滇池流域再生水资源现状利用特征及效益分析

李中杰，郑一新，张大为，杨　智

(昆明市环境科学研究院，云南 昆明 650032)



滇池流域再生水资源现状利用特征及效益分析

李中杰，郑一新，张大为，杨智

(昆明市环境科学研究院，云南 昆明 650032)

摘要：针对“牛栏江-滇池”补水工程通水后滇池流域水资源格局变化，从滇池流域面临水资源短缺与流域内大量处理后达一级A标准的尾水资源这一对矛盾出发，对流域内再生水资源产生及利用现状、现状利用特征及效益进行分析。研究结果表明，目前滇池流域采用“集中与分散相结合”的再生水利用模式，其中分散式再生水处理设施建设数量及处理规模呈现快速增长趋势，而集中式再生水存在丰富的潜在资源量但现状利用率较低；在不考虑再生水利用后产生回归水的情况下，2013年流域内再生水利用对污染物COD(Cr)、TN、TP、NH3-N的削减量分别为3365.4t、428.0t、56.2t、236.4t。从完善法规政策、严格标准体系、加强配套设施建设、创新体制机制、落实监督管理和公众参与等方面，提出了加强流域再生水利用的对策和建议。

关键词：滇池流域；水质净化厂；再生水；效益

滇池流域面临着资源性、水质性和工程性缺水的多重压力，人均水资源占有量不足300m3[1]，为全国人均水平的12%、全省平均水平的1/30，处于极度缺水状态，迫切需要不断寻找新的水源替代。受益于滇池水质改善及污染防治的要求，流域内市政水质净化厂数量及处理规模大幅增长，每年产生大量达到《GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准且经沉淀、过滤、消毒即可满足城市杂用水质要求的尾水资源。“牛栏江-滇池”补水工程通水后向长期以来持续排入滇池及主要入湖河流的大量低污染水去向问题提出了挑战。目前，针对再生水的相关研究多集中在水质标准、运营管理、需求量核算、水量配置等方面[1-6]。本研究从系统掌握和分析滇池流域再生水资源产生及利用特征、效益着手，对于有效减少大量低污染水带来的入湖污染负荷、缓解流域自身水资源短缺、实现流域内尾水资源的多元化和高效综合利用具有现实意义。

1研究区域概况

滇池流域位于云贵高原中部，昆明市西南部，地理坐标为东经102°29′～103°01′，北纬24°29′～25°28′，属长江流域金沙江水系，地处长江、红河、珠江三大水系分水岭地带。流域面积2920 km2，为南北长、东西窄的湖盆地形，可分为山地丘陵、淤积平原和水域三个层次，主要涉及昆明主城区的五华、盘龙、官渡、西山、呈贡五区以及晋宁县，共计55个乡(镇)、街道办事处(图1)。

2再生水资源现状利用及特征分析

目前，滇池流域采用“集中与分散相结合”的再生水利用模式[1]。集中式再生水处理设施主要以市政集中式水质净化厂处理尾水为资源，在研究区域内实现“生产-输送-利用”的大循环；分散式再生水处理设施主要以达到一定规模的居民小区、学校、企事业单位等产生的污水为资源，在独立区域内实现“生产-就地利用”的小循环。

2.1集中式再生水资源

2.1.1再生水资源产生情况

(1)潜在资源量

基于研究区域内集中式再生水设施建设的实际情况，将昆明中心城区、县域城镇、工业园区集中式污水处理设施排放尾水作为再生水潜在资源。截止2013年底，研究范围内共有集中式污水处理设施24座，污水处理能力达到176.75万m3/d。

(2)处理设施及配套管网建设

目前，研究范围内已完成昆明市水质净化厂尾水再生水利用(一期)工程、昆明阳光高尔夫球场再生水供水工程等，涉及昆明市主城区第一至第六再生水处理厂、第十再生水处理厂及龙泉加压泵站，总处理规模达到4.35万m3/d，具体情况见表1。同时，自2009年起，配合道路建设陆续实施了再生水管网同步铺设工程，第一至第五再生水处理厂配套建设了出水干管及服务范围内部再生水配水干管，建设完善了第四至第六以及第九再生水处理厂服务范围内部分再生水配水干管，扩大了第五再生水处理厂供水规模及再生水管网，进一步建设完善了第一、第二、第六、第七、第八以及第十再生水处理厂服务范围内部分再生水配水干管，使主城区初步形成一个整体的再生水供应系统，保证了再生水系统的正常有效运行。

表1　集中式再生水处理设施基本情况统计表

2.1.2再生水资源利用特征分析

(1)利用方式及途径

目前，昆明主城区已投入运行的再生水处理厂属于集中式再生水处理设施，处理水质均符合相关标准要求；现阶段再生水供水主要用于四个方面：一是市政道路冲洗、冲厕、景观、绿化用水；二是河道、公园、水体景观补水；三是单位小区绿化浇洒、车辆清洁；四是建设施工用水，具体见表2。

