海河流域非常规水利用现状调查

朱晓春

（水利部海河水利委员会，天津 300170）

非常规水作为常规水的补充水源，已经被越来越多的国家所认可。海河流域水资源短缺，科学合理地开发利用非常规水既节约了淡水资源，也是对当地水资源的有益补充，对于缓解流域水资源供需矛盾、改善生态环境十分必要。

1 非常规水的界定和定义

非常规水也称为非传统水资源、边缘水等。非常规水是指区别于一般意义上的地表水、地下水的水源，包括微咸水、再生水、海水、雨洪水等。这里主要是对流域内的微咸水、再生水和海水利用进行了重点调查。

微咸水是指矿化度（M）为2 g/L＜M≤3 g/L的浅层水。再生水是指城市生活污水和工业废水经过污水处理厂二级处理或深度处理后，达到国家相关再生水水质使用标准和水量要求，并用于工业、农业、河湖景观和城市杂用等特定用途的用水。海水是指海洋中的水资源。海水利用包括海水淡化和海水直接利用两种方式。

2 流域非常规水利用面临的形势

2.1 水资源短缺形势要求加快利用非常规水

流域水资源总量370亿m3，人均占有量272 m3，仅为全国平均水平的1/8、世界平均水平的1/24。根据最新的流域水资源评价结果，1980—2000年水文系列与1956—1979年水文系列相比，海河流域地表水资源量减少了41%。流域现状水资源开发利用率总体上已超过100%，平原每年超采地下水约80亿m3，地表水开发利用率达到了67%，远远超过国际公认40%的合理上限，水资源短缺形势十分严峻。

解决流域水资源短缺的主要途径是开源节流，要以强化节水和优先利用长江水为前提，以当地地表水资源可利用量和地下水可开采量为控制，积极开发利用非常规水。即一是大力开展全面节水，提高水资源利用效率；二是要优先利用南水北调来水；三是要积极开发利用非常规水。目前，海河流域的节水水平已经处于全国的先进水平，节水潜力有限；南水北调来水主要解决的是部分城市缺水问题，对于非受水区的缺水问题难以解决，如流域内的黑龙港运东地区和沿海地区，应积极合理地开发利用当地的非常规水。

2.2 非常规水利用面临着重要的发展机遇

海河流域的水资源问题已成为制约流域国民经济持续稳定发展的主要因素之一。寻求和开发利用可替代的水资源，已引起流域内各省市的广泛关注。海河流域平原区具有丰富的微咸水资源。开发利用微咸水可以减少对深层地下水的开采，抑制地下漏斗的发展，缓解由此造成的地面下沉、地下水环境恶化现象；同时，开发利用微咸水，可以腾出地下库容，加大降雨的入渗量，淡化浅层地下水质。

城市废污水具有不受气候影响、水量稳定可靠、保证率高等优点，经过净化处理后，可回用于工业、农业、河湖景观和城市市政等对水质要求不高的行业。随着流域水污染防治工作的深入，废污水处理和再生利用量会不断提高，城市污水被看作为“第二水源”进行开发利用。

海水利用也存在有利条件和机遇。一是伴随海水利用的技术不断成熟，海水利用成本将不断降低；二是以节水为核心的水价机制的逐步形成将有效地抑制淡水资源的消费，从而形成引导海水利用特别是工业大规模利用海水的动力；三是流域海岸线长920 km，天津滨海新区、河北曹妃甸新区、河北沧州渤海新区及山东黄河三角洲高效生态经济区分布于滨海地区，具备海水利用的便利条件。

从政策导向上，国家发改委明确规定，在缺水地区新上电厂、化工、钢铁等工业项目，禁止使用地下水，严格控制地表水，提倡使用非常规水。近几年，海河流域新建电厂、煤化工厂等工业项目基本都使用再生水、海水。

3 流域非常规水2009年利用量及近10年的用水趋势

3.1 流域非常规水2009年利用量

2009年全流域非常规水利用量为11.54亿m3，不足全流域总供水量的3%。其中，污水处理回用量8.42亿m3，微咸水2.5亿m3，海水淡化及海水直接利用折淡量0.62亿m3。

