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胡洪营团队:北京市城镇污水再生操纵近况与潜力阐发

更新时候:2021-09-29 10:27 来历:情况工程 作者: 徐傲 巫寅虎 陈卓等 浏览:2194 网友批评0

作者先容:

徐傲1 巫寅虎2∗ 陈卓2 崔琦3 白宇4 李魁晓4 时玉龙4 高强5 胡洪营2,6

(1. 清华姑苏情况立异研讨院,江苏 姑苏 215163; 2. 清华大学 情况学院 情况摹拟与净化节制国度重点连系尝试室国度情况掩护情况微生物操纵与宁静节制重点尝试室,北京 100084; 3. 中建水务环保无限公司,北京 100044;4. 北京都会排水团体无限义务公司,北京 100061; 5. 中国情况迷信学会,北京 100082;6. 清华-伯克利深圳学院 情况与新动力手艺工程尝试室,广东 深圳 518055)

研讨背景

水是性命之源,是人类平常出产糊口不可贫乏的局部。北京市是华北地域严峻缺水的都会,停止2018年末,北京市常驻生齿2154.2万,全市人均水资本量仅为164m3,根据连系国的分类属于极端缺水地域。2018年北京市整年供水量23.7%依托南水北调工程供应。北京市下辖16个区县,2018年GDP到达30320亿元,二、三财产占GDP总量的99.6%,已成为北京市经济首要撑持财产。水资本欠缺已成为北京市经济成长和生态文化扶植的首要限制身分。

都会污水排放量大,水质不变,是不变的都会第二水源。污水颠末恰当处置,净化物可获得有用去除,出产的再生水能够宁静用于平常出产糊口中。都会污水再生操纵已在多个国度获得普遍操纵。其出产的再生水已被普遍操纵于农业、产业、市政等多个范畴,有用地降落了对新颖水源的须要。污水再生操纵是减缓都会用水严峻、改良都会水情况、保证都会水生态的关头办法。本文将根据北京市污水排放处置、再生水操纵情况,连系详细案例,梳理北京市再生水操纵近况,阐发北京市再生水操纵潜力。

摘 要

北京市水资本严峻匮乏,污水再生操纵是撑持都会可延续成长和生态文化扶植的首要路子和必然挑选。最近几年来,北京市总用水量逐年递增,此中生态用水量增幅最大,停止2018年已到达13.4亿m3,占全市用水总量的34.1%。同年,北京市城镇污水处置才能到达19.1亿m3,污水处置率到达93.4%,污水处置量到达16.7亿m3,90%以上处置出水的COD、氨氮、总磷方针均已到达GB/T18921—2019《都会污水再生操纵景观情况用水水质》(湖、库)。今朝,北京市的污水再生操纵率约为56.3%。如将以色列82%的污水再生操纵率作为成长方针,将来依然有4.9亿m3的增漫空间(以2018年北京市污水处置量为计较根据),相称于2018年南水北调供水量的53%、全市生态用水量的37%。北京市农业、产业、糊口和生态用水均存在再生水操纵潜力。但污水再生水操纵差别于惯例水资本操纵,今朝操纵体系仍有须要完美的局部,须要政策、科研、宣扬教导等多方面供应撑持。污水再生操纵是处置北京市水资本欠缺题目标首要路子,将来成长潜力庞大。

01 北京市水资本状态与用水须要阐发

北京市整年用水总量(指各种用水户取用的包含输水丧失在内的毛水量)及城镇化率变更趋向如图1和表1所示。2002—2011年,全市年用水总量在34.3亿~36.0亿m3动摇;从2012年起头,用水总量逐年递增,于2017年到达39.5亿m3,2018年用水总量略有降落,为39.3亿m3。

图1 北京市年用水量及城镇化率变更情况

最近几年来,北京市经济成长不时转型,都会成长重心不时转变。北京市渐向协调宜居的生态都会成长,而用水布局也逐步转变。从2001年起头,跟着节水手艺的操纵和打水定额的实行,产业、农业用水逐年削减。而跟着市民糊口程度进步和北京市生态情况规复办法有序停止,糊口及生态用水逐年回升。此中,生态用水由2010年的4.0亿m3增添至2018年的13.4亿m3,增添率到达235%,是增添最为明显的用水路子。

