（市政工程专业论文）东营市河口区再生水利用规划研究.pdf

山东建筑大学硕士学位论文 摘要 我国由于人口众多，水资源人均拥有量仅2 1 8 0 m 3 ，不足世界人均占有量的1 4 ，同 时由于河流、湖泊等水体的污染日趋严重，我国正面临着资源性和水质性缺水的严峻考 验。东营市河口区境内水资源短缺，属于我国北方严重缺水地区之一，经济的快速发展 也带来需水量和排污量的日益增长，这更加剧了当地的水资源供需矛盾。如何处理好水 的问题，已经变得十分迫切和重要。 本文介绍了国内外再生水利用的发展状况，对河口区水资源状况、供排水现状、水 用户构成等城市水务情况进行了调研分析。实施河口区再生水利用工程，可为城市用水 提供新的水源，弥补蓄用水之间的差距，改善水体环境，实现水资源的可持续利用，具 有开源节流与环境保护的综合效益。 结合河口区经济、社会发展现状和规划，研究暂定河口区再生水利用工程的服务对 象为中心城区市政杂用水和环境用水，水质标准参照景观环境用水的再生水水质控制指 标；再生水厂近期建设规模为2 万m 3 d ，敷设管道1 6 9 4 公里，厂址位于河口区城市污 水处理厂内；选择再生水深度处理工艺为二级出水+ 混凝沉淀+ 过滤+ 二氧化氯消毒；适 应市场化经济体制的需要，再生水利用工程的运营采用b o t 模式，计划建设期限为1 5 年，特许运营期为2 0 年；工程总投资2 3 3 5 5 5 万元，单位制水成本0 7 0 元m 3 ，拟定再 生水价格为0 9 4 元m 3 ，将再生水费及相关市政公用收费加入自来水费中，按综合水价 进行统一收取。 对东营市河口区再生水利用工程的直接效益和综合效益分析表明，虽然工程的直接 效益不突出，但综合效益十分显著。 关键词：水资源，城市污水，污水资源化，再生水，深度处理 由东建筑大学硕士学位论文 r e s e a r c ha n dp l a no nr e c y c l e d 纾知s t e w a t e rr e u s ei nh e k o u q i a or e n g u i ( m u n i c i p a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yc h e nw e n b i n g a b s t r a c t a sc h i n ah a sal a r g ep o p u l a t i o n ，t h ep e rc a p i t aw a t e r ，r e s o u r c e sa r eo n l y218 0 m 3 ，w h i c h i ss h o r ti naq u a r t e ro fw o r l da v e r a g e a n dm e a n w h i l e ，t h ep o l l u t i o ni nr i v e r , l a k ea n do t h e r w a t e rb o d i e sa r eb e c o m i n gi n c r e a s i n g l ys e r i o u s 。w ea r ec o n f r o n t i n gas e v e r et e s to fw a t e r s h o r t a g ei nt e r m so f w a t e rr e s o u r c e sa n dq u a l i t y b e i i n gl a c ko fw a t e r , h e k o u ( i nd o n g y i n g ) i s o n eo ft h em o s tw a t e r - s h o r ta r e ai nt h en o r t ho fc h i n a t h ed a i l yg r o w i n gv o l u m eo ft h el o c a l c o n t r a d i c t i o nb e t w e e nw a t e rs u p p l y i n ga n dn e e d h o wt od e a lw i t hw a t e ri s s u ea p p r o p r i a t e l y h a sb e c o m ee x t r e m e l ys t r i n g e n ta n d i m p o r t a n t t h i sp a p e rh a si n t r o d u c e db r i e f l yt h ed e v e l o p m e n to fw a t e rr e c y c l i n gi nc h i n aa n do t h e r c o u n t r i e s i ta l s oi n v e s t i g a t e sa n da n a l y s et h ew a t e rr e s o u r s ec o n d i t i o n ，w a t e rs u p p l y & d r a i n a g e ，t h eo r r n a t i o no fw a t e ra n de t c 。