延安市污水资源化可行性分析

刘 羽，柳 舵，赵理科，徐 敏

(延安大学 能源与环境工程学院，陕西 延安 716000)

水资源是人类赖以生存的基本物质，也是人类社会可持续发展的限制因素。污水资源化是指城市污水经过适当处理达到一定的水质标准后，回用于农业、工业、市政、游乐设施等，达到充分利用水资源和减轻环境污染的目的。将城市污水作为第二水源进行资源化利用，体现了水“优质优用、低质低用”的原则，可以大大提高水资源利用的综合效益。延安市地处黄河中游，全市总面积3.7×104km2，多年平均水资源总量13.35×108m3。随着国家西部大开发和陕北能源化工基地建设战略的实施，水资源严重短缺成为制约延安发展的关键问题。污水资源化可有效缓解延安市水资源紧缺的压力，实现水资源的可持续利用，对促进区域经济可持续发展具有重要意义［1］。

1 延安市水资源现状

1.1 延安市水资源特点

(1)总量少、可利用率低、时空分布不均。延安市地表水资源量13.35×108m3，地下水资源量4.24×108m3，可利用量为 6.81 × 108m3，可利用率为51%，全市水资源十分贫乏，人均水资源量仅为649 m3，不足全国人均量的30%。水资源时空分布不均，年内年际变化大，多年平均降水量486.4 mm，降水75%主要集中在6－9月，且多以暴雨形式出现［2］。

(2)河流水质本底差、水土流失严重。延安市地表水包括洛河水系、延河水系、清涧河水系、云岩河水系、仕望河水系。径流多年平均含沙量达117 kg/m3，大部分河流天然水质溶解性固体、总硬度等指标偏高，水质本底差，开发利用难度大［3］。水土流失面积2.8×104km2，占总土地面积的78%，年入黄泥沙2.58×108t，水土流失情况严重。虽经数十年的退耕还林建设和流域治理，生态环境面貌有了很大的变化，但水土流失严重的局面并没有根本扭转。

(3)水系污染严重。近年来，随着石油、煤炭等矿产资源的大规模开发，城市化进程不断加快，污水的排放量增加，河流普遍遭受不同程度的污染，表1为陕西省水环境监测中心2011年第一季度的河流水质评价结果，延安市评价河长593.2 km范围内，没有Ⅰ类和Ⅱ类河段，达标率仅为14.29%。(4)水资源开发利用滞后，调节能力差。多年来，虽已建成各类水利设施4万余处，但绝大多数为小型工程，且年久失修，利用率低，缺少控制性水源骨干工程。现有的30多座水库，总库容为5.38×108m3，目前淤积面积已达2.55×108m3，占到总库容的48%，水资源短缺的矛盾日益加剧。

表1 2011年第一季度延安市河流水质平均评价结果

1.2 延安市供水及用水现状

据2009年统计结果，延安市总供水量2.4028×108m3，其中，地表水供水量 1.4432 × 108m3，地下水供水量 0.9034×108m3，其它水源供水量 0.0562×108m3。总用水量 2.4028 ×108m3，其中，工业用水 0.673×108m3，农业用水 1.1872 ×108m3，城乡居民生活用水 0.5092×108m3，生态环境用水 0.0334 ×108m3，工业、农业、生活、生态用水结构为28∶49.4∶21.2∶1.4［4］。

目前延安市区人口近50万，2011年城区全年的用水量为1647.67×104t，最大日需水量达5×104t以上。专家预测，在现有供水工程条件下，2020年城区总需水量2219万吨，缺水量达1150×104t;2030年城区总需水量 3036 ×104t，缺水量达 2084 ×104t［5］。

位于安塞县境内的王瑶水库1997年以后主要向延安市区供水，日供水5×104m3。水库总库容2.03×108m3，据统计，年入泥沙约651×104m3，目前淤积量已经达到1.26×108m3，占去62%的库容。为解决延安地区水资源供需矛盾，保证延安经济社会可持续发展，预计投资11.22亿元的黄河饮水工程已开工，计划分两期实施，取水量为9180×104m3［6］。此外，延安市政府与延长石油集团、华能国际电力开发公司合建了南沟门水利枢纽，该工程为大Ⅱ型水库，总库容1.93 ×108m3，调节库容9020 ×104m3，设计年供水1.2 ×108m3。

1.3 近期实施的污水处理厂和回用水工程

延安市污水处理厂始建于1998年，2003年3月完工进水调试，2004年正式生产运行，前期处理能力2.5×104t/d，2009年日进水量超过设计处理能力5×104t，出水水质达到国家一级排放标准，出厂水值情况如表2所示。实现了达标排放满负荷运行。延安城区污水收集管网覆盖面积30 km2，2011年全年共处理污水1231×104t，城区污水集中处理率达到88.0%以上。

