（2） 北京市城市污水處理廠發(fā)展規(guī)劃
　　根據(jù)“北京城市總體規(guī)劃”，考慮環(huán)境保護，就近利用城市污水處理廠出水，建立分流制下水道系統(tǒng)等要求和地形、河流、位置、工程經(jīng)濟性條件，將北京劃分為16個污水處理系統(tǒng)，每個系統(tǒng)建設一座污水處理廠，全市共有16座污水處理廠。其中10萬m³/d以上大型污水處理廠8座，其它小型污水處理廠8座。全部于2010年前建成。
　　16座污水處理廠中，除高碑店污水處理廠（一、二期共100萬m³/d）、北小河污水處理廠一期工程（4萬m³/d）、方莊污水處理廠（4萬m³/d）已建成投產(chǎn)外，酒仙橋污水處理廠一期工程（20萬m³/d），將于2000年底竣工投產(chǎn)，上述污水處理廠全部投入之外后，處理能力達128萬m³/d，污水處理率可達48.5%。其余污水處理廠按工程建設優(yōu)先順序，近期將規(guī)劃建設清河污水處理廠一期工程、吳家村污水處理廠、盧溝橋污水處理廠、小紅門污水處理廠（含鄭王墳污水處理廠系統(tǒng)）和肖家河污水處理廠。屆時北京市城市污水處理能力達240萬m³/d，污水處理率可達90%左右。