i nh e k o u t h eu s a g eo fr e c y c l e dw a t e rp r o j e c th a s c o m p r e h e n s i v eb e n e f i t so fr e v e n u e so ft h eo p e r a t i o n sa n dp r o t e c t i n gi n v i r o n m e n t ，w h i c hc a i l p r o v i d en e ww a t e rr e s o u r s ef o rt h e 。c i t y , m a k eu pf o rt h ed i s p a r i t yb e t w e e nw a t e rs t o r a g e u s a g e ，a n db e t t e r t h ew a t e ri n v i r o n m e n t ，a n dm a k et h er e s o u r c e so fw a t e rc a nk e e po n d e v e l o p m e n t r e a s o n a b l ed e v e l o p m e n ta n d u s eo ft h er e c y c l e dw a t e rr e s o u r c e s ，w i l lp r o t e c t o u re n v i r o n m e n ta n ds a v ew a t e rr e s o u r c e s c o n s i d e r i n gt h ee c o n o m y , s o c i a ld e v e l o p m e n ta n d t h em u n i c i p a lp l a nn o w a d a y si n h e k o u ，t h et a r g e tc l i e n to f t h ep r o j e c ta r et e n t a t i v ef o rw a t e ru s e db ya n ym u n i c i p a la n d e n v i r o m e n t a lb o u n d t h es t a n d a r do f w a t e rq u a l i t yr e f e r st ot h er e c y c l e dw a t e r i n d e x m a n a g e d i nt h es p o t sa r e a l o c a t e di nh e k o u c i t yw a t e rp r o c e s s i n gf a c t o r y ，t h ec o n s t r u c t i o ns c a l eo ft h e r e c y c l e dw a t e rf a c t o r yi s2 0 ，0 0 0s t e r e sp e rt o n ，w i t h16 9 4k i l o m e t r e sl a y e d a d v a n c e d t r e a t m e n ti ss e c o n d a r ys e w a g ew a t e r + c o a g u l a t i n gs e d i m e n t a t i o n + f i l t r a t i o n + d i s i n f e c t i o nu s e c h l o r i n ed i o x i d e 。t oa d a p tt ot h em a r k e t i n gc e c o n o m ys y s t e m ，i ti sm a n a g e di nb e t p a t t e m t h e p l a n n e d c o n s t r u c t i o nt e r mi so n ea n dah a l fy e a r ，a n dt h ep r i v i l e g em a n a g i n gt e r mi s2 0 y e a r s t h ep r o j e c tm a yc o s t2 , 3 3 5 ，5 5 0 , 0 0 0y u a n m o r ed e t a i l e d ，i tm a y c o s to 7 0y u a np e r k i l o m e t r e sf o ra c o m p a n y t op r o c e s si t sw a s t ew a t e r ，w h i l et h er e c y c l i n gw a t e r p r i c ei sa b o u t 薹薹 山东建筑大学硕士学位论文 o 9 4y u a n t h ep r o c e s s i n gf e ea n do t h e rm u n i c i p a lc h a r