姚店工业园区污水处理工程项目位于园区东郊杨家砭，处理规模为近期2010年2.0×104t/d，远期2020年4.0×104t/d，工程采取分期实施，厂区面积按远期规模一次性规划。同时，延安市污水处理厂拟建4.05×104t/d的中水回用水处理厂一座，配套建设实施28.93 km给水管网，计划工程总投资8576.39万元。

表2 延安市污水处理厂出水水质情况(2010年)

2 延安市污水资源化途径及可行性分析

延安市污水再生利用尚处于起步阶段，综合延安市用户的用水需求和城市规划发展整体情况，考虑再生水可用于农田灌溉、工业冷却水、市政用水等方面。

2.1 污水回用于农业灌溉

近年来，延安充分发挥资源优势，大力推进农业产业结构调整，随着以苹果为主的林果业、以大棚蔬菜为主的棚栽业和以规模养殖为主的草畜业三大主导产业的快速发展，对灌溉的需水量也逐年加大。农业用水需求量较大，对水质要求较低，在达到相关标准后进行灌溉，污水中富含的氮、磷、钾等物质为农作物提供了充足养分，提高了污水再生的回用率［7］。

2.2 污水回用于工业

石油工业是延安市的支柱工业，仅2011年原油总产量达1623.1×104t，整个行业用水量约占工业用水量的78%，是延安市水资源利用大户，在石油开采中采用回用水进行油井注入，可以节约大量水资源。此外，延安热电厂、李渠、姚店工业园区及姚店电厂等用水大户的工业用水量普遍较大，尤其是冷却水，这些企业均有使用回用水的愿望。冷却水对水质的要求较低，特别是间接冷却水对碱度、硬度、氯化物以及铁锰含量等的要求都不高，二级出水经过简单化学处理就可以满足冷却用水的水质要求，因地制宜，可以考虑作为延安市回用水的一个主要应用对象。

2.3 污水回用于城市生活

(1)园林灌溉

近年来，延安市“三山两河”治理成效显著，根据市园林处统计，截至2011年底，城区绿化覆盖面积1358×104m2，绿化覆盖率、绿地率和人均公园绿地面积分别达到 37.7%、36.0% 和 9.55 m2。专家预测2030年，延安市的公共绿地需水量将达到22.46×104t，毫无疑问延安市的自然降水满足不了生态用水，园林绿地的逐年增加势必造成用水量的大幅度增大。

(2)道路广场浇洒

道路广场浇洒用水主要目的是增加空气湿度，减少扬尘，对水质要求不高。延安市市区主要干道路总长度45 km，面积约92.3×104m2。根据国家标准，浇洒道路和广场用水定额为1.0～2.0 L/m2·次，浇洒次数为2～3次，为保证延安市道路保洁质量，浇洒用水标准选1.0 L/m2·次，浇洒面积按道路总面积的75%计算，每日浇洒两次，预计年用水量达50.53×104m3［8］。

(3)其他市政用水

除了园林绿化和道路浇洒以外，洗车、冲厕、生态景观等领域对水质要求不高，用水量也较大，完全可以用回用后的污水代替优质自来水。

3 延安市污水资源化经济效益分析

充分开发利用污水资源，提高水的重复利用率可以大大改善水污染状况，减少对地下水的开采，缓解水资源紧张问题，不言而喻具有明显的社会环境效益，同时，城市污水经过资源化处理后回用也具有很大的经济效益。

3.1 污水回用比远距离调水费用低

延安市地处山区，水资源严重缺乏，而且地势极不平坦，远距离调水花费较高，污水处理回用比远距离调水节约成本。延安市4.05×104t/d的回用水工程总投资估算近8600万元，每回用1 t水需2200元，而黄河引水工程预计总投资11.22亿元，取水量为每年9180 ×104t，相当于25.15 ×104t/d，每吨平均投资4461元，污水处理回用比黄河引水节约近一半。

3.2 污水处理厂可以从中获取经济效益，减轻国家财政负担

污水处理厂将处理污水回售给需水单位，可获取可观的经济效益，再加上收取的排污费，污水处理厂的经费有了基本保障，可以大大减轻财政负担。延安市每天回用水处理量按4.05×104t计算，理论预测出售回用水价格为1.18元/m3，为保证水厂正常运转及偿还贷款，并达到行业基准收益率，采取水价为1.58元/m3，则年收入可达2335.64万元，扣除中水处理的运行成本费，按0.8元计算，年净利润1153万元。

