合肥市再生水利用的发展战略研究

2021-04-12王柯文吴凤平

湖南水利水电 2021年1期

王柯文，吴凤平，石林

（1. 湖南农业大学水利与土木工程学院，湖南长沙 410128； 2. 湖南省水利水电科学研究院，湖南长沙 410007）

水利部《全国主要缺水城市供水水资源规划报告》指出，合肥、蚌埠、淮南、淮北、阜阳、毫州等城市为重点缺水城市。合肥属于水质型缺水、工程型缺水、资源型缺水并存地区，人均水资源占有量约500 m3，不足安徽省平均水平的1/2。随着经济发展、人口增长和城镇化进程的快速推进，城市的水资源已经无法满足用水量的需求。节流开源并举是解决合肥水资源短缺的有效途径。2009 年合肥市启动了节水型社会建设试点，2013 年试点目标全面完成，被授予“全国节水型社会建设示范区”称号，取得了较好的节水效果和实践经验。除“节流”措施外，“开源”也是国家高度重视的节水工作。国家发改委、水利部于2019 年4 月联合印发了《国家节水行动方案》，指出缺水地区加强再生水、雨水等非常规水安全利用，统筹利用好再生水、雨水等用于农业灌溉和生态景观，到2020 年缺水城市再生水利用率达到20%以上。因此科学合理地分析合肥市再生水利用的优势（S）、劣势（W）、机会（O）和风险（T），提出深化推进再生水利用的对策，增加可供水量，是缓解合肥水资源的瓶颈制约、促进水资源可持续利用的有效途径。

1 研究区域概况

合肥位于安徽省中部，是安徽省省会，现辖4 县（肥东、肥西、长丰、庐江）1 市（巢湖市）、4 区（瑶海、庐阳、蜀山、包河），并拥有合肥高新技术产业开发区、合肥经济技术开发区、合肥新站综合开发试验区、合肥巢湖经济开发区等四大开发区。市域面积1.14 万km2，常住人口808.7 万，2019 年全市生产总值9 409.4 亿元，财政收入1 432.38 亿元。合肥市地处江淮丘陵，坐拥八百里巢湖，是国家首批园林城市和“森林城市”，也是全国唯一城区拥有两个国家级森林公园的城市。

2 合肥市再生水资源利用现状

2.1 污水处理现状

合肥市政府大力推进污水处理设施建设。截至2018 年底，合肥市建成城镇污水处理厂22 座，污水处理总能力达到每日215 万m3，正式投入运行的污水处理厂21 座，污水处理总规模达每日212.5 万m3。2018年，合肥市城市污水排放量5.45 亿m3，城市污水处理总量5.43 亿m3，城市污水处理率99.14%。2010—2019年期间，合肥市城市污水处理总量稳步上升，城市污水集中处理率也有小幅度提高，趋近于安徽省平均水平。2010—2018 年合肥市城市污水处理现状、合肥市与安徽省平均污水集中处理率对比分别见图1、图2。

图1 2010—2018 年合肥市城市污水处理现状

图2 2010—2019 年合肥市与安徽省平均污水集中处理率对比

同时，合肥市严格执行安徽省环境保护厅和安徽省质量技术监督局在2016 年联合发布的《DB 34/2710-2016 排放标准》全面提升了污水处理的排放标准，并对淮河流域、巢湖流域和新安江流域城镇污水处理设施进行了污水处理厂一级A 提标改造，目前全市所有生活污水处理厂出水水质都能达到国家《城镇污水处理厂污染排放标准》（GB 18918-2002）一级B 标准以上，新建的污水处理厂出水都能达到一级A 标准，可以满足城市污水处理厂出水作为回用水的基本要求，部分污水处理厂出水水质甚至优于国家最高排放标准。

2.2 再生水利用现状

据统计，2018 年合肥市总供水量30.42 亿m3，地表水供水28.94 亿m3，地下水供水0.31 亿m3，其他水源供水（再生水利用）1.17 亿m3，其他水源供水占供水总量的4%。目前，合肥全市再生水利用4.7 亿m3，再生水利用率为4%，再生水主要用于电厂循环冷却水，以及景观环境补水等。

3 合肥市再生水资源利用的SWOT 分析

3.1 优势与劣势分析

1）水资源总量欠丰富，人均水资源占有量低

合肥市位于亚热带季风气候区，近10 年来平均降水量117.17 亿m3；受季风气候影响，降水量年际变化大，丰水年与枯水年的降水量差异明显，近10 年中，年降水量极差高达98.87 亿m3。合肥市多年平均水资源量为33.43 亿m3，大部分年份水资源总量介于28～50亿m3之间，合肥市水资源总量与降水量的变化息息相关。2016 年丰水年降水量达最大值177.2 亿m3时，水资源总量为十年来最大值87.73 亿m3；2019 年枯水年降水量为最小值78.33 亿m3时，水资源总量也达到10年内最小值21.52 亿m3。合肥市人均水资源占有量低，2018 年人均水资源占有量为848.07 亿m3，按照国际公认的标准属于严重缺水地区。2010—2019 年合肥市降水量与水资源总量情况见图3。

