论通过污水处理循环体系管理突破地区水资源紧缺的困局

高承隆

（金昌市经济技术开发区管理委员会，甘肃 金昌 737100）

前言

污水处理循环体系既是一种管理制度，也是一种小型的人工水资源循环利用系统，它有很多的局限性，但是能有效改善我国西北干旱地区水资源情况，所以它的潜力是不可忽视的。

1 研究背景

根据水利部数据显示，2020年全国淡水资源总量31 605.2亿立方米，计算可知我国人均水资源占有量约为2 200立方米，为世界人口水资源平均占有量的25%。随着我国经济的快速增长，工业生产和居民生活用水量持续增加，我国水资源供求矛盾愈加严重。特别是在我国西北干旱、半干旱地区，例如甘肃、新疆、青海、宁夏大部分地区，土地广袤、矿产资源丰富，但是严重缺乏的水资源直接制约着经济增长和城市建设，因此，寻求节约利用水资源、提升水资源综合利用效率的有效途径，将对水资源紧缺地区，特别是对西北地区城乡建设及经济增长起到极大推动作用[1]。

2 污水处理循环体系论述

2.1 污水处理循环体系简介

污水处理循环体系，简而言之，就是对生活污水和工业废水末端统一收集，经过多级深化处理后，回用于居民生活、工业生产及景观环境等，从而提升水资源利用效率的一种管理措施。

污水处理循环体系的主要构成单元包括收集管网、污水处理厂、中水深度处理单元、景观生态单元、蓄水池等。其中，污水收集管网需要覆盖污水处理厂服务的整片区域，收集生活污水及满足接管要求的工业企业生产废水，对于排放重金属及持久性有机污染物的生产废水应重点监测，避免对循环体系内的各处理单元造成不可逆冲击；污水处理厂的处理工艺及规模，根据地区收集的污水水量、污染物种类及浓度、气候及地质条件等确定，不必拘泥于某一种固定工艺；中水深度处理单元需根据处理后的尾水用途设置不同的深度处理工艺，例如，用做工业企业循环冷却水时，采用“高密度沉淀池+砂滤罐+超滤”即可满足要求，如果用于工业生产，对水质要求较高，即可在该工艺后再增加反渗透工艺，也可以根据地方环保要求及区域产业特征，增加零排放分盐工艺，将反渗透浓水中的盐分分离净化后外售处理；景观生态单元包括人工湿地、绿地、景观河道等，用于消纳污水处理厂多余的尾水及或者对污水处理厂尾水进行水质提升，也是区域生态环境改善及景观优化的直接体现；蓄水池是污水处理循环体系的缓冲单元，对于过剩的尾水可以暂存到蓄水池中，后期用于绿化降尘等市政杂用水、农业灌溉、工业生产等。

总之，污水处理循环体系管理的目的，就是为了提高水资源的重复利用率，体系内各单元的水处理工艺及规模，可以根据用水水质水量需求进行灵活调整。

以甘肃省某一地区经济技术开发区（以下简称“开发区”）为例，对污水处理循环体系加以论述，该开发区污水处理循环体系由污水处理厂、人工湿地、再生水厂及中水蓄水池构成。其中，污水处理厂一座，用于处理区域企业产生的生活污水和部分工业废水，由于该污水厂接纳的污水多数为生活污水，少量为生产废水且均已处理达标满足接管要求，废水中无超标重金属及持久性有机污染物，因此，该污水处理厂采用“预处理+AAO+MBR”二级生化处理工艺，排放的尾水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定的一级A标准限值，污水处理厂规模35 000 m3/d。

该污水处理厂排放的尾水首先进入开发区一、二、三期人工湿地，主要目的有两个：第一，通过人工湿地对尾水水质进行提升净化，使其满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类水水质标准（冬季除外），第二，营造区域湿地景观环境，改善区域生态环境质量。第三，湿地进一步净化后的部分尾水外排入中水蓄水池，存水通过泵送或者洒水车运输用于开发区绿化及降尘使用，另一部分尾水进入开发区再生水厂，对该部分尾水进行深度处理后，通过开发区再生水管道输送至各企业用以工业生产及循环冷却补水，再生水厂采用“高密度沉淀池+V型滤池+超滤（UF）+两级反渗透（RO）”为主工艺，可满足开发区绝大部分企业的生产用水，再生水厂也配套了MVR高效节能蒸发器和蒸发塘，用于去除反渗透工艺产生的浓水中的盐分，产生的杂盐依托区域危险废物处置中心进行处置，整套工艺属于零排放工艺。

