林凡奇，陈玉雯，岳雪琴，鲍怀威，刘艺欣

（郑州大学水利科学与工程学院水利与环境国家级实验教学示范中心,河南 郑州 450001）

1 引言

近些年,我国经济发展程度较高的城市中,雾霾天气逐渐减少,这得益于工厂排放废气标准的制定与道路洒水除尘减霾的效果。其中,道路洒水属于市政公共用水,洒水车内所装的水大部分都是自来水,从某种程度上来说,这无疑是对宝贵水资源的一种浪费,而且也不符合可持续发展理念。中水,又称循环水或回用水,主要是指工业废水或生活污水经处理达到水质标准后,在一定范围内回用的非饮用水[1]。如果中水代替自来水进行城市道路的洒水除尘减霾,可在一定程度上缓解水资源短缺问题,另外,节约下来的自来水还可以用于工业生产或城市生活,减少用水部门之间的矛盾。

因此,中水代替自来水对城市道路进行除尘减霾的可行性亟需得到证实。本文对比分析分别用中水、自来水进行除尘减霾的生态经济效应,分析在郑州市实施中水除尘减霾的可行性。

2 研究区域概况

郑州地处中国地理中心,是全国重要的铁路、航空、高速公路、电力、邮政、电信主要枢纽城市,中国中部地区重要的工业城市。

2018 年郑州市废污水排放量大约为8.3961 亿m3,平均废污水排放量为230 万m3/d。目前郑州市区拥有污水处理厂总计8 座,总设计处理能力230 万m3/d,处理范围覆盖城市污水、工业园区污水和工业废水等领域。目前日均处理生活污水约187 万m3,基本实现污水全收集、全处理。

其中中水直接利用约25 m3/d,其余排水进入市区主要河道,补充生态用水[2]。中水利用率为10.9%,相对较低,没有充分利用中水这一资源。此外,郑州市水资源短缺,利用自来水除尘减霾造成了水资源的巨大浪费,说明中水回用有很大的潜力。

3 生态经济效应分析方法

通过分析中水、自来水除尘减霾,生态经济效应的差异,综合分析在郑州市实施中水除尘减霾这一做法是否可行。

在生态方面,通过实验定量分析自来水和中水除尘减霾前后空气中污染颗粒物含量的数据,然后采用调查问卷的形式分析洒水车用自来水和中水对行人及其车辆的影响；在经济方面,分析自来水价格和中水处理的费用,算出等量中水、自来水除尘减霾的花费进行成本比较。

3.1 生态效应分析

3.1.1 对生态环境的影响

在城市维护管理中,常通过洒水或喷雾、一定水压冲洗的方式进行道路清洁,其作用是减少扬尘,降低空气中可吸入颗粒物浓度,以达到净化空气的效果。此外,在夏季高温时段,通过洒水还可以增加地表湿度,降低路面温度,让环境更加舒适。

本文通过简单的对比实验 ,对比在等量用水下,利用自来水与利用中水喷洒在路面时,空气中可吸入颗粒物浓度变化,分析其生态效应。

（1）实验设置

搭建一个40 cm×60 cm×40 cm的空间道路生态模拟模型,将其放置于车辆较常经过的道路一侧,该模型顶部与大气连通。首先在未喷洒任何水资源的情况下,利用颗粒物检测仪检测该空间内各浓度颗粒物含量。再分别检测喷洒等量自来水和中水后颗粒物的浓度。

（2）实验注意事项

①未喷洒水、喷洒自来水、喷洒中水前经过的车辆数目相同,且检测开始时间距上一辆车辆经过时间应相同；②喷洒自来水、喷洒中水前应先检测一次当下颗粒物浓度是否与未喷洒水也即正常情况下颗粒物浓度相近,若不相近,则应等待一段时间后再进行检测；③每一次喷洒的自来水与中水水量应保证一致（此次实验选择一容积为300 mL水壶的三分之一量,即100 mL）；④喷洒水应在模型空间内底部进行。

（3）实验结果

喷洒处理前后可吸入颗粒物含量对比见表1。

表1 喷洒处理前后可吸入颗粒物含量对比

（4）结果分析

由表2数据分析可知,采用中水与自来水进行喷洒处理,颗粒物浓度都实现了一定量的减少,除尘效果几乎完全一样。另外,由于用水量相同,所以可以推断其对空气的增湿程度与降温效果相同。

表2 喷洒处理结果分析

3.1.2 对行人与车辆的影响

本文通过一个自主设计的问卷,调查了人们对于中水代替自来水道路喷洒的接受程度,问卷共发放为期30 天,参与调查人数203 人。调查问卷涉及三个问题,分别为调查者的年龄、调查者能否接受使用中水进行洒水除尘以及调查者对中水在除尘减霾方面发展前景持有的态度,从而得到不同年龄段的人们对于该问题的看法,结果显示大家对这一替换是普遍接受的。