2　 城市污水資源化的必要性和可行性

2.1　 必要性
　　北京市人均水資源占有量僅為全國的1/8，世界的1/32，水資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化已成為制約北京市可持續(xù)發(fā)展的主要問題。水資源是有限的，但目前產(chǎn)生的水資源短缺和不足并不是天然資源已達到極限，而是供水與需水之間相對不平衡。為解決這種不平衡，除了需要進行合理的社會經(jīng)濟布局，調(diào)整城市產(chǎn)業(yè)結構和用水結構，改變水的用途和供水方向以外，污水資源化再利用是一種簡單易行的解決辦法。
　　水資源包括量與質兩個方面，除了水資源數(shù)量外，還應包括水環(huán)境保護、污水處理與回用等。城市污水量大，水質穩(wěn)定，受季節(jié)和氣候影響小，就近可取，是一種即可靠又經(jīng)濟的十分寶貴的水資源，常被稱為城市第二水源。
　　根據(jù)預測北京市市區(qū)2010年平水年（75%）需水量為22.27億m³，供水量為15.70億m³，缺水量6.57億m³，而2010年城市污水二級處理出水量可達11.94億m³，如按60%再生回用，替代城市優(yōu)質水源，就可解決用水與供水不平衡的矛盾，同時也減輕了環(huán)境污染，促進生態(tài)良性循環(huán)。
　　因此，城市污水資源化再利用是十分必要的，是消除缺水危機和解決環(huán)境最有效的途徑之一。
2.2　 可行性
　　目前許多國家都致力于將污水單純凈化改變?yōu)橐晕鬯疄樵仙a(chǎn)再生水研究，把城市污水開辟為一種新的水源，這是一個重大而可喜的轉變。例如：美國城市污水回用量達9.37×10⁸m³/a（258萬m³/d），其中灌溉用水量159萬m³/d，約占62%，工業(yè)回用81萬m³/d（其中工藝用水25萬m³/d，冷卻水53.5萬m³/d，鍋爐用水2.5萬m³/d），回灌地下水13.0萬m³/d，其它回用（娛樂、養(yǎng)殖、野生植物等）5.0萬m³/d。美國馬里蘭州巴爾的摩（Baltimore）的伯利恒鋼鐵廠將城市污水回用工業(yè)冷卻水已有半個世紀的歷史，回用量達40.5萬m³/d。日本從60年代開始就大力研究和開發(fā)推廣城市污水回用技術。污水再生原主要回用于沖洗廁所、工業(yè)冷卻、農(nóng)田灌溉、景觀用水、市政雜用等，據(jù)有關文獻報導，1990年已建成1369座中水工程，回用水量達22.8萬m³/d。并在住宅區(qū)設置了“上水與中水雙管道系統(tǒng)”和制定了“下水處理水再利用技術指針”。以色列屬半干旱國家，污水已成為重要水資源之一。100%的生活污水和72%城市污水已經(jīng)回用，建造了200多個污水回用工程（多數(shù)規(guī)模在5000～10000m³/d），處理后用于農(nóng)灌占42%，回灌地下水約29%，排海水量約29%。
　　其它國家如法國將城市污水回用作為海濱水域管理的一項措施，沙特阿拉伯制定了廢水回用的強制政策，2000年11%用水來源于回用水；南非從70年代開始將污水回用于農(nóng)灌、景觀、電廠冷卻和工業(yè)用水等。荷蘭、阿根廷、巴西、科威特、墨西哥等國均在污水回用方面有成功的業(yè)績和相關政策。
　　國內(nèi)大連春柳河污水處理廠已建成1萬m³/d日用水工程，用于工業(yè)循環(huán)冷卻水；青島海泊河污水處理廠回用水已用于廠區(qū)內(nèi)綠化、清掃，將用于附近熱電廠等工業(yè)企業(yè)；太原北郊污水處理廠將1萬m³/d回用水用于太原鋼廠直流高爐冷卻水，北京高碑店污水處理廠1萬m³/d深度處理后出水用于廠內(nèi)沖洗濾布、綠化及雜用等。其它如西安、天津、濟南等城市也都正在進行城市污水回用工程的研究。
2.3　 城市污水回用技術經(jīng)濟分析
　　（1） 城市污水回用經(jīng)濟性
　　城市污水采用分區(qū)集中處理后將處理水作為新水源與開發(fā)其它水源比較，在經(jīng)濟上具有明顯優(yōu)勢。
　　遠距離引水：國內(nèi)一些城市為解決水源不足，采用遠距離引水，如天津“引灤入津工程”引水距離234 km，青島“引黃入青工程”引水距離297 km等，均花費巨額投資，而城市污水深度處理就近回用于低質用水用戶，替代優(yōu)質水，可節(jié)省大量基建投資和運行費用。
　　海水淡化：城市污水雜質含量一般＜0.1%，可采用普通生化、物化法去除；而海水含有約3.5%的溶解鹽類和有機物，需采用復雜的預處理和反滲透等膜處理技術，基基建投資和運行成本遠高于污水回用。
　　新建自來水廠：污水回用提供新水源同時可減少自來水用量，從而縮減自來水廠建設規(guī)模，節(jié)省工程投資。
　　縮減水污染治理費用：污水回用可減少污水外排量，不僅有利于實行污染物總量控制，而且減少了污染征收費用。
　?。?） 城市污水回用的技術性分析
　　一般情況下，任何污水都可以采用不同的工藝進行處理，達到各類用戶對水質的要求。目前國內(nèi)外城市污水二級處理水主要回用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、市政和生活雜用、景觀河道等方面，除市政和生活雜用對水質要求較高，須經(jīng)混凝沉淀、過濾、消毒等深度處理后才可回用外，城市污水處理廠二級處理水基本可滿足其它用戶對水質的要求。
　　為了推動城市污水回用的進程，國內(nèi)外相繼制定了一些城市污水回用的規(guī)范和標準，例如1998年世界衛(wèi)生組織頒布的《污水回用農(nóng)業(yè)的微生物含量標準》；同年10月我國頒布了《生活雜用水水質標準》（GJ25.1－89）；1992年美國國家環(huán)保局修訂了《污水回用綜合規(guī)范》，涉及到污水回用于非飲用的市政、生活雜用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面的水質標準；1995年由中國工程建設標準化協(xié)會頒布了《城市污水回用設計規(guī)范》等。這此規(guī)范和標準為污水回用提供了可靠依據(jù)，現(xiàn)以北京高碑店污水處理廠二級出水和深度處理出水水質為代表與各種回用水水質進行比較，分析北京市城市污水再生利用在技術上的可行性。
　　1）污水回用于工業(yè)
　　在工業(yè)用水冷卻水用量所占的比例最大，而且對水質要求不高。表3為高碑店污水處理廠二級出水與工業(yè)冷卻水水質對照表，可以看出，高碑店污水處理廠二級出水基本上達到《城市污水回用設計規(guī)范》中工業(yè)冷卻水的建議水質標準。但是對于要求較高的冷卻設備，為防止腐蝕和結垢，一般應投加水質穩(wěn)定劑，對循環(huán)冷卻水水質進行穩(wěn)定處理。
　　2）污水回用于農(nóng)業(yè)
　　未經(jīng)處理的城市污水直接灌溉農(nóng)田，不僅會造成農(nóng)作物產(chǎn)品質量下降，還會引起土壤惡化，污染地下水。為了合理利用污水灌溉，1992年我國頒布了《農(nóng)田灌溉水質標準》（GB 5084－92），高碑店污水處理廠二級出水與農(nóng)灌水質標準對照，高碑店污水處理廠二級出水水質能夠滿足農(nóng)灌水質的要求。