图3 2010—2019 年合肥市降水量及水资源总量统计图

2）水量供需不平衡，矛盾日益突出

2010—2019 年，合肥市供水量与用水量之间基本保持平衡，而在实际生活中，输水、用水过程中往往伴随着蒸腾蒸发、土壤吸收、产品吸附、居民和牲畜饮水等多种途径的消耗，以致于水不能回归至地表水体和地下饱和含水层，这部分水称为用水消耗，因此实际用水总量应等于用水量与耗水量之和。2010—2019年合肥市供水与用水量对比情况见图4。由图4 可知，合肥市供水量是远远不够的。据统计，合肥2018年城市污水处理后的再生水量7.44 亿m3，假设以再生水量的50%可以再次循环使用进行计算，在现有供水量不变的情况下，城市的可用水量至少增加3.72 亿m3，有利于缓解合肥市的用水压力和水资源的供需矛盾。

图4 2010—2019 年合肥市供水与用水量对比图

3）污水资源化，改善生态环境

由于合肥市位于我国水资源较丰富的地区，对水资源的稀缺性没有足够的重视，污水排入河道，使得河流、土壤受到严重的污染，甚至丧失了原有的功能。合肥市目前的再生水出水主要利用于环境补水，延缓了水污染的发展趋势，但并未从根本上解决水污染的问题。而将污水处理后用于农业、工业、市政用水，一方面可以减少城市对自然水体的需求，另一方面也减少了污水向自然水体的排放量，为水体的自然净化过程提供了客观条件，从而改善了生态环境。

4）污水回用，提升经济效益

目前合肥市解决缺水问题的主要方式为从外地引水。合肥市每年从六安调水5 亿m3，除购水费外，还需缴纳水资源费用9 000 多万元，支付生态补偿费4 000万元。另外，沿途损耗、人工管理等因素，进一步加大了调水成本。2018 年，合肥市人民政府通过了《合肥市再生水利用管理办法》，其中指出再生水销售价格应按照低于城市自来水基本水价的标准制定，且免征水资源费与污水处理费。随着社会的需要和科技的发展，再生水处理技术已经基本成熟，而且早已投入大规模生产，大大降低了再生水的生产、运输成本，且投资在再生水上面的资金，能通过将再生水作为产品销售的方式，在解决供水问题的同时，回收再生水生产成本，在今后也可以继续投入使用，产生收益，具有明显的经济优势。

5）污水中存在风险因子

合肥市再生水利用基本不与人直接接触，在技术上也可以采用生物处理、砂滤、硝化、脱氮、活性炭吸附、离子交换、膜析等多种处理技术组合成能够达到处理要求的工艺流程，使再生水满足使用标准。而若要将再生水用于农业灌溉，甚至与人直接接触等途径时，对再生水水质标准和处理技术提出了更高的要求。再生水中的风险因子主要包括对人体有害化学物质、病原微生物等[1]，有可能对生态环境、自然水体和人体安全造成影响。

3.2 机遇与挑战分析

1）再生水利用得到国家、地方政策的支持

2001 年我国正式将污水回用写入“十五”纲要，明确要将污水变成可利用的“第二水源”。安徽省人民政府发布了《安徽省节水型社会建设规划》，明确要提高再生水利用效率，到2020 年安徽省缺水型城市（其中包含合肥市）再生水利用达率到20%以上。为了完成节水目标、加强再生水利用管理，合肥市根据《中华人民共和国水法》、国务院《城镇排水与污水处理条例》等法律法规，制定了《合肥市再生水利用管理办法》，规定了必须使用再生水的情景，对于应当使用再生水而未使用、责令限期改正而逾期未改正的企业或个人，处以3 000 元以上10 000 元以下罚款。目前，合肥市再生水利用率仅为4%，与安徽省指定的再生水利用率20%目标相比，合肥的再生水利用还有巨大的开发利用潜力。

2）再生水配套设施需满足再生水回用的需要

再生水回用配套设施是再生水参与水循环的重要保障。2018 年，合肥市内铺设排水管道8 055 km，其中污水管道3 479 km。城市的地下管道规划未充分预见到城市发展对于水资源的需求，未规划分质收集污水设施，建设中未充分考虑再生水输送管网的建设问题[2]，现有的市政管线廊道有些已无铺设再生水管道空间，即使可安排铺设，也有很大的破土建设难度。一方面导致潜在的再生水用户无法充分使用再生水，另一方面导致再生水供水企业不能满负荷生产运行，成为再生水利用推进工作中的瓶颈。