3.3 工业企业使用回用水可以降低生产成本

中水收费按每吨1.58元计算，延安市一吨自来水售价为3.2元，每吨可节约资金1.62元，若按工业水价4.1元计，则每吨水可为企业节省生产成本2.52元。以延安卷烟厂动力车间为例，该车间耗水量达到300多方/天，如果采用中水，一个车间每天节约水费约756元，年节约水量10.95×104m3，年节约水费达27.59 万元。

用水企业也可以自建回用水处理工程，据统计，回用水设施建设包括回用管道、原水收集和处理装置等全部投资在1000～3000元/m3;回用水运行成本包括人工、药剂、电耗、维修、分析化验费用等一般在0.6～1元/m3［9］。污水再生利用，虽然增加了处理设施建设费、运行费和管道铺设费，但从长远经济上看是低于选用其它水源的。如延安炼油厂，污水经自备污水车间处理后，再进行反渗透脱盐处理达到污水回用的目的，每个月可以节约七八万方水，全年节省水费近400万元。用水企业可以利用回用水代替自来水节省下来的资金投入到污水处理上，从而形成良性循环。

4 实施污水资源化的对策和建议

“三年转型”战略延安希望通过在“十二五”期间，扭转原油原煤输出的模式，发展精细化工，而精细化工本身就是高耗水产业。污水资源化，不但是解决延安市水资源不足和水环境污染的有效途径，也是社会发展的必然。鉴于延安市的污水回用正在起步阶段，建议实施过程中重点考虑如下几个方面:

4.1 制定政策，健全法规，鼓励污水资源化利用

在法律上明确污水资源化的地位，使污水资源化有法可依，并给予其政策导向，如规定在老城改造、企业改扩建、新建小区中必须建有中水回用设施;加强洗车行业的中水设施建设等。发挥经济杠杆作用，促进污水回用工程的建设及运营。目前我国北京、深圳、大连等城市都以政府文件形式对中水回用提出了明确要求，可以加以借鉴，如天津市运用有效立法，在诸多新建工程中都会加入23至25元的中水管网建设费。

4.2 拓宽融资渠道、加强运营管理、合理制定回用水价格

积极探索符合社会主义市场经济规律的投融资方式和运营管理模式，把污水处理和污水回用推向市场，使其由“只赔不赚”的公益事业变成“有利可图”的产业［10］。以姚店污水处理工程项目为例，预期年均生产总成本为468.26万元，按项目近期目标，正常年污水处理量730万吨计算，污水处理综合收费以1元/吨记，则正常运营年销售收入730万元，年净利润262万元，当生产能力达63.29%时，企业即可保本，项目具有很强的抗风险能力。要结合延安市淡水资源的实际，从宏观政策考虑调整水价，促进节约用水和污水回用的积极性，综合考虑水厂内部收益及还贷能力、用水单位的承受能力以及现时物价水平，合理制定水价。建立和完善城市污水回用的技术指标体系和检查评估体系，使城市污水回用的管理工作规范化、制度化和科学化，从而提高城市污水资源化科学管理的水平。

4.3 提高民众对污水资源化的认识

政府部门应该强化对水资源可持续开发及利用的宣传力度，营造良好的舆论氛围，消除人们在使用再生水问题上的心理障碍，在群众中树立“污水也是一种资源”的新观念，转变对节约用水和污水回用的成见和偏见，号召市民根据实际用途选择用水，真正理解和自觉支持污水资源化事业的开展。

4.4 科学规划、优化资源、加大投入、开发技术

要统筹安排城市水源、供水、用水、节水、排水、污水处理及再生水回用设施的规划、建设与管理，制定中水回用的近期和中长期规划，正确决定再生水回用途径，并切实保障城市污水资源化的安全性。延安市目前只有一座污水处理厂满负荷运行，已不能满足城市发展带来的污水处理利用的需要。要加大科技投入、人才投入和资金投入的力度，完善中水处理工艺，开发和研制高效廉价的新技术和新设备，提高城市污水回用的能力，同时加快污水管网配套能力，加大财政投入用于下水道、中水回用管网、用水器具等配套设施建设和维修等。

5 结语

实现污水资源化，防范和避免水资源危机，是关系全球经济发展和人类生存的重大课题。延安作为一个显著的资源型缺水城市，现有的地表水系和地下水已经难以满足需要，水资源短缺造成的矛盾日趋明显，成为制约当地城市化进程和经济发展的头号问题。污水回用即可以节省水资源，又具有一定的社会、环境和经济效益，大力推进污水资源化进程，积极开发利用污水回用技术，建设污水回用工程，从而为把延安建设成为一个“山在城中、城在山中、人在山水中”的特色城市提供支撑和保障，对促进我地方经济的发展具有重大意义。

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