表2　第一至第六再生水处理设施再生水利用情况统计表

(2)时空分布特征

2007年以来，通过建设再生水配套管网、新建提升泵站、增加取水点数量等手段，再生水处理设施不断完善，全市集中式再生水利用量呈现逐年增长趋势。2007—2013年全市集中式再生水利用量由8.6万t增长至473万t，累计增幅达5415%，年均增长95.1%，其中雨季(5—10月)、旱季(11月—次年4月)再生水利用量均呈现波动变化趋势(图2a)。以2010年为界线，旱季总体呈现“先升后降趋于稳定”，雨季呈现“先降后升趋于稳定”。从各再生水处理厂利用量来看，2013年以第四、第五再生水处理厂再生水利用量较大，全年再生水利用量分别为246.3万m3、148.8万m3，分别占全年再生水利用总量的52.1%、31.5%(图2b)，其余再生水处理厂利用量相对较小，占比均在10%以内。

从图2还可以看出，流域内再生水利用呈现利用总量逐年增长、雨旱季利用量对称波动变化、各再生水处理厂利用量差异性较大等特征。产生这种变化的主要原因：一是随着集中式再生水处理设施不断扩建，昆明主城区再生水生产能力不断增加；二是通过建设再生水配套管网、新建提升泵站、增加取水点数量等，集中式再生水利用方式和途径日益丰富，在一定程度上调动了潜在再生水用户的积极性；三是随着《昆明市城市再生水利用专项资金补助实施办法》、《昆明市再生水管理办法》相继颁布实施，使得集中式再生水用户数量不断增加、再生水用户类别呈现出多样化，逐步由最初的小区绿化、景观用水向道路清扫、市政绿化、工业用水等方面拓展。

2.2分散式再生水资源

(1)处理设施建设

自1998年昆明医学院第一座再生水利用设施建成，昆明市主城区分散式再生水利用设施建设经历了从试点研究到全面推广落实的过程，分散式再生水利用设施数量及处理规模呈现快速增加趋势。截止2013年，昆明市分散式再生水利用设施共有410座，分散式再生水利用设施主要分布在五华区、盘龙区、官渡区、西山区主城四区，合计占到处理设施总数的96.3%；而呈贡区、晋宁县分布较少。据统计，2005—2013年昆明市主城区分散式再生水利用设施设计处理规模从2.15万m3/d增加到13.37m3/d，累计增长了521%，年均增长25.6%。

(2)分布特征

从分布位置来看，在已建成的410座再生水利用设施中，以住宅小区、学校、工业企业区域分散式再生水处理设施数量最高，分别达到38.8%、23.6%、14.3%，合计占到处理设施总数的76.7%。而酒店商场、监狱或教养所、行政事业单位、体育场、停车场等分布较少，所占比重均在6%以内。

(3)利用方式

根据全市分散式再生水资源处理、输送、利用均在独立的区域内进行小循环的实际情况，各分散式再生水利用设施处理后达标的再生水主要用于景观、绿化、道路、冲厕、洗车等方面，其中再生水用于绿化的再生水处理设施数量最多，占设施总数的33.3%。

3再生水资源现状利用效益分析

再生水是污水经适当处理后，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资源。通过利用再生水资源，既可节约水资源、提高水资源的利用效率与效益、减轻供水压力，又可降低社会经济发展的排污量、减轻环境压力、节省污水处理费用[1]，是推进滇池水污染防治、大力推进昆明节水型城市建设、促进资源节约型与环境友好型的和谐社会发展、实现水资源可持续利用的重要举措。因此，合理利用再生水既能减少水环境污染，又可以缓解水资源紧缺的矛盾，具有较高的社会效益、环境效益和经济效益。

3.1社会效益分析

(1)能够有效缓解水资源供需矛盾

经处理达到标准的再生水资源，能够满足部分生活和生产用水对水质的要求，与新鲜水资源相互补充，减少了区域社会经济发展对新鲜水资源的需求与取用量，在一定程度上减轻了优质新鲜水资源供给不足的压力，缓解了区域水资源短缺和供需矛盾[1,6,8]。

(2)符合社会经济发展趋势及昆明市节水城市建设要求

再生水是经污水处理回用的较为理想的第二水源，具有不受气候条件和其它自然条件的限制，不与临近区域争水，就地可取，稳定可靠，保证率高等优点[8]。通过利用再生水，既节省宝贵的水资源又可减少水污染，相当于提高了用水效率，也减少了新增的用水。同时，对城市污水进行再生水利用，也符合国家鼓励、省市关于城市污水再生利用相关规定和节水要求，契合昆明市目前已经创建为全国节水型城市的内在需求，将极大节约新鲜水用量，对于近年来节水抗旱保供水、保民生具有十分积极的社会意义。