从2018年的数据看,全市各种型用水中,糊口用水量最大,占比为46.8%,生态用水量占比第二,为34.1%,其他顺次为农业用水(10.7%)及产业用水(8.4%)。

在用水总量不发生明显增添的条件下,为了改良水情况品德,重塑都城水系,将来北京市依然存在庞大的清水补给缺口。污水再生操纵是改良都会水情况、保证都会水生态的关头办法。将颠末工程办法净化后的再生水补充都会水体,可有用增添水体活动性和情况容量,减缓乃至处置北京市的水资本欠缺题目。

02 北京市污水资本赋存量与处置近况

1.北京市城镇污水排放与处置情况

北京市污水排放总量及污水处置率如表1所示。最近几年来,北京市污水排放总量逐年增添,2018年污水排放总量到达20.4亿m3。污水处置率亦逐年增高,从2007年的76.2%增添到2018年的93.4%。

表1 2007—2018 年北京市污水排放总量及污水处置率

北京市城镇污水处置才能和处置水质变更趋向如图2所示。最近几年来,北京市城镇污水处置根本举措措施扶植力度大,城镇污水处置才能由2007年的11.9亿m3增添至2018年的19.1亿m3,11年增添了近61%,年均匀增添率到达5.5%。

图2 2007—2018 年北京市城镇污水处置才能与处置水质变更情况

跟着污水搜集和处置根本举措措施的扶植和进步,北京市城镇污水处置总量逐年增添,由2007年的8.8亿m3增添至2018年的16.7亿m3,11年增添了近90%,年均匀增添率到达8.2%。

2.北京市城镇污水处置厂成长情况

停止2019年9月,北京市共建成城镇污水处置厂57座,如图3所示。今朝已建成的57座城镇污水处置厂中,大型污水处置厂(10万m3/d以上)10座,占17.5%,占总处置才能的67.9%;中型污水处置厂(处置范围1~10万m3/d)共38座,占66.7%,占总处置才能的31.9%;小型污水处置厂(处置范围<1万m3/d)共9座,占污水厂总数的15.8%,占总处置才能的0.2%。

图3 北京市城镇污水处置厂散布情况

市辖区(西城区、东城区、向阳区、丰台区、海淀区和石景山区)生齿数目多,生齿密度大,污水排放量大。市辖区污水厂首要以中大型污水处置厂为主,能够有用搜集处置市辖区发生的大批糊口污水。其他各区生齿密度较低,污水排放量小,地域内污水厂以中小型污水厂为主,高效处置都会污水。

表2局部大中型污水处置厂接纳的首要污水处置工艺

表2总结了北京市处置才能在10万m3/d以上的大型污水处置厂,及其接纳的首要污水处置工艺。在生物处置单位,大大都污水厂接纳A2O或MBR工艺,并辅以反硝化滤池或两级生物滤池强化脱氮结果;在深度处置单位,大都水厂接纳臭氧脱色除臭,超滤或砂滤深度去除悬浮物(SS);在微生物节制方面,大大都污水处置厂接纳紫外线消毒工艺,局部水厂接纳氯或二氧化氯消毒。

3.污水处置厂收支水水质

北京市城镇污水处置厂收支水首要净化方针年均值的变更趋向如图4所示(共57个污水处置厂,每厂每一年共12个月均值,按处置水量停止加权取均匀值)。2007—2018年,污水处置厂进水数据除氨氮外,几近无变更,氨氮浓度呈降落趋向,进水COD均值为(441.0±23.2)mg/L,进水氨氮均值呈降落趋向,其均值为(44.7±5.8)mg/L,进水总磷(TP)均值为(5.7±0.3)mg/L。

图4 北京市污水处置厂收支水水质变更情况

2007—2018年,跟着污水处置厂的提标革新,处置出水的首要净化方针均值呈明显降落。2007—2018年,出水ρ(COD)均值由(39.7±9.9)mg/L降落至(15.4±3.9)mg/L;出水ρ(NH3—N)均值由(5.6±8.7)mg/L降落至(0.4±0.3)mg/L;出水ρ(TP)均值由(1.8±1.3)mg/L降落至(0.1±0.1)mg/L。