g ea r ea d d e dt ot h et a pw a t e rf e e w h i c ha tl a s tw i l lb ec h a r g e d t o g e t h e r t h ea n a l y s i so ft h ep r o j e c ti n d i c a t e st h a t ，a l t h o u g ht h ed i r e c tb e n e f i t sa r en o ts oo b v i o u s ， t h ec o m p r e h e n s i v eb e n e f i t sw i l lb ep r o m i n e n t k e yw o r d s ：w a t e rr e s o u e c e s ，u r b a ns e w a g e ，w a s t e w a t e rr e c y c l i n g ，r e c y c l e dw a t e r ， a d v a n c e dt r e a t m e n t i l l 山东建筑大学硕士学位论文 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而 使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人承担本声明的法律责任。 学位论文作者签名： 学位论文使用授权声明 本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、 汇编学位论文。 保密论文在解密后遵守此声明。 、 学位论文作者签名： 导师 签名： e l 期型窆：五 日期雄星：五：銎 山东建筑大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 国外再生水利用研究进展 国外利用再生水的历史由来已久，尤其是应用工业和生活污水进行农业灌溉在世界 各地已有着近百年的历史。第二次世界大战以后，随着世界经济的飞速发展，水资源需 求量不断加大，污水排放量也随之剧增，造成严重的环境污染，水资源供需矛盾日益加 剧，污水处理与再生利用便日益受到各国的普遍关注，已经成为不少国家解决水资源紧 缺的战略性措施i l 】。现阶段，再生水在国外主要是用于工业、农业、市政杂用、地下回 灌、河道补给等方面，再生水利用有着较丰富的实践经验。 美国对再生水利用的研究，可以追溯到2 0 世纪2 0 年代。早在1 9 2 6 年，亚利桑那州 的c r a n dc a n y o u 公园就将处理和后的废水回用做冲厕、绿化、冷却水和锅炉用水。1 9 7 5 年美国再生水利用率达到3 7 8 ，并以每年4 5 的速度递增【2 j 。2 0 世纪9 0 年代初期， 美国开始了产业化的再生水利用设施的全面建设。目前，美国的城镇污水处理设施已经 全面普及，污水处理率1 0 0 ，污水回甩设施的数量和功能增长迅速【3 】。例如成绩突出的 加利福尼亚州，2 0 0 0 年的再生水利用量达8 6 4 亿m 3 ，占污水处理量的1 0 ；佛罗里达 州的圣彼得堡更是实现了污水的完全循环，不向周围河湖排放任何污水。如今，美国已 经有3 5 7 个城市回用污水，再生水利用工程5 3 6 项，年利用水量达9 3 7 亿m 3 ，其中污 水灌溉占总用水量的6 2 ，工业用水占3 1 5 ，其余的多用于景观娱乐、回灌地下等其 他城市生活【4 1 。 以色列是使用再生水最具特色的国家，由于地处沙漠地区，水资源极其短缺，1 9 7 2 年以色列政府就制定了“国家污水再利用工程计划，开展了利用污水进行灌溉的实验 研究，并取得了很大成功。截至2 0 0 6 年，该国9 1 的工业和生活污水被收集处理，1 0 0 的生活污水和7 2 的城市污水都得到了回用，污水处理总量的4 6 直接回用于农田灌溉， 其余3 3 3 和约2 0 分别回灌于地下和排入河道，预计2 0 1 0 年全国3 7 的农业灌溉将使 用处理过的污废水，是目前世界上使用污水灌溉比例最高的国家【5 】。由于采用大范围的 再生水，因此对于包括回用水技术在内的有关水技术、回用水水质以及回用后产生的生 态和流行病学等问题，在以色列均受到极大重视，并积极组织开展这方面的研究工作。 日本从1 9 6 2 年开始再生水回用的试验，2 0 世纪7 0 年代己初具规模。9 0 年代初日本 在全国范围内进行了废水再生利用的调查研究与工艺设计，对污水再生利用的可行性进 行了深入的研究和工程示范。在1 9 9 1 年的“造水计划 中明确提出将污水回用技术作为 山东建筑大学硕士学位论文 最主要的开发研究内容加以资助，开发了很多污水深度处理工艺。随着日本的再生水利 用技术的较快发展，再生水成本不断下降，水质不断提高，逐渐成为缓解水资源短缺的 重要措施之一。到2 0 0 2 年，日本已建成约2 0 0 0 个污水处理厂，出水水质达标，为再生 水利用提供了充足稳定的水源，使日本近年来的取水量逐年减少，节水成效显著 6 】。 南非是世界上最缺水的国家之一，年均降水量仅为4 4 毫米，再生水被作为重要的供 水水源，占总供水量的2 2 。