(3)是区域经济与环境协调、可持续发展的需要

昆明是云南省政治、经济、文化中心，未来将建设成为“中国春城、历史文化名城、高原湖滨特色生态城市、面向西南开放城市”的世界知名旅游城市。而滇池是昆明赖以生存和发展的“母亲湖”，具有工农业生产用水、调蓄、防洪、旅游、航运、水产养殖、调节气候等多种功能，对昆明市的国民经济和社会发展起着至关重要的作用。通过再生水资源综合利用，能够削减大量入湖污染负荷特别是主城区入湖污染负荷，改善城市水环境，对于加快滇池污染治理步伐、促进昆明市实现社会经济可持续发展具有重要意义。

3.2生态环境效益分析

再生水利用是治理和减轻日趋严重的水体污染的有效途径之一。通过污水再生利用，减轻了城市建设发展对自然环境的破坏与污染，达到“治污先截污、治水先节水”的目的，减少了污染物的排放量，从源头就地削减污染负荷，有效地保护了滇池的生态环境，是深入贯彻落实市委、市政府“一湖两江”流域水环境治理“四全”工作的具体体现。同时，再生水利用防止了重新开采新水资源对环境造成的不利影响，并间接使得部分被污染的水体逐渐更新复活，减少了治理水环境污染的投资成本[8]。

以2013年为例。对流域内集中式、分散式再生水利用产生的污染物削减量进行测算，其中以2013年度昆明主城区水质净化厂出水浓度均值作为集中式再生水处理厂进水指标，以2013年度昆明主城区水质净化厂进水浓度均值作为分散式再生水处理设施进水指标；结合研究区域再生水利用以市政道路清扫、绿化浇洒等城市杂用以及部分景观水体补水的实际情况，在不考虑再生水利用后产生回归水的情况下，初步核算得到2013年流域内再生水利用对污染物CODCr、TN、TP、NH3-N的削减量分别为3365.4t、428.0t、56.2t、236.4t。具体结果见图5。

3.3经济效益分析

(1)能够有效降低水资源开发利用成本

在政府政策法规保障作用下，再生水利用免去了资源税和污水处理费，再生水的制水与取水成本都较自来水低，相比远距离调水以及地下水开采的水资源开发利用成本，再生水工程投资费用具有明显的价格优势，大大降低了用水户的水费开支与用水成本[8]。同时，再生水利用可以实现水资源的优化配置，进行分质供水，提高水资源的经济利用效率，保证水资源的可持续利用。

(2)促进再生水行业健康发展

通过加强再生水行业的规范管理与扶持引导，制定出台的《昆明市城市节约用水管理条例》、《昆明市再生水管理办法》等文件，均规定城市再生水生产企业可以向用水户适当收取费用，从而实现再生水行业的健康发展，推进再生水行业的产业化发展。同时，由于再生水利用成本相对较低，企业可节省部分资金进行污水治理[8]，以减轻企业污水对环境污染，间接增加企业的经济效益。

(3)其他方面

近年来，相关研究表明，水污染可能造成粮食作物、畜产品、水产品产量下降，人类发病率上升、医疗保健费用增加及劳动生产率下降。据统计，我国排水系统及污水处理设施建设，每投入一元可以减少因水污染造成的健康损失、地价损失、农业损失、工业损失共计3.72元[9,10]。而通过处理设施建设并实施再生水利用，能够避免此类风险及损失发生。

4加强流域再生水利用的对策和建议

(1)尽快完善法规、政策，促进再生水安全利用和良性循环

在现有政策措施基础上，尽快建立和完善相应的政策、法规、技术标准等，把污水处理事业纳入法制化轨道，保证再生水回用系统的良性循环[7]。制定出台有关企业使用不同水资源的相应政策，对企业单位的用水行为进行限制，明确规定污水再生利用企业必须承担基本的水质监控责任及必要的投资；同时，通过再生水利用专项资金补贴等利益手段扩大再生水的使用范围，进一步明确和细化再生水利用的具体处罚办法，制定处罚条例保证标准的贯彻执行[1,7]。

(2)严格执行标准体系，强化再生水水质管理

再生水来源于水质净化厂尾水，其水质存在一定风险，尤其是再生水中的内分泌干扰物，通过绿化或浇洒道路等方式散发到空气中，对行人健康会造成影响[6]。因此，应该出台严格的地方性再生水水质标准，进一步健全再生水水质监督管理制度，提高再生水水质管理水平，实现优质水优用、分质供水，通过再生水利用体现更为显著的资源、经济、社会以及环境效益[8]。同时，加强公共场所利用再生水应该制定严格的水质标准和监测机制，尤其是对水中微量污染物的研究、控制与监测。

