢厂使用背河污水厂40万m3/d再生水已有40年历史。背河污水厂规模68万m3/d,曝气池停留时间6小时,滤池为移动罩滤池,滤后水浊度5以下。用城市污水厂再生水的处理流程为:
(3) 美国21世纪水厂
位于加州橘县水管理区,命名为21世纪水厂。1965年开始研究将深度处理出水回灌地下,以阻止海水入侵,1972年兴建有关工程,1976年投入运行,再生工艺如下。21世纪水厂再生水通过23座多套管井回注地下含水层出水TOC<2mg/L,TN<10mg/L,电导率100μm/cm,浊度0.1 NTU。出水中不得检出大肠杆菌。回注水总量检制在9.5万m3/d。处理流程如下。
(4) 城市绿地浇灌
美国加州的农灌用再生水量很大,占回用水量的60%以此解除该地区干旱威胁。在城镇,大片绿地、树木、高尔夫球场、公园,也是靠再生水浇灌,这部分水占16%。到美国考察,在污水厂内,在市区街道旁,在居民庭院里,随处可见一些管道上标有Reclaimed Water(回收水、再生水、中水)字样,居民每天都要使用再生水浇灌住宅前后草地,污水厂经常进出标有再生水字样的拉水车。污水的再生回用已被居民接受。加州规定的用于粮食作物灌溉的再生处理流程如下。
1.2.2日本模式
日本是个面积窄小的岛国,河流急湍入海,没有大江大湖可作跨流域调水之用,那么日本靠什么支撑了六十年代的经济复兴呢,靠的就是污水回用,他们叫下水处理水的再利用,在各大城市创建并保留使用至今的“工业用水道”,纵穿全市,形成和自来水管道并存的又一条城市动脉。1955年日本开始再生水利用,1978年左右受节能政策调整和城市水荒的影响,从中央到地方制定了中水利用指导计划,从1980年开始以东京为首的中水利用设施建设迅速发展。到1983年3月底,全国有中水项目473个,总回用水量约6.6万m3/d。近年来,平均每年建设130处。到1993年全国有1963套中水利用设施投入使用,其中东京都建设的中水利用设施数量约占全国的44%,福冈地区占19%。中水使用量为27.7万m3/d,占全国生活用水量的0.7%。截止1993年,使用雨水作中水的设施全日本共有528处,水量为500万m3/a。其中东京的雨水利用设施占全国65%,福冈占7%。至1996年,全国有中水设施2100套投入使用,用水量达32.4万m3/d,占全国生活用水量的0.8%。再生水中41%被用于工业用水,32%被用于环境用水,8%用于农业灌溉。日本是工业国,主要用于工业,近几年增加了环境用水,它用于农灌的比例远小于美国。
在日本,城市污水集中处理回用和分散处理回用都大量存在,然而其最突出的特点有两个:(1)分散处理并回用于城市生活杂用的再生水所占的比例很大,(2)独特的工业水道,我们称之为日本模式。对工业用水道的水质各个城市都有不同的标准,日本市政杂用水和景观用水水质标准见表4。下面是日本再生水利用的几个实例及其处理流程。
1. 日本东京都江东地区工业用水使用城市污水厂再生水的处理流程如下:
2. 日本江崎市工业用水使用城市污水厂再生水的处理流程如下。
3. 东京千代田区某楼使用再生水回用于生活杂用水的处理流程。
4. 东京港区某楼使用再生水回用于生活杂用水的处理流程。
5. 日本川崎市的“亲水”再生利用于景观水体的处理流程如下。
水质指标
日本下水道循环利用、市政杂用水标准
建设省景观回用水标准
卫生间
景观
游览
景观
游览
大肠菌值(个/ml)
10
不检出
不检出
10
50/100ml
BOD5(mg/l)
10
10
3/100ml
pH
5.8~8.6
5.8~8.6
5.8~8.6
5.8~8.6
5.8~8.6
浑浊度(度)
10
10
5
臭
无不
无不
无不
无不
无不
色度(度)
余氯(mg/l)
2
0.4
外观
无不
无不
无不
无不
无不
日本政府对供水设施建设和在水价上有较高的补贴,水价对于中水的建设影响并不是主要的;而且中水对国家总体上节水的贡献并不大,不超过全国生活用水量的1%,微观经济效益也并不明显。对于中水建设国家并无硬性的法律规定,公众也未普遍接受。尽管如此,每年仍有上百套的中水建成。这是因为:水荒给社会留下了深刻的影响,从局部地区来讲,人们希望提高供水的保障程度,摆脱水荒的影响。同时,有一些地区,地方政府明文规定要求建设中水。另有一些地区是面临环境对其污水的外排标准比较高,必须进行三级处理,出水经过消毒即可回用。为了扩大规模降低中水的成本,目前中水正在以新建小区为重点,普及中水建设。而一些大城市如东京,则建设了全地区的城市中水系统[14]。
1.2.3 以色列模式
以色列再生水利用最突出的特点是它已经把再生水作为国家水量平衡的重要组成部分。以色列长期缺水,认为把城市污水作为非传统的水资源加以开发利用是唯一的出路,也是容易实现的,早在20世纪60年代,就把回用所有污水列为一项国家政策,规定:废水如果没有用尽,不可采用海水淡化;城市的每一滴水至少应回用一次。污水再生成本大约是海水谈化的1/3~1/5,这种经济性使人们认识到必须优失利用污水。截至1987年,该国已建造了210个市政再生水利用工程,100%的生活污水和72%的市政污水已经回用,回用规模最大为20万m3/d,最小为27m3/d,一般介于0.5~1万m3/d之间。以色列42%的再生水直接回用于灌溉,30%回灌地下和排入河道供间接回用,其余的用于工业和城市杂用。回灌地下的再抽出至管网系统,输送到南部地区,最南部地区甚至将它作为饮用水源。
在以色列,由于水资源异常短缺,因此污水回用量在总供水量中所占的比例很大,目前已超过了10%。具体回用量与供水量见表5。表6是以色列灌溉回用水水质标准。 年份
1985
1990/1991
2000
2010
全国总供水量
205000
145000
209000
224000
农业用水量
149000
77000
126000
125000
市政、生活用水量
44500
56000
68500
77000
废水回收量
21500
26000
38000
52000
农业上污水回用量
11000
18800
35000
45000
污水回用量占总供水量的比例(%)
5.4
13.0
14.6
20.1
灌溉项目
BOD(mg/L)
SS(mg/L)
溶解氧(mg/L)
大肠菌值(个/100mL)