1 9 6 8 年，在纳米比亚温德霍克市建造了世界上第一座再生 水饮用水厂，运行近4 0 年以来，水厂产水量已达2 1 万m 3 d ，出水水质稳定，并达到可 接受的饮用水水质，解决了旱季严重缺水的问题。目前南非广泛采用双重供水系统进行 分质供水，为水资源严重短缺的城镇提供了一种很有前途的供水方法。 新加坡是一个没有淡水水源的国家，2 0 0 3 年2 月，政府正式接受新生水专家小组的 建议，决定每天把2 0 0 万加仑的再生水掺入蓄水池，通过微滤、反渗透、紫外线消毒后， 间接供应当地的饮用水，占饮用水供应总量的1 以上。随着运行的成功，新加坡正在 逐渐增加掺入蓄水池的再生水量，预计到2 0 1 1 年再生饮用水量将占全国饮用水供应总量 ， ， 的2 5 。 约旦的大多数城市建立的污水处理厂，其出水达到了w h o 回用水用于灌溉的规定。 2 0 0 0 年，1 8 家污水处理厂排放的污水总量为每年7 2 0 0 万m 3 ，相当于约旦总污水量的 5 1 。再生水早已被视为是一种有价值的可供灌溉的资源，同时也被认为是约旦水策略 中一项重要的水资源，2 0 0 5 年，用于灌溉的再生水达到每年约1 亿m 3 ；突尼斯年再生 水利用量可望在2 0 2 0 年达到2 9 亿m 3 ，大致相当于现有地下水资源的1 8 ，可用来代 替地下水，灌溉过度开采地下水导致蓄水层受到盐水入侵的沿海地区；科威特在1 9 9 4 年利用再生水灌溉的面积达1 1 9 2 公顷，占整个灌溉面积的2 5 。一部分工业污水经过 处理也得到循环使用。为实现污水全部再利用的目标，科威特科学院已经建立了“污水 处理及使用的项目”，以开发并加速水的再利用【7 】。 1 2 国内再生水利用现状 我国是世界上典型的贫水国之一，人均水资源量为2 1 8 0m 3 ，居全球1 1 9 位，水资 源短缺形势严重。预计到2 0 3 0 年，全国缺水量将达1 3 0 亿m 3 ，到2 1 世纪中叶，我国人 均水资源量将降至1 7 0 0m 3 8 1 。随着经济的高速发展和人口的迅速增长，需水量和污水排 放量也急剧增长。相比之下，污水处理率和回用率却增长缓慢；我国城市和工业用水已 超过1 1 0 0 亿m 3 ，废水排放量约为6 0 0 亿m 3 左右，这些污水若加以再生利用，既可以增 加水资源的可利用量，又可起到治污减排的作用。 山东建筑大学硕士学位论文 在我国，再生水利用起步较晚，大致可以分为三个发展阶段【9 】。1 9 8 5 年前的“六五 期间是起步阶段，国家建设部在专项科技计划中，最先列入了城市污水再生利用课题， 分别在青岛、大连开点作试验探索，填补了国内空白；1 9 8 6 - 2 0 0 0 年的“七五 、“八五”、 “九五”，这十五年时间是技术储备、示范工程引导阶段，研究开发出应用于部分缺水城 市的污水再利用成套技术、水质指标及回用途径，相继在太原、大连、天津、泰安、淄 博等城市建设了回用于市政景观、工业冷却等示范工程，为国内再生水利用提供了技术 设计依据，并积累了一定经验；2 0 0 1 年以“十五 纲要明确提出污水再生利用为标志， 国家进入到全面启动阶段，表明我国开始进行再生水利用的工业化推广，明确要求再生 水变成城市第二水源。 1 2 1 各城市再生水利用状况 1 、北京 北京是我国再生水利用发展较快的城市，也是全国再生水利用率最高的城市。已有 的高碑店回用水工程是目前我国最大的再生水利用工程，回用规模为3 0 万m 3 d 。根据 北京市区污水处理厂再生水利用总体规划纲要，北京市在2 0 0 2 年至2 0 0 8 年期间，新 建再生水处理设施9 座，新增处理能力4 7 万m 3 d ：其中的清河再生水厂是目前国内品 质最高的再生水厂，深度处理出水主要向奥运公园提供景观水体的补充水。2 0 0 6 年北京 建成6 厂再生水西送工程，日供8 万m 3 再生水给高井、石景山电厂；建成大兴2 0 万亩 再生水灌区，年利用再生水1 亿m 3 ；每年2 0 0 0 万m 3 再生水用于绿化和市政管理，6 0 0 0 万m 3 用于补充城市公园、河湖用刹1 0 1 。 根据北京市水务局公布的统计数字显示，截至2 0 0 6 年，全市已建成的再生水设施有 2 0 0 余个，年利用再生水达3 6 亿m 3 ，预计2 0 0 7 年全市利用再生水达4 8 亿m 3 【1 1 】。城市 再生水利用率已突破5 0 ，实现了北京市政府在( ( 2 0 0 8 年奥运会申办报告中的承诺。 2 、天津 2 0 0 3 年，天津市在大量的再生水利用科研成果基础上，出台了两项管理规定，一是 天津市住宅建设中水供水系统技术规定，规定明确提出5 万平方米以上新建住宅要建 设中水入户管网；二是关于在梅江地区使用再生水的通知，规定梅江地区的园林绿化 浇灌、景观水体补充、住宅冲厕等必须使用再生水【1 2 】。截至2 0 0 5 年底，天津市共铺设 r 再生水供水干管3 6 5 公里，实现再生水管管道入户7 0 0 多万m 2 ，其中中心城区共铺设干 管8 7 4 公里，管道入户6 0 0 万m 2 【1 3 】，梅江、梅江南等9 个居住区居民的日常生活已经 用上了再生水。