论非常规水源在节水型社会建设中的作用——以内蒙古自治区为例<br/>

论非常规水源在节水型社会建设中的作用——以内蒙古自治区为例

2014-01-30仝永丽刘志军

浙江水利科技 2014年1期

仝永丽,刘志军

(内蒙古自治区水利水电勘测设计院,内蒙古呼和浩特 010020)

1 国内非常规水源利用

1.1 我国非常规水源利用状况

我国非常规水源再生水利用,从 “六五”期间起步,经历 “七五”到 “九五”期间的技术储备和示范工程引导,2001年以“十五”纲要明确提出污水再生利用。2002年国家组织开展的《全国水资源综合规划》将非常规水源利用列为资源配置水源之一。2002年以来,国家陆续颁布了《城市污水再生利用分类标准》、《城市污水再生利用工业用水水质》、《污水再生利用工程设计规范》等技术标准和设计规范,这些标准和规范的制定为污水再生利用设计提供了依据。

据资料统计,到 “十一五”末,全国已建成污水处理厂处理能力达到1.25亿m3/d,污水处理量1210万m3/d。海河流域是我国非常规水源利用最好的地区,2010年全流域非常规水源利用量为17.6亿m3,占总用水量的4.3%。全流域已建污水处理厂343座,设计处理能力1677万m3/d。有微咸水灌溉、养殖水源井11.3万眼,微咸水利用量2.630亿m3。矿坑疏干排水量1.730亿m3,矿坑水利用量0.825亿m3,海水淡化利用量1.530亿m3。

1.2 非常规水源利用的必要性

1.2.1 严峻的水资源形势迫切要求加强非常规水资源利用

根据全国污水回用研究会的调查,全国669个城市中,有400个城市供水不足,其中有110个城市严重缺水,缺水量在0.16亿m3/d,缺水量60亿m3/a,影响工业产值2000亿元/a。天津、长春、大连、青岛等大城市,已受到水资源短缺的严重威胁。然而,在解决城市缺水的问题上,许多城市重视新增供水水源,忽视非常规水源的利用。事实上,大力推进污水回用,是一条低成本、见效快的解决缺水问题的途径。研究表明,人类使用过的水,污染水只占0.1%,绝大部分是可再生的清水。城市供水量的80%变为污水排入下水道,是一种很大的资源浪费,至少有70%的污水 (相当于城市供水量的1/2以上)可在再生处理后安全回用。全国城市污水排放量大约414亿m3/a,但城市污水处理率和二级处理率分别仅达到30%和15%,污水回用率的比例更低。

1.2.2 具备加大非常规水资源利用的有利条件

城市用水产生的废污水排放量大,具有丰富的再生水资源量。我国一些沿海城市具备海水利用的便利条件,如天津滨海新区和河北曹妃甸工业区均被国家列为海水淡化循环利用的试点地区,海水淡化技术起点高,规模大,海水利用具备广阔应用前景。

流域内矿化度M＞2g/L地下微咸水,早在20世纪70年代河北省就在沧州市南皮县进行了微咸水灌溉试验,取得了利用微咸水灌溉农田的经验,与此同时,一些地区开展了微咸水淡化用于农村生活和工业用水的探索,初步具备了推广利用微咸水的技术基础。

我国一些重要的煤炭生产基地,煤炭开采产生了大量的矿坑水,具备矿坑水利用的资源条件。煤炭矿坑水不但能用于当地煤矿的煤炭生产加工,有些煤矿还将剩余水量用于矿区生态环境和附近的农业灌溉,随着最严格水资源管理制度的实施,未来区域矿坑水利用水平还将有很大提高。

1.2.3 加强非常规水资源利用是建设美丽中国的必然要求

我国是个人口大国,人多水少,水资源时空分布不均。建设生态文明,是关系人民福祉、关乎民族未来的长远之计。节约资源和保护环境是我国的基本国策。面对我国水资源趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,必须坚持节约优先、保护优先的方针,以建设资源节约型、环境友好型社会为目标,从源头上扭转生态环境恶化趋势,为人民创造良好的生产生活环境。

