滨城区中水回用可行性分析

隋涛++刘娟娟

摘要：指出了滨州市滨城区水资源短缺严重制约着城市的快速发展，为了解决水资源的供需矛盾，开辟新水源势在必行。通过滨城区水资源现状、解决途径、中水回用的潜力及经济规模预测，阐述了滨城区中水回用的可行性。结果表明：采用中水回用措施每年可提供4.7亿m3杂用水，能够解决当前滨城区水资源供需矛盾；中水回用运行成本约在1.57元/m3，价格较为低廉，经济效益明显。可见中水回用不仅节约水资源也产生明显的经济效益，是城市发展的趋势所在。

关键词：中水回用；水资源；经济分析；潜力分析

中图分类号： TV213.4

文献标识码： A 文章编号： 16749944（2015）06017903

1 滨城区水资源现状

滨州市位于黄河三角洲腹地，全境为黄泛冲击平原，地势平坦，地表水以黄河客水为主，流程约38.5km，过境水量变化较大，可供利用的水量日益减少，对本地经济发展带来严重威胁。徒骇河流经本市西北部，年平均径流总量约1290万m3，来水较为稳定。直至2013年统计，滨州市地表水资源量可达5.55亿m3。滨州市地下水以浅层地下水为主，约2～5m埋深，矿化度变化较大，平均在3.6g/L左右，属中度矿化水，地下水资源量约6.53亿m3。扣除地表水和地下水重复计算量，滨州市总的水资源量约为10.16m3[1]。

滨城区为滨州市的中心城区，是全市的政治、经济、文化中心。滨城区客水资源只有黄河，当地水资源总量约为8201万m3，人均占有量约为153m3，不及全国人均水资源量的7%，属于资源型缺水地区[2]。根据多年监测，滨城区浅层地下水零星分布，矿化度较高，难以直接利用。深层地下水含氟量超标，高达4～5倍，不宜作为生活用水，而用作农业灌溉，则成本较高。因此，本区农业生产及生活用水水源以黄河为主，约占总水量的89%。与此同时，地表水水污染较为严重，且由于黄河水量变化较大，引水量长期不足。从而，滨城区可供水量远远小于需水量，每年缺水1.7亿m3；干旱年份缺水高达2 亿m3，严重制约着工农业生产和国民经济的健康发展，形势十分严峻，水供需矛盾也日益突出[3]。

2 滨城区中水回用可行性分析

2.1 水资源短缺的解决途径

为了解决水资源短缺，减小滨城区的水供需矛盾，当前常见的方法只有开源、节流两种措施。显而易见，仅是节流限水不仅使人们生活不便、生产受到制约，而且不能从根本上解决问题。所以开辟新水源成了最好的解决方案，当前常见的开源策略主要是跨流域调水、海水淡化、中水回用和雨水利用几种方案[4]。

跨流域调水[5]是通过大规模的引水工程从水资源丰沛的流域向缺水流域大量调水，以便促进缺水区域的经济发展和缓解流域供需用水的矛盾。跨流域调水虽然可以解决一些地区水资源短缺的问题，但是它也可能引起调出区域下游水质变差，沿岸环境质量下降，对于调入区，也可能因调水引发如疟疾、脑炎、吸血虫病等疾病，造成外来物种入侵和污染输入，从而具有一定风险。且与海水淡化一样都是投资较高的一种水资源利用模式。

雨水利用[6]也是当前比较流行的开源方式，主要是通过对雨水径流的收集、入渗等方式，达到控制雨水径流污染、防止城市洪涝灾害、改善生态环境的目的。但是滨城区月降水差异显著，以2013年为例，最高月降水量能达年降水量的61.5%，最低月降水量仅占0.07%。若采用雨水收集方式，则一年大部分月份，雨水收集处理设施将处于空闲期，造成资金浪费。若采用入渗等间接利用方式，由于滨城区地下水埋深较浅，需要具体考虑城区雨水径流污染对绿地、土壤、地下水的影响，可见雨水利用尚处于起步阶段，其管理措施和理论基础尚不完善。

中水回用主要是指城市污水或生活污水经处理后可在一定范围内用于如室内的冲厕、室外的绿化、车辆清洗、工业用水等用途。中水水源稳定，实施性较强，小到小区，大到污水处理厂都适用，其相对投资及运行成本较低，不仅能节省珍贵的水资源，又可以缓解城市市政排水管道压力，具有显著的社会与生态效益。由此可见中水回用技术由于具有减少污染和开源节流的双重功效，应当成为解决滨城区水资源供需矛盾的首选方法。

2.2 滨城区中水回用潜力分析

2.2.1 中水回用的应用特点

当前我国中水回用主要用于冲洗厕所、清洗汽车、绿化或冷却水补充等非饮用水。中水处理设施主要分为建筑物的中水回用和城市污水再生回用。北京明确要求建筑面积在5万m2以上，或可回收水量大于150m3/d的居住区和集中建筑区等新建工程，必须建设中水设施[7]。至此在开展中水回用的前10年，我国中水多数以各单位建筑物自成系统的方式进行处理回用，即本单位建筑物的废水经处理后，回用本单位的冲厕、绿化等。这种应用方式多出现在大型宾馆、院校、机关事业单位及部分工厂企业，其特点是管理方便、权责分明、在初期发展较快。然而随着水资源紧缺矛盾的加剧，仅发展以建筑物中水回用为主的小型中水系统已不能适应当前污水资源化的需求，在此情况下，区域中水回用系统、城市污水再生水系统随之展开，这种处理方式主要针对污水处理厂的二级出水，在此基础上投建污水厂再生回用工程，从而使中水回用的范围加大，用水规模得到提升。

