（市政工程专业论文）山东省部分城市污水资源化研究.pdf

捅萤 摘要 我国是一个地域辽阔的国家，水资源总量不少，约2 8 万亿m 3 ，位居世界第六位， 但人均水资源只有2 3 0 0 m 3 ，公顷2 ) 均水资源2 8 5 0 0 m 3 ，仅相当于世界人均占有量 的1 4 ，公顷约占有量的4 5 ，排在世界第1 2 1 位，是世界1 3 个贫水国之一。而山东 省是一个严重缺水的省份，人均占有水资源量仅为3 4 7 m 3 ，相当于全国的15 ，全世界的三十分之一。到本世纪中叶，按1 6 亿人口计，我国人均水资源将比 现在降低1 4 ，约为1 7 0 0 m 3 ，淡水资源短缺的形势将更加严峻。污水资源化是解决水 资源短缺的最经济有效的途径，我国“十五”计划纲要已经把污水资源化提上r 程， 标志着我国污水资源化的全面启动。 本研究根据国内外污水资源化的现状，针对山东省污水资源化的实践，山东省水 资源的紧缺程度，以及其污水资源化的进程，技术水平和发展趋势，对污水资源化进 行研究。通过对山东省污水资源化几个有代表意义的工程实例的阐述，并经过技术性， 经济性，风险评价等方面的分析，得出一条比较适合当前山东省解决水污染和水资源 危机的途径，那就是在大力新建污水处理厂的同时应规划污水资源化，建立污水再生 利用工程。 根据山东省建设厅城市污水处理工作调研组预计，到2 0 0 5 年，在山东省共需建 成运转城市污水工程4 3 项，其处理规模17 5 5 万m 3 d ，再生水规模9 0 万m 3 d ，消减 c o d 负荷2 5 8 9 万吨年，测算总投资2 7 9 3 亿元；2 0 0 6 - - 2 0 1 0 年，各城市续建或扩 建污水处理工程4 3 项，处理规模9 3 5 万m 3 d ，再生水规模6 9 万m 3 d ，消减c o d 负 荷达到1 4 7 3 万顿年，测算总投资为2 3 2 0 亿元。这一庞大的工程不仅能够解决山 东省水资源紧缺的问题，同时能够节约资金，促进社会和环境的协调发展，加快山东 省城市建设。 关键词：山东，水资源，污水资源化，再生水，再生利用 a b s t r a c t a b s t r a c t c h i n ai sac o u n t r yt h a to c c u p i e sah u g ea r e a s h eh a sf ll o to fr e s o u r c e s i n c l u d i n gt o l a l w a t e rr e s o u r c e t h et o t a lw a t e rr e s o u r c ei sa b o u t2 8 1 0 “m 。t a k i n gt h es i x t hp o s i t i o ni n t h ew o r l d h o w e v e r , t h ea v e r a g ei n d i v i d u a lp o s s e s s e dc a p a c i t yo fw a t e rr e s o u r c ei so n l y 2 ，3 0 0m ，a n di se q u a lt o1 4o ft h a to ft h ew o r l d ，t a k i n gt h eo n eh u n d r e da n dt w e n t y f i r s t p o s i t i o n t h e r e f o r e o u rc o u n t r yi so n eo ft h e13c o u n t r i e sb e i n gb a r r e no fw a t e rr e s o u r c e 。 f u r t h e r m o r e ，s h a n d o n gp r o v i n c ei sl a c k i n go fw a t e rs e v e r e l y , t h ea v e r a g ei n d i v i d u a lw a t e r r e s o u r c ei so n l y3 4 7 m 3 ，15 o ft h ew h o l ec o u n t r y s ，1 3 0o ft h ew o r l d s i nt h em i d d l eo f t h i sc e n t u r y , t h ea v e r a g ei n d i v i d u a lp o s s e s s e dc a p a c i t yo fw a t e rr e s o u r c ew i l lb ea sl i t t l ea s 3 1 4o ft o d a y so n e ，a b o u tl7 0 0m c o u n t i n ga s1 6b i l l i o np e o p l e ，a n dt h ec o n d i t i o n sl a c k i n g o ff r e s h w a t e rw i l lb em o r es e r i o u s f o r t u n a t e l y , w a s t e w a t e rr e s o u r c er e c o v e r yi st h em o s t e f f i c i e n ta n de c o n o m i cw a yt os o l v et h em a t t e rl a c k i n go fw a t e rr e s o u r c e t h ew a s t e w a t e r r e s o u r c er e c o v e r yh a sb e e nw r i t t e ni n t ot