加强非常规水资源利用,可减小经济社会发展对常规水资源的需求压力,既节约了宝贵的水资源,又为水生态环境保护和修复创造了有利条件,是建设生态文明的重要措施。城市废污水再生利用,既增加可利用水资源数量,又减少了由于污水排放造成的水环境污染；地下微咸水资源利用,可以与含水层水质改造结合起来,在保护环境前提下安全利用微咸水,可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；利用海水循环直接冷却技术和海水淡化工艺,进行热电联产和海水淡化,既减少淡水资源消耗,又增加淡水资源,而海水淡化产生的浓缩海水用于盐化工生产,体现了绿色发展、循环发展、低碳发展的可持续发展理念,是我国沿海地区发展循环经济的有效措施；煤炭生产基地煤炭开采产生大量矿坑水,如不经处理直接排放,既污染矿区水源,又破坏矿区生态环境,提高矿坑水利用率,是缓解矿区水资源紧缺的有效途径,也是保护生态环境的必然选择。

2 非常规水源分类

非常规水资源是区别一般意义上的地表、地下水资源的其它类型可供利用的水资源,非常规水源主要包括废污水处理再生水、海水、地下微咸水、矿坑疏干水和城市雨水。

2.1 再生水

再生水,是指废污水经适当处理后,达到一定水质指标,满足某种使用要求,可以进行循环再利用的水。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,是国际公认的“城市第二水源”。污水的再生处理需按照水质标准要求,采取相应的技术措施,进行水质的再生、水量的回收和病原生物的有效控制等净化处理过程。再生水是我国水量最大、分布最广的非常规水源。再生水水量与城镇生活及工业的用水量、废污水排放量和污水处理率的大小直接相关。

2.2 海水利用

地球上的水资源总量,淡水仅占2.5%,海水占97.5%。我国淡水资源时空分布不均。发展海水淡化利用和海水直接利用,对缓解流域沿海地区水资源短缺,优化用水结构,保障水资源持续利用具有重要意义。

2.3 微咸水

微咸水是地下微咸水的简称。按矿化度划分,地下水矿化度M≤2g/L的水为淡水,矿化度2g/L＜M≤3g/L为微咸水,矿化度M＞3g/L的为咸水,有时也将矿化度3g/L＜M≤5g/L称为半咸水,矿化度M＞5g/L的为咸水。

2.4 矿坑疏干水

矿坑疏干水也称矿井水,主要指矿产(主要为煤炭)开采过程中,从岩层中涌出流入矿井或矿坑的水量。大部分矿坑水不同程度上存在杂质和污染物质,需要净化处理才能被利用。矿坑水水量除与煤矿开采量有关外,还受到水文地质条件影响。

2.5 城市雨水

城市雨水是指在城市建成区范围降落的雨水,属城区所产地表水资源范畴。之所以将城市雨水利用作为非常规水资源利用的形式,主要是由于我国以往对城市雨水资源利用较少,过去多数城市雨水与污水混排,使得雨水资源很难利用。

3 非常规水源利用潜力

由于非常规水源涉及的地区较多,面较广,为准确论述非常规水源利用现状,本文以内蒙古自治区非常规水源利用为例,重点论述利用量较大的再生水、矿坑疏干水与微咸水利用状况。

3.1 污水再生利用

内蒙古再生水回用主要是排放的城镇生活和部分工业废污水经收集处理后的回用水量,目前全区已建污水处理厂63处,设计处理能力213.1万m3/d,实际处理量为0.43亿m3/a,利用量为0.3亿m3。

3.2 矿坑疏干水

内蒙古煤炭资源丰富,煤炭保有储量2232亿t,远景地质储量1.2万亿t。我区煤炭资源遍布自治区的12个盟市,矿井(坑)疏干排水利用在自治区的非传统水源利用中具有重要意义。

