城市分布式污水再生资源化系统理想模型

宋肖肖

摘  要：经过40年改革开放的快速发展，我国各大城市面临着基础设施方面的诸多问题，这其中污水系统低效高耗是一个突出方面。城市分布式污水再生资源化系统是针对传统污水大集中系统的突出问题而提出的新的系统形式，具有低投资、低运行维护代价、高效率、解决邻避效应和环境污染问题、出水水质好等特点，同时可以提高污水再生回用率，是污水系统提质增效的重要支撑。

关键词：城市分布式污水再生资源化系统  提质增效  水逻辑  智慧管控平台

中图分类号：X703           文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）07（a）-0108-03

Abstract： After 40 years of rapid development of reform and opening up， most cities in China face many problems in terms of infrastructure. The low efficiency and high consumption of sewage system is a prominent aspect. Urban distributed wastewater recycling and regeneration system is a new system form proposed for the prominent problems of traditional sewage centralized system. It has low investment， low operation and maintenance cost， high efficiency and solution Meanwhile， it can improve the regeneration and reuse rate of sewage， which is an important support for improving the quality and efficiency of sewage system.

Key Words： Urban distributed wastewater recycling and regeneration system; Quality and efficiency improvement; Water logic; Intelligent control platform

1  概念模型提出

水资源具有直接关系到人类生存和社会经济发展的战略属性，而污水是城市可靠有效的长效性水资源，不断提高污水再生质量和利用率对于缓解城市水资源危机至关重要。针对当前城市大集中污水系统系统突出问题，结合城市水资源短缺的发展需求，提出城市分布式污水再生资源化系统概念模型。

所谓“城市分布式污水再生资源化系统”是指城市内由若干个经济半径范围内的污水资源循环复用系统组成的污水再生资源化系统。其可有效提高污水收集处理效率和非传统水资源的回用比例。

该系统以占地小、环境优美、运行稳定、处理高效、出水优良、统一智慧管控的分布式污水再生处理站为核心，以水系统中污水具备的循环、复用、再生、回供的逻辑为脉络，前端以污水短流程、经济、有效收集为重点，后端以单元内再生水就地最大程度循环和梯级复用、单元间水资源统筹调配为要点。将城市建设区划分为若干个生态水系统微循环有机单元，每个单元内形成污水的收集、处理、净化、再生、利用的循环逻辑，盈余水量通过城市生态水体空间进行蓄存和调配，从而将污水由当前城市的突出问题和负担，转变为城市水量和水质均稳定可靠的水资源，贡献与回馈城市。

2  理想模型的关键要素构成

城市分布式污水再生资源化系统模型关键控制要素包含水逻辑及水量平衡、水净化与水质控制、水管理及智慧管控平台、水系统及建设实施模式几个主要方面。

2.1 水逻辑及水量平衡

理想城市分布式污水再生资源化系统模型各单元中的水逻辑关系为污水作为有效的城市非传统水资源將分质实现最大化利用和循环利用，单元内优先实现最大化利用，盈余水量在进入地表水体调蓄空间前，先经过绿地驳岸空间的生态净化后再进入水体，同时在水体衔接段内设施深度净化生态系统，保障水体水质的进一步净化提升，而蓄存的水体在下游优质段内合理取用，作为城市高品质用水的替代水源，新生水供水站与城市规划的高品质用水大户就近配套建设。

水量平衡分析中，以污水再生水和地表调蓄空间可汇集的地表径流水为产出项，以绿化灌溉、道路洒扫、洗车、工业冷却、公建冲厕、生态环境补水等为耗水项进行年际逐月分析，将需要调蓄存储的量、盈余的主要部位、可调需储存的水体位置、可满足的规模等逐一落实，即可得到全年最大可利用非传统水资源总量以及通过盈余月和亏损月盈亏量与调蓄空间建立液位联动关系，确定蓄存区液位关系，综合得到年际水资源价值与效益。

2.2 水净化与水质控制

在各分布式单元内的污水处理再生站点内，净化后的污水达到相应标准（国标一级A排放标准和下述用途中再生水相应标准的严格控制项见表1）不消毒直接回用于绿化灌溉和生态环境补水;而经过消毒的其他再生水供应城市杂用水、工业冷却补水、公建冲厕用水等用水。超过再生回供经济半径的盈余水量进入配套后续生态净化空间（不低于地表水Ⅳ类标准）再排入地表水体，经水体内进一步生态净化后由高品质新生水供水站（不低于地表水Ⅲ类标准）供应至高品质工业用水大户作为优质非传统水源加以利用。

由此，在分布式污水再生资源化系统中，污水净化由强化净化段与生态净化段两段构成，回用供水水质控制与水质监测在强化净化段后的清水池节点控制，而外排至地表水体的水质控制与监测点设置于强化站点外绿地空间的生态净化区出水处，以总体降低投资和运行维护代价。

2.3 水管理与智慧管控平台

传统分散式污水处理站点建设与大集中式污水处理系统建设在现实的应用对比中，被认为的普遍的缺陷和难点以及可能存在直接导致体系失败的关键即站点建成后的有效管理和运维问题，在用地、投资、难度等各方面具备优势，技术也成熟可靠的前提下，管理困难、运维不稳定却成为了制约分散式污水处理站点大规模推广和应用的瓶颈。

在城市分布式污水再生资源化系统的水管理环节，通过构建城市统一的智慧管控平台，对分布式站点进行统一的运维、管理和监督，一方面解决监管难题，实现实时数据掌握和提升城市综合管理水平。另一方面减少传统运维人员成本代价并通过运维中的大数据分析持续优化运行状态，实现运维费用的降低。此外，运维数据和信息还可通过城市公众展示平台的对外展示，提升公众满意度。

2.4 水系统与建设实施模式

为保障模型的可落地实施，建设实施和运维水系统构成和模式至关重要，为保障系统目标的实现至少应包含污水收集管网、污水处理站点、生态净化空间、再生回供站点、再生回供系统的建设和运维，采取一体化的建设实施模式，推荐采取PPP模式或EPC+O模式推进，以投资金额及投资主体，运维成本及运维年限，污水处理水费基价与处理量、再生水水费基价、回供用途与回供量，运维企业毛化收益率等综合分析确定最优实施方案。

3  结语

城市分布式污水再生资源化系统模型是由城市水系统本身存在的逻辑关联关系出发来构建的，其水量方面具备多次循环复用和再生的特点，水质方面存在梯级净化和分质回用的特点，系统布局可实现水的强化净化、生态净化、蓄存和调配等复合关联城市污水系统、再生水系统、供水系统、地表水环境、绿地空间，功能叠加实现效益最大化。相对独立建设的分布式站点通过统一的建设标准，建设运维一体化的管理模式和智慧管控平台的建立，保障建设目标的实现。

该系统针对目前的城市污水系统提质增效工作具备技术可靠，经济合理，场地适宜，过程可控，社会受益等多维度共同实现的优势，可保障改造后系统支撑城市的可持续健康。同时，进一步深入建立指标控制体系和量化评估评价模型，必将形成可复制、可推广、可产业化的系统化污水再生资源化实施路径和发展模式，从而促进我国水务产业发展。

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