高碑店污水處理廠二級出水與工業(yè)冷卻水水質標準對照表　　　 表3 序號 項　　　 目 工業(yè)冷卻水水質標準 高碑店

二級出水 直接冷卻 間接冷卻 美國國家科學院 1 pH 6.0～9.0 6.5～9.0 / 7.2～7.8 2 濁度（度） 30 5 SS 100 SS 10～25 3 BOD₅（mg/L） 30 10 / 4～12 4 COD（mg/L） / 75 75 35～45 5 鐵（mg/L） / 0.3 0.5 / 6 錳（mg/L） / 0.2 0.5 / 7 氯化物（mg/L） 300 300 500 80～100 8 總硬度(以C_aCO₃計) (mg/L) 850 450 650 500 9 總堿度(以C_aCO₃計) (mg/L) 500 350 350 / 10 總固體（mg/L） 1000 1000 溶解固體500 溶解固體500

　　3）污水回用景觀河道補充水
　　北京市區(qū)河道均為季節(jié)性河流，沒有補充水源?！侗本┏鞘锌傮w規(guī)劃》規(guī)定：“位于城市上游的蓮花河、清河（清河閘上）、涼水河（大紅門閘上）等風景觀賞河道，因無水源保證，為維持河道景觀，需用經(jīng)處理后的污水解決補水問題；位于城市下游的清河（清河閘下）、壩河（酒仙橋以下）、涼水河（大紅門閘下）、通惠河（高碑店閘下）等河道，是城市的排水尾閭，水體要求低一些，可結合污水廠建設補充河道水源，逐步改善河道水質”。因此，采用污水回用水補充河道是十分必要的。
　　根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》（GHZB 1－1999），北京市主要河道分別屬于Ⅳ類和Ⅴ類河道。城市污水二級處理后必須進行深度處理，才能達到相應的地面水體標準，這與當前北京市的經(jīng)濟狀況是不相符的。因此考慮其可行性采用《城市污水回用設計規(guī)范》中規(guī)定的市區(qū)景觀河道用水建議水質標準，與高碑店二級出水進行比較，可以看出，高碑店污水處理廠二級出水基本可滿足要求。
　　4）污水回用市政和生活雜用
　　市政和生活雜用水在使用中有可能與人體直接或間接接觸，因此對水質要求較高，一般應經(jīng)過深度處理后才能使用。高碑店二級出水經(jīng)混凝、沉淀、過濾、消毒等深度處理后，可滿足市政、生活雜用和中水水質要求，見表4。

市政和生活雜用水水質標準與高碑店處理廠深度處理水水質對照表　　　　　 表4 序號 項目 市政和生活雜用水水質標準CJ25.1-89 中水水質標準京發(fā)〔1987〕60號 高碑店處理廠深度