余氯(mg/L)
其它要求
干饲料、纤维、甜菜、谷物、森林
60
50
0.5
限制喷灌
青饲料、干果
45
40
0.5
果园、熟食蔬菜、高尔夫球场
35
30
0.5
100
0.15
其它农作物、公园、草地
15
15
0.5
12
0.5
需过滤处理
直接食用作物
即使是再生水也不能用于灌溉
其它部分国家的再生水利用实例见表7,此外阿根廷、巴西、智利、秘鲁、科威特、塞浦路斯、突尼斯等国都开始利用再生水,用于农业灌溉的比例最大。
国家
城市
再生水利用规模(104m3/d)
回用对象
俄罗斯
莫斯科
55.5
工业
波兰
费罗茨瓦夫
17
灌溉、地下水回灌
墨西哥
联邦区
15.5
浇灌花园
沙特阿拉伯
利雅得
12
石油提炼、灌溉
印度
孟买
0.015~0.025
商业大楼杂用水
南非
约翰内斯堡
5
电厂冷却水
纳米比亚
温得和克
0.045
饮用水
1.3 国内的污水再生水利用
1.3.1污水资源分析
经济建设和城市化的快速发展,使城市污水排放量增长很快。目前,我国城市污水年排放量已达414亿立方米,已建污水处理设施400余座,城市污水处理率达到30%,二级处理率达到15%。根据“十五”计划纲要要求,到2005年中国城市污水处理规模将超过4 000万m3/d,城市污水集中处理率将达到45%,这就给城市污水再生利用创造了基本条件。
1.3.2污水再生利用的适用性
经济的发展和城市化进程的加快,以及水污染问题的日益严重,也导致我国的城市缺水问题十分突出。据统计,我国目前668座城市中有400多座城市存在不同程度缺水,其中136座城市严重缺水,日缺水量达1600万立方米,年缺水量60亿立方米,由于缺水每年影响工业产值2000多亿元人民币[4~5]。严重缺水城市主要集中在北方,占全国的2/3,占南方城市总数的30%;南方占全国的1/3,占南方城市总数的17.8%。北方缺水城市中主要是资源型缺水,即城市发展的需水量超过当地水资源承受能力;南方缺水城市中除沿海少数城市外,基本上属于工程型或污染型缺水,即因工程设施不足或水质受污染造成。
一方面城市缺水十分严重,一方面大量的城市污水经治理后又白白流失,浪费了大量的可利用资源。和城市供水量几乎相等的城市污水中,只有0.1%的污染物质,远低于海水中3.5%的量值。水在自然界中是唯一不可替代的、也是唯一可重复利用的资源。城市污水就近可得,易于收集,再生处理比海水淡化成本低廉,基建投资比远距离引水经济[18~19]。城市污水可以作为可靠的第二水源,这已成为当今世界各国在解决缺水问题时的共识。但是,由于污水再生利用的复杂性,在我国开展污水再生利用必须注意以下几个方面的工作:
第一,制定污水再生利用系统的总体规划。由于再生水的需求者通常比较分散,用水量较小,因此铺设再生水管道系统是推广污水再生利用的关键。为了保证处理后的再生水能够送到各个用户,首先必须编制城市污水再生利用规划,确定污水深度处理的规模、位置、再生水管道系统的布局,以指导再生水厂和再生水管道的建设和管理。由于以前的道路和市政管道建设时未能预留再生水管道的位置,或者即使可以安排再生水管道也需要破路才能施工,这便造成了推广城市污水再生利用的一个主要困难。
第二,正确评价污水再生利用所具有的环境和公众健康风险。若污水再生利用技术缺乏或不当,会造成严重后果。因此,在计划污水再生利用工程以前,要对其环境和健康风险进行详细、科学的不确定性分析和风险评价[20]。但是这一过程涉及的系列环境评价和经济评价技术在我国都未尽完善,从而增加了发展污水再生利用的风险。
第三,建立国家专项节水基金,发行债券,也可借助民间和外资力量,多方面多渠道筹集资金,支持、鼓励建设节水和污水再生回用设施。目前,污水再生利用的成本还比较高,尤其是规模较小的中水工程。按北京市统计,只有水量大于150m3/d的污水再生利用工程在经济上才是可行的,而现有建筑中水的规模大多小于该值[21]。因此对于分散型污水再生利用设施而言,中水成本与自来水价格以及城市污水处理费相比并不低,在成本上往往不具有竞争优势。此外,建筑中水系统还要涉及室内甚至整个城市上下水系统等的改造,给用户和市政增加了额外的负担[22]。
第四,对公众进行适当的宣传、引导。国内公众仍未完全接受污水再生利用,主要是由于信息不充分,对健康的担忧,心理的障碍以及出于成本上的考虑所造成的。由于缺乏相应的宣传和公众参与,公众意识不到水资源管理面临的严重问题,意识不到污水再生利用对于保护水资源的重要性,对污水再生利用产生了误解和对健康不必要的担忧,这些都会阻碍他们接受再生水[23]。
第五,制定城市节水和污水再生利用的技术指标体系;定期适用集成的技术措施;制订适度超前的标准、规范,为技术发展留下空间。本着“优水优用,劣水劣用”的原则,依不同的回用对象和相应标准,确定不同的处理技术,可大大节省工程投资和运行成本。
第六,制定鼓励污水再生利用的相关政策。首先是水价体系的不合理。长期来,我国的传统水资源价格一直处于较低的水平,对于用户而言使用再生水并不比使用自来水在成本上有多大的节约,因此我国的水价体系不能够激励用户自动地采用再生水。其次是尚未建立起再生水的收费机制,在这种情况下,污水处理厂不愿意也没有相应的财力进行污水深度处理和管网的投资。最后是污水缺乏污水再生利用产业的投资激励政策,造成了投资来源的匮乏。
1.3.3污水再生利用现状
我国的再生水利用理论研究和实践经历了“六五”期间的起步阶段(1980~1985),“七五”到“九五”期间的技术储备和示范工程引导阶段(1986~2000)和目前的发展阶段[8],主要活动如表8所示。
阶段
时期
研究课题
重大实践项目
政策法规
标准、规范
起步阶段
六五
建设部“六五”计划再生水利用课题
北京市环保研究所中水试点工程;北京国际贸易中心中水工程
引导阶段
七五
水污染防治及城市污水资源化技术
以北京市为首的一批建筑(小区)中水工程
北京市中水设施建设管理试行办法(1987)
生活杂用水水质标准
(CJ 25.1-89)
八五
污水净化与资源化技术
建设部“城市中水设施管理暂行办法”(1995)
景观娱乐用水水质标准
(GB 12941-91);行业规范:建筑中水设计规范,污水回用设计规范
九五
污水处理与水工业关键技术研究
一些集中再生水利用工程
