（环境工程专业论文）深圳河（湾）流域污水资源化工程研究.pdf

w a s t e w a t e rr e c l a m a t i o np r o j e c t ss t u d yi ns h e n z h e n r i v e r & b a y c a t c h m e n t a b s t r a c t i no r d e rt os o l v et h ep r o b l e mo fw a t e rp o l l u t i o ni ns h e n z h e nr i v e r & b a y c a t c h m e n t a n dt or e a c ht h ew a t e rq u a l i t yt a r g e tt h a ti ss u r f a c ew a t e rq u a l i t y 姗d a r d c l a s sv ，r e c l a i m e d w a t e ri sa st h es o l u t i o ns u g g e s t e di nt h ed i s s e r t a t i o n i tc a l ln o to n l yr e d u c et h el o a do f p o l l u t i o nb u ta l s oi n c r e a s et h ec a p a c i t yo ft h ec a t c h m e n t i ts a t i s f i e dw i t ht h es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n tr e q u i r e m e n t s p o l l u t i o nl o a d so fe a c hw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t sa n dr i v e r sa rep r e d i c t e di nt h e d i s s e r t a t i o na td i f f e r e n ti n t e r c e p t i o nr a t i o si nd i f f e r e n ts t a n d a r dy e a r s s h e n z h e nr i v e r & b a y c a t c h m e n tw a t e rq u a l i t ym o d e li sb u i l ta c c o r d i n gt om e a s u r e dd a t u m p r e d i c t i o nr e s u l t so f t h ep o l l u t i o nl o a d sa sm ep r i m a r yc o n d i t i o n s ，w a t e rq u a l i t yt a r g e ta i l dt h et o t a lw a s t e w a t e ra s t h ec o n s t r a i n t s ，a s s u m i n gd i f f e r e n tr e c l a i m e dw a t e r sq u a l i t y , e n v i r o n m e n t a lw a t e rd e m a n d s a 】eo b t a i n e dt h r o u g ht h em o d e lf o re a c hr i v e r , w h i c ha r et h es u p p l yw a t e rf o re a c hr i v e rt o s 0 1 v et h ep o l l u t i o np r o b l e m t h u sr e c l a i m e dw a t e r sq u a l i t yc a nb eo b t a i n e d t h r o u g ht h e c l a s s i f i c a t i o na n dq u a n t i t ya n dq u a l i t ya n a l y s i so ft h eu s e r so fr e c l a i m e dw a t e r , t h eq u a n t i t y o fe a c hw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t sc a nb ed e c i d e di nd i f f e r e n ts t a n d a r dy e a r s w a s t e w a t e r t r e a t m e n tp r o c e d u r ei st h ek e yp o i n ts t u d i e di nt h ed i s s e r t a t i o n a f t e rc o m p a r i s o no f d i f f e r e n t p r o c e s s e s ，a e r a t i o nb