處理水水質 沖廁、綠化 洗車、掃除 1 pH 6.5～9.0 6.5～9.0 6.5～9.0 7.6 2 濁度（倍） 10 5 / 2.7 3 色度（倍） 30 30 ≤40 30 4 BOD₅（mg/L） 10 10 ≤10 4.6 5 COD（mg/L） 50 50 ≤50 18.5 6 SS（mg/L） 10 5 ≤10 10 7 臭（mg/L） 無不快感 無不快感 無不快感 無不快感 8 溶解性固體（mg/L） 1200 1000 / / 9 氨氮（mg/L） 20 10 / 1.47 10 總硬度（mg/L） 450 450 / 300 11 氯化物（mg/L） 350 350 / 140 12 陰離子合成洗滌劑（mg/L） 1 0.5 ≤2 / 13 鐵（mg/L） 0.4 0.4 / / 14 錳（mg/L） 0.1 0.1 / / 15 游離余氯（mg/L） ≥0.2 ≥0.2 ≥0.2 / 16 總大腸菌群（個/L） 3 3 ≤3 ≤3

　　綜上所述，城市污水處理廠二級出水水質已經(jīng)達到一般工業(yè)冷卻水和景觀河道用水水質標準，如果再經(jīng)適當深度處理，將可達到更高要求的水質標準。因此，城市污水再生回用于一些非飲用性、低質用水的用戶在技術上是完全可行的，國內(nèi)外許多成功的經(jīng)驗也證明了這一點。

3　 北京市城市污水回用方案設想

3.1　 回用原則、對象及回用水需求量
　　根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，城市污水二級處理后，優(yōu)先回用于農(nóng)業(yè)。雖然農(nóng)田灌溉季節(jié)性強，但農(nóng)田面積大，用水量多，水質要求不高，是符合我國國情，易于實現(xiàn)的回用途徑。相對于農(nóng)灌，工業(yè)及市政雜用需水量較為穩(wěn)定，所產(chǎn)生的資源效益較高，也是重點回用對象之一。在工業(yè)回用中，應首先選擇回用于工業(yè)冷卻，其次是工藝低質用水和廠內(nèi)雜用水。
　　根據(jù)北京市污水處理廠規(guī)劃和污水灌溉對地下水的影響，近期回用農(nóng)灌的主要地區(qū)為朝陽區(qū)和豐臺區(qū)，有效灌溉面積約22.7萬畝，需水量約1億m³/a，遠期可擴大至通州區(qū)、大興縣等地，總需水量為1450萬m³/a。
　　近期工業(yè)回用對象主要在東郊工業(yè)區(qū)，垡頭工業(yè)區(qū)、南郊工業(yè)區(qū)、石景山工業(yè)區(qū)和西三旗工業(yè)區(qū)等，需深度處理可回用水量為29萬m³/d，遠期考慮原有地區(qū)增加水量及新建各工業(yè)邊緣地區(qū)需水量，可回用水量約50萬m³/d。
　　市政雜用（包括沖洗道路及澆灑綠地等），近期需水量5.8萬m³/d，遠期約8.7萬m³/d。
　　景觀河道補水主要考慮河湖蒸發(fā)，滲漏及定期更新水質等因素，近期補水量約18萬m³/d，遠期約66萬m³/d（其中Ⅳ類水體換水量為8.9萬m³/d）。
　　住宅小區(qū)雜用水包括沖洗廁所、公建及市政雜用水等，近期建設兩個試點小區(qū)，其需水量為7400m³/d，遠期擬建10個邊緣集團，總需水量約24萬m³/d。
3.2　 污水回用方案設想
　　從上述分析可以看出，需要深度處理（包括工業(yè)、Ⅳ類水體河道換水及住宅雜用水等）的回用水量，近期約37萬m³/d，遠期為86萬m³/d，結合北京市近、遠期擬建污水處理廠的布局，確定深度處理廠地點及規(guī)模（見表5、表6）。

近期深度處理廠地點及規(guī)模 (萬m³/d)　　　　　　　 表5 處理廠名 規(guī)模 深度處理水量 二級處理水量

（景觀、農(nóng)灌、市政雜用等） 工業(yè) 河道換水 住宅中水 高碑店污水處理廠 50 11.48 / / 38.52 方莊污水處理廠 4 0.19 / / 3.81 清河污水處理廠 20 0.76 / / 19.24 酒仙橋污水處理廠 17 0.25 / / 16.75 首鋼污水處理廠 12 10.8 / / 1.20 肖家河污水處理廠 4 / 4 / / 吳家村污水處理廠 4 / 4 / / 五里坨污水處理廠 2 / / 0.65 1.35 齊莊小區(qū)中水 0.1 / / 0.10 / 零星工業(yè)企業(yè) 5.9 5.9 / / / 總　　 計 119 29.38 8 0.75 80.87