冬季湿地封冻后，污水厂部分尾水外排入蓄水池用作降尘和绿化，另一部分直接进入再生水厂进行深度处理，由于冬季降尘及绿化用水量下降，因此会有多余的尾水储存于蓄水池内，次年春天，该部分尾水即可全部用于降尘及绿化，由于该开发区公共绿地面积较大，可以完全消纳进入蓄水池的部分尾水。该开发区污水处理循环体系，见图1。

图1 污水处理循环体系示意图

从图1中可以看出，进入中水蓄水池的水量是大于绿化降尘用水的，但是，图示未考虑人工湿地及中水蓄水池的蒸发水量损失及系统中其它单元的可能造成的水量损失，因此，在实际运行过程中，中水蓄水池的储水量并不能满足该开发区绿化降尘用水，绿化用水还需要额外加以补充。另外，该污水处理循环体系中，再生水厂浓盐水是自行处理的，即3 000 m3/d的浓盐水并不外排，而产生的杂盐依托开发区现有的危废处置中心进行处理。开发区约有25 000 m3/d的水回用于工业生产和生活，6 400 m3/d的尾水用于降尘及绿化，其废水的回用率可达89.7%，也就是说，该开发区可以减少工业用水及市政供水约31 400 m3/d，可节约水资源约1 146万m3/a，根据调研已知开发区供水成本为2.7元/t，则年可节约供水成本3 094.2万元。

综上可知，污水处理循环体系的建立对该开发区节约利用水资源、营造良好的产业环境、缓解地方财政压力都具有非常巨大的正效益[2]。

由于不同地区排污企业规模、污（废）水收集范围、污水厂及深度处理再生水厂、用水企业的水质水量要求等不同，这也导致废水重复利用效率有所不同，但是，可以通过地区用排水量状况调研，综合分析污水处理循环体系的处理规模、利用效率、供水水质等参数，为污水处理循环体系的建立提供理论依据。

污水处理循环体系产水的水质是可以根据用水需求调节的，但由于原水水质和处理工艺的限制，其循环水并不能直接用做生活饮用水或用于食品行业，主要还是用于工业生产、循环冷却、绿化、景观、降尘等用水，这就要求污水处理循环体系根据用水功能需求，在不同的工艺段供给不同水质的水，例如，对湖泊补给水和绿化用水，人工湿地的尾水即可满足要求，那就从人工湿地后的蓄水池直接取水即可；而对于工业企业循环冷却水，经过再生水厂砂滤或者超滤系统即可满足水质要求，那么直接给各企业从砂滤或超滤系统后的中间水池供水即可；而对于工业企业生产用水，其水质要求极高，那么给各企业供给再生水厂反渗透工艺后的纯水即可。污水处理循环体系分质分段供水也是节约运行成本的重要手段之一。

2.2 污水处理循环体系的特点

我国已经完成全国范围内的城镇污水集中收集处理体系建设，并且颁布了众多行业及综合污水排放标准，建立了排污许可制度，极大程度削减了城镇污水处理厂尾水和工业企业生产废水排放的污染物，保护了区域水生态环境。在大部分地区，城镇污水处理厂和工业企业会将达标处理的尾水直接排放于外环境，例如河流、湖泊等，而与之相比，污水处理循环体系则具有以下几方面的显著特点：

2.2.1 外排尾水量少

污水处理循环体系排入外环境的水量较少，因为污水处理厂处理后的大部分尾水会回用于工业生产、景观单元和市政杂用水，该循环体系本质上是提高了水资源的综合利用效率，减少了区域市政给水及工业供水的量，它是水资源紧缺的区域节约用水的有效举措。

2.2.2 统筹协调要求高

污水处理循环体系是整个地区用水单元、排污收集管网、污水处理系统、尾水深度处理系统、供水管网、生态景观等多系统多单元的资源整合，不是独立的个体，它需要地方政府在建设规划中统筹考虑，基本所有的城乡规划建设区都有已建污水处理厂、给排水管网、生态景观等，部分地区也会有污水深度处理单元，但是只有少数地区会统筹所有资源，将之结合起来形成污水处理循环体系。

2.2.3 专业要求高

污水处理循环体系的各处理系统都需要达标稳定运行，不然会影响到下个系统的运行或使用，甚至导致整个体系瘫痪，而各系统单元涉及到的微生物、物理化学、机械设备、电气自控等方面的问题，都需要具有相当专业能力的人才来解决，因此，各系统的运营管理机构及人员必须具有专业的技术能力和管理能力。