流域微咸水资源量17.7亿m3，2009年流域平原区微咸水利用量为2.5亿m3，仅占其资源量的15%。2009年流域城镇生活和工业用水量达到90.26亿m3，产生废污水约49亿m3，经处理污水量25亿m3（其中再生水7亿m3），仅占废污水量的50%。2009年流域海水淡化及海水直接利用折淡量仅为0.62亿m3，全国达到60亿m3/a，海水利用率很低。

受经济、技术和管理等因素的影响，流域现状非常规水利用仍然处于较低的水平和起步阶段，但发展非常迅速，需求也特别强烈。

3.2 流域非常规水近10年的用水趋势

为了缓解水资源紧张状况，2000年以后流域内各省市相继开始开发利用非常规水。2000年流域非常规水利用量为3.63亿m3、海水直接利用量为6.03亿m3，到2009年非常规水利用量增加到11.06亿m3、海水直接利用量为21.83 m3。流域近10年的非常规水利用量，见表1。

4 流域非常规水利用现状

4.1 微咸水利用

微咸水可广泛用于种植业、养殖业、工业冷却以及通过净化解决农村饮用水困难等。通过调查，流域的微咸水主要用于生活、咸淡混合发展养殖和种植、工业冷却等。

（1）用于生活：河北省黑龙港运东地区2001年在黄骅市试验开发了小型咸水、微咸水淡化技术，采用反渗透法和电渗析法把浅层咸水的矿化度从3～5 g/L降低到1 g/L以下，达到了国家规定的饮用水标准，解决了农村饮水困难。淡化水成本为3.64元/m3，每桶水成本为0.07元，供本村群众0.3元/桶，比市场价（每桶2元）低1.7元，每人每年饮水费20元左右，一般农户均可以承受。天津大港石化公司居民生活小区实现双管线分开供水，非饮用水全部使用地下微咸水和不宜饮用的高氟水。2002年10月，沧州市水务局在水利工程处职工宿舍楼打井开发地下咸水（矿化度2 890 mg/L），并建输水管网送水入户。除饮用、洗漱外，凡可用咸水替代的用水，如洗菜、洗碗、洗衣、冲厕、拖地等均用咸水。经过15个月实验，平均每月每人生活用水4.07 m3，其中自来水 1.7 m3、占 42%，咸水 2.37 m3、占 58%。 2004年沧州市环卫局在市区123座公共厕所改用咸水冲厕，每处打配一眼30 m的咸水机井，每厕日用水3 m3，一年可节省自来水13万m3。德州市利用微咸水的单位有学校、中小饭店、医院、商场、保险公司、建筑施工企业等，据测算市区微咸水利用量在500万m3左右。

表1 海河流域近10年非常规水供水情况

（2）用于咸淡混合发展养殖和种植：在天津滨海地区利用地下咸水养殖河蟹、鱼和对虾，避免了因海水污染对养殖业造成的影响。黄骅市引进苦咸水养殖南美白对虾、锯缘青蟹和俄罗斯鲟鱼获得成功。黄骅市研究利用盐碱地和地下咸水栽培食用菌技术。

直接开采矿化度为1～3 g/L的微咸水进行灌溉在流域中东部平原区已非常普遍。自20世纪80年代以来，河北省水利科学研究所南皮试验区利用浅层咸水抗旱灌溉，取得了重要成果。试验研究表明，旱作物灌溉咸水可成倍增产。

（3）用于工业生产：根据工业用水的用途不同、对水质的要求不同，微咸水可用于对水质要求不高的工业循环冷却水。河北省沧州市金牛化工树脂分公司，为解决水源问题，于1999年兴建了由30眼120～250 m深咸水井组成的咸水水源地，用于工业生产。天津制碱厂既利用咸水冷却降温，又利用咸水作盐溶剂。

4.2 流域污水处理厂建设情况及再生水的利用现状

（1）污水处理厂建设情况：海河流域的污水处理厂建设由来已久，早在1959年北京市就建设了具有初级处理能力的高碑店污水处理厂 （20万m3/d）和酒仙桥污水处理厂（1.5万m3/d）。1986年4月，天津市纪庄子污水处理厂建成投入运行，是全流域最早的处理工艺最完整的污水处理厂，也是当时我国建成的规模最大的城市污水处理厂。截至2009年底，全流域已建成并投入运行的城镇污水处理厂307座，总处理能力达到1 610.27万t/d，分别占全国的15.4%和16%，全流域平均日污水处理量达到1 166.08 t。