3.3　 水資源供需平衡分析
　　“北京城市總體規(guī)劃”近期（2000年）平水年（50%）需水量19.3億m³/a，可用水資源量18.67億m³/a，缺水0.67億m³/a；遠期（2010年）平水年需水量25.08億m³/a，可用水資源量16.77億m³/a，缺水2.34億m³/a，前述污水回用方案實施后，近、遠期分別可提供回用水2.63億m³/a和5.97億m³/a，除枯水年稍有欠缺外，均可補足用水量供需不平衡缺口，大大緩解北京市水資源不足的危機。
3.4　 高碑店污水處理廠一期工程回用方案
　　高碑店污水處理廠一期工程投產(chǎn)后，出水水質穩(wěn)定達標且優(yōu)于設計目標值，其中1萬m³/d二級出水經(jīng)深度處理后用于廠內(nèi)雜用，另有7.68萬m³/d二級出水供給華能熱電廠，再經(jīng)深度處理后用于工業(yè)冷卻，除此以外，絕大部分均用于農(nóng)灌或排入通惠河閘下。
　　為此，市政府決定開發(fā)利用高碑店污水處理廠二級出水，代替清潔水，回用于工業(yè)，市政雜用及河道景觀等，達到城市污水資源化目的，解決北京市水資源短缺現(xiàn)狀。

（景觀、農(nóng)灌、市政雜用等） 工業(yè) 河道換水 住宅中水 高碑店污水處理廠 100 26.41 / / 73.59 方莊污水處理廠 4 0.19 / / 3.81 首鋼污水處理廠 20 10.8 / 4.54 4.66 清河污水處理廠 39 1.88 / 2.44 34.68 酒仙橋污水處理廠 17 2.59 / 2.80 11.61 鄭王墳污水處理廠 43 3.22 / 3.64. 36.14 北苑污水處理廠 4 / / 1.24 2.76 定福莊污水處理廠 19 0.83 / 3.16 15.01 東壩污水處理廠 6 0.46 / 1.73 3.81 小紅門污水處理廠 27 / / 1.88 25.12 肖家河污水處理廠 4 / 4 / / 吳家村污水處理廠 8 / 8 / / 總　　 計 291 46.38 12.0 21.25 211.19

　　經(jīng)多種方案比選，推薦方案如下：
　　建設一座規(guī)模50萬m³/d回用水泵站，近期水泵安裝規(guī)模30萬m³/d。
　　近期由回用水泵站提升20萬m³/d回用水，經(jīng)輸水管向北送至高碑店湖，供給第一熱電廠冷卻用水；遠期該回用水量增至30萬m³/d。
　　近期由回用水泵站提升10萬m³/d回用水，經(jīng)輸水管線向南送至北京市水源六廠（已建工業(yè)用水的河水處理廠），利用原有處理設施潛力，經(jīng)混凝、沉淀、過濾及消毒后，其中5萬m³/d回用于東郊工業(yè)區(qū)，另5萬m³/d送至南護城河沿岸，用于公園、道路兩岸綠地、噴灑道路及河湖補水等；遠期該回用水量可達17萬m³/d。
　　其余尚有20萬m³/d二級出水可用于通惠河下游兩岸綠化、景觀及農(nóng)灌用水。
　　上述工程正在建設中，規(guī)模30萬m³/d的高碑店污水處理廠回用工程可望今年年底投產(chǎn)運行，屆時將會發(fā)揮巨大的社會、經(jīng)濟及環(huán)境效益。

（本文大量數(shù)據(jù)選自北京市城市規(guī)劃設計研究院、北京市節(jié)水辦編制的“北京市城市污水綜合利用研究”，特向有關人員，特別是報告編制者劉永琪、張玉森表示衷心感謝）

主要參考文獻

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