i o l o g i c a l f i l t e r p l u sb i o l o g i c a l a c t i v a t e dc a r b o nf i l t e r i st h e r e c o n l l t l e n d e dp r o c e s s u l t r o v i o l e td i s i n f e c t i o ni st h er e c o m m e n d e dd i s i n f e c t i o nm e t h o d l u o f 觚gw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti s a st h es t u d yc a s et od e s i g nt h ep r o c e s s t h e i n v e s t m e n ta n dt h ec o m p r e h e n s i v eb e n e f i to ft h ep r o j e c ta r ea n a l y z e d t h ei n n e ra n do u t e r c o n d i t i o n st h a tc a nh e l pt h ep r o j e c ta r ea l s oa n a l y z e di nt h ed i s s e r t a t i o n a c c o r d i n gt ot h e a n a l y s i so fc o n s t r a i n t st ot h ep r o j e c t ，c o u n t e r m e a s u r e sa r ep r o p o s e d t h i ss t u d yc o m b i n i n gt h ep r a c t i c ea n dt h e o r yr e s e a r c hh a s l ep o s i t i v es i g n i f i c a n c eo n s o l v i n gt l l ep r o b l e mo fw a t e rp o l l u t i o ni ns h e n z h e nr i v e r & b a yc a t c h m e n t k e yw o r d s ：w a s t e w a t e rr e c l a m a t i o n ，s h e n z h e n w a t e rd e m a n d ，a d v a n c e dt r e a t m e n t r i v e r & b a yc a t c h m e n t ，e n v i r o n m e n t a l 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 上j 一 刖昌 2 0 0 2 年1 0 月，广东省省委、省政府根据广东省经济发展与珠江水系水质低劣 不协调的状况，按照可持续发展的思路、遵循以人为本的理念，提出了整治珠江水 系、提升区域环境质量的计划为落实珠江水系综合整治任务，省政府决定与流域 各市政府签订珠江整治责任书，以期实现珠江水系水环境质量“一年初见效，三 年不黑不臭，八年江水变清”的目标。 结合这一形势，2 0 0 3 年3 月，深圳市人民政府制定了珠江流域( 深圳) 水环 境综合整治方案( 以下简称方案) ，方案中明确提出“到2 0 0 5 年，全市水环 境质量有明显改善，主要饮用水源水质满足功能要求：深圳河及其主要支流布吉河、 福田河、新洲河的水质基本达到景观环境用水要求，成为市民滨水赏景的场所。”2 0 0 3 年7 月，深圳市政府又做出重大决定，实施我市“净、畅、宁”工程，而水环境综 合整治作为“净、畅、宁”工程的首要任务，要求以治水为重点，使全市河流水质 变清，成为深圳市作为现代化文明城市的象征。 可是，深圳河( 湾) 水系的大部分河段目前既黑又臭，远逊于v 类地表水水质要 求；深圳湾的水质亦远未达到i i i 类海水的要求。为使深圳特区尤其是深圳河水质 迅速改善，除了要加大河流截污工作力度外，市有关领导和一些专家提出要研究从 珠江口引水加大河流环境容量的可能性。考虑到加大河流环境容量的办法不仅限于 珠江口引水，还应包括各种可能补水的措施，如从大鹏湾引水、污水资源化、水源 系统优化调度与雨水开发利用等，以及上述补水规模须通过科学方法确定，为此， 深圳市水污染治理指挥部办公室提出：进行“深圳河( 湾) 水系引调水工程方案研究” 研究。其内容分别由 ( 1 ) 、“深圳河( 湾) 水系水质改善和生态环境需水研究” ( 2 ) 、“深圳河( 湾) 水系引调水工程预可行性研究” ( 3 ) 、“深圳河( 湾) 流域污水资源化工程预可行性研究”等三个既相互独立又相互依 托的子课题组成，拟定深圳河( 湾) 水系生态环境需水量，提出引调水工程、污水 资源化等工程方案及措施，并从环境、经济、技术角度初步论证该研究项目是否可 行。 本研究就是在这样的条件下提出，目的是：从污水资源化补水角度论证利用 再生水作为深圳河( 湾) 生态环境用水的补给水源之可行性，污水资源化工艺的先 进性、合理性，并在此基础上给出污水资源化工程分期实施计划，为决策部门提供 科学依据。 