3）再生水的处理技术需要满足人们日益增长的水质需要

再生水水质标准是保证使用再生水安全可靠的基本依据。再生水用水中相当大一部分是水质要求不高的工业和市政用水，用再生水代替自来水用于工业和市政等用途在发达国家已有几十年的历史，技术已相当成熟，而且新的处理技术也不断涌现。合肥市农业和工业用水量巨大，在2010—2019 年10 年间，农业与工业用水之和占全市用水量的75%以上，如果能将再生水回用于农业灌溉与工业冷却水，将会是水资源利用的重大突破，但需要再生水水质同时满足农业灌溉要求和土地处理技术的要求。2010—2019 年合肥市用水量分布、农田实灌亩均用水量见图5、图6。

图5 2010—2019 年合肥市用水量分布图

图6 2010—2019 年合肥市农田实灌亩均用水量

4）改善公众再生水使用观念扩大再生水使用范围

由于再生水的宣传不够，大多数市民对再生水的安全性认识不足，对再生水回用有种种顾虑。再生水由污水加工而来，目前的水处理技术完全能将污水处理到人们所需要的水质标准，用于冲厕、景观用水、喷洒道路、洗车等非直接接触的场所是足够的。同时，公众对再生水利用所能产生的经济效益、环境效益和社会效益缺少足够的了解，可以扩大宣传，改善公众对再生水的刻板印象，使再生水回用得到公众的普遍认可。

5）再生水利用的水价机制为扩大再生水市场提供机遇

在再生水利用过程中，再生水的价格是关键问题。我国自来水价格及水资源费均明显偏低，加之再生水厂的运行成本远高于再生水水价的现象普遍存在[3]，因此再生水的价格优势很难显现。制定合理的再生水价格是非常困难的，现实中的再生水价格往往是要么偏高，造成市场需求不足，再生水回用量常常达不到设计规模；要么水价偏低，导致再生水生产企业难以回收其成本和投资，这严重制约了我国再生水产业的持续发展。因此合肥政府正应积极探索的用水价格体系则是扩大当地再生水市场的一个机遇。

4 中部地区城市再生水利用的策略

基于上述针对合肥城市再生水利用的SWOT 分析，本文提出了SO、WO、ST 和WT 四种再生水利用策略。

4.1 SO 战略：发挥优势，把握机遇

1）利用有利政策，合理开发利用再生水资源

国家一直以来的政策鼓励再生水等非常规水的利用为合肥市城市使用再生水创造了良好的政策环境，合肥市可以在政策的大力支持下，利用政策资金合理有效地开发利用再生水资源，完善城市再生水利用设施。同时，严格执行已有的政策，对该用而未用再生水的企业或个人行为进行惩罚。

2）吸引社会投资，完善再生水回用配套设施

建立完善再生水回用配套设施是扩大再生水利用有利影响范围的重要举措，光靠政府的努力是远远不够的。再生水利用有极高的社会经济效益，同时社会企业资金活跃，能给再生水市场带来巨大活力。因此，合肥市可以加大对再生水利用的宣传，利用再生水的有益影响吸引社会投资，完善再生水回用配套设施，从而达到双赢局面。

4.2 WO 战略：利用机遇，克服劣势

借助政策优势，加快制定再生水回用水质标准。在再生水利用的过程中，保障安全性十分重要，制定再生水回用的水质标准是重要措施。合肥市政府应积极组织再生水水质标准的制定，完善相关政策法规和技术标准，针对不同的利用渠道制定有针对性的规避措施，降低再生水中风险因子对人体和生态的影响。如应用于农业中，要根据再生水回用于农业的要求，保证水质能同时满足农业灌溉要求和土地处理技术的要求，不影响农作物质量和生态环境；应用于工业时，保证其不会影响工业品的质量，不会影响工业系统的正常运行。坚持问题导向，提出有针对性的措施，定能在带来经济效益的同时，保证丰富的生态效益和社会效益。

4.3 ST 战略：利用优势，迎接挑战

1）扩大再生水利用的相关宣传，扭转偏见，宣扬优势

合肥市政府应该注重在污水回用宣传方面的投入，可以通过公益广告、宣传活动等方式大力推广再生水，可以把推广使用再生水作为节约用水的重要内容加强宣传教育，使广大群众认识再生水，了解再生水，积极参与再生水的使用。与此同时，向社会宣传再生水处理的技术，介绍国内外成功的污水再生利用实例，减少人们对污水处理回用的种种顾虑。

2）多方面听证，完善再生水水价机制

水价机制不够完善是导致再生水利用不充分的重要因素之一。目前，国家还未出台正式的再生水水价政策，我国专家也针对再生水水价问题做出了一系列研究，合肥市应抓住相关政策还未出台的机会，根据实际情况，广泛听取社会各界意见，考虑再生水生产成本和市场意愿，在污水处理厂生产保本微利的条件下，探寻合理的价格机制以提高社会对于再生水的购买意愿。