行业标准:再生水回用于景观水体水质标准
发展阶段
十五
污水资源化利用技术与示范
再生水利用被写入“十五”纲要
国标:建筑中水设计规范,污水回用设计规范
目前,我国再生水的用途有以下方面:城市、工业、农业、环境娱乐和补充水源水等。根据具体的使用目的和水质要求不同,水源、污水再生利用的设施和技术也随之不同。
再生水用于城市杂用的具体用途有:绿化用水、冲洗车辆用水、浇洒道路用水、厕所冲洗水、建筑施工和消防用水。市政杂用的再生水与人体接触的可能性较大,因此需要进行严格的消毒。再生水用于农业可以采用直接灌溉和排至灌溉渠或自然水体进行间接回用两种方式。农业用水需求量大,水质要求一般也不高,是污水再生利用产业的主要需求者之一。一般经二级处理的城市污水出水水质都能达到或超过农业灌溉用水标准。国外再生水利用的经验告诉我们,用于农业的再生水量通常都占较大的比重。再生水用于工业包含两方面:工业利用再生的城市污水和工业废水的内部循环。工业对再生水的需求量很大,对水质的要求也多种多样。再生水可用于量大面广的冷却水、洗涤冲洗用水及其它工艺低质用水,因此它最适合冶金、电力、石油化工、煤化工等工业部门的利用[17]。环境娱乐性用水主要为形成娱乐性或观赏性湖泊等。娱乐用水又可以分为主要接触和次要接触两大类。主要接触是指人体同水的接触是长时间的和直接的,并且有吸入的可能,比如游泳;次要接触是指诸如划船、钓鱼和进行观赏等活动,一般情况下并无浸水的可能。根据用水与人体接触的方式不同,必须采用不同的处理程度[24]。污水再生利用的其它方式还包括地下水回灌和饮用型回用。地下水回灌用于防止地面沉降、海水及苦咸水入侵及补充地下水储量。再生水用于生活饮用水源我国尚无先例,但在国外已有应用,如南非的温得霍克市和美国堪萨斯州的查纽特等,而且由于处理得当都未发生卫生问题。但是大多数地区对此仍保持保守态度,如美国环保局认为,除非别无水源可用,尽可能不以再生水作为饮用水源[25]。表9为我国北方部分城市集中污水处理回用工程,表10是我国部分城市建筑(小区)中水系统建设情况,部分工程的处理工艺如下[26]。
1. 中国市政工程东北设计研究院与大连春柳河污水厂经过长期科技攻关与工程实践提出的城市废水回用于工业循环冷却的再生水处理流程:
2. 清华大学与太原化工厂等单位合作,提出城市污水回用于化工循环冷却水的再生处理流程:
3. 中国科学院生态环境研究中心与北京燕山石油化工公司提出石油化工废水回用于冷却的处理流程:
4. 中国市政工程华北设计研究院提出再生水回用于景观水体的工艺流程:
5. 我国以石油污水为原水再生处理回注油田地下的处理流程:
城市
污水处理厂
回用规模
(万m3/d)
回用对象
起始时间
北京
高碑店北小河
30
2
电厂冷却水、道路、绿地绿化、市政、河道
2000年
1995年后
天津
东郊
纪庄子
6
10
工业用
造纸及其它工业
1995年
1995年
石家庄
桥西
景观、河道
2000年前
保定
景观、河道
2000年前
秦皇岛
海港区
2
煤码头用水
1995年
邯郸
邯郸北
4
电厂冷却水
1998年
青岛
海泊河
延安西路
1
0.05
冲厕、浇洒、冷却
洗涤用水
1998年
1990年
威海
0.5
电厂冷却水和冲灰水
1993年
枣庄
景观、河道
2000年前
泰安
2
绿化、河道补水、工业
1995年
大连
春柳
傅家庄
马栏河
1
2.8
4
冷却、工艺用水
浇洒道路、绿地
工业冷却水
1991年
1992年
1995年后
鞍山
20
鞍钢工业用水
1995年后
太原
北郊
南堰
杨家堡
1
5
5
太钢高炉冷却水
化工区工业用水
汾西工业区
1991年
1995年后1995年后
大同
东郊
1
电厂冷却水
1995年后
西安
邓家村
6
绿化、生活杂用、工业
2002年
铜川
0.7
电厂冷却水
1995年后
城市
中水系统数量
运行数
最早开始运行时间
北京
120
60
1985
西安
1
1
1988
烟台
20
不祥
1989
大同
1
1
1991
深圳
29
2
1992
大连
10
2
1996
新乡
1
1
1996
*截止到1996年底,含在建项目
最近,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,城市污水再生利用国家标准化管理委员会批准并实施的三项国家标准:《城市污水再生利用 分类》(GB/T18919-2002);《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002);《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)。这三项城市污水再生利用国家标准的颁布实施填补了我国城市污水再生利用水质标准的空白,为实现污水资源化提供了技术依据。该系列标准还包括《城市污水再生利用补充水源水质》和《城市污水再生利用工业用水水质》。
再生水的价格是污水再生利用市场化的核心要素。一方面,在再生水的水质和水量能满足安全性和稳定性的情况下,价格是决定需求的主要因素,合理的价格机制能够对再生水的需求产生经济激励。另一方面,再生水的价格水平又决定了污水再生利用企业是否能够得到足够的收益以满足其财务平衡的需求。因此为了培育再生水市场并为污水再生利用产业的良性运转提供资金保证,应当建立起再生水的收费制度,以补偿污水再生利用设施的投资、建设和运营的支出。
目前我国再生水的收费制度存在的主要问题是:再生水水价过低或甚至没有价格,以及再生水的价格管制政策沿袭了传统的收益率管制政策。在前一种情况下,由于没有其它措施保证污水再生利用产业投资者的基本收益,使得该产业缺乏足够的市场资金投入。而后者可能会造成污水再生利用企业的成本膨胀,而不利于提高产业效率。因此,必须建立我国再生水价格的合理体系,保障我国污水再生利用产业的良性运行。
污水再生利用产业在我国尚处于发展之初,它在未来是否能够发展到一定的市场规模,成为缓减水资源短缺和水污染严重的重要手段,将不仅取决于其自身的经济技术可行性,而且还与政府的产业政策密切相关。健全的污水再生利用产业政策可以发展污水再生利用产业,扩大再生水的需求,提高污水再生利用在解决水资源短缺的诸多解决方案中的重要性;可以规范污水再生利用产业,保障再生水安全性和经济效率目标的实现;可以激励污水再生利用企业提高运营效率、降低成本;可以优化政府职能,为污水再生利用产业的发展提供良好的体制环境。