2.2.2 滨城区中水需水量的预测

按照上述内容，可知中水回用主要用于冲洗厕所、洗车、绿化、工业冷却水，因此根据不同用途针对中水回用的需水量进行分析。

绿化道路用水量：截至2014年，滨城区绿化覆盖面积为4287.7hm2，道路保洁面积为1890万m2[8]。绿化用水为1.0～3.0L/（m2·d）；浇洒道路用水为2.0～3.0L/（m2·d）[9]，按照绿化用水为2.0L/（m2·d），浇洒道路用水2.5L/（m2·d）计算。滨城区市政绿化用水量为8.575万m3/d，浇洒道路用水4.725万m3/d。

冲厕水量：截至2014年滨城区居民家庭用水一年约为2089万m3。住宅冲厕用水一般占给水量的25%～30%[10]。在此选择冲厕用水占给水量的28%。

则冲厕需水量为：Qx=Qa[]365·F

式中：Qa为滨城区居民年用水量；F为冲厕用水占给水量的百分比，取28%，则冲厕需水量为1.6万m3/d。

综上所述，滨城区中水需水量为市政绿化用水量、浇洒道路用水量、冲厕用水量的累加值，约为14.9万m3/d。

2.2.3 滨城区中水原水量的计算

中水原水量：Qy=α·Q[]365·β

式中：Q为滨城区年供水总量，取7407.5万m3[8]；β为给水量计算排水量的折减系数，取0.8；α为最高日给水量折算成平均日给水量的折减系数[11]，一般为0.67～0.91，在此取0.8，则滨城区所能提供中水原水量约为13万m3/d。

供水量略小于中水需水量，其不足部分再用自来水作为补充水量。从而通过中水回用，每年可提供约4.7亿m3的杂用水，如前文所述，滨城区年缺水量约1.7～2亿m3，由此可以看出，通过中水回用可大大缓解滨城区供需水的矛盾。

2.3 滨城区中水回用经济分析

中水工程的成功实施不但要求节约水资源，解决用水供需矛盾，还必须要求加强经济观念，尽可能节约投资、运行费用和占地面积。因此我们必须重视中水工程的技术经济分析，以保证取得良好社会效益和经济效益。对中水工程，人们最关注的经济分析主要指标为基建投资和运行成本[12]。

2.3.1 基建投资

基建投资包括土建投资和设备费用两大部分，经济分析中常采用单位水量基建投资进行比较。

单位水量基建投资费用[元/（m3·d）]=中水工程基建投资（元）[]中水工程日处理水量（m3/d）=中水工程土建投资（元）+中水工程设备投资（元）[]中水工程日处理水量（m3/d）

2.3.2 运行费用

中水设施运行费用一般包括药剂费用、人工费、电费等，需要按照单位水量所消耗的各种费用进行叠加，如表1所示。

2.3.3 投资规模预测

根据设计中水工程类型及当地相似工程为投资参考，采用类比法对工程投资进行估算，考虑工程建设时间与当前不同，考虑物价涨落对投资指标进行估算[12]。

E=A（1+b）N

式中：E为现时设备投资指标（元/m3/d）；A为参考值当时投资指标；b为参考值至当前年平均物价上涨率（%）；N为参考值至现时的年份（年）。

以滨州市邹平县第二城市污水处理厂再生水回用工程为例[13]，该工程日回用中水5万m3，采用水解+倒置A2O+微絮凝过滤工艺，进水水质为污水处理厂一级A排水标准，各项水质指标较高，而处理要求需达到冷却循环用水及景观杂用水标准。工程投资5118.49万元，其平均投资指标为1023.7元/（m3/d）。该工程至今已近5年，滨州市年平均物价上涨率3.8%[8]，代入上式可计算新建中水工程规模为13万m3/d，采用A2O及微絮凝过滤工艺，其总投资约为16036万元。

参考我国当前再生水回用工程[14]，其中水设施处理电费约为0.8元/m3，药剂费约为0.1元/m3，人工费约为0.4元/m3，维修费为16036×1%/365/13=0.04元/m3，折旧费为16036/365/15/13=0.23元/m3，则中水设施运行费用合计约为1.57元/m3。滨州市自来水单价为1.6元/m3，加上污水处理费用0.7元/m3，所需水价为2.3元/m3，若采用中水回用相当于每立方米节约0.73元，一年可节约3464万元，按投资16036万元计算，投资回收期约5年，按设备使用年限15年计算，效益费用比[15]为3.2。由此可见，中水制水成本相对较低，经济效益明显，此外通过中水回用还可减少环境污染引起的社会损失，可见建设中水工程对整个社会来说是合算的。

3 总结

中水回用工程是解决滨城区水资源供需矛盾的重要措施之一，其供水规模可以缓解滨城区的缺水量，其运行成本较低，能够产生较大的环境经济效益，对于城市的可持续性发展及滨州市生态园林城市的建立具有重要的意义。

参考文献：

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