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事 对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ： 学位论文使用授权说明： 矽否年6 只沙日 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊 ( 光盘版) 电子杂志社有权保留本 所送交学位论文的复印件或电子文 档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被 查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研究 生院办理。 论文作者( 签名) ： 建为矽锌舌月曰 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 第一章绪论 1 1 研究背景 2 0 0 3 年3 月，深圳市人民政府制定了珠江流域( 深圳) 水环境综合整治方案 ( 以下简称方案) 。2 0 0 3 年7 月，深圳市政府又做出重大决定，实施我市“净、畅、 宁”工程，而水环境综合整治作为“净、畅、宁”工程的首要任务，要求以治水为重 点，使全市河流水质变清，成为深圳市作为现代化文明城市的象征。 深圳河是深圳的母亲河，深圳河的治理，是广东省河道治理的重点对象之一。省 里提出的目标是：通过裁弯取直、疏通河道、清淤和建设河道防护工程等措施，实现 水质全面好转。深港联合治理深圳河工程自开展以来，注重生态环境保护，把河道水 面保护、河道清淤和环境整治等工作纳入日常工作范畴，把深圳河治理从单纯的防洪 工程向综合性环境治理推进。但水质随着经济发展仍有不断恶化的趋势。 为使流经深圳特区的河道，尤其是深圳河干流水质迅速改善，除了要加大河流截 污工作外，市有关领导和一些专家提出要研究从珠江引水加大河流环境容量的可能性。 考虑到加大河流环境容量的办法不仅限于珠江引水，应包括各种可能补水的措施，如 从大鹏湾引水、污水资源化、水源系统优化调度与雨水开发利用等。为此，深圳市水 环境综合整治办公室于2 0 0 3 年底提出“深圳河水系引调水方案研究 课题，旨在切实 改善深萄l i 河( 湾) 流域水系水体水质。 要实现深圳河( 湾) 流域水系水质得以改善的目标，除了要实施各河道的截污工 程外，加大河流环境容量也存在一定的可能性。污水处理厂的尾水较其他水源具有量 大、来源稳定且近河道等的突出优势，因而成为首选水源。污水资源化工程其直接目 的是开发城市第二水资源，缓解水资源紧张的矛盾。更深层次的意义在于减轻内河与 海域的污染，为创建健康水循环做一个良好开端。因此，作为既有极大“减负”作用、 又兼具“增容”潜力、能够加大河流环境容量的污水资源化工程被提到了研究日程上。 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程预可行性研究是“深圳河( 湾) 水系引调水方 案研究”的一个子课题。主要工作内容为：污水资源化对深圳河( 湾) 流域意义的论 证；截污后各设计年限各污水厂及各河道污染负荷时空分布预测；用再生水补给本区 域河流水体生态环境用水时，拟定再生水的其它用户群位置、需求水量及要求水质， 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 重点研究确定污水资源化工程水处理工艺，给出污水资源化系统的再生水厂平面布置、 供水干管走向布置；研究确定现有各污水处理厂及其周边、污水泵站及其周边及其它 相关土地占用的可能性，由此给定污水资源化系统各再生水厂的规模及输水管网总布 局；并向深圳市提出关于污水资源化实施政策或法规方面的建议；在此基础上对污水 资源化工程作相应的经济估算、成本分析并拟定合理的建设计划，以指导工程的实施。 本研究就是在此课题基础上深化提炼出来的。 本研究中，定义污水的深度处理过程为污水资源化，其出水定义为再生水( 含i 级a 以上的出水) 。 1 2 研究的意义 1 2 1 实施污水资源化的必要性 ( 一) 改善和恢复流域水环境及水生态的重要途径 城市污水资源化对深圳河( 湾) 流域水环境的根本作用突出表现在以下两个方面： 一是“减负 、二是“增容”。 在“减负”方面，由g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 即“城镇污水处理厂污染物排放标准”中二 级标准、一级b 标准、一级a 标准及本研究建议的再生水水质标准之对照可知，一级 标准较二级标准在各类污染物方面均要求更为严格，尤以氮磷为甚。进行污水资源化 ( 其出水水质标准见表4 2 2 ) ，经过计算，在2 0 0 7 年、2 0 1 0 年与2 0 2 0 年分别减少排 污量( 以b o d ；，以一级b 标准的2 0 m g l 减至本研究推荐的4 m g l 计) ：0 9 2 万t a 、 1 3 3 万t a 、1 5 8 万t a ；分别相当于少排放未经处理的污水量1 8 万m 3 d 、2 6 万m 3 d 、 3 1 万m 3 d 。