安徽省再生水利用配置试点创建探讨
2024-03-05莫李娟耿雷华
李 恩,颜 冰,莫李娟,耿雷华,4
(1.水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院,210029,南京;2.河海大学,210098,南京;3.太湖流域水文水资源监测中心,214024,无锡;4.长江保护与绿色发展研究院,210098,南京)
再生水利用配置是开源减排的重要举措,有利于缓解区域水资源供需矛盾,改善水生态环境,促进经济社会发展全面绿色转型。受经济发展水平及传统观念限制,我国再生水利用整体起步较晚,自20世纪80年代以来,部分城市在快速发展中频频出现用水危机,再生水的利用逐步得到重视。再生水的发展历程大致可以分3 个阶段:一是“六五时期”摸索阶段,在此期间,通过山东青岛等城市的试点项目,初步探讨了再生水利用的可行性与带来的经济社会效益;二是1985—2000年的起步阶段,北方部分缺水地区相继实施了一系列再生水利用项目,并进行了装备与技术的革新;三是21世纪后的全面发展阶段,再生水的利用开始纳入城市规划,部分地区开始全面规划再生水利用工作,并取得了很好的效果,如北京、上海等地区积极开展污水回用工程,并将其应用在工业、农业、城市杂用及生态环境等领域。
为加快推进污水资源化利用,水利部联合国家发展改革委等6部门于2021年12月印发了《典型地区再生水利用配置试点方案》,要求选择县级以上城市作为试点。为推动落实该项工作,安徽省通过层层筛选后确定合肥市、淮北市及阜阳市临泉县为试点,积极开展再生水利用配置试点工作。
目前,我国城市再生水利用尚处于起步阶段,日益增长的水资源供需矛盾迫切需要具有普适性、先进性、成熟性的再生水利用模式。通过对安徽省各试点再生水利用模式进行分析,根据再生水利用配置试点的创建过程,总结试点城市再生水利用配置过程中的成功经验及存在问题,以期为安徽省乃至全国其他地区的相关工作提供借鉴。
一、试点建设基本情况
1.供用水情况
2021年,安徽省3个试点城市供水总量为37.56亿t,其中地表水为主要供水水源,供水量为31.42亿t,地下水供水量为3.81亿t,其他水源(再生水,集雨工程等)供水量为2.33亿t,地表水、地下水及其他水源供水量在总供水量中的占比分别为83.7%、10.1%及0.62%。
如图1(a)所示,在安徽省3个试点城市中,合肥市主要供水水源为地表水,这是由于合肥市蓄水工程众多且通过淠史杭灌区向合肥市引调了大量的地表水资源,全市现有大型水库2座、中型水库21座以及常年水面面积10 km2以上湖泊4个。而淮北市及临泉县本地水资源匮乏,没有大型蓄水工程与调水工程,导致其长期依赖地下水,地下水供水量占比较大。
图1 安徽省试点城市供用水量情况
用水量指分配给各类用户包括输水损失在内的毛用水量,主要涉及工业、农业、生活及生态环境四大类,从用水结构来看,2021年,安徽省3个试点城市的用水量中,农业用水量最大,达20.68亿t,占用水总量的55.06%,工业用水、生活用水及生态用水分别为5.99亿t、8.67亿t、2.22亿t,占比分别为15.95%、23.08%、5.91%。
如图1(b)所示,由于水源类型、产业结构、经济发展、人口规模等因素的差异,不同试点城市用水量和用水结构明显不同,例如,合肥市作为安徽省经济高度发展地区,高耗水产业相继退出历史舞台,工业用水占比明显低于火电行业较多的淮北市。
2.污水处理情况
2021年,安徽省3个试点城市共有万吨以上污水处理厂38座,其中有12座污水处理厂日处理规模在10万t以上,8座污水处理厂日处理规模在5万~10万t之间,其余污水处理厂日处理规模均在5万t以下,年度污水处理规模13.40亿t,年度污水处理量10.78亿t,如图2所示。合肥市城市综合经济实力与技术水平较强,污水处理收集与污水处理设施较为完善,实际污水处理规模远高于其余两个试点城市,合肥市、淮北市和临泉县实际污水处理规模分别为263万t/d、25.4万t/d和6.92万t/d。
图2 安徽省试点城市污水处理厂分布及污水处理情况
3.再生水利用状况
安徽省试点城市年度污水处理量为107 791.8万t,再生水利用量为20 804.36万t,再生水利用率为19.3%,各试点城市2021年再生水利用情况见表1。
表1 试点区再生水利用现状