（2）再生水利用现状：2009年，全流域再生水利用量为8.42亿m3，其中北京市再生水利用量为6.5亿m3、占总利用量的77%。以北京市为例进行调查，再生水主要用于工业生产、农业灌溉、河湖环境利用以及市政杂用等。

工业利用：2009年中心城工业利用再生水1.0亿m3，主要用于热电厂的冷却循环。目前，北京中心城内热电厂的冷却用水已经全部用再生水替代，其中第一热电厂、华能电厂利用再生水0.7亿m3，石景山、高井、郑常庄、太阳宫热电厂利用再生水0.27亿m3，高安屯垃圾焚烧场、北辰热力、焦化厂等其他工业用户利用再生水0.03亿m3。

农业利用：2009年中心城再生水用于农业灌溉的水量为2.1亿m3，主要集中在通州、大兴两个区。大兴区通过小红门污水处理厂提升泵站及凉凤灌渠输水利用再生水约7 000万m3，通州利用再生水约1.4 亿 m3。

河湖环境利用：北京市区现有可以用再生水补水的湖泊有圆明园、陶然亭、大观园等16座公园。2009年中心城河湖补水利用再生水1.8亿m3，其中利用深度处理的再生水为5 000万m3。

市政杂用：2009年中心城市政杂用利用再生水0.2亿m3，主要是园林绿化和小区冲厕。目前，第六水厂和已建成的清河、酒仙桥、北小河、吴家村、方庄再生水厂周边小区用户有102个，日再生水用量约1.5万m3，年利用再生水约540万m3。园林绿化利用再生水1 410万m3，道路浇洒、洗车等利用再生水约50 万 m3。

4.3 海水利用

海水利用包括海水淡化和海水直接利用两种方式。

（1）海水直接利用：海水直接利用是以海水为原水，直接替代了淡水作为工业冷却循环用水和生活用水等。主要包括海水直流冷却利用、海水循环冷却利用、大生活海水利用、海水养殖、海水农业及海水用于改善城区水环境。

天津大港电厂和天津碱厂从上世纪70年代就开始利用海水。目前，已成功建设日产20万m3淡水的北疆电厂等一批海水淡化工程，年海水直接利用量14亿m3；天津海晶集团反渗透海水淡化科技示范工程已建成投产，日产淡水1 000 m3。天津北大港电厂直流冷却利用海水，年用水量14.00亿m3，可替代淡水0.30亿m3。天津市塘沽区天津碱厂溶碱利用海水1万t/d，年替代淡水0.04亿m3。目前北大港电厂直流冷却利用海水14.00亿m3，还有两套日产3 000 m3淡水闪蒸海水淡化装置，1990年5月至2000年共生产淡水1 700万m3、年均生产淡水量170 万 m3。

（2）海水淡化：海水淡化是指采取工艺措施从海水中获取淡水，工艺措施以蒸馏法和膜法应用较多，蒸馏法以多级闪蒸（MSF）为主，膜法以反渗透（RO）为主。海水淡化处理后供给工业及民用；经过特定工艺淡化后的高质淡水供高压锅炉、电子产业及食品工业；淡化水经矿化后也可作瓶装、桶装饮用水等。

在建和已投入使用的海水淡化厂包括天津市的北疆电厂淡化海水厂、大港新泉海水淡化有限公司、河北省的国华沧东发电有限责任公司等。北疆电厂海水淡化厂位于汉沽区，采用水电联产的方式生产淡化水。目前生产淡化海水不足2万t/d，全部为自用。大港新泉海水淡化厂由新加坡凯发集团投资，采用膜法反渗透工艺，目前产水量为7万～8万t/d，全部供给大港区海洋石化园区400万t乙烯项目。河北国华沧电有限责任公司是国内第一家大规模引进海水淡化设备的电力企业，海水直接利用量达到4万m3/d，海水淡化能力已达2.3万m3/d，不仅满足了电厂运营的用水品质及用量，还具备了外供能力。

5 流域非常规水利用存在的问题

流域非常规水的利用近10年有了很大增长，国家和各省市也相继出台了很多的政策鼓励使用非常规水，但还存在一些问题，主要有4个方面：

5.1 非常规水利用投入成本高

开发微咸水、处理污水、海水淡化均需要大量的投资，由于投入成本高，使得开发利用的规模有限。流域微咸水分布面积大，但由于多数地区含水层薄、单井出水量小、储存量小，不易形成规模开采。再加上地下水限采制度不严，群众对利用微咸水、咸水的积极性不高。污水处理厂投入、运行成本高，收取污水处理费低，使污水处理厂建成后开工率低。海水淡化水成本虽已降到目前的5元/m3左右，加上输水成本，海水淡化水的水价仍然偏高。