同时在预防水体的富营养化问题方面，n h 3 一n 可在各设计年限分别减少： 0 1 8 万t a 、0 2 6 万t a 和0 3 2 万t a ；t p 可在各设计年限分别减少：3 0 6 6 t a 、 4 4 2 4 t a 和5 2 7 8 t a 。对污染物量根本性地减少有力地保护了深圳湾的水体环境质 量，对未来预防赤潮、杜绝赤潮作出充分的准备。 同时，在“减负”方面，污水资源化较引水有着无可比拟的优势，是治“本 之 径，一味依赖引水稀释污染而不注重从根源控制减少污染量，会为未来的水环境综合 整治带来隐患、增加难度。可以设想，目前在“污水”阶段，其污染物仍较集中，则 待处理污染水量较小；若将其排入更大水体，则污染物分散，有待处理的污水量巨大； 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 因此从长远利益出发，应尽早遏止污染态势、使曾经黑臭的历史永远不再重演。 在“增容 方面，进行污水资源化补给各河道，可使截污后仍漏入深圳河( 湾) 流域各支流河道的水质( b o d 。为1 5 0 m g l ) 在2 0 0 7 年、2 0 1 0 年、2 0 2 0 年分别被稀释 到b o d ；为1 1 2 1 2 2 m g l 、9 - 1 0 m g l ( 已实现v 类水体水质目标) 、8 3 - 9 m g l ，而其 干流一一深圳河的水质在各设计年限b o d 。分别为1 3 1 4 m g l ( 不黑不臭) 、 1 0 7 1 1 8 m g l 、l o m g l ( 实现v 类水体水质目标) 。之所以选该指标的原因在于它是 决定河道是否黑臭的主要内因( 该观点为深港产学研之成果：不黑不臭指标为 b o d 。1 5 m g l 且d o 2 m g 几) 。河道水体的极大改善，可以增强其自净能力，对于少量 的污染物有降解作用，从而保持其“活性”。 ( 二) 提供新水源，建立第二供水系统 目前，深圳特区平均每天处理的污水量近8 5 万m 3 d ，预计截污之后，在2 0 0 7 年、2 0 1 0 年和2 0 2 0 年，分别可有1 3 4 2 万m 3 d 、2 1 9 3 万m 3 d 及2 4 1 2 万m 3 d 的达一 级b 标准或一级a 标准的污水量。该污水量相当于相应年份供水量的7 5 ，且其中污 染物仅有0 1 ，是一巨大的淡水资源。 目前及规划中处理后的污水除3 5 万m 3 a 的污水得以回用，其余均就近排入自然 水体，这不仅给自然水体造成了污染，而且浪费了宝贵的淡水资源。针对特区严峻的 缺水状况，应将这部分污水深度处理后加以利用，则相当于少建相当规模的净水厂， 并且减少了由于远距离引水引起的数额巨大的工程投资。 ( 三) 污水资源化是城市性质的内在要求 城市污水的再生利用本身蕴含着合理性和必然性。其合理性表现在，城市污水资 源化过程是水自然再生循环过程的模拟与强化。其必然性表现在，城市用水的严重紧 缺和水资源可持续利用的客观需求，要求人们将污水加以净化处理和重新利用，以保 证水资源的开发利用能够满足社会经济可持续发展的需求。深圳特区作为现代产业协 调发展的综合性经济特区，其目标是建设成为一个花园式、园林式城市和现代化的国 际性城市，而健康、良好的水环境是现代化国际性大都市的重要基础条件和内在要求。 但是，目前深圳河( 湾) 流域内的主要河流污染已经十分严重，大部分流经城区河段 的水质劣于国家地面水v 类标准，河水发黑变臭，严重地影响了人们的健康生活和城 市形象。另外，深圳市规划在2 0 2 0 年建成节水型城市，而作为节水型城市，要求城市 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 污水处理回用率应 1 6 0 ，深圳特区的污水处理回用现状还远远低于这个目标。 污水资源化在解决水资源短缺的同时，水环境污染也得到了改善，使有限的资金 得到更高效的利用。由上述分析可以看出，深圳特区的城市性质决定了她必须实行污 水深度处理和回用，只有这样才能实现其城市建设战略目标，才能真正意义地称之为 花园式、园林式、现代化的国际性节水型城市。 ( 四) 节省水资源建设费用与水环境治理投资 城市污水在城市水资源规划中占有非常重要的地位，并且在缺水地区与开发其它 水资源相比，具有非常可观的经济优势。 我们应该吸取其他国家和地区的经验教训，少走弯路，使有限的资金发挥更大的 效用。 1 2 2 实施污水资源化的重要性 污水资源化具有节水、治污、增效等多种效益。 ( 1 ) 从资源的角度说，越是缺水的城市，新辟水源越难，而这些城市的污水资源 还是很多的，大体相当于供水量的7 0 左右。 ( 2 ) 从工程的角度说，在缺水地区，污水资源化工程主要是增加处理设备和铺设 输水管道。而增加自来水则需要水源工程、水厂、输水管网等一系列工程，其工程量 比污水资源化的工程量大得多。所以，污水资源化工程比通过新建水源工程增加自来 水供水能力周期短、见效快，规模分期灵活性大等优势。 ( 3 ) 从经济效益的角度说，在缺水地区，用户可以节省水费，降低生产成本。在 缺水城市，通过新建水源工程增加供水能力，每方的供水成本，比用再生水的成本要 高得多。经过合理确定再生水价格，污水资源化工程的再生水有了用户，排放的污( 尾) 水变成了商品水，收取一定的资金，有助于解决开工不足的问题。 ( 4 ) 从生态效益的角度说，污水资源化促进污水处理，有利于改善生态环境，而 如果不注意污水处理，只注重增加供水，则供水越多，污水越多，生态环境越差。污 水经过深度处理后，可减少排放b o d 、c o d 等各种有害成分，对改善环境质量起到积极 作用。 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 ( 5 ) 从可持续发展的角度说，水资源是有限的，而国民经济和社会的发展是无限 的，要想解决有限与无限的矛盾，就必须不断提高水的利用效率。从不同的角度都可 以说明，污水资源化，变废为宝，既是当务之急，也是一项战略性的措施，一举多得， 势在必行。 目前，我国一些省、市正在积极推行污水利用，收到了良好的社会和经济效益。 因此，坚持用水优化，一水多用，建设具有治污和节水双重功能的城市污水资源化工 程对水资源合理配置和可持续利用具有重要的战略意义。 1 2 3 污水资源化具有战略意义 ( 一) 污水资源化对建立循环型社会具有非常积极的意义 污水再生和有效利用不仅是维持健康水循环、恢复良好水环境、保持水资源可持 续利用的重要支柱，而且对建立循环型社会更有非常积极的意义。其优势表现在以下 几个方面： ( 1 ) 在一些缺水性地区，可降低给水处理和供水费用； ( 2 ) 减少城市污水排放及相应的排水工程投资与运行费用： ( 3 ) 改善生态与社会经济环境，促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的 发展； ( 4 ) 改善生存环境，促进和保障人体健康，减少疾病特别是致癌、致畸、致基 因突变危害； ( 5 ) 增加可供水量，促进经济发展及避免缺水造成的损失。 建立循环型社会是人类社会发展的方向，是2 l 世纪社会生产与消费的新秩序。 1 8 世纪产业革命以来，特别是近半个世纪以来，人类社会采取的是大量生产，无度消 费，大量废弃的方式，这是建立在自然界的能源、资源是无限的认识之上的。由于现 代科学技术突飞猛进，经济快速发展，人口剧增并向大都市集中，使得大自然不堪重 负，水与矿产资源、森林草原资源显现出枯竭的趋势，环境遭到破坏，人类的生存发 展受到威胁，使人类意识到地球资源与环境容量是有限的。事实上，人类社会的循环 再生产应包括两方面的内容，一是社会再生产，另一个是自然再生产。而今，人类大 量利用各种先进的现代化科学技术手段，其目的是提高生产力，满足人们日益增长的 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 物资需求，这实际上是社会再生产能力的提高。在这之中，人们忽略甚至是忽视了自 然再生产的能力。其实，自然再生产是社会再生产的物质基础和前提条件，自然再生 产能力的破坏或消失将会导致任何形式的人类社会都不可能存在。而建立循环型的社 会是恢复或增强自然再生产能力，使其与社会再生产协调发展的重要举措，是拯救资 源、能源和环境的有效措施，是2 1 世纪社会生产与消费的新秩序，是人类社会持续发 展的基础。 城市污水处理与污水资源化工程是水社会循环与自然循环的联结点，是水循环再 生水量与水质的平衡点。污水资源化是走向健康水循环的桥梁，在水的循环中占据重 要位置，起着关键的作用。推进污水深度处理，普及再生水利用是人类与自然兼容协 调，创建良好水环境，促进循环型社会进程的重要举措。 ( 二) 再生水成为稳定的城市水源是保持健康水循环的良策 再生水作为水源的应用前景：城市污水是城市稳定的淡水资源，污水的再生利用 减少了城市对自然水的需求量，减少了水环境的污染负荷，削减了对水自然循环的干 扰，是维持健康水循环不可缺少的措施。 1 3 国内外污水资源化研究现状 在水环境污染治理战略目标与技术路线方面，许多国家已经进行了重大调整，水 污染治理的战略目标已经由传统意义上的“污水处理、达标排放”转变为以水质再生 为核心的“水的循环再用”，由单纯的“污染控制”上升为“水生态的修复和恢复 。 在世界上很多国家，尤其是水资源比我国丰富的国家都十分重视污水回用。美国 的人均水资源占有量是我们国家人均水资源占有量的5 - 6 倍，但从上世纪9 0 年代开 始美国就大规模的建设污水回用设施，并进行了相关的立法。 世界上一些缺水国家把城市污水资源化作为解决水资源短缺的重要战略之一，在 城市污水再生处理后用于农业灌溉、工业生产、城市景观、市政绿化、生活杂用、地 下水回灌和补充地表水等方面的研究与工程应用，已有较长的历史，不仅可以保护水 环境，而且缓解需水和供水之间的矛盾，促进水质水量的再生循环，取得了显著的环 境效益、经济效益和社会效益。 例如，美国的城市污水处理等级基本上都在二级以上。城市污水资源化已经从试 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 验研究阶段进入生产应用阶段，再生水作为一种合法的替代水源，正在得到越来越广 泛的利用，成为城市水资源的重要组成部分，城市再生水利用设施的数量和规模增长 迅速。美国城市污水资源化的主要用途包括农作物灌溉、回灌地下水、景观与生态环 境用水以及工业用水。