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攻坚黑臭河流治理
萧太后河始于公元988年,是京城第一条人工运河,距今已有千年历史。最初是为运送军粮所用,后成为皇家漕运的重要航道,是辽南京城(今北京西城区一带)重要的粮食物资供应通道。在元代开通惠河后,萧太后河终结了自己作为京城水路交通大动脉的历史使命,变成了一条服务于两岸人民生产、生活用水需要的普通河流,在饮水灌溉、抗旱排涝等方面继续发挥着重要作用。上个世纪50年代之前,萧太后河里的水仍清澈甘洌,水里螺蛳成群、小鱼穿梭。
萧太后河是北京市南部城区及朝阳区南部的主要排水通道。近几十年来, 萧太后河出现了一些问题,主要表现在由于河道纵坡较缓、沿线淤积明显,汛期区域排水不畅,内涝成灾;河道沿线私搭乱建现象严重,违章建筑占据河道的管理范围,成为制约河道行洪的瓶颈;河道内污水横流,恶臭弥漫,水环境严重恶化,严重影响周边居民的生活质量。
2016年底,北京市长蔡奇调研全市水环境建设工作的时候,提出,加快城市副中心水环境建设,集中精力开展城市副中心水环境治理的攻坚战。打好城市副中心“16+2+6”水环境建设攻坚战,实现萧太后河的水清岸绿,努力营造城市副中心蓝绿交织、清新明亮、水城共融的生态环境。(其中“16”指的是16条入通州的河道,包括顺义区4条:潮白河、中坝河、月牙河、小中河;朝阳区9条:温榆河、坝河、小场沟、通惠河、南大沟、太后河、通惠北干渠、通惠西排干、凉水河;大兴区3条:新凤河、凤港减河、凤河。“2”指的是的”北运河、潮白河两条生态带。“6”指的是结合副中心河流水系及镇域等实际情况划分的城北、河西、两河、台马、牛、于永六个片区)。
萧太后河起源于朝阳区十里河村北,流向自西北向东南,在通州区张家湾汇入凉水河,全长23公里(朝阳段12.4公里,通州段10.6公里),流域面积102平方公里,是连接中心城区和北京城市副中心的一条重要廊道。
据北京市发展改革委基础处相关负责人介绍,为实现萧太后河水清岸绿的目标,市级相关单位、朝阳区、通州区市区联动、上下游联动治理。
一是利用再生水回补萧太后河。针对萧太后河水量不足的问题,本市通过第一个污水三年行动方案对萧太后河进行截污治污,通过定福庄再生水厂及其配套管网建设为萧太后河截流污水、补充再生水。定福庄再生水厂,处理规模为30万立方米/日,主要承担朝阳区东南地区的污水处理任务,出水水质主要指标达到地表水Ⅳ类,新建管径1200-1600毫米的截污干管8.86公里,总截污输送能力每天15万吨,将沿河收集污水并输送到定福庄再生水厂,经过再生水厂处理后,通过9公里长的再生水管线,将再生水引入萧太后河。目前定福庄再生水厂已建成运营,今年6月起将为萧太后河补充最高10万立方米的高品质再生水,为萧太后河实现水清岸绿打下坚实的水源基础。
二是启动多项景观提升及生态修复工程。如朝阳区萧太后河滨水绿色文化休闲廊道工程,西起西大望路,东至通马路,全长12.4公里。新建改建闸坝7座、桥梁5座、新增绿化面积4000亩、湿地1000亩,新建公园3座、绿道24公里,同步实施河道疏浚和防护,并新建水体循环系统。
又如通州区萧太后河景观提升及生态修复工程。通州区萧太后河分为三段进行治理,主要是通马路至京哈高速段、环球影城改线段以及六环路至入凉水河段。萧太后河通州段作为凉水河的重要支流之一,在通州城市副中心和环球影城的建设中发挥着重要的作用。为打通排水出路,保障城市副中心防洪排水安全,实施萧太后河(环球影城段)改线工程,治理河道4.5公里。萧太后河(通马路至京哈高速)段长约为3公里。河萧太后河(东六环至凉水河段)长约3公里。治理内容主要包括河道疏挖、水质改善、景观提升等。今年以来,按照通州水务PPP实施方案和聚焦攻坚实施方案,萧太后河通马路至京哈高速段、六环路至入凉水河段已开工建设,正在由中标社会主体加紧建设,建成后成为副中心南部地区的防洪、生态屏障。
以PPP模式引入社会资本
北京市发展改革委基础处相关负责人表示,城市副中心水环境建设创新投融资模式,吸引了百亿级社会资本的进入。市政府大力推进污水领域市场化,中心城区以排水集团为特许经营主体,整体负责污水处理和再生水利用设施投融资、建设和运营管理。同时,创新城市副中心水环境建设投融资模式,以区域为对象,按照“两带六片区”,将总投资220亿元的项目纳入PPP实施方案,吸引社会资本132亿元参与副中心水环境建设。萧太后河通州段治理位于副中心水环境建设中“两带六片区”中的河西片区和台马片区,正在由社会投资人加快组织实施。
工业企业水资源利用率不断提高
取水总量大幅下降
2013年攀枝花市354户规模以上工业企业,取水总量28532万立方米,比上年同期下降11.3%。其中,陆地地表水22079.6万立方米,比上年同期下降15.3%;地下水111.4万立方米,比上年同期上升18.5%;自来水6050.8万立方米,比去年同期上升5.4%;其他水290.2万立方米,比上年同期上升14.1%。
外供水量7570.4万立方米,增长9.3%。扣除取水量中的外供水量,净取水总量20961.7万立方米,比上年同期下降16.9%(见表1)。
地表水是工业企业取水主体
陆地地表水主要是直接采自河流、水库、湖泊等地表水源的水,由于取水方法简单、价格成本较低、对企业生产经营成本影响较小等因素成为工业企业取水的主体。2013年,陆地地表水取水总量占规模以上工业企业取水总量的77.4%,比重虽比上年同期下降了3.7个百分点,但仍是工业企业取水的主要来源;其次是自来水的取水总量,占21.2%,比重比上年同期上升3.4个百分点;其他水占到第三位,占1.0%,这一部分主要是雨水收集和再生水利用(见表2)。
废水排放持续下降,重复用水率提高
攀枝花市规模以上工业企业在注重节约用水的同时,也加大了对工业企业废水排放的整治和循环用水的普及,工业废水排放持续下降,重复用水效率提高。2013年,规模以上工业企业废水排放量3347.6万立方米,比上年同期下降2.8%。重复用水量133283.9万立方米,重复用水率比上年同期提高0.57个百分点。