5.2 非常规水利用缺乏统一规划

非常规水作为传统水资源的补充，是水资源开发利用的一个组成部分。目前，流域内大多数省市在制定水资源综合利用规划时缺乏对非常规水利用的统一规划。为了加大非常规水利用的力度，各省、市制定水资源综合规划时要将非常规水作为主要的水源纳入规划。

5.3 非常规水利用缺乏相应的鼓励和扶持政策

随着流域经济社会的不断发展，水资源短缺问题逐步加重，流域内大多数城市对非常规水的作用和意义认识逐步提高。但是，由于缺乏确实可行的鼓励和扶持非常规水利用的政策措施，非常规水的利用没有足够的运行保障资金和配套运行资金，使得非常规水利用受到很大的限制。

5.4 非常规水利用缺乏统一的管理法规和相关标准

当前，污水处理再生利用、海水淡化、微咸水淡化等项目大部分属于企业行为，规模较小，尤其是海水淡化和微咸水淡化多数还处于示范阶段。由于示范工程的国家资金投入不足，示范工程的推广具有一定的局限性。国家虽然制定了鼓励非常规水利用的宏观政策，但还没有形成类似于自来水工程的具体扶持政策、管理法规和相关的标准。

6 加强利用非常规水利用的对策

6.1 加强非常规水利用的政府宏观调控管理

非常规水利用既是资源问题，也是经济问题。为此，应充分发挥政府宏观调控在非常规水利用中的推动作用。如，加快结构调整、优化用水结构，积极引导非常规水作为工业冷却水和生活冲厕用水以及城市景观用水；政府促使把非常规水的使用纳入到水资源利用规划、沿海地区经济发展的战略规划中；利用水价政策，调动各地区使用非常规水的积极性。

6.2 加快非常规水利用的配套技术研究

一方面，积极收集整理现有非常规水利用方面的经验和成果，进行适宜适时适地的积极推广；另一方面，加强对非常规水利用的动态监测研究：在农业灌溉方面，结合地区特点建立非常规水灌溉综合技术研究，同时做好使用非常规水对当地土壤和环境影响的监测；在城市景观方面，做好利用非常规水对当地水环境影响的长期监测。

6.3 加大宣传力度，提高对使用非常规水的必要性和可行性的认识

各级政府、行业协会和企业等要积极宣传非常规水利用的重要性和战略意义。非常规水丰富的地区，根据非常规水的现状、开发利用情况，总结非常规水利用的经验、成果，进行示范推广，利用多种渠道宣传非常规水的使用，提高人们使用非常规水的必要性和可行性的认识。同时，将非常规水纳入到当地常规水的统一调度和配置，以促使非常规水的使用逐步推广。

6.4 加大非常规水使用的资金投入力度

微咸水、再生水、海水淡化使用都需要资金的投入。政府应积极引导、进行补贴，鼓励企业投资开发利用非常规水。对于再生水和微咸水利用，应该建立稳定规范的政府投资渠道。根据微咸水、再生水设施的性质，制定相应的政府投资补助标准；统筹安排污水处理费和水资源费；对于公益性生态环境补水由政府通过水资源费进行补贴。对从事有关海水利用特别是海水淡化的企业给予高新技术产业的信贷、税收方面的优惠政策；鼓励大型企业集团、科研院所和大专院校积极开展海水淡化科技研发，并给予财政补贴和资金支持，提高自主创新能力和大幅度降低装备制造成本；鼓励企业开展海水淡化的项目，逐步形成海水淡化的社会化应用市场。

[1]水利部海河水利委员会.海河流域水资源公报[R].天津：水利部海河水利委员会，2000-2009.

[2]任宪韶.海河流域水资源评价[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

[3]姚素梅，吴大付.非常规水资源农业利用的若干问题研究[J].水资源与水工程学报，2008（4）.

[4]董艳艳，王红瑞.北京市非传统水资源的利用现状与对策[J].北京教育学院学报（自然科学版），2006，1（4）.