2 0 0 0 年，加利福尼亚州的污水资源化量为8 6 4 亿m 3 ，再生水 水量占平水年份全州城市年用水总量的7 左右：再生水用水总量中，农业灌溉约3 2 ， 回灌地下水2 7 ，绿化灌溉1 7 ，工业生产7 ，补充地表径流、营造湿地和休闲娱乐 水面等景观生态用水约3 ，屏蔽海水入侵约1 ，其余1 3 用于城市公共建筑和居民家 庭的多种非饮用用途，包括冲厕、洗车、街道清洗、建筑物的卫生保洁、非食品和非 饮食用具的洗涤等等。 以色列是严重缺水国家，为了缓和水资源短缺对社会经济发展的制约作用，以色 列政府采用了一系列措施推进污水的再生利用，目前城市污水资源化率已超过7 0 ， 再生水主要用于农业灌溉、回灌地下、工业冷却用水等。此外，俄罗斯、日本、西欧 各国、印度、南非和纳米比亚的污水资源化事业也很普遍。 从2 0 世纪8 0 年代开始，我国就开始大力开发城市污水资源化技术，从发展上给 予了肯定和充分重视。目前的主要再生利用途径包括灌溉用水、工业用水、市政用水、 环境用水、娱乐和景观用水、生活杂用水及其他用水等。 在城市污水再生与利用技术研究方面，我国“六五”期间建设部立项，由中国市 政工程东北设计研究院承担在大连进行了污水资源化小试和中试研究：“七五”期间 国家将“水污染防治及城市污水资源化”列为科技攻关项目，在青岛、天津等地开展 了各种污水处理工艺与回用途径的研究与探索； “八五”期间，国家进一步将“城市 污水资源化”列入攻关课题，中国市政工程东北设计研究院与大连市政工程处利用春 柳河污水厂的二级出水，第一个建成1 万m 3 d 供应大连红星化工厂的依托工程；接着 在北京、天津、泰安、太原等城市开展了城市污水资源化于工业的研究和初步的工程 实践，提供了五套城市污水资源化对于不同回用途径( 工业冷却与工艺过程、市政景 观、化学工业、钢铁工业和石化工业) 的成套工艺技术，取得了一定的成果。与此同 时，许多城市，如北京、青岛等对具有一定建设规模的办公楼、宾馆、饭店和生活小 区等排放的污水的再生水回用都进行了明确规定，使建筑再生水设施的建设得到了较 快发展。最近几年，中国市政工程设计研究院还与上海市政院共同完成了污水再生 利用工程设计规范( g b 5 0 3 3 5 2 0 0 2 ) 的制定，进一步推动了污水再生利用工程的进展。 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 2 0 0 0 年国务院及时召开了全国城市供水、节水和水污染防治工作会议，进一步 指出要从全局和战略的高度，充分认识我国水资源问题的极端重要性和紧迫性，提出 了”必须坚持开源节流并重、节流优先、治污为本、科学开源、综合利用”的原则。这 是对过去几十年城市节约用水工作的总结，也是我们今后发展城市供水，继续做好城 市节约用水工作，治理城市水污染所必需遵循的重要原则。在这一战略的实施过程中， 具有节水和治污双重功能的城市污水资源化将得到日益广泛的关注。 就我国实际状况而言，对于进入渤海湾、深圳湾、滇池、东湖、南四湖、巢湖等 闭锁性水域的水进行深度处理也是恢复良好水环境、维持健康水循环的实际需要。多 年来由于财政非常有限，不少环保部门的领导和水质专家只寻求一级处理、自然处理 等“省钱”、“省能”的途径，其实这些途径是难以奏效的。若进行深度处理，将排放 的处理水变成再生水，成为稳定的城市水源的重要部分，那么就可以把远距离调水的 巨额费用用于污水的再生，开发水资源，财政就可以承担，此乃一举两得、事半功倍 之举。在闭锁性水域地区和缺水地区舍此别无出路，就是在水资源丰富地区，也是保 持健康水循环的良策。 目前，我国已经有一大批城市正在实施城市污水资源化工程或列入实施计划，一 些城市拟建、在建污水处理厂已同时对污水的再生利用工程进行了考虑。例如，高碑 店污水处理厂再生水利用工程于2 0 0 1 年3 月实现全线贯通，成为我国最大的处理水资 源化再利用项目。再生水将作为第二水源，服务于工业、园林、环卫等行业，每年将 节约清洁水约1 亿m 3 。该再生水利用工程投资3 3 6 亿元，形成输水能力4 7 万m 3 d ， 近期实现3 0 万m 3 d ，其中每天有2 0 万m 3 送往高碑店湖作为补充水，同时供北京市第 一热电厂冷却用水。此外，每天有1 0 万m 3 送往水源六厂，经深度处理后，作为工业 用水、园林绿化和市政杂用水。 1 4 研究区域概况 深圳市地处广东省南部沿海，位于北回归线以南。陆域位置东经1 1 3 0 4 6 至 1 1 4 0 3 7 ，北纬2 2 0 2 7 至2 2 。5 2 。东临大鹏湾，西连珠江口，南与香港新界接壤，北靠 东莞、惠州两市。深圳市下辖6 个区，其中罗湖区、福田区、南山区、盐田区位于经 济特区内，宝安区、龙岗区地处经济特区外。2 0 0 1 年深圳市国内生产总值达1 9 5 4 1 7 亿元，居全国第六位：人均国内生产总值4 3 3 4 4 元，居全国大中城市第l 位；全年累 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 计进出口总额6 8 6 1 1 亿美元，双双连续8 年居全国大中城市第l 位。 虽然深圳市降雨充沛，多年平均径流深度9 8 1 m m ，远高于全国平均径流深度 3 1 4 n u n ，但人均水资源量仅为4 7 6 m 3 a ，不足全国人均占有量的1 4 ，约为广东省人均 占有量的1 6 ，属于全国严重缺水的七大城市之一。水资源的紧张已日益成为制约深 圳市经济发展和居民生活水平提高的一个重要因素。