（1）使用中水进行除尘减霾对行人的影响

①对于是否愿意接受使用中水对城市街道进行洒水除尘,愿意者占比94.92%,远远领先于不愿意者5.08%。调查结果见图1。

②对于中水在除尘减霾方面的发展前景,持乐观态度者占大多数,少数持中立态度,极少数持消极态度。调查结果见图2。

图2 对于中水在除尘减霾方面的发展前景所持态度调查结果

③对于是否愿意接受使用中水对城市街道进行洒水除尘,问卷调查结果显示,18 岁以下愿意者占比100%,18 岁～30岁愿意者占比94.44%,30 岁～50 岁愿意者占比100%,50 岁以上愿意者占比85.71%。调查结果见图3。

图3 不同年龄段调查者能否接受使用中水进行洒水除尘调查结果

④对于中水在除尘减霾方面的发展前景,问卷调查结果显示,18岁以下调查者中持乐观态度者与持中立态度者大致相同,极少数持消极态度；18岁～30岁调查者中大部分持乐观态度,少部分持中立态度；30岁～50岁调查者中全部持乐观态度；50岁以上调查者中大多数持乐观态度,少数持中立态度。调查结果见图4。

图4 不同年龄段调查者对于中水在除尘减霾方面的发展前景所持态度调查结果

综合以上进行分析,即使年龄段不同,绝大多数调查者接受使用中水进行洒水除尘,也对中水的发展前景持乐观态度,可见大家对于使用中水进行洒水除尘还是比较认可的。因此,使用中水进行洒水除尘对行人起到的影响是比较积极的。

（2）使用中水进行除尘减霾对车辆的影响

随着我国城市污水回用技术的进步,现有的污水回用处理方法已从传统的处理（混凝、沉淀、常规过滤）升级到生物过滤、生物处理、活性炭吸附、膜分离等技术[3]。将污水处理厂出厂水质与《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》（GB/T 18920-2020）中三个基本控制项目限值的数据进行对比,结果见表3。

表3 出厂水质与国家城市杂用水水质标准限值的对比[4]

通过表3 对比分析,可以看到中水完全可以作为城市道路除尘用水,并且可以长期使用,不会对车辆产生腐蚀。

综合以上,用中水代替自来水来进行除尘减霾对城市的生态效应维护方面与自来水相差无几,是可行的；并且由中水回用发展来看,这一方法正在被更多城市所接受并采纳,中水回用率会逐渐提升,节省更多的水资源。

3.2 经济效应分析

根据每立方米中水和自来水的经济投入对比得到结果见表4。

表4 中水和自来水经济投入对比

另利用相同价格的自来水费和污水处理费进行换算可得二者等价时的中水回用率,见图5。

图5 经济分析思路图

依据郑州市最新发布的自来水收费标准,每吨投入市政工作的自来水收费为1.9元,可计算得每少采用1 t自来水节约1.9元的水费。又依据《郑州市人民政府关于污水处理费征收使用管理的通告》郑州市规划区域内污水处理费收费标准平均调整为0.70元/t,因此每采用1 t中水需0.7元的污水处理费,由此分析发现同样采用1 t水进行除尘减霾的工作,在获得的生态效益相同的前提下,且中水回用率100%时,利用中水代替自来水可节约1.2 元的经济投入；当中水回用率高于37%时,中水代替自来水进行除尘减霾将会更加节约经济成本。

4 结论

本文的研究分析涵盖生态、社会、经济三个方面,具有全面性。在生态方面,基于自制的模型分别使用自来水和中水进行除尘减霾,结果表明,使用中水和自来水进行除尘减霾的效果大致相同。在社会方面,考虑洒水车使用中水对行人以及车辆的影响,结果表明绝大部分调查者接受使用中水进行洒水除尘,且中水不会对车辆产生不良影响。在经济方面,在同样水量的情况下,将自来水的价格和中水处理的费用进行对比分析,结果表明,使用中水会花费更少的费用。

综上所述,中水可以代替自来水对城市街道进行除尘减霾,该生态经济效益分析具有科学性和合理性。鉴于此次分析结果及我国中水发展现状,建议在行政、经济、技术、法律、宣传等方面采取一系列措施,如提高公众水资源意识、建立完善的法制法规体系、制定合理的水价体系、积极推动产业化发展等。同时,该实验分析及其相关建议可为郑州市市政公共用水管理部门决策提供一定参考,亦可推广到其他地区。