h ef i f t e e n t hp l a no fo u rc o u n t r y , i n d i c a t i n g c o m p r e h e n s i v e l yr u n n i n gw a s t e w a t e rr e s o u r c er e c o v e r y i nt h i sp a p e r ，i t se x p o u n d e dt h a tt h ec o n d i t i o n so fw a s t e w a t e rr e s o u r c er e c o v e r ya t h o m ea n da b r o a d ，t h es i t u a t i o no fs h a n d o n gp r o v i n c eb e i n gs h o r to fw a t e rr e s o u r c e ，a n d t h et e c h n i c a ll e v e ia n dt h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no fw a s t e w a t e rr e s o u r c er e c o v e r yw h e n i mr e s e a r c h i n gt h ep r a c t i c eo fw a s t e w a t e rr e s o u r c er e c o v e r yi ns h a n d o n gp r o v i n c e a t t h es a m et i m e ，s e v e r a lr e p r e s e n t a t i v ee n g i n e e r i n ge x a m p l e sh a v eb e e ni l l u s t r a t e di nd e t a i l ， a n dt h ea u t h o rh a sa n a l y z e dt h e s ee n g i n e e r i n ge x a m p l e si nt h ew a yo ft e c h n o l o g y , e c o n o m ya n dr i s ka s s e s s m e n t ，t h u si tc o m e si n t oaw a y t os o l v ew a t e r - p o l l u t e dp r o b l e m s a n dw a t e rr e s o u r c ec r i s i si ns h a n d o n gp r o v i n c et h a ti st ol a y o u tw a s t e w a t e rr e s o u r c ea n dt o s e tu pw a s t e w a t e rr e c l a i m e da n dr e u s e de n g i n e e r i n gd u r i n gb u i l d i n gw w t p a c c o r d i n gt o 也ef o r e c a s t i n go ft h ee i t yw a s t e w a t e rt r e a t m e n tr e s e a r c h i n ga n d s t u d y i n gt e a mi ns h a n d o n gp r o v i n c e 4 3i t e m so fm u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o je c t s s h o u l db ec o n s t r u c t e da n dp u ti n t or u n n i n gb yt h ee n do f2 0 0 5a n dt o t a ls c a l es h o u l dr e a c h 1 7 5 5m i l l i o nm d ，r e u s e dw a t e r0 9 0m i l l i o nm 3 d ，w h i t t l e dc o dl o a d0 2 5 8 9m i l l i o nt a ， i n v e s t m e n te s t i m a t e d2 7 9 3b i l l i o ny u a n ；t h o s e4 3p r o j e c t ss h o u l db ec o n t i n u e da n d e x p a n d e db y2 0 10 t h e nt o t a ls c a l es h o u l di n c r e a s e0 9 35m i l l i o nm 。d ，r e u s e dw a t e r0 6 9 m i l l i o nm da n dw h i t t l e dc o i dl o a d0 1 4 7 3m i l l i o nt a i n v e s t m e n t2 3 2 0b i l l i o ny u a n r e s p e c t i v e l y t h i sh u g ee n g i n e e r i n gc a nn o to n l ys o l v et h e w a t e rr e s o u r c ec r i s i si n s h a n d o n gp r o v i n c e b u ta l s os a v ef u n d sa n du r g et h ec i t yd e v e l o p m e n ti ns h a n d o n g p r o v i n c e k e yw o r d s ：s h a n d o n g ，w a t e rr e s o u r c e ，w a s t e w a t e rr e s o u r c er e c o v e r y , r e c l a i m e dw a t e r , r e c l a m a t i o na n dr e u s e i i 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成 果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。 