从2018年的数据看,北京市污水处置厂出水各项首要方针均值都到达GB18918—2002《城镇污水处置厂净化物排放规范》一级A规范。此中,NH3—N到达GB3838—2002《地表水情况品德规范》Ⅱ类规范,GB3838—2002Ⅲ类规范,TP到达GB3838—2002Ⅲ类规范(河道)。另外,NH3—N、TP也已到达GB/T18921—2019《都会污水再生操纵景观情况用水水质》(湖、库)。

2018年,北京市污水处置厂出水首要净化物(COD、NH3—N、TP)浓度散布如图5所示(根据57座水厂的月均数据停止统计)。根据HJ/T91—2002《地表水和污水监测手艺规范》的监测方式(逐日测定1次,取月均值),ρ(COD)到达30mg/L以下,即到达GB3838—2002Ⅳ类水水质的处置出水占总处置量的99.3%,水量跨越16.6亿m3;NH3—N到达1.5mg/L以下,即到达GB3838—2002Ⅳ类水水质的处置出水占总处置量的98.5%,水量跨越16.5亿m3;TP到达0.3mg/L以下,即到达GB3838—2002Ⅳ类水水质的处置出水占总处置量的96.1%,水量跨越16.1亿m3。

图5 2018 年北京污水处置厂出水首要净化物浓度散布

以上数据标明,跟着污水处置厂出水水质的明显晋升,北京市大都污水厂出水的首要水质方针已优于GB18918—2002一级A规范。水质已靠近乃至到达GB/T18921—2019规范,具备明显的再生操纵潜力。

03 再生水操纵近况与潜力

1.北京市污水再生操纵情况

从2003年起头,北京市的再生水用量逐年增添,再生水配套举措措施逐步完美。再生水操纵量由2003年的2.15亿m3增添至2018年的10.8亿m3,15年增添了4.0倍,年均匀增添率到达26.8%。2018年,北京市再生水操纵量占全市供水总量的27.4%(图6)成为都会第二水源。此中,市辖区再生水用量为5.5亿m3,其他各区再生水操纵量为5.2亿m3。2018年再生水管网长度到达1719km,此中市辖区再生水管网长度为909km。北京市当局打算至2019年末,全市再生水操纵量到达11亿m3,2020年到达12亿m3。

图6 2007—2018 年北京市供水量与供水布局

 

再生水作为北京市第二水源,其用处首要包含以下3个方面:

1)出产用水。出产用水占比为6.0%,首要用于电厂冷却水。城区9座热电厂全数操纵再生水替换了自来水。另外,局部都会污水处置厂出水颠末超滤—反渗入双膜法处置后,出产的高品德再生水供应北京市经济开辟区企业作为出产用水。

2)生态用水。生态用水占比92.1%。此中圆明园、龙潭湖等公园湖泊和清河、土城沟等河道,均已全数操纵再生水补水。再生水生态操纵量逐年增大,有用改良了都会河湖景观和生态情况,转变了以往河湖“水脏、水差、水臭”的抽象。同时,再生水的生态操纵还节俭了优良水源,必然程度上减缓北京市水资本紧缺的压力。北京市奥林匹克公园内的野生湿和湖泊兼具再生水生态情况贮存和景观情况文娱功效。公园地域内再生水首要来自清河再生水厂(6万m3/d),处置进程包含超滤、臭氧和氯消毒。局部再生水(3200m3/d)经由进程湿地和室内生态体系完成净化,进一步晋升水质。该案例为情况贮存与操纵形式的杰出实际和树模。

3)都会杂用。都会杂用占比2.0%。再生水还普遍操纵于北京市的绿化浇灌、路子喷洒、施工压尘、洗车、修建冲厕等市政杂用。

2.北京市污水再生操纵潜力

北京市作为华北地域的经济中间,对水资本须要量大,水资本难以自足。2018年北京市用水量到达39.30亿m3,此中23.5%依托南水北调工程供应。跟着北京市经济成长和生齿增添,水资本供需之间的抵触将不时凸起。除此以外,补充都会基流、规复都会湿地、办理黑臭水体、修养公开水源均须要大批新颖水源补充,都会水生态体系维系对新颖水源须要庞大。