工业用水具有较高的集中度
2013年攀枝花市规模以上工业分布的28个行业大类中,工业取水量超过10000万立方米的行业有6个,分别是煤炭开采和洗选业,黑色金属矿采选业,石油加工、炼焦和核燃料加工业,化学原料和化学制品制造业,黑色金属冶炼和压延加工业,水的生产和供应业,总计取水量达27181.3万立方米,占攀枝花市取水总量95.26%(见表3)。
百户重点耗水企业节水效果明显
攀枝花市有37户工业企业被纳入了四川省“百户企业节水行动推进方案”。加大科技技术节水力度,开展节水工程,水资源利用效率不断提高。2013年工业取水总量16972.8万立方米,比上年同期下降21.7%,低于全部规模以上工业取水降幅10.4个百分点。其重复用水率高达85.40%,比上年同期提高0.21个百分点。
企业用水仍存在死角
非常规水源的利用程度偏低
2013年,攀枝花市规模以上工业企业雨水收集利用的达10家,雨水收集利用量96万立方米,比上年同期增长11.3%;再生水利用企业3家,再生水利用179万立方米,比上年同期增长17.1%。雨水收集和再生水利用虽然增幅大,但占取水量的比重很小(0.96%),利用程度较低。
再生水是国际公认的“城市第二水源”,据有关资料显示,每天每使用1万立方米的再生水,就相当于建设了1座400万立方米的水库。在水资源越来越紧缺的今天,加强雨水的收集,提高再生水的利用是工业节水的最好方法之一。
用水管理制度不健全
2013年,消费地表水的企业中,有68家企业未付费,占地表水企业总数的53.13%,总计消费地表水1590.4万立方米,占地表水总消费量的7.2%;在消费地下水的企业中,有14家企业未付费,占地下水企业总数的63.6%,总计消费地下水15.79万立方米,占地下水总消费量的14.17%。
部分企业用水不付费,主要原因是一些相关制度颁布实施后,后期监管没有同步跟上。企业没有节水管理机构及管理人员,取水用水量没有严格的计量,仅根据经验评估上报。政府对这些企业的用水收费没有科学严谨的依据和统一标准,只按照其打井数量或年度收费,这种粗放型的管理方式必然导致粗放型的取水用水方式,企业意识不到水资源污染带来的恶果和缺水造成的困难,造成水资源的极大浪费。
调结构改政策,促进水资源利用率再进一步
着力调整工业结构
调整工业结构是保护水资源的根本出路。在制定和落实工业发展规划时,要充分考虑水资源的承受能力,科学调整工业结构和用水结构,限制高耗能、高耗水、高污染行业的发展。按照以水定供、以供定需的原则,考虑当地水资源承载力,调整工业结构和布局。
完善企业用水计量和收费机制
按照国务院、国家发改委关于推进水价改革促进节约用水、保护水资源的要求,进一步完善工业用水价格机制,对水价实施分类计算,用水企业要合理地缴纳水资源费,要求企业必须安装水表,准确统计用量,根据用量收取费用,促进企业科学合理用水、节约用水。
关键词:城市发展;小区污水;回收利用
随着人口的增大、城市的发展、城市化进程的加快以及可用水资源破坏程度的加大,城市水资源短缺与用水需求量增加的矛盾日益突出。中国是一个严重缺水的国家,同时还存在着水资源浪费的现象,许多地区的水资源已经成为当地经济发展的瓶颈。而城市污水的再生利用是缓解地区水资源日渐短缺与用水量不断增长的矛盾、保护和改善城市水环境的重要措施。在不危机公众健康的情况下,应大力提倡城市污水的再生利用。若全面推广化整为零的污水处理方式,采用就地消化的小区污水再生利用模式是一种可以选择的途径。
一、 小区污水就地处理的效益
与从远距离、集中处理的污水处理厂调水相比,污水就近收集和处理、所生产的再生水就地利用更容易节省管道等输水设备的基建费用和运行费用。小区(包括商业、文化、教育)污水的就地处理,可以大大减少集中处理厂的污水处理量,从而可以减小其处理规模。如果缺水城市普及小区污水再生利用项目,则可以使集中处理厂的处理规模减少30%以上。
营养物含量较低的小区污水就地处理可以缓解对城市污水的稀释,增大污水处理厂有机物含量,从而增大处理厂运行的经济合理性。
小区不仅节约了水资源,而且还可以适当美化和改善小区的环境。小区生活范畴利用的再生水量大大低于再生水量,因此有相当一部分再生水通过一定的方式,回归大自然,这对有利于改善小区的环境、小气候和生态的平衡。城市普遍推广小区污水的再生利用,通过地面渗透,有助于提升地下水位。
污水也可以通过生物学处理。具体来说是通过微生物所产生的酶,氧化分解有机物,从而使水得到净化。其中起主要作用的是细菌,污水中可溶性的有机物直接被菌体吸收;固体和胶体等不溶性有机物先附着在菌体外,由菌细胞分泌的胞外酶分解成可溶性物质,再被菌体吸收,通过微生物体内的氧化、还原、分解、合成等生化作用,把一部分有机物转化成微生物自身组成物质,另一部分有机物被氧化分解为co2、h2o等简单的无机物,从而使污染物质得到降解。
二 、 小区污水再生利用的可能性
从技术层面上讲,小规模的生活污水设施已逐步趋于成熟,应该不是推广小区污水的再生利用的障碍。在进行小区的规划建设过程中实现利用和处理水量的平衡,同时保持水生态的平衡是实现污水再生利用的必备目标。
小区用水的循环利用以一种开环的方式运行。生活用水通过人们每天的使用,从城市供水系统源源不断地进入小区。人们在室内只能在冲厕、拖地、浇灌家庭绿色植物等方面使用一部分再生水。有相当一部分经过处理的水是通过改善小区环境来消化平衡。这就需要通过对小区用水量的周密计算和规划,使其在小区范围内的处理系统的运行和再生利用过程中加以平衡。这乃是通过人们使用,以及通过大气的蒸发和向地下的渗透,形成了一种与大自然的良性循环,这亦是合理利用水资源的循环经济在城市建设中的体现。
进行良性、生态的小区的污水再生利用,需重视研究小区中水水质的标准问题。这是保证良好的生态环境的前提。中水的用水安全性则要求中水生产管理更加科学、更为严格。
污水利用的开展在一定程度上将促进污水处理设施的运行管理和污水处理工艺的改进与优化,促进对用水、废水、水圈的认知深度。由于实施小区小区的污水再生利用,其中水在内部循环,一些有害物质会聚集、富集,对人和环境产生不良影响。特别是有害生物,在富营养化的情况下,繁殖更快。因此,必须严格控制水中病原体微生物和重金属的含量。