2.2.4 体系建设成本高

污水处理循环体系中，人工湿地、污水处理厂、污水深度处理再生水厂的建设成本较高，地方政府要积极寻求中央环保政策资金支持，并且综合调控供水成本，使污水处理循环体系在运行过程中产生正效益，既减缓地方财政压力，也要确保供水成本在工业企业可接受的范围之内，地方政府要适时组织编制地方供排水控制性详细规划，统筹规划地方供排水系统建设，建立全面合理的供排水管理制度。

2.2.5 体系运营成本较低

由于污水处理循环体系是区域统筹，整套系统处理的水量较大，相对于小型单个污水处理单元及尾水深度处理单元，区域污水处理循环体系的运行成本就会相对降低，对于需要配套有污水处理系统及再生水系统的工业企业来说，直接使用污水处理循环体系中再生水厂的产水可以有效节约企业的经营成本。

污水处理循环体系在西北部分水资源紧缺的县区已经得到应用，如甘肃河西地区，其能得以应用的原因主要是水资源紧缺的县区人口普遍较少，常住人口从3万～10万人不等，且地方工业企业的数量及规模也比较小，地区总的污水排放量不会过大，多数地区日排污量在数千至数万立方米，从管网收集到水处理单元的总投资不会过高，与地方的经济水平相匹配。但是，在污水处理循环体系的建设过程中，还是会存在各种各样的问题。

2.2.5.1 缺乏统筹规划管理

很多地区污水处理循环体系的实施还是缺乏地方政府的统一规划，污水处理循环体系内各环节衔接不畅，例如管网敷设、排污收费与供水成本衔接、各单元水质水量变化浮动风险的协调等，没有出台统一的管理制度及协调机制，这一系列问题就导致污水处理循环体系建设推进缓慢、水循环利用效率较低。

2.2.5.2 缺乏专业人才

由于西北地区专业的管理及技术人才相对较为缺乏，导致污水处理循环体系的建设和运行管理容易发生一些专业方面的问题，且不能得到有效解决，也使得地方不能因地制宜的建立污水处理循环体系。这就要求地方政府需要委托专业的技术机构来执行体系建设及运行，这也增加了污水处理循环体系的经营成本。

2.2.5.3 固体废物处理困难

污水处理循环体系的深度处理过程会产生部分高盐浓水，多数地区会通过蒸发进行处理，但是，蒸发后产生的杂盐属于危险废物，由于很多地区并未配套危险废物处置中心，且有些危险废物处置中心也难以处置杂盐，因此，导致了该部分废物处理难度较大，多数地区需要外委有资质的单位进行处置，昂贵的处置费用及运输费会导致循环体系的经营成本骤增，给地方财政造成较大的负担。

2.2.5.4 水质波动较大

由于污水处理厂接纳生活污水及生产废水，因此，在生产企业事故排污或者污水处理单元运行不正常时，会导致污水水质较大波动，给后续处理单元造成冲击，而如果将生产及生活污水分开收集处理，由于水资源紧缺地区一般人口较少，工业企业数量也较少，因此，对污水分开收集处理会增加成本，超出地方财政可承受的范围。

2.3 污水处理循环体系的建设

污水处理哦循环体系的建设是多变灵活的，需要根据地区特点因地制宜的选取体系内的各处理单元，现将常见的集中体系组合归纳如下：

2.3.1 资源型城市地区

对水资源紧缺的资源型城市，工业企业相对较多，可将区域污水处理厂、湿地及湖泊、绿地等结合起来，另行建设污水深度处理单元，用于工业企业的高纯度脱盐水，对于有氯碱工业的区域，或者没有杂盐处置机构的地区，还可以配套“纳滤+冷冻结晶”分盐工艺，将浓水中的盐分离净化后就近外售处理。

2.3.2 农业型及生态保护型地区

对水资源紧缺的农业地区及生态保护要求较高的地区，由于工业企业相对较少，因此，可不必配套建设尾水深度处理单元，只需将污水处理厂的尾水用作湿地及景观湖补水、绿化及降尘或者农业灌溉即可。

总之，污水处理循环体系的建设是一项系统工程，需要结合地方的人口规模、产业布局、功能区划等因素综合考虑，地方政府可以将之纳入区域规划，从而有效地指导体系的建设及实施。

3 结语

在污水处理循环体系建设过程中，还是要因地制宜，协调好地方经济基础与污水处理循环体系建设成本、运营成本、技术管理之间的关系，避免出现负面影响的情况。