仅1 9 9 1 年因城市缺水造成损失就 高达1 2 亿元。1 9 9 9 年1 1 月和2 0 0 2 年4 月干旱，造成深圳西部地区严重缺水，居民 不得不从井中汲水，部分工业区出动消防车供水，损失难以估计。水资源安全问题的 解决关系到深圳市的繁荣兴旺，必须予以高度重视。 由于深圳市近2 0 余年经济社会持续高速发展，人口急剧增加，水环境资源高负 荷超载。工业和生活废污水污染仍很严重，而污水处理系统等基础设施建设严重滞后 于城市总体建设水平，其污水处理能力不足，城市河渠污染很严重，治理任务十分艰 巨。水质监测结果表明，深圳市水库除清林径水质仍然维持优质水平外，其余水库均 朝着变坏方向发展；各主要河流水质大部分进一步恶化，污染源仍未得到根本控制。 目前，深圳河( 湾) 流域几条主要河流的水质已受到严重污染，大部分流经特区河段 的水质均劣于国家地面水v 类标准；近岸海域水质相对较好些，但是，随着深圳河( 湾) 流域与盐田区的发展，填海造地后的房地产开发及旅游业等对近岸海域的污染日益增 加，海域综合污染指数有逐年上升的趋势。深圳河( 湾) 流域水环境已相当恶化，其 进程如下所述。 ( 1 ) 1 9 8 3 年，深圳市地表水水质评价结果表明：全市水库水绝大部分属清洁级别， 适于生活用水；极少数水库水属轻污染级，如笔架山( 银湖) ，不宜作卫生饮水，但可 以工农业用水。 深圳河属感潮河流，在潮水影响较大的河段，其水中氯离子浓度高，对农田作物 有损害作用，且一般也不适于工业用水；其水质因受深、港两地有机污染因而水质很 差：深圳湾水质属严重污染级别，但由于仅受到深圳河的有机污染，可作为海洋水产 养殖。 ( 2 ) 1 9 9 0 年，全市总废污水排放量为1 2 9 亿m 3 a ，其中生活污水排放量o 8 8 亿 m 3 a ，占总排放量的6 8 6 。1 9 9 0 年深圳市主要水库、河流水质监测统计结果和评价 表明，水质污染物( 因子) 中，化学耗氧量、生化需氧量、氨氮、总氮、总磷浓度较 深圳河( i q ) 流域污水资源化工程研究 高，说明河流污染物的主要成分为生活型有机污染物和氮、磷等营养性物质。 各主要水库如深圳水库、西丽水库、铁岗水库和石岩水库水质基本良好。观澜河、 龙岗河等河流水质一般，并已开始污染；深圳河、布吉河、西乡河水质已严重污染； 大沙河水质已轻度污染，但均劣于地表水v 类。深圳湾水质已劣于海水类。 深圳特区现有可利用的水资源总量为5 5 7 亿m 3 a ，2 0 0 0 年深圳河( 湾) 流域与 盐田区的供水量为4 4 亿m 3 a ，尚能满足深圳河( 湾) 流域与盐田区现在的需求。但 是，深圳特区正处于第二次创业的阶段，对水的需求量必定会与日俱增。据深圳特区 给水系统规划中预测，到2 0 1 0 年，深圳特区的年需水量将达9 0 8 亿m 3 a ，依据有关 规划，2 0 1 0 年深圳特区可用水资源量为7 6 8 亿m 3 a ，供需缺口为1 4 亿m 3 a 。因此， 开发第二水资源、缓解深圳特区水资源紧缺的局面，是当前亟待解决的问题。 1 4 1 研究范围 本研究报告的工作范围为深圳河( 湾) 流域的污水资源化工程，但特区内除深圳 河、深圳湾流域外尚包括盐田区，特区外的草埔污水处理厂等由于属于深圳河( 湾) 流域，因而也含在内。见附图4 。 特区内，除直接影响深圳河、深圳湾流域的南山区、福田区及罗湖区外，还考虑 盐田区，对各区的再生水用户及用量进行预测，配置可能的污水资源化系统工程等均 达到预可研深度；特区外，涉及到布吉河上游布吉镇的草埔污水厂污水的资源化工程。 1 4 2 研究年限 本次研究设计年限与深圳河( 湾) 引调水工程方案研究一致，近期、中期和远期 设计水平年分别为：2 0 0 7 年、2 0 1 0 年及2 0 2 0 年。 1 5 研究内容与技术路线 1 5 1 研究内容 本研究的主要内容有：污水资源化对深圳河( 湾) 流域意义的论证：截污后各设 计年限各污水厂及各河道水量、水质污染负荷时空分布预测；建立深圳河与深圳湾一 体化模型；利用环境需水量推求污水资源化出水水质标准：拟定再生水的其它用户群 位置、需求水量及要求水质；重点研究确定污水资源化工程水处理工艺，给出污水资 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 源化系统的布局、供水干管走向布置：对污水资源化工程作相应的经济估算、成本分 析、综合效益分析，对污水资源化深度处理工艺进行比选。 1 5 2 技术路线 首先推算污水量在流域上的空间分布，根据预测的污水总量和不同的截污率假定， 预测漏入河道的污水量和各污水厂在各设计年限的实际处理量，得到可进行污水资源 化的污水总量。根据污水厂现状进出水水质及设计出水标准，确定进入河道的污水水 质。按总量控制的原则，在既定的水质目标下，假定不同的污水处理率，利用一维水 量水质模型预测污水资源化出水水质及对应的各河道环境需水量。按照经济、可靠、 有成功的大规模使用经验，同时考虑先进性的原则推荐污水资源化处理工艺。 蓁冀墼 茉森聋! 瓣i 鬻笪夏蒸篓于新弱型坠蕺麓暾簿弄一葫诵辑赫薪列骊篓霸乏魉音嚣 薪妫i 浠巍高型五“琶叩解翳馨影嚣群蓁r 仨1 “鳋理墼；事士萋g 日神鹃积鞫藕葩i 鎏治 水为蕾酉猫笨著湍躞缈雀堡茎基融吲您晰嶝哺；堡薷吲弧“擘薹雾嬲田嘴髓野幕耋； 伤罐稻| 嵫l 赋茧磊送辅荆醑撂辑萤善0 惫喜理理辐嫠馨的象征。 