总体来看,安徽省各试点城市再生水利用领域不一,再生水利用量与再生水利用率等指标也存在明显差异。这不仅与该地区再生水利用相关基础设施建设状况有关,更与当地经济发展水平、水资源结构及政策法规密切相关,因此根据各城市再生水配置试点创建过程,总结出具有普适性的再生水利用模式,对推广再生水在安徽省乃至全国的应用具有重要意义。
4.试点代表性
安徽省选择合肥市、淮北市及临泉县3个城市作为再生水利用配置试点城市具有很强的代表性。从城市规模来看,3个试点城市分别代表了省会城市、地级市、县级城市,涵盖了所有城市类型。从供用水情况来看,合肥市供用水以地表水为主,而淮北市和临泉县供用水以地下水为主,3个试点城市分别代表了供用水以地表水和地下水为主的资源型缺水城市。从产业发展情况来看,由于合肥市经济发展水平较高,高耗水行业基本退出,合肥市以生态补水为重点,而淮北市、临泉县经济发展水平较低,再生水利用分别以火电、化工为主,3个试点城市体现了经济水平差异带来的再生水利用方向的差异。
二、试点建设目标与任务
立足新发展阶段,落实污水资源化利用有关要求,围绕安徽省试点城市再生水利用配置的5项建设任务,总结归纳出再生水利用五大体系,实现“规划布局合理、制度体系健全、配置领域多样、产输设施完备、水质安全可靠”的建设目标,从而实现再生水利用率大幅度提高的总体目标,形成能够指导其他地区再生水利用配置工作的先进模式。
围绕各试点城市5 项建设任务,总结提出具有可操作性的再生水利用体系。
1.构建“集散结合、适度分布”的再生水利用规划布局体系
规划合理的布局体系是再生水利用的方针。首先在分析区域再生水利用必要性、可能性以及合理性基础上,科学确定再生水利用规划布局,强化顶层设计,明确不同区域、行业、阶段将再生水纳入区域水资源统一配置的具体规定。其次是区域现状再生水厂与输配管网的覆盖度,采用集中与分散相结合的再生水利用模式,对于再生水生产设施完善的地区,以再生水厂与污水处理厂为供水中心,采用集中式供水模式,对于再生水管网未覆盖的地区,根据地区用水特点选择污水分散式处理或就地再生利用的模式。
2.构建“应配尽配、管理严格”的再生水利用配置管理体系
领域多样的配置体系是再生水利用的重点。按照“优水优用”的原则,因地制宜,将再生水用于工业生产、市政杂用、生态环境、农业灌溉等领域。以污水处理厂与再生水厂供水为中心,保证水质达标的前提下,在工业领域,向周边企业供水;在城市杂用领域,结合再生水管网取水点,通过洒水车等将再生水用于绿化、道路浇洒;在农业领域,创新再生水利用方式,采用喷灌、微灌等先进灌溉技术,将再生水用于周边农田灌溉;在生态环境领域,通过湿地净化、人工净化通道等方式,将再生水用于河湖生态补水。为了实现再生水利用配置,需要开展配置利用管理、安全利用监测和应急管理建设,包括强化规划和建设项目水资源论证与取水许可审批联动管理、强化再生水水质目标管理及提高应急管理能力等,同时,要建立再生水利用配置目标责任制,部门、企业、园区落实再生水利用配置主体责任,层层压实再生水利用目标责任。
3.构建“领域拓展、规模扩大”的再生水利用工程建设体系
规模扩大的工程体系是再生水利用的前提。为将现状再生水利用扩展至工业、生态、农业、城市杂用等各个领域,为保证各领域有充足的水量来源,需进一步扩大再生水利用工程规模,提高再生水生产能力。一是新建与扩建工程,结合污水处理设施提标升级扩能改造相关工程,对现有污水处理厂提标改造以及根据实际需要建设再生水生产设施,包括再生水厂、污水处理厂的新建与扩能改造;二是提标改造工程,结合园区、企业污水处理升级改造,对用水企业及污水处理厂进行提标改造。
4.构建“水质达标、输配高效”的再生水利用输水网络体系
设施完备的输送体系是再生水利用的基础。为支撑扩大再生水利用领域和规模,保障再生水利用配置工作有效推进,需要进一步提高再生水供给的覆盖面及可达性,加强相关输水网络建设。再生水输水网络建设分为2种,一是集中式再生水输配管网建设,主要以再生水厂与污水处理厂为供水中心,进一步辐射周边地区;二是分散式污水处理设施建设,不同于集中式供水模式,分散式供水呈现出“全截污、全收集、全处理、全利用”的特点,通过建设生活污水处理设施设备及雨水收集利用设施,配套污雨水绿化、冲厕设施,从而实现分散处理与就地利用。
5.构建“规范健全、灵活有效”的再生水利用政策制度体系