作为全国五个污水再生利用重点示范工程之一的纪庄子污水处理厂工程， 山东建筑大学硕士学位论文 再生水厂现有能力5 万m 3 d ，改扩建后将达到5 4 万m 3 d 。天津市决定在2 0 1 0 年前再建 设3 个再生水厂，届时，再生水日供应量将提高到1 0 万m 3 。 3 、大连 目前，大连市再生水供应能力为5 万m 3 d 。其中，春柳河污水处理厂1 万m 3 d ；马 栏河污水处理厂4 万m 3 d 。2 0 0 2 年起大连市用经过三级处理的污水进行绿地灌溉，成本 比用地下水每立方米节省o 2 元左右 1 4 1 。2 0 0 3 年2 月，日供水能力3 万m 3 的大连开发 区再生水利用工程已投入运行，正式开始向大连西太平洋石化公司炼油厂等用水大户供 水。这是中国首次尝试以城市污水为水源，进行高品质工业冷却水的生产，该项目的投 产使大连开发区的污水回用率达n t4 0 【1 5 】。 4 、太原 2 0 0 5 年修订的太原市城市节约用水条例，把建设和使用再生水设施明确写进了 该地方法规。现在太原市已经完成城市污水资源化总体规划，正在进行着一系列的再生 水利用示范工程。截至2 0 0 7 ，全市已有9 家单位和污水处理厂都实施了再生水利用项目， 每天的再生水利用量达5 万m 3 。预计到2 0 1 0 年，太原市实施中水回用工程的单位将增 加一倍【16 1 。 5 、西安 作为一个水资源先天不足的城市，西安是全国最早将污水处理及再生水利用列入节 水措施的城市之一。据陕西省计委和水利厅审查通过的西安市水的中长期供求计划报 告的预测，到2 0 1 0 年，西安市总需水量将达到3 8 2 6 亿m 3 ，缺口达1 4 亿m 3 ，供需矛 盾十分尖锐【1 7 】。为配合2 0 1 0 年西安市污水处理率要达到7 0 的目标，西安市水务局大 力推广再生水利用工程，要求建筑面积在2 万m 2 以上、规划人口在3 万以上的住宅小区， 都必须配套建设再生水利用工程。作为再生水回用示范项目之一、陕西省2 0 0 1 年重点项 目西安市北石桥污水净化中心污水深度处理回用项目，共投资6 7 0 0 万元，远期规模 将达到日产1 0 万m 3 d 。 6 、深圳 2 0 0 7 年，深圳市提出了在2 0 0 9 年创建节水型城市的奋斗目标，要把全市污水回用 率由目前的1 提高到2 0 的标准。在新建的布吉、西丽等污水处理厂严格规定出厂水 标准，要求深度处理后的污水，达到回用于市政绿化等标准用水的要求1 8 。为促进深圳 市再生水利用的进一步开展和节水型城市创建，市水务局、市节水办通过制定激励政策， 对于再生水等利用非传统水资源的单位免收了排污费。 函东建筑大学硕士学位论文 7 、济南 济南市于1 9 8 8 年开始再生水工程建设试点工作，先后建设了南郊宾馆、玉泉森信、 晋南枫场、将军集团等批群生水示范顼嚣。放2 0 0 3 年起，济南市强铡实现再生水利用， 规定凡城市规划区内的新建、扩建、改建项譬，都必须配套建设再生水设施，这些建设 项旦的主体工程和节水措施要同时设计、同时旌正、同时使用。2 0 0 6 年，全市已建成 建筑中水工程5 8 处，居全国第二位，臼回用量达4 4 万m 3 。 8 、青岛 青岛市将污水资源化技术研究与开发纳入了市科技发展“九五”计划和2 0 1 0 年长期 规划，已建和在建污水再生利用工程1 3 个。海泊河污水处理厂、李村河污水处理厂及团 岛污水处理厂在建厂时均已建有再生水处理站。经过近几年的改扩建，再生水处理篾力 跫达到4 。1 万矗越，礴生水管道已敷设约3 0 公里。2 0 0 4 年青岛市用于工业、绿化、景 观、卫生等方面的再生水年使用总量达6 2 1 万m 3 【2 0 1 。根据青岛市2 0 0 1 - - 2 0 2 0 年中水 利用规划，到2 0 2 0 年，市区整个再生水供应系统将连接起来，再生水输送将实现四通 八达，日供水能力也将逐步达到2 0 万m 3 。 由我国城市污水荐生利用的发展历程可见，国内近几年在再生水利用方面取得了长 足的发展，积累了许多实践经验，并拥有了较完菩的科学理论，取得了成套的技术成栗， 所有这些都将为我国髯生水利用提供可靠、成熟的技术和工程借鉴e 但总体说来再生水 利用在国内起步较晚，利用规摸较小，与发达国家相比差距较大。 l 。2 2 再生水利用存在的问题 1 、缺乏系统的污水再生利用规划，而在美国、以色列等再生水利用发达的国家都有 从概念性规划到设施规划的完整的实施程序【2 l 】。 2 、缺芝足够的城市污水再生利用技术与设备的研究力度，对于经济适用技术研究开 发的支持与推广不足，难以满足不同地区、不同用水途径的技术设备选择和工程建设需 求。 3 、城市污水的收集率、处理率和处理标准较低，污水管阙建设严重滞后予城市发展， 使得可直接进行深度处理达到再生利用的污水量减少，很难发挥城市污水作为稳定的第 二水源的作用。 4 、城市污水的再生利用尚未弓f 起全社会足够的重视，国家目前还没有对再生水利用 的政策保证，缺乏完善、必要的法规和配套体系以及相应的鼓励政策，使污水再生利用 得不到持续有效的贯彻实旌。 