深圳河是深圳的母亲河，深圳河的治理，是广东省河道治理的重点对象之一。省 里提出的目标是：通过裁弯取直、疏通河道、清淤和建设河道防护工程等措施，实现 水质全面好转。深港联合治理深圳河工程自开展以来，注重生态环境保护，把河道水 面保护、河道清淤和环境整治等工作纳入日常工作范畴，把深圳河治理从单纯的防洪 工程向综合性环境治理推进。但水质随着经济发展仍有不断恶化的趋势。 为使流经深圳特区的河道，尤其是深圳河干流水质迅速改善，除了要加大河流截 污工作外，市有关领导和一些专家提出要研究从珠江引水加大河流环境容量的可能性。 考虑到加大河流环境容量的办法不仅限于珠江引水，应包括各种可能补水的措施，如 从大鹏湾引水、污水资源化、水源系统优化调度与雨水开发利用等。为此，深圳市水 环境综合整治办公室于2 0 0 3 年底提出“深圳河水系引调水方案研究 课题，旨在切实 改善深萄l i 河( 湾) 流域水系水体水质。 要实现深圳河( 湾) 流域水系水质得以改善的目标，除了要实施各河道的截污工 程外，加大河流环境容量也存在一定的可能性。污水处理厂的尾水较其他水源具有量 大、来源稳定且近河道等的突出优势，因而成为首选水源。污水资源化工程其直接目 的是开发城市第二水资源，缓解水资源紧张的矛盾。更深层次的意义在于减轻内河与 海域的污染，为创建健康水循环做一个良好开端。因此，作为既有极大“减负”作用、 又兼具“增容”潜力、能够加大河流环境容量的污水资源化工程被提到了研究日程上。 深圳河( 湾)流域污水资源化工程预可行性研究是“深圳河( 湾) 水系引调水方 案研究”的一个子课题。主要工作内容为：污水资源化对深圳河( 湾) 流域意义的论 证；截污后各设计年限各污水厂及各河道污染负荷时空分布预测；用再生水补给本区 域河流水体生 再生水的其它用户群位置、需求水量及要求水质， x 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 说明：l 、各河道流域划分依据2 0 0 3 年1 1 月深圳市水务( 集团) 有限公司排水管网 现状普查成果图中雨水管网系统的分布而划定，相应各面积据此而得： 2 、表中区域划分及污水面积模数据摘自1 9 9 9 2 0 1 0 年深圳市特区排水规划图集。 表2 2 现状污水量在各河道流域的空间分布 序号河道名称流域内污水量( m 3 d )流入污水占总污水量比例值 1 深圳湾 4 2 5 4 9 6 52 l 2 大沙河 2 l8 6 4 9 6l l 3 凤塘河 1 1 3 4 4 8 3 6 4 新洲河 2 4 1 7 7 8 2 1 2 5 皇岗河 8 4 3 8 3 4 6 福田河2 1 8 2 6 7 31 1 7 布吉河 2 4 4 4 1 1 1 1 2 8 沙湾河 7 5 8 3 5 1 4 9 深圳河 l7 2 2 0 2 48 1 0 莲塘河 7 4 2 7 9 4 44 1 l 沙头角河 7 0 6 2 4 8o 1 2 盐田河 31 2 3 3 7 22 1 3 大鹏湾 1 1 9 3 9 2 4 6 总计2 0 2 6 4 万m 3 d 1 0 0 深圳河( 湾) 流域污水资源化工程研究 表2 3 受流域内污水管网完善程度及错接错排程度影响的比例估算 住宅小区及自污染点个 然村对市政管数影响的 截污工程综合比 序号河道名称 难度系数例求算 污染负荷所 线污染点个数 修正值占比例 ( 个)( ) ( )( ) 1 深圳湾 6 0 2 3 62 3 6o 6 l7 4 2 2 大沙河 3 0 7 1 2 0 91 1 4 91 5 21 8 5 3 3 风塘河 1 6 4 6 4 66 4 60 4 45 4 1 4 新洲河 3 4 01 3 3 96 7 00 9 81 1 9 5 5 皇岗河 8 6 3 3 93 3 9o 1 72 1 l 6 福田河 1 2 6 4 9 64 9 60 6 57 9 9 7 布吉河 6 2 l2 4 4 6 1 3 4 51 9 92 4 2 6 8 沙湾河 3 2 41 2 7 61 2 7 6 0 5 8 7 1 4 9 深圳河2 2 88 9 88 9 80 9 31 1 4 l 1 0 莲塘河 1 3 45 2 8 5 2 80 2 42 8 9 11 沙头角河 7 02 7 6 2 7 6o 0 l0 1 4 1 2 盐田河 7 83 0 7 3 0 70 0 60 7 1 1 3 大鹏湾l0 0 4o 0 40 0 0 3 o 0 3 1 住宅小区及自然村对市政管线污染点个数摘自深圳经济特区排水管网现状调查报告； 2 污染点影响个数的修正值为各河流污染点个数占污染点总数的比例；截污工程难度系数为 各河道污染点个数与总个数之比( 其中，依据城规院对大沙河、新洲河、福田河及布吉河的截污工 程初步设计成果中大截污及点截污的比例状况，分别给出o 9 5 、o 5 、l 及0 5 5 的修正系数，该修 正系数是点截污方案所涵盖的点与所有截污囊括的点的个数之比) ： 3 深圳特区2 0 0 3 年总污水量为1 2 0 万m 3 ，d ，污水处理率既定目标值为5 7 ，即6 8 5 万m 3 ，d 的污水经过污水处理厂( 一级b 标准) 处理，5 1 5 万m 3