对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明 确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 签名：办水- 觉j 2 0 0 5 年3 月6 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意 如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本：学校有 权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或 其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者 部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文 的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文 的部分或全部内容用于学术活动。 。 学位论文作者签名：瓣j 歹一芗年乡月矿日 书。 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在多年解密后适用本授权 指导教师签名： 学位论文作者签名：黼 加辟弓月髓 两年乡月夕日 第l 章引言 第1 章引言 1 1 中国水资源的状况及存在的问题 我国是一个水资源短缺、水旱灾害频繁的国家。与世界各国相比，我国 的水资源偏少，虽然淡水资源总量约为2 8 万亿i n 3 ，其中地下水资源量约为 0 10 9 万亿m ，占全球水资源总量的6 7 ，居世界第6 位，但人均水量为 世界人均水平的l 4 不到，在世界排第1 1 0 位( 按14 9 个国家统计，统一采 用联合国19 9 0 年人口统计结果) ，现已被列为世界1 3 个贫水国家之一【。 表1 1 是我国水资源总量统计结果【2 1 。 表1 1 中国分区年降水、年河川径流、年地下水、年水资源总量统计 t a b l e1 1g r o s ss t a t i s t i co fa n n u a lp r e c i p i t a t i o n ，a n n u a lr i v e rr u n o f f , 计算 年降水量年河i径流 年地下水 年水资源 分区 面积总量 深 总量 深 ( 亿m 3 ) 总 量 ( k m 2 ) ( 亿m 3 )( m m )( 亿m 3 )( m m ) ( 亿m 3 ) 黑龙江流域片( 中国境内) 9 0 3 4 1 84 4 7 64 9 6l1 6 61 2 94 3 11 3 5 2 辽河流域片 3 4 5 0 2 71 9 0 15 5 l4 8 7 1 4 11 9 45 7 7 海滦河流域片3 1 8 1 6 11 7 8 l5 6 02 8 89 12 6 54 2 l 黄河流域片 7 9 4 7 1 2 3 6 9 1 1 6 4 6 6 18 34 0 67 4 4 淮河流域片3 2 9 2 1 12 8 0 38 6 07 4 12 2 5 3 9 3 9 6 1 长江流域片 1 8 0 8 5 0 0 1 9 3 6 0 1 0 7 1 9 5 1 35 2 62 4 6 49 6 1 3 珠江流域片5 8 0 4 1 d8 9 6 71 5 5 44 6 8 58 0 71 11 54 7 0 8 浙闽台诸河片2 3 9 8 0 3 84 2 1 61 7 5 82 5 5 71 0 6 66 1 32 5 9 2 西南诸河片8 5 1 4 0 69 3 4 61 0 9 85 8 5 36 8 81 5 4 45 8 5 3 内陆诸河片 3 3 2 1 7 1 3 5 1 1 31 5 41 0 6 43 28 2 01 2 0 0 额尔齐斯河片 5 2 7 3 02 0 83 9 51 0 01 9 04 31 0 3 全国9 5 4 5 3 2 26 1 8 8 96 4 82 7 1 1 52 8 48 2 8 82 8 1 2 4 注：本表数字按1 9 5 6 - - 1 9 7 9 年资料统计 水资源是水量与水质的高度统一，在特定的区域内，可用水资源的多少 并不完全取决于水资源数量，也取决于水资源质量。质量的好坏直接关系到 水资源功能，决定着水资源用途。例如，优质矿泉水，具有良好的水质，具 有多方面的功能，有较高价值。与此相反，严重污染的污水不仅没有任何使 用价值，而且可能给人带来各种危害。因此，水资源是环境资源，它的开发 利用必须限制在环境可承受的范围之内，在研究水资源时，立足于水量、水 质兼顾，避免两者的分离出现偏差的同时，必须考虑水资源环境的制约因素， 【山东省部分城市污水资源化研究】 第l 荦引言 否则，在实践上是要付出较高代价的。 