山东建筑大学硕士学位论文 5 、城市自来水水价过低、污水处理价格机制不合理，使得污水再生利用缺乏市场竞 争力，同时，污水处理设施投资和运营的市场化程度低，融资渠道不畅。 6 、节水和再生水利用的宣传力度不足，公众的污水资源化意识不强，接受程度较低， 延缓了再生水利用的发展步伐2 2 】【2 3 】【2 4 】。 1 3 课题背景 1 3 1 课题来源 东营市河口区成立于1 9 8 4 年，是一座新建的、以石油和化工为主要经济支柱的新型 工业城市，是胜利油田的主产区，境内油气产量占整个油田的4 7 。 河口区境内地表径流多来自天然降水，河流以雨水、上游客水及黄河引水为主，径 流量少、人均占有量低，年际、年内变化剧烈，地区分布不均匀。河流多用于排污排涝， 雨污混排较为普遍，水体自净能力和质量较差。境域古为渤海水域，在黄河泥沙淤淀成 陆过程中，长期受海水侵渍，地下无淡水资源，属于我国北方严重缺水地区之一。 建区以来河口区经济迅速发展，同时也带来排污量的不断增加，预期2 0 1 0 年将达到 ， 4 0 6 3 万m 3 d ，而且由于采油污水和部分工业废水的排入，周边海洋也受到一定程度的 污染。在这种严重的情况下，人们开始考虑从多种途径开发新的水资源，例如海水淡化、 跨流域引水和再生水利用。海水淡化基建投资和制水成本较高，在经济上和规模上不可 一能近期解决缺水问题；跨流域引水工程巨大，实施时间长，且涉及到生态平衡、环境质 量等多方面的问题，在一个相当长的时期内也难以实现。相比之下，再生水利用便成为 缓解河口区水资源供需矛盾的主要途径，也是解决河口经济发展瓶颈的重要手段。 本课题是与东营市河口区建设局合作，根据东营市河口区“十一五 城市污水处 理工程项目要求来组织开展的，课题组由从事污水处理及回用技术的专业人员组成。 此次工程项目包括河口区再生水利用、河口经济技术开发区污水处理厂建设和河口区城 市雨污排水管网改造分流。河口区污水处理厂2 0 0 7 年底即投入使用，为节约水资源，拟 配套建设再生水处理设施，设计规模为2 万m 3 d 。论文即结合河口区城市污水处理厂建 设，对区内再生水利用进行规划研究。 1 3 2 课题研究内容 本课题拟通过对河口区水资源、供排水系统、污水处理、用户构成等水务情况进行 全面调研，分析水资源开发和利用现状、供需水平衡现状和发展趋势，结合河口区经济、 社会的总体规划，遵循可持续发展的方针，分析研究河口区再生水利用的必要性和可行 性，为工程的具体实施提供可靠的依据，对解决河口区水资源合理利用、节约用水以及 山东建筑大学硕士学位论文 缓解水资源供需矛盾等问题起一定的建议、指导作用。 本论文将根据国内外的研究现状，紧密结合河口区实际情况及发展特点，围绕再生 水利用的总体规划开展研究： l 、国内外再生水利用现状调查与分析 深入了解日本、美国、以色列等国家再生水利用的途径、取得成果及发展趋势等基 本情况，系统分析国内已有再生水利用实例的运行情况，分析国内再生水回用存在的主 要问题。 2 、河口区再生水利用的必要性分析。 通过对河口区水资源开发利用情况、现在用水量、规划需水量增长情况、排水现状 及规划等情况的研究和对比分析，论证再生水利用是解决河口区水资源供需矛盾的有效 途径，是城市可持续发展的需要。 3 、河口区再生水利用的可行性分析 对再生水综合利用规划的指导思想、原则及目标进行深入学习研究，结合城市污水 处理厂的位置、规模和处理深度，确定最终的污水回用对象、供水范围和水量、水质要 求等，证明规划的可实施性。 4 、确定再生水厂的厂址及处理王艺 。 1 慢据对新建的城市污水处理厂的用地情况和再生水回用对象分布情况的分析，研究 确定再生水厂的厂址，并通过对各种深度处理工艺的技术经济比较，提出适合河嗣区具 体情况的处理工艺。 5 、讨论河霹区再生水利用工程的运营方式 了解水务行业市场化运作的各种模式，根据实际工程建设的实施原则，研究规划方 案的具体经济技术措施，对项目建设鲶管理运营方式进行分析阐述。 6 、评估河口区再生水利用的工程效益 分析研究河墨区城区霉生水利用规划工程建设豹投资预算以及资金筹措渠道，对工 程进行财务分析，探讨再生水价格和收费方式等，讨论工程建设的直接效益及其综合效 益。 山东建筑大学硕士学位论文 第2 章河口区再生水利用的必要性研究 2 1 城区概况 2 1 1 地理位置 河口区地处黄河三角洲，位于山东省北部，黄河入海口以北，渤海湾南岸，辖区地 理坐标为东经1 1 8 0 1 07 1 1 9 0 0 57 ，北纬3 7 4 5 3 8 0 1 07 。东、北两面临渤海，西以潮河( 潮 河北端黄吉元土地南i 西边线) 为界，与沾化县毗邻，南以义和镇、六合乡原界为界， 与利津县接壤，东南以黄河北大坝为界，与垦利县隔河相望，南北最长4 3 公里，东西最 宽7 0 公里，行政辖区面积2 3 6 5 1 3 平方公里。河口现在城区人口9 0 万人，用地1 2 4 6 平方公里，到2 0 1 0 年河口区城市人口将达1 5 万人，人均建设用地为1 2 0 平方米，城区建 设用地规模控制在1 4 4 18 0 平方公里。 2 1 2 城市性质与总体布局 1 9 8 4 年1 0 月东营市政府设立河口区，成为东营市城市规划区的一部分，经过近二 十年的开发建设，现已初步形成了基础设施较为完善、功能较为齐全的现代化小城市。 