还有相当一部分的中水用于绿化和美化环境,因此,从环境美学的角度考虑,为防止这些水体中藻类过度繁殖和产生恶臭等问题的出现,提出去除水中营养物的要求十分必要。
在提高水质标准的前提下,但水质标准也必须考虑到有利于优化技术、建设方案,以及经济营运等方面的因素,以求得最佳的营运效果。
三 、小区污水再生利用的实施
再生水作为限制性娱乐用水。限制性娱乐用水指仅用于垂钓、划船
其它人类不会直接接触的、与水相关的娱乐活动的水,而且这些水体中生长的水生植物是不可食用的。这些蓄水设施对水处理程度的要求与具体的用水途径有关:人类接触的可能性越大,需要的处理程度就越高。从环境美学的角度考虑,为防止这些水体中藻类过度繁殖和恶臭等问题的出现,一般要求去除水中的营养物。另外,从保护公众健康的角度考虑,应限制水体中病原体微生物和重金属的含量。
再生水作为非限制性娱乐用水。非限制性娱乐用水指人体可接触的娱乐活动用水,包括但不限于娱乐性湖泊、公共水塘以及鱼池等,但不包括消毒循环利用的游泳池用水。由于这些水体允许人类全身接触,而且其中生长的水生动植物是可供食用的,因此必须严格控制水中病原体微生物和重金属的含量,同时应提出美学要求,且不能对人的眼睛和皮肤具有刺激性。
再生水作为景观灌溉用水。一般不推荐以喷灌的形式使用再生水灌溉居民区草坪,而可以采用地下灌溉或漫灌的形式。一般情况下,漫灌应在夜间进行,并尽量避免公众接触,而地下灌溉形式却可以选在任何时刻。再生水中含有的氮、磷等营养物质有利于植物的生长,因此可适当放宽这些物质在水中的含量要求。由于小区景观是人类休息娱乐的主要场所,因此必须对所使用的再生水中的微生物含量做出严格的限制,以防草坪等植物表面孳生的致病菌对人体产生危害。
再生水作为装饰性喷泉用水。装饰性喷泉以再生水作供水源时必须留有适当的缓冲区,以防止其溅射对人体造成伤害。另外,气溶胶是再生水用作装饰性喷泉的水源时必须解决的问题。再生水中的许多致病菌可以在气溶胶中生活和繁殖,并通过呼吸或接触食品等方式进入人体,对公众的健康造成影响。气溶胶中致病菌的成活和传播与许多因素有关,在有利于致病菌生长的环境中,这些微生物可以传播到几百米以外的地区。因此,从公众健康的角度考虑,致病微生物的含量是装饰性喷泉用再生水的一个重要水质指标。另外,从环境美学角度考虑,色度也是一个重要的限制因素。
小区居民楼冲厕用水。许多新建小区居民楼已经安装了双路供水系统,将再生水用于冲洗厕所,且已取得了一定的效果。再生水进入居民家庭后应注意交叉连接、错接、防回流和空气隔断等的控制问题,以确保再生水不会污染饮用水源。同时,由于居民住宅的卫生间一般处于半封闭状态,因此必须考虑再生水使用过程中散逸的恶臭在室内累积后对室内空气环境质量的影响。
现在国内已经有一些城市进行了小区污水回收利用方面的试点。通过不断探索、不断创新、不断进取,一定会开拓出一条小区污水再生回用的新路。达到保护人类赖以生存的水资源的目的。
参考文献 :
关键词:民用建筑;雨水利用设计;节能环保
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
引言:
随着社会的发展,中国的工业、农业等各个领域都有着优异的成绩,在这些荣耀的背后我们的生态环境和自然资源却受到破坏和浪费。能源浪费,资源短缺问题尤为收到人们的关注,建筑给排水工程设计中的节水节能不容忽视,我们要不断采取新工艺、新材料、新设备等达到节水节能的目的,从生活点滴做起,共同实现节水节能。
一、城市雨水利用节水设计
采取科学有效的城市雨水资源化措施,将城市雨水加以集蓄利用,提高城市雨水的利用率是建设节水型城市的重要措施,具有重大的经济、社会、生态效益。目前较多研究侧重于城市整体雨水利用的探讨,而针对小区内的雨水利用技术探讨研究较少。
1、小区内雨水的收集利用
雨水利用是有效利用城市雨水资源最直接的途径。雨水的收集回用与当地的市政管网系统、雨水水质等外部条件密切相关,可收集的雨水主要来自地表径流和地下径流。小区内的雨水利用来源主要由屋面雨水、地面雨水地下渗透部分组成。由于屋面雨水和地下渗透水水质较好,后期水质处理工艺简单、系统维护方便、运营成本较低且北京市降雨量充沛,因此小区的雨水收集主要采用屋面雨水和地下渗透水。城市小区雨水收集利用工程是一个系统工程,包含雨水收集、雨水净化、雨水输送、雨水供给等方面,收集系统应达到最大限度收集可利用雨水的目的,确定好最佳收集面。一般收集雨水的系统并不复杂,投入最大的是蓄水池,其次是输水管和雨水处理站。雨水的利用用途应根据收集量和回用量随时间的变化规律、水质要求等因素综合考虑确定,常作为景观补水、绿化用水、路面及道路冲洗水、公厕用水等。最后根据原水水质的情况及回用水质要求选择合适的处理工艺路线,设计经济合理的雨水回用处理系统。目前主要有以下几种适用于我国的小区雨水利用方案:(1)渗透管渗透+排放,即在地下埋设透水管,四周填埋砾石,雨水贮存于管道和砾石间隙。(2)不断下渗中水利用+浅沟渗透,即利用水质相对较好且容易收集的屋面雨水,处理后作为杂用水的补充水源。该方案需要较多的构筑物、设备和控制装置,总费用大。(3)高花坛+低绿地+浅沟渗透是一种逐级下渗的模式,下渗率高,工程造价比雨水直接排放要节省10%~20%。屋顶收集的雨水经过高位花坛渗透净化,再与道路雨水一起通过低绿地,经截污设施后,流入渗透浅沟。
一般设计思路可分为以下步骤:了解项目所在地的水资源情况:如降雨的时间分布、降雨量,收集所在地的地质条件资料:如土壤的入渗能力、分水线坡度情况,分析小区再生水的需求量和需求水质,根据再生水量、降雨量季节变化及地质情况设计雨水利用方式,进行可性行研究,评价项目产生的经济社会环境效益。
2012年7月份的大雨给北京带来巨大损失,庞大的降水量,如果被回收利用,在节约水源方面会具有很大的意义。同时可以减轻市政管网高峰压力,提高区域抗涝能力。下面就以北京某项目为例展开研究。
工程概况:单体总建筑面积9万平米,地下三层、地上四层,地上20米、地下15米,2-4层为写字楼,1层、负一层为商场,负二、负三层为车库、设备用房及配套用房,屋面总面积14312m2其中有7227.4m2的屋顶绿化,绿化覆土深600-800mm。
雨水利用指标表
二、雨水利用措施
1、人行道、自行车停车场及大部分建筑室外广场采用透水砖铺装。