体系健全的政策制度体系是区域再生水利用的保证。在法规政策方面,健全法规体系,配套制定再生水利用管理办法,推动再生水纳入区域水资源配置范围。在激励机制方面,推进再生水水价改革,对于不同类型的用水户及使用不同标准再生水水质的用水户,按照“补偿成本、合理收益、优质优价、公平负担”原则定价。在宣传教育方面,结合不同类型再生水利用示范工程建设,选择典型性、代表性强的再生水利用工程,创建再生水安全利用教育载体,通过图片、模型、公益宣传片等宣传和体验形式,向社会公众介绍再生水生产、输配、使用相关流程,消除对再生水资源的片面认识。
三、试点建设存在问题
安徽省各试点城市再生水利用配置工作取得了一定成效,各领域再生水利用量及区域再生水利用率开始逐步上升,在缓解水资源供需矛盾、优化区域用水结构等方面发挥了重要作用,然而在试点创建过程中仍存在部分问题。
1.用水水源
水质方面,保障水平较低,再生水水质问题主要存在于农业与生态补水等领域,目前污水处理厂出水水质普遍为一级A标准,无法满足各领域用水需求,尽管再生水厂或污水处理厂中的深度处理装置可将其进一步净化,但仍有个别指标无法满足,这也是各地区再生水利用过程中普遍存在的问题。水量方面,出水稳定单一,各领域目标用水户年际需水量比较稳定,但年内需水量浮动较大,以农业灌溉最为明显。如临泉县属于淮北平原中部地区,在需求端,农业灌溉用水量主要集中于春季与夏季,季节性需水比较明显;但在供给端,污水处理厂与再生水厂出水较为稳定,这导致干旱年份需求端与供给端在年际上呈现出供需平衡,而在年内表现出供需不匹配的特点,需水量难以满足。
2.用水过程
用水过程中主要存在管网铺设不匹配、供水设施不健全的问题。由于新增管网基本上在原有管网基础上进行铺设,而现有城市规划已基本完成,城区道路硬化率高,管网施工难度大,建设成本高,导致管网铺设出现阻力。同时,目前再生水用户分散在园区、企业和城区等,供水设施不健全加上再生水管网难以延伸,导致部分潜在用户难以利用再生水。
3.用水保障
用水保障方面,主要存在水价形成机制不合理、宣传措施不到位的问题。合理的再生水水价是促进再生水利用的重要因素,目前安徽省再生水利用市场机制不健全,科学合理的再生水水价体系尚未形成,再生水水价大多根据水务部门建议制定,再生水价格整体偏高,无法确保再生水、自来水、原水在水质与价格上形成合理的比价,再生水价格优势难以体现,无法充分发挥水价对水资源供需关系的调控作用。其次,目前人们对于再生水大多存在“脏、差”的片面认识,对推进再生水在农业、工业领域利用造成阻力。
四、总结与启示
为进一步在安徽省乃至全国其他地区推广再生水利用配置模式,总结安徽省再生水利用配置试点的创建过程,提高区域再生水利用率需要具备的3个条件。
1.本底条件
一是分析当地水资源供需结构,对比用水量与当地水资源量,明确所在地区主要供水水源、是否属于缺水型城市以及水资源供需矛盾。二是分析当地产业发展状况,摸清当地主导产业以及是否存在高耗水行业,为水源置换提供方向。三是分析污水处理及再生水利用现状,摸清所在地区污水处理、再生水利用情况。
2.实施条件
在实施过程中,应考虑再生水利用布局的时空关联性,再生水利用不仅以现状再生水厂与污水处理厂为中心对现状用水户进行配置,还应根据城市建设规划,考虑未来再生水厂的建设与企业等用水户的情况。一是针对规划建设的再生水厂及现有用水户情况,未来再生水厂的建设应尽量向用水户靠拢,既能有效快速收集用水户产生的废水,也能节省再生水管网等基础设施的投资,提高经济效益;二是针对未来用水户与现有再生水厂情况,用水户应尽量向再生水厂靠拢;三是针对未来再生水厂与未来用水户情况,应综合考虑城市土地、交通发展规划,加强再生水厂与用水户的时空关联性。
3.保障条件
要充分利用国家及当地政策,保证再生水利用工作有效落地。首先要统一规划体系,健全实施机制,促进政策制度协同,以政府为主导,统筹试点建设工作,确保再生水利用配置试点始终坚持正确方向。其次是建立多元多层次监督考核机制,从政府、社会公众、专家学者等层面发挥其在再生水利用配置试点建设监督和考核中的不同作用。最后要确保试点工作具有可靠的资金来源,再生水利用具有很强的公益性,可靠的资金保障是实现试点建设目标的重要基础。一是完善以政府公共财政为主导的投入机制,保障再生水利用配置试点建设工作的资金需求;二是完善再生水生产输配基础设施建设资金筹措机制,积极引导和鼓励社会资本投入基础设施建设和运营,推进污水处理、再生水生产等具备一定收益能力项目的形成。