(3)加强基础配套设施建设，有效提高再生水利用率

针对目前集中式再生水处理设施单一水质标准供水，而不同用户对再生水水压要求等需求有差异的实际情况，对不同类型用户采用分压供水方式。针对市政绿化、道路浇洒、洗车等用水量相对小但对水压要求高的用水户，适宜沿城市道路敷设管道、配套建设高压配水系统；针对河湖景观补水量大但对水压要求低的用水户，适宜沿河岸绿带敷设枝状补水管道、建设独立的河湖补水低压系统。同时，在不同系统之间设置连通管道，通过阀门控制实现互补和备用，也可以考虑利用河道作为输配水通道，低区域通过泵站提升满足工业、绿化、道路浇洒、冲厕等用户用水需求[6]。

(4)创新体制机制，推进再生水利用产业化

引入再生水水权概念，按照“谁投资、谁受益，谁使用、谁付费”的原则，建立再生水工程投融资体制，扩大再生水工程投融资渠道，实现投资主体多元化、运营主体企业化、运作管理市场化的发展模式[8]，推动再生水利用工程设施的建设和管理，依靠价格手段推动再生水利用市场的形成，促进再生水产业化发展，使水资源的社会循环处于良性的循环状态。同时，按照“补偿成本、合理受益、优质优价、公平负担”的原则，科学制定再生水的价格，使不同的水价反映不同的成本、水质和用途，使价格杠杆在水资源市场中充分发挥主导作用[7]。

(5)落实监督管理和公众参与，营造再生水利用良好环境

建立“一源一档”工作机制，加强对再生水资源信息的收集、统计、汇总和分析工作。在再生水“生产-输送-利用”的过程中，各环节的专业管理人员都要加强监管力度，制定合理的管理规范，使再生水的安全维护有所保障，防止发生二次污染[7]。充分利用电视、广播、网络等多种宣传手段，广泛、深入、持久地开展再生水利用的宣传教育，增强全民节水意识，使污水资源化再生利用深入民心，提高公众对再生水资源的关注度，鼓励公众对再生水管理进行参与和监督。

致谢：感谢国家水体污染控制与治理科技重大专项(2013ZX07102-006)对本研究的支持，本研究部分数据来源于项目组成员的研究结果，在此深表感谢！

参考文献：

[1]王静,张灿,刘艳慧,等.昆明市污水再生利用情况调研[J].三峡环境与生态,2013,35(1):56-59.

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[4]纪涛,苏丽娜,西伟力,等.天津市再生水利用现状的调查与研究[J].环境科学与管理,2007,32(6):30-33.

[5]李殿海,李育宏,姜威,等.天津市污水再生利用经验与现状分析[J].环境工程学报,2011,5(6):1227-1231.

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[7]吴迪,赵勇,裴源生,等.我国再生水利用管理的建议[J].水利水电技术,2010，41(10):10-14.

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[9]吴景山.城市污水处理设施建设费用管理研究[D].天津:天津大学,2002.

[10]黄维蓉.我国小城镇污水处理设施建设与运行管理对策研究[D].重庆:重庆大学,2003.

Analysis of Reclaimed Water Resources Utilization Characteristicsand Benefits in the DianchiLake Basin

LI Zhong-jie, ZHENG Yi-xin, ZHANG Da-wei, YANG Zhi

(Kunming Institute of Environment Science, Kunming Yunnan 650032,China)

Abstract：The“NiulanjiangDianchi” replenishment project has changed the resources pattern in the Dianchi Lake Basin.In terms of the contradiction between water resources shortage and a large number of tail water resources in the Dianchi Lake Basin, the present status of the renewable water resources and utilization were analyzed. The results suggested that the “combining centralization and decentralization” pattern was the way of using the reclaimed water in the Dianchi Lake Basin. The number of treatment facilities of the decentralized reclaimed water treatment showed a rapid growth trend in scale. However, the highly potential water resources from the centralization treatment facilities has low utilization rate. If not considering the returning water, the removal of COD(Cr), TN, TP, and NH3-N from the reclaimed water were 3365.4 tons, 428.0 tons, 56.2 tons, 236.4 tons in 2013. Finally, the countermeasures and suggestions to strengthen the use of recycled water were proposed in the Dianchi Lake Basin in the respects of improvement of policies and regulations, strict standard system, strengthening infrastructure construction, innovative institutional mechanisms, management and public participation and so on.

Key words：the Dianchi Lake Basin; water purification plant; reclaimed water; benefits

中图分类号：X52

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2016)03-0012-06

作者简介：李中杰(1983-),男,河南商丘人,硕士,工程师，主要从事环境科学、低碳发展方面研究。

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项课题(2013ZX07102-006)资助。

收稿日期：2015-11-01