2、用地北侧、西侧设下凹绿地及少量覆土大于500mm的普通绿地。
3、主体建筑屋顶设绿化屋顶。
三、雨水利用指标表
备注:3年重现期最大24小时降雨厚度(mm),海淀区取100mm。
由于北京年降水量大,水量充足,且后期雨水水质较好,经简单处理后即可用作绿化用水;本项目为单体建筑,屋顶面积大且有大面积的屋顶绿化,绿化用水用水需求量大、稳定,选用仅收集屋面雨水回用绿化用水方式具有系统简单可靠,投资少,运行稳定等优点。
1、设计水量及水质
(1)雨水收集水量,根据现场监测,每年可收集入渗的地下雨水占全年约65%~75%。本项目汇水面积为87hm2,雨水入渗系数取0.35,北京年平均降水量按1200mm计,入渗雨水收取率按0.45计,则每日可收集雨水量为:
V=Φ×Ψ×H×F×70%/365
式中:Φ:雨水收取率,取0.45;Ψ:入渗系数,取0.35;H:年降雨量,取1200mm;F:汇水面积,取87hm2。计算得可被收集雨量约为:315m3/d。
(2)设计水质。参考后期雨水水质,经现场监测后确定本项目雨水进水水质为:CODcr≤80mg/L;BOD5≤40mg/L;SS≤40mg/L。设计出水水质符合国家标准《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)的有关规定。
2、工艺设计
由于小区再生水需求量较大,考虑在原规划将生活污水再生利用的基础上,将雨水也作为再生水源,与生活污水互为补充。将区内雨水再生利用,一方面可确保再生水供水需求,另一方面尽可能收集雨水作为水源,降低工程造价及运行费用。污水及雨水经再生处理后回用于区域内绿化、冲厕。北京地区降水时间集中,每年汛期降水量占全年的80%,不利于收集利用;但考虑到本项目所在地区地质特点,地下为黄土,雨水渗入地下后,不易排放,利用天然渗水渠可收集到充足的雨水。具体收集措施如下:小区区域内的雨/污水管敷设密度高,含水层与不透水层形成天然集蓄池作为渗水渠,同时利用遍布的检查井,收集区域内雨水。于检查井的接入接出管外壁安装穿孔管,如图1所示。小区内雨水渗入含水层后,各个检查井和雨/污水管形成连通器,雨水遍布于整体含水层内,低洼处的检查井作为收集井,将雨水泵入处理站。
图1
地块内含水层与不透水层形成的天然集蓄池作为渗水渠,当雨水经小区绿地的拦截作用后,渗入小区地下形成含水层,各个检查井和雨/污水管形成连通器,将低洼处的检查井作为收集井,设置提升泵将雨水泵入中间水池,出水经过粗格栅后,进入生活污水深度处理工艺,出水经消毒后回用于小区内生活杂用。
得出以下结论:本案例设计了雨水回收利用系统设600方回收水池一座及回收利用系统,根据项目特点,只回收屋面雨水,回用只用于屋顶绿化,原因如下:1、屋面面积大、雨水杂质少,利于处理。2、屋面雨水原本设计虹吸雨水系统及屋面绿化渗水收集排放系统,雨水收集系统可以利用只需局部改造,初投资少。雨水利用是大趋势,值得推广但要因项目实际情况制宜,避免一刀切才能做到既照顾社会利益,又保证本企业利益,做到双赢。
结束语:
综上所述,在住宅小区建立雨水收集利用工程在技术上是可行的,社会效益、经济效益和环境效益也很可观,雨水收集利用工程值得推广。
参考文献:
[1]刘惠芳。合肥居住区水景观的可持续发展探讨。工程与建设,2009(2)。
关键词:绿色建筑;给排水设计;节水
中图分类号:TL353+2 文献标识码:A
1、绿色建筑给排水设计概述
绿色建筑给排水设计在满足用水安全稳定性以及经济性的前提下,从方案、规划阶段制定节水系统方案,统筹、综合利用各种水资源,在设计、施工、运营等多个方面进行控制和优化,将节水渗透至各个设计的环节。目前我国关于绿色建筑设计运营的现行规范是《绿色建筑评价标准》(GB50378— 2006)。绿色建筑的设计部分主要有五个方面的指标:节地、节能、节水、节材和室内环境质量。绿色建筑的给排水设计标准包括以下几方面:
1.1在方案、规划阶段制定水系统方案,统筹、综合利用各种水资源。设置合理、完善的供水、排水系统。
(1)使用非传统水源时,采取用水安全保障措施,且不对人体健康与周围环境产生不良影响饮用水采用再生水时,优先利用附近集中再生水厂的再生水;附近没有集中再生水厂时,
通过技术经济比较,合理选择其他再生水水源和处理技术。
(2)通过技术经济比较,采取有效措施合理确定雨水集蓄及利用方案。
(3)非传统水源利用率不低于10%。
1.2合理规划地表与屋面雨水径流途径,采用多种渗透措施增加雨水渗透量,降低地表径流。通过技术经济比较,采取有效措施合理确定雨水集蓄及利用方案。
1.3景观用水应采用雨水、再生水等非传统水源,不应采用市政供水和自备地下水井供水。景观水应设循环供水系统;湿地植物水环境无水质恶化现象,并设净化处理等设施。水体梯
级使用,并符合《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB/T18921的要求。绿化、景观、洗车等用水采用非传统水源。绿化灌溉采用喷灌、滴灌等节水高效灌溉方式。
1.4排水系统应采用雨、污分流系统,生活污水的处理按环评批准书实施。
1.5采用节水器具和设备,节水率不低于8%。
(1)采取有效措施避免管网漏损;
(2)应充分利用市政供水余压,采用无负压、变频等节能供水系统;
(3)生活水箱应设在建筑物房间内,容积、材质及密封方式设计合理,水箱、给水管材对水质无污染。
(4)水加热器及热水箱应设在建筑物房间内,设备、热水系统供水及回水管道采用保温隔热技术措施,并优先选用保温效果好的节能环保材料。
(5)空调冷却水应采用循环供水系统,并应具有过滤(或旁滤)、缓蚀、阻垢、杀菌、灭藻等水处理功能。冷却塔应设置在空气流通条件好的场所;冷却塔补水管应设置计量装置。)
1.6游泳池、游乐池、水上乐园等给水系统应采用循环供水系统,并经处理后的水质符合《游泳场所卫生标准》GB9667及《游泳池给水排水设计规范》CECS14的规定;游泳池、游乐池、水上乐园等池水补水应设置计量装置,排出水应梯级利用。
1.7有地下温泉条件的小区采用温泉热水,但必须保护性开发利用,节约地下热水资源;
1.8按用途设置用水计量水表。
2、建筑给排水设计中用水浪费分析