煤矿疏干水量的大小主要取决于矿区地质构造、地下水的补给径流排泄条件以及矿床的充水条件等,同时还与矿坑的开采水平、开拓方式、生产规模和边界条件等密切相关。疏干排水量一般由矿井地下水补给量和储存量组成。据统计13个重点大煤田保有储量约385亿t。30家企业的煤矿多以斜井或立井水平巷道开拓方式开采,在准格尔、元宝山、霍林河、伊敏煤田、胜利和白音华等大部分矿区以露天方式开采。在部分有较大河流流经的煤田,对煤矿疏干排水量有一定影响,如海拉尔河流经扎赉诺扎尔煤田,伊敏河流经伊敏煤田。据2004—2005年已开展拟建坑口电站建设项目水资源论证报告书统计,在13个大煤田中矿坑疏干水量为2.28×108m3。

3.3 微咸水

内蒙古自治区矿化度M≥2g/L地下水资源量为17.3亿m3,其中矿化度2g/L＜M≤3g/L的地下水为9.35亿m3,矿化度3g/L＜M≤5g/L的地下水为5.57亿m3,矿化度M＞5g/L的地下水为2.38亿m3。内蒙古微咸水可利用潜力为9.35亿m3。

4 非常规水源利用量及其在节水型社会中的重要作用和意义

4.1 “十二五”期间非常规水源利用量

4.1.1 污水再生利用量

到2015年,内蒙古自治区污水处理厂建设规模为设计处理能力327.6万m3/d,处理力为11.96亿m3/a,城市公共生活污水预测处理预测总量10.19亿m3。污水处理厂建设规模可以满足城市公共生活污水预测处理预测总量的要求。

再生水可供水量是指考虑再生水厂处理能力、管网覆盖率、自用水量、深度处理损失和输水损失后可供企业或其他用水户的水量,一般可按城市公共生活污水处理总量的50%～70%折算,内蒙古再生水可供水量6.11亿m3。

4.1.2 矿坑疏干水利用

疏干水可利用量主要考虑煤矿产量、煤矿自用水量、水处理损失量、用水户需求等,到2015年,内蒙古自治区疏干水利用量为2.89亿m3。

4.1.3 微咸水利用

微咸水利用主要考虑内蒙古中西部缺水地区和浅层地下微咸水分布区,到2015年,内蒙古自治区微咸水利用量为2.88亿m3。

4.2 非常规水源在节水型社会中的重要作用和意义

据预测“十二五”期末,内蒙古国民经济总需水量将增加到216.03亿m3,而可供水量最多增加到212.37亿m3,缺水量为3.66亿m3,缺水率为1.7%。要从根本上解决自治区水资源短缺的问题,必须加快非常规水源的综合利用,大力加快非常规水源工程建设,增加水源的有效供给量,提高水的利用效率和效益,以水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展。

非常规水源利用,增加了可供水量,可以缓解水资源瓶颈制约,以提高自治区水资源的利用效率,缓解水资源短缺问题。

非常规水源的利用,减少了污染物的排放量,实行分质供水,优水优用,减轻了对水体的污染,并能使部分被污染的水逐渐更新复活,同时减少了治理环境污染的投资。

通过以上分析,到2015年,内蒙古自治区再生水、疏干水与微咸水可供水量可达11.88亿m3,占新增可供水量(212.37亿m3)的5.6%。基本可达到海河流域现状非常规水源利用水平。再生水和矿坑疏干水是国家鼓励用于工业项目的水源之一,内蒙古自治区正处于工业发展时期,工业用水需求非常可观,在全面推进节水型社会建设中,非常规水源无论是作为城镇地下水超采区的替代水源,还是作为新建工业项目的供水水源,都具有不可替代的作用,加大非常规水源利用,可以较好缓解内蒙古自治区水资源紧缺的矛盾,从而实现水资源的可持续利用。

非常规水源具有就近易得,水量稳定,集中可靠、水质可控性好等特点,非常规水源与跨流域调水和从水库远距离引水相比还具有成本较低的优势,必将为自治区实施工业强区目标提供可靠的水源保障。在地下水超采的城镇,利用非常规水源替代常规水源,尤其是替代那些违规大量使用地下水供水的工业以及城镇生态绿化等项目,恢复城镇地下水集中开采区地下水位持续下降状况,具有不可替代的作用。非常规水源利用是建设资源节约型、环境友好型社会的重要助手,是节水型社会建设的必然选择,在“十二五”期间自治区节水型社会建设中将发挥重要作用。