都会污水量大质稳,是都会不变的第二水源。都会污水如颠末恰当处置,迷信公道地再生操纵,可有用减缓都会用水压力。2018年北京市污水总排放量为20.4亿m3,处置量到达19.0亿m3,污水处置率为93.4%。根据北京市统计局发布的数据,污水处置才能较大的污水厂首要散布在生齿密度较大的市辖区,可有用搜集处置城区污水。北京市市辖区污水处置率为99%,经济手艺开辟区污水处置率为100%。其他地域污水处置率唯一82.85%,有进一步晋升的空间。跟着北京市经济社会的进一步成长,污水排放量与处置量将进一步增大。北京市颠末城镇污水处置厂处置的污水水质杰出,具备明显的再生操纵潜力。

污水再生操纵被以为是有用的处置水资本欠缺题目标方式。2018年天下再生水操纵量为85.5亿m3,占天下污水排放量的11%~15%。北京市的污水再生操纵量到达10.7亿m3,年污水处置量为19.0亿m3,污水再生操纵率到达56.3%(注:污水再生操纵率=再生水操纵量/污水处置量)。北京市污水再生操纵率位居天下前线,但同国际进步前辈程度比拟,仍有进一步成长的潜力。以2018年北京市的污水处置量为基准,参考发财国度以色列的污水再生操纵率82%(国际进步前辈程度),将来北京市的再生操纵量将跨越15.6亿m3。与今朝的再生水操纵量比拟,依然有4.9亿m3的增漫空间(增添比例到达46%),相称于2018年南水北调供水量的53%、全市生态用水量的37%。

今朝,天下上多个国度已胜利地停止了再生水回用工程。再生水已被普遍操纵于农业、产业、糊口用水和生态情况用水多个方面。北京市今朝再生水首要操纵路子为都会内河道、湖泊补给等生态操纵和以热电厂冷却用水为主的产业操纵。连系北京市用水情况来看,北京市再生水产业、农业和糊口操纵路子存在庞大的操纵潜力,生态操纵路子也存在庞大的增漫空间。

再生水操纵差别于惯例水资本操纵,再生水水质宁静保证面临与污水处置和饮用水供水差别的实际、手艺、工程和办理题目。但是,现有的再生水水质规范大多是在污水达标排放的耽误线上停止方针数值晋升,缺少对后续操纵水质宁静保证的体系斟酌和迷信撑持。再生水操纵规范体系须要进一步完美。同时,再生水差别操纵路子面临着差别水质、生态、安康危险,再生水操纵危险辨认与节制也值得进一步研讨。

绝对较为昂贵的再生水价钱使得再生水的操纵获得了必然推行,但今朝的价钱程度难以弥补再生水举措措施的投资和经营本钱,再生水出产企业在产能逐步进步的进程中面临出产本钱太高的题目,难以保持良性成长。再生水进一步操纵须要当局局部供应必然的政策撑持,以增进和鼓动勉励污水再生操纵。从再生水根本举措措施扶植、再生水出产和操纵多条理拟定鼓动勉励再生水操纵的相干政策。

除此以外,再生水公家对再生水缺少领会、熟悉缺乏,致使局部公家对再生水水质存在疑虑。再生水推行操纵须要进一步增强公家教导宣扬。

04 竣事语

水情况品德是都会档次和糊口品德的表现。高品德成长和生态文化扶植对都会水情况提出了更高请求。为了重塑都城水系,为都城扶植清水绿岸、鱼翔浅底的水生态情况,将来北京都会水系依然面临着庞大的清水补给须要。污水再生操纵是处置都会水资本欠缺,用水严峻的有用路子。

今朝,北都城镇污水处置厂出水的首要方针(COD、氨氮、TP)已到达GB/T18921—2019规范,已成为供量大质稳、就近可取的优良水源。都会污水再生操纵,面临着差别于惯例水源操纵的危险与题目。进一步增进都会污水再生水再生操纵,仍需存眷再生水操纵进程中的生态、安康危险;成立健全再生水政策规范体系;增强公家宣扬教导。参考国际再生水操纵进步前辈国度,北京市再生水农业、产业、生态、糊口操纵等用水路子存在庞大操纵潜力。

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