2.1热水供应循环方式不恰当:热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊,若冷水的压力比热水大,使用配水装置时往往要流出很多冷水之后才能将温度调至正常。
2.2中水综合利用率较低:中水是指各种排水经过相应的处理之后,在生活、市政以及环境等范围内可以使用的杂用的非饮用水,即达到符合规定标准的水质。目前,由于对中水利用方面的认识不足,中水处理工艺不完善,且与之相关的政策不健全,使中水利用没能够得到有效地实施,导致这一部分的水资源被严重的浪费。
2.3管网跑冒滴漏与维护管理不当引起的水量损失:给水管网会随着使用年限的延长出现老化、锈蚀、渗漏甚至爆裂;给水配件如阀门、水龙头经过一段时间使用,存在关不住或关不严并且渗漏的现象;管道接口、配件连接处易发生漏水。管网维护检修不及时,也会造成大量的水量损失。
2.4管网超压造成的水量浪费:在消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统中,超压出流现象同样存在。以消火栓系统为例,《高层民用建筑设计防火规范》中规定了消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa,当大于1.00MPa时,应采取分区给水系统;消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时,应采取减压措施。这主要是从管材承压性能和火场灭火的操作性上考虑的,并未考虑到超压出流。栓口压力过大,既会导致灭火时不便于操作,损坏水带,又会浪费了宝贵的消防水量,过早用完了消防水箱、水池中的贮水,增加了灭火的难度。
2.5二次污染造成的水量损失:自来水从净水厂出厂后到用户使用前,会经历很长一段过程。在输送管网、贮水升压设备中或由于敷设条件、以及日常的管理不当都有可能水质变坏,引起了二次污染。二次污染事故的发生,使得建筑给水系统不能正常工作,受到污染的水必须排放,对供水系统的清洗处理,也需耗费大量的自来水,这些都造成了水的严重浪费。
3、建筑给排水设计中的具体节水措施:
3.1设置完善采、合理的供水系统:
3.1.1低区充分利用市政给水压力,高层建筑给水系统合理分区供水,控制超压出流;
3.1.2各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa,水压大于0.35MPa的入户支管(或配水横管)上宜采取适当的减压措施。
3.1.3各分区低层部分的卫生间入户管(或配水横管)上宜采取适当的减压措施。不宜采用共同供水立管串联减压分区供水的方式推荐支管减压作为节能节水的重要措施。
3.1.4给水分区低层部分卫生间入户管处支管减压后的供水静压力在满足卫生器具给水配件额定流量要求的情况下尽量取低值,采取减压限流的节水措施。居住建筑生活给水系统入户管表前供水压力不大于0.2MPa。
3.2选用优质的管材、阀门使用低阻力优质阀门和倒流防止器等,淘汰劣质产品。避免因管道锈蚀、阀门的质量问题导致大量的水跑冒滴漏。
3.2.1管材:给水系统中使用的管材、管件必须符合现行产品国家标准的要求。
3.2.2阀门:选用高性能的阀门、零泄漏阀门。恒温混水阀用于冷、热水的自动混合为淋浴系统提供恒温洗浴用水。
3.2.3室外管道:管道铺设时要采用质量好的管材并采用橡胶圈柔性接口。并增强日常的管道检漏工作。
3.3.节水器具所有用水器具必须满足《节水型生活用水器具》CJ164及《节水型产品技术条件与管理通则》GB18870的规定节水率不得低于20%。
3.3.1给水水嘴应采用陶瓷芯等密封性能好能限制出流率并经国家有关质量检测部门检测合格的节水水嘴。
3.3.2公共浴室及设公共淋浴的场所水温调节器、节水型淋浴头等节水淋浴装置宜采用恒温混合阀等阀件或装置的单管供水,有条件的地方宜采用高位混合水箱供水,多于3个淋浴器的配水管道宜布置成环形;
3.3.3大、小便器应采用节水型产品;坐便器水箱容积不大于6L,优先采用双挡冲洗阀;感应式或脚踏式高效节水型小便器和两档式坐便器,免冲洗水小便器,光电感应式等延时自动关闭水龙头、停水自动关闭水龙头。公共卫生间宜采用红外感应水嘴、感应式冲洗阀小便器、大便器等能消除长流水的水嘴和器具。厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头选用加气式节水龙头。洗衣房可选用高效节水洗衣机。
3.4.合理配置水表等计量装置。
3.4.1住宅建筑每个居住单元、景观及灌溉用水等均应设置水表,分别统计用水量。
3.4.2公共建筑中对不同用途的用水进行分别计量。餐饮、洗浴、中水补水、空调补水分设水表计量。
3.4.3所有水表计量数据宜统一输入建筑自动化管理系统以达到漏水探查监控的目的;
3.4.4大专院校、工矿企业的公共浴室、大学生公寓、学生宿舍公共卫生间的淋浴器宜采用刷卡用水;
3.5.合理设计热水和开水供应系统,完善集中热水供应循环系统
3.5.1住宅设集中热水供应时应设立管循环。当室内供水支管长度大于10m时宜设支管循环系统。
3.5.2单栋建筑的热水供应系统循环管道宜采用同程布置的方式,应在用户表前设置循环管路;当户内用水点相距较远时,可考虑增加热水表以减少冷水的空放。
3.5.3新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本。根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式,尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。
3.5.4利用太阳能用作住宅热水加热的节能技术措施。太阳能具有干净无污染的特点,当前在建筑热水供应系统当中使用比较广泛的是真空管设备,具有热转化效率高、使用寿命长、安全可靠等优点,并且不受季节的限制。
3.6.实现雨水、空调冷凝水收集回用。
3.7.寻找源头、杜绝二次污染。
结语:
绿色建筑节水是一个系统工程,应该结合给排水系统的特点,从建筑节水的整个生命周期,综合考虑经济因素、环保因素等。充分发展绿色建筑给排水节水工程,既节约了水资源,__同时减少了污水排放,实现资源的可持续发展。
参考文献: