南水北调山东段截污导流中水资源灌溉利用分析

李亚男 张先军 汪 露

南水北调东线工程贯彻“先节水后调水、先治污后通水、先环保后用水”原则，为保障调水水质在输水干线实施截污导流工程。截污导流工程中污水处理设施正常运行将产生大量符合规定排放标准的中水，水量稳定。对中水进行适当处理，可成为多种用途的水资源。中水资源的开发利用对于节水、保障调水水质极为重要。

一、山东段截污导流情况

南水北调山东段27个控制单元治污方案中，17个控制单元共设21项截污导流工程。2007年山东段截污导流17个控制单元废水量6.82亿t，处理后的中水量为3.84亿t，输水期间截污导流工程拦蓄消化中水2.56亿t，消减 COD2.24 万 t、NH3-N0.23 万 t。

拦蓄消化的中水一部分用于工业用水，大部分利用截污导流工程蓄存当地。蓄存的中水一部分利用人工湿地降解污染物后又回到原排水河道，大部分用于农田灌溉，在一定程度上缓解农业水资源紧缺的局面，又利用土壤微生物和农作物的净化能力进一步消除中水中的有机污染物，降低中水排放对河道水质影响。

二、中水灌溉的发展现状和水质要求

1.发展现状

发达国家中城市中水已广泛用于农业灌溉，如美国目前有45个州开展了中水回用于农业的工作，全国城市中水再生回用总量约为94×108m3/a，其中60%用于灌溉；以色列1972年即制定了国家中水再利用工程计划，目前建有200多个中水回用工程，中水利用率已达70%，其中约2/3用于灌溉。

我国到20世纪90年代中水灌溉面积已经达到300万hm2，目前中水灌溉面积在不断扩大，特别是干旱、半干旱区，中水已逐渐成为重要的灌溉水源。

2.水质要求

世界卫生组织（WHO）对不同国家和地区中水灌溉回用的经验进行了总结，于1973年出版了中水回用于农田灌溉和水产养殖的健康指南。1989年出版了新版指南。

我国迄今无专用于中水灌溉回用的标准或指南，于1985年颁布了《农田灌溉水质标准》，1992年、2005年分别进行了修订，该标准主要适用于全国以地表水、地下水和处理后的养殖业废水及以农产品为原料加工的工业废水为水源的农田灌溉用水。

2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）考虑了污水资源化利用和保障人体健康的任务。该标准将基本控制项目的常规污染物标准值分为一级标准、二级标准、三级标准。一级标准又分为A标准和B标准。一级标准的A标准是城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求。

根据2006年《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》（DB37/599-2006），为保障南水北调水质安全而实施的人工湿地工程，在入流水质符合相关要求的前提下，湿地出流水质应满足GB 3838-2002表1中Ⅲ类标准要求。南水北调沿线各功能控制区内，2007年所有城市污水处理率不能低于90%，县城不低于80%，重点镇不低于60%。

三、截污导流中水灌溉的效益分析

我国水资源人均占有量列世界第88位，南水北调山东调水区人均水资源419m3，仅占全国人均水平的30.8%，合理开展中水资源灌溉利用，具有重要意义。

1.缓解水资源紧缺局面、保护干线水质

南水北调山东段截污导流17个控制单元处理后的中水量为3.84亿t。充分利用这些中水资源灌溉农田，可以节约大量淡水资源。中水资源化有利于节约水资源表现在两个方面：一是对中水进行适当处理并利用，可以节约同等数量的淡水资源；二是中水资源化并利用可以减轻中水排放造成的干线水体污染，避免水质型水资源短缺。

2.回用于灌溉，为中水处理提供经济有效的途径

由于现状中水处理水平相对较低，城市污水一般经过一级或二级处理，中水仍含有大量的氮、磷等营养物，外排入河易引起受纳水体富营养化。但中水灌溉时，通过土壤慢渗处理，经土壤颗粒吸附，有机污染物在土粒表面形成薄膜，通过空气氧化、植物吸收、土壤中微生物降解，污染物得到消减。中水灌溉对污染物的去除是在中水通过土壤剖面的过程中发生的，这一过程包括物理过程、化学过程和生物过程。因此，合理利用中水灌溉，具有处理费用低、污染物零排放以及结合作物灌溉等优点，应用前景广阔。

3.充分利用养分，减少化肥的使用量，减少面源污染

一般经一级处理后的中水中氨氮、磷的平均浓度为 15～59mg/L和 30～34.6mg/L，按低值考虑，中水中的氨氮、磷完全可以满足作物的需要，充分利用可节约大量肥料。根据中国科学院林业土壤研究所等单位调查分析资料，中水灌溉后土壤中腐殖质和全氮量增加，氮化细菌、酚细菌、硫细菌和微生物总数都有所增加，土壤酶的活性也有所提高，尤其是活性胡敏酸含量增高，是污灌土壤肥力提高的重要标志。

四、截污导流中水灌溉存在的主要问题

中水作为灌溉水源和灌溉作为中水处置手段，可能引起次生污染问题、卫生健康问题以及时空矛盾问题。

首先，中水灌溉利用可能引起土壤和地下水的污染、农产品卫生健康问题。有些中水含有生物短期难以吸收转化、降解的人工合成有机毒物、重金属、病原体等。对中水的品质不加区别，不经必要的处理就用于灌溉，长期大量使用会引起土壤物理性状恶化、地下水污染，甚至产生农产品污染进而导致卫生健康等问题。

第二，中水作为灌溉水源和灌溉作为中水处置手段，还存在着时空矛盾。从时间上看，南水北调东线输水期是每年10月～翌年5月，而农作物对水量、营养物质的需求具有季节性，中水作为灌溉水源其水量可能在作物需水高峰期不能满足需求，含有的营养物质浓度可能超过作物某段生育期内的需求，从而影响作物的产量；而在非灌溉期，中水难以利用。从空间上看，在中水资源丰富的大中城市周边地区，一般土地资源比较紧缺，难以建设中水调蓄工程，难以全面就地利用中水于灌溉。

五、建议

第一，中水资源是水资源的重要组成部分，应和其他类型的水资源一起，从流域的角度进行统一管理，合理规划和利用。

第二，深入开展中水灌溉和中水土地处理的有关研究，正确、全面认识中水灌溉的利弊、合理利用方式，为中水资源的管理和利用提供充分的理论基础。

第三，建立和完善中水灌溉的标准体系，为中水灌溉实践提供必要的技术基础，包括中水灌溉水质标准、中水灌溉技术规范、中水土地处理技术指南等。

第四，充分考虑中水排放者和土地使用权所有者之间的利益关系，将中水利用纳入南水北调干线运行机制中，建立合理的中水灌溉补偿机制