根据2 0 0 3 年编制的东营市河口区城市总体规划，城市性质为：河口区政府所在地，黄河 三角洲北部油田开发的重要后方基地和山东加工制造业基地。区政府驻地位于东营市政 府驻地以北5 5 公里，济南市东北2 4 0 公里处。 通过城市总体规划的调整完善，河口城区形成了“一中心、一轴线、三组团”的用 地布局结构。“一中心 指由行政中心、商业服务中心、文化娱乐中心、体育中心等构成 的城市综合中心区；“一轴线 指由迎宾街、商场街、海河路组成的城市南北向发展轴线； “三组团 指渤海路以北以行政办公和生活居住为主的北组团，渤海路与河庆路之间以 商业服务、文化娱乐及生活居住为主的中部组团，河庆路以南以经济技术开发区为主的 南部组团。 ， 2 2 自然条件 2 2 1 地形地貌 河口区境域东西宽、南北窄，呈扁长形，地势南高北低，西高东低，地面坡降平缓， 自然比降约为万分之一，地面高程多在3 4 米之间，最高点海拔7 6 米。境内为典型的 黄河三角洲地貌，地表浅层的土壤母质，主要是黄河冲击物，主要的地貌类型有缓岗和 河滩高地、浅平洼地、微斜平地、海滩地4 种。 山东建筑大学硕士学位论文 2 2 2 地质与地震 东营市在地质构造上位于济阳凹陷的东部。济阳凹陷处于中朝古陆之华北地台上， 在这古老的变质岩基底上，沉积地层较全，并含有多种矿产，沉积岩总厚度可达万米以 上。河口区地表几乎全是全新世沉积，第四系地层厚度一般为2 5 0 , - - 4 0 0 米，成因类型主 要为冲积物和海积物，岩性以粉砂、粘土质粉砂和粘土等为主，另有细中砂、细砂、粉 细砂等，在垂直结构上表现为以河流沉积物为主的陆相夹层。特殊的地质构造为贝类矿 藏、原油、天然气生成储集提供了空间，境内地下形成了潜山、断块、岩性等多种油气 矿藏。 河口区及其临近地区断裂发育，主要包括埕子口断裂、孤北断裂、陈南胜北断裂， 境内地震烈度为度设防，部分地区度设防。 2 2 3 水文及水资源 河口区地表水多系天然降水。地面人工排水河道共5 条，自西向东分别是潮河：长 2 4 公里，排水量1 8 3 7r n 3 秒；马新河：境内长2 2 公里，排水量1 3 8 9m 3 秒，流域面积 1 2 6 平方公里；沾利河：长2 5 公里，排水量1 7 0m 3 秒，流域面积1 6 平方公里；草桥沟： 长1 9 公里，排水量3 0 0r n 3 秒，流域面积1 7 9 3 平方公里；挑河：长2 4 公里，排水量2 0 0 m 3 秒，流域面积2 8 8 平方公里。地面年均径流量约1 3 亿m 3 ，其中5 个农业镇( 指义和 镇、新户乡、太平乡、四扣乡、六合乡，下同) 形成地面径流量为6 0 0 0 万m 3 。 河流以雨水、上游客水及黄河引水为主，每年平均约接受客水1 亿m 3 。水位随黄河 水及雨水大小而变化，一般7 - 9 月份丰水期，有时水位瀑涨成洪。1 0 月至次年3 月份 为蓄水期( 马新河、沽利河、挑河、草桥河均建拦河闸) ，所蓄径流作为工、农业及人畜 用水。4 - 6 月份为枯水期，河道有时干涸。入海泾流受潮夕影响，时有海水涌入。未建 拦河闸的河道水成海、淡混合水。 境内地下水在成陆过程中，一面受黄河泥沙淤淀，一面受海水侵渍，深层土壤为含 盐度很高的重盐土，地下无淡水资源。浅层地下除黄河故道部分地段埋有少量淡水外， 其余绝大部分为中强矿化度水，其中一大部分为盐水和高浓度盐水区。总的趋势是由南 向北，矿化度逐渐升高，距海愈近矿化度愈大。地下潜水埋藏较浅，水流向由南向北， 与地面坡降一致。一般年份，潜水埋深变幅在1 2 1 5 米。 综上所述，河口区地处黄泛平原渤海之滨，当地水资源十分匮乏。由于区内主要河 道皆为季节性河流，汇流面积小，且径流量主要集中于汛期的3 0 5 次暴雨之中，加之河 流的源短流急，以及因盐碱土地的盐化，地表水的含盐量较高，故地表径流难以利用。 山东建筑大学硕士学位论文 同样，地下水矿化度高，多为苦咸水，也难以利用。黄河水是本区唯一可供利用的( 客 水) 淡水资源。根据多年年实测降雨资料分析，河口区多年平均降雨量为5 5 4 6 0 毫米， 多年平均径流深5 7 2 0 毫米，地表径流1 2 2 亿m 3 。根据黄河利津水文站的实测资料，进 入黄河三角洲的水量，多年平均入境水量为1 9 8 2 7 亿m 3 。 2 2 4 气象 河口区位于温暖带季风气候区，由于近海浅水域宽阔，热量吸收能力小，地势平坦， 大陆性季风影响甚于海洋，故而形成冬寒夏热、四季分明的半湿润季风气候。因地处平 原，境内气候南北差异不甚明显。全区气候突出特点是冬春干旱，夏季气温高且多雨， 晚秋偏旱，秋早对农作物的生长和秋种影响较大。 2 3 河口区城市供水现状与规划 2 3 1 城区供水现状 1 9 8 1 年，孤河水厂河口净化站建成投产，厂址位于城区东2 公里，隶属胜利油田管 理局供水公司，承担着城区及周边油区的工业、生活自来水供应。净化站以黄河水为水 源，一期日处理能力5 万m 3 ，同时建有2 0 0 万m 3 水库1 座，处理流程为：加混凝剂经 脉冲澄清池入虹吸滤池，滤后加氯消毒入清水池，由加压泵站送入供水管网。1 9 8 9 年净 化站扩建，日处理能力达1 0 万击3 。处理流程与第一期相同。2 0 0 2 年，净化站对一期工 程流程等进行改造，改造后的处理流程为：原水加氯( 需要时加) ，加混凝剂经微涡漩混 合池、翻腾式小网格反应池、斜管沉淀池、v 型滤池，加氯消毒到清水池，由外输泵房 _ _ 送入管网，分别送入河口城区、埕东油田、义和、大王油田。城区沿河滨路、海盛路、 渤海路、海康路成环状管网供水，供水干线总长5 5 8 4 公里，基本满足现状城市供水之 需。主干线为d n 8 0 0 预力钢筋混凝土管，沿老海昌路向南至黄河路再向西至海盛路，总 长5 2 公里，2 0 0 0 年投入使用。供水干线大都为钢管，近年施工支干线多采用p e 管。 由于作为水源的黄河水体水量季节性变化大，特别是1 9 9 5 年以后，黄河连续几年断 流，1 9 9 7 年断流达2 8 0 天。胜利油田从1 9 7 6 年起就大兴水库建设，以保证生活、工业、 农业的用水需求。现共有三座水库向河口净化站送水，总库容5 7 8 0 万m 3 ，其中五号水 库7 8 0 万矗，净化站水库2 0 0 0 万m 3 ，孤河水库3 0 0 0 万m 3 。 1 9 7 2 年3 月，首批来河口参加油田会战的数千名职工饮用的水为茶褐色、苦碱味。 直到1 9 8 1 年河口净化站投产，油田职工及家属才用上合格的水。一直以来，净化站每天 都对出水作五项常规化验，对细菌总数和大肠菌值每1 3 天检测一次，胜利油田供水公 司技术检测分站每半月对出水水质进行一次全分析，水厂每月做一次水质全分析，油田 山东建筑大学硕士学位论文 卫生防疫站对出水水质进行不定期抽验，省有关部门每年对其抽验一次。通过工艺的不 断改进和生产管理的加强，河口净化站水质满足g b 5 7 4 9 8 5 、建设部c j t 2 0 6 2 0 0 5 城市 供水水质标准和卫生部生活饮用水水质卫生规范( 2 0 0 1 ) 要求。除了对水质进行严格管 理外，水厂还配有水源大队，按水源卫生防护范围及防护要求，每日对水源、水库进行 巡逻，每座水源水库安排有专人值班。用水管理所则负责供水管网的管理，保障供水顺 畅。 多年来，河口净化站全体干部职工以“用心净水，用水净心 的管理理念服务于城 区大众，每年均以优异的水质顺利通过山东省卫生厅资质认证，先后荣获山东省首届企 业文化年会成果二等奖、山东省“五四红旗团支部 、山东省职工职业道德先进单位、山 东省城镇供水先进集体等荣誉称号1 7 项。 2 3 2 城区供需水量分析 表2 1 列举了部分年份的供水量情况。 表2 1 河口区城市供水统计表( 万m 3 ) t a b l e 2 1s t a t i s t i ct a b l eo fu r b a nw a t e rs u p p l yi nh e k o u ( 万m ? ) 注：2 0 0 1 年以前城区供水量没有单独计算 以1 9 7 9 年为例，河口净化站全年供水1 0 9 8 万m 3 ，其中油田注水6 1 2 万m 3 ，占总 水量的5 6 ；生活用水3 4 8 万m 3 ，占总水量的3 2 。在1 9 8 3 年以前，河口有油田职工、 家属、师生共两万余人，居住区全是平房，公用水龙头取水，生活用水不收费，洗衣、 洗脚等都直接用水冲洗，冬季为防冻而长流水，用水量平均每人每天多达3 0 0 升以上( 当 时城区工业用水和绿化用水极少) 。1 9 8 3 年以后，油田及河口区住宅逐步由平房变成住 宅楼，但由于用水不收费，用水标准仍然高居不下。自2 0 0 0 年起，住宅小区实施用水计 量收费到户，人均生活用水量开始明显降低。 河口城区是境内流域用水最多的地区，用水量增长较快，从表2 1 中可具参考的数 据中能够看出在2 0 0 1 到2 0 0 5 这5 年间，城市供水量年均递增8 9 8 。随着经济社会的 发展，用水量还将不断增加。根据东营市河口区城区给排水工程专业规划，估算2 0 1 0 、 山东建筑大学硕士学位论文 2 0 2 0 、2 0 3 0 年河口区用水量约为0 2 2 亿m 3 、o 4 6 亿m 3 和o 6 7 亿m 3 。现有的供给水源 五号水库、净化站水库、孤河水库，加之2 0 0 4 年开工的东部引水工程，能基本实现2 0 2 0 年的用水供需平衡。要解决2 0 3 0 年前的用水问题，除保证已有供水渠道的正常运行外， 应在市域范围内寻找新的水源，2 0 3 0 年以后新增用水由调水工程解决。未来河口城区用 水形成了东部引水解近渴，市域或周边地区新辟水源引水解远渴的主要趋势。 2 3 3 城区给水规划 1 、蓄水工程 黄河、长江供水季节性都很强。水库调蓄，是保证城市安全供水的根本。根据河口 城区供水量的预测及黄河历史断流情沉，在充分利用五号水库、净化站水库和孤河水库 水库外，再建李陀水库和羊拦河水库为城市供水的蓄水工程。五座水库在保证城区供水 的情况下，才能考虑其他行业的用水。 对水库大堤适当加高，抬高库底高程，减轻地下水对水库水质的影响，使水库水质 控制在国家生活饮水水源要求范围内。 2 、净水厂建设 根据城市需水量的计算，到2 0 1 0 年整个城市供水总量平均日为7 0 万m 3 d ，日变化 系数采用k 日= 1 1 5 ，净水厂的净水能力应为