我国水资源的状况评述如下： 1 ) 水资源人均占有量低，时空分布不均，供需矛盾突出 与世界主要国家比较，我国水资源总量是可观的，但是由于人口众多， 导致人均水资源量远远低于世界上的主要国家，也大大低于全世界的平均水 平。 表1 2 世界主要国家年径流量、人均和单位面积耕地占有量对比【3 】 t a b l e1 2p o s s e s s e dc a p a c i t yo fa n n u a lr u n o f f , i n d i v i d u a la v e r a g ew a t e rq u a n t i t y ， u n i ta r e ai n f i e i do fm a i nn a t i o n si nt h ew o r l d 年径单位国土面 人口 人均占有 耕地 单位耕地 国家流量积产水量 ( 亿) 水量( m 3 ( 1 0 8 m 2 ) 面积水量 ( 亿m 3 )( 7 im 3 k i n 2 ) 人) ( m 3 l o o m 2 ) 巴西6 9 5 0 08 1 51 4 9 4 6 8 0 83 2 32 】5 1 7 0 前苏联 5 4 6 6 02 4 52 8 01 9 5 2 12 2 6 72 4 l1 1 加拿大2 9 0 1 02 9 3o 2 81 0 3 6 0 7 4 3 6 6 6 5 3 6 中国 2 7 1 1 52 8 41 1 5 42 3 5 09 7 32 7 8 6 7 印尼2 5 3 0 01 3 2 81 8 31 3 8 2 5 1 4 21 7 8 1 6 9 美国 2 4 7 8 02 6 42 5 09 9 1 21 8 9 31 3 0 9 0 印度2 0 8 5 06 0 28 5 02 4 6 4 1 6 4 71 2 6 6 2 日本 5 4 7 01 4 7 01 2 44 4 1 14 3 31 2 6 3 2 8 全世界 4 6 8 0 0 03 1 45 2 9 48 8 4 0 1 3 2 6 03 5 2 9 4 在时间分布、地域分布上极不均匀是我国水资源的突出特点。全国9 0 的地表水径流和7 0 以上的地下水径流分布在不到全国面积5 0 的南方 地区，北方普遍缺水。表1 3 按流域进行分析，说明我国水资源分布同人口、 耕地分布极不协调，长江流域及其以南的珠江流域、浙闽台诸河、西南诸河 等流域，国土面积、耕地和人口分别占全国的3 6 5 、3 6 和5 4 4 ，但 水资源总量却占全国的8 l ，人均水量为全国平均水平的1 6 倍：辽河、 海滦河、黄河、淮河流域，面积为全国的18 7 ( 相当于南方的一半) ，水 资源总量却只为南方4 片的10 ；北方耕地占全国的4 5 2 ，人口占全国 的3 8 4 ，水资源总量更少。水资源这种不均衡分稚直接导致水资源供需 矛盾突出。长期以来，我国社会经济发展一直受缺水困扰，水资源成为国民 经济发展的“瓶颈”。据统计，目前我国缺水量3 5 8 亿m 3 ，其中农业缺水 3 0 0 亿m 3 ，工业及城镇缺水5 8 亿m 3 。缺水遍及各个流域，其中黄淮海辽流 域缺水比较严重，占缺水量的6 3 9 ，特别是海河流域缺水量最大，高达 1 2 3 2 9 亿i n 3 ，严重地制约了国民经济的健康发展，而污水是水质水量均很 【山东省部分城市污水资源化研究】 2 稳定的水资源，如何将污水再利用是解决我国山东省等北方省份缺水问题的 重要举措。 表1 3 我国主要流域年径流及人均、亩均水量占有型4 】 t a b l ei 3p o s s e s s e dc a p a c i t yo fa n n u a lr u n o f f , i n d i v i d u a la v e r a g ew a t e rq u a n t i t y , u n i ta r e ai n f i e l dw a t e r q u a n t i t yo fd r a i n a g eb a s i ni nt h ec o u n t r y 河川年径流人口耕地人均水量 亩均水量 流域 ( 亿m 3 ) ( 万)( 万亩) ( m 3 h ) ( m 3 亩) 松花江 7 4 25 1 1 21 5 6 6 21 4 5 14 7 4 辽河1 4 8 3 4 0 06 6 4 34 3 52 2 3 海滦河 2 8 81 0 9 8 71 6 9 5 32 6 21 7 0 黄河 6 6 l9 2 3 31 8 2 4 47 1 63 6 2 淮河6 2 21 4 1 6 91 8 4 5 3 4 3 93 3 7 长江9 5 1 3 3 7 9 7 23 5 1 7 12 5 0 52 7 0 5 珠江3 3 6 08 2 0 27 0 3 24 0 9 7 4 7 7 8 ( 1 ) 黄、淮、海、辽 1 7 2 93 7 7 8 96 0 2 9 34 5 52 8 5 ( 2 ) 长江、珠江 1 2 8 7 34 6 1 7 44 2 2 0 32 7 8 83 0 5 0 ( 1 ) ( 2 ) ( ) 1 3 48 21 4 31 6 39 3 2 ) 节水意识和技术差，水资源浪费大。 我国工业生产和农业用水由于工艺落后，节水措施不力，循环利用率低， 跑冒滴漏严重，浪费现象严重1 5 】。 3 ) 水体污染严重 水体污染是我国面临的主要水资源问题，也是水资源短缺的重要原因。 多年来，我国水资源质量不断下降，水环境持续恶化。根据19 9 9 年国家环 保总局发布的中国环境状况公报【6 】l9 9 9 年中国主要河流有机污染普遍， 面源污染日益突出。七大水系中，辽河、海河污染严重，淮河水质较差，黄 河水质不容乐观。七大水系污染程度由重到轻顺序为：辽河、海河、淮河、 。 黄河、松花江、珠江和长江。主要湖泊如太湖、滇池和巢湖等普遍受到氮、 磷等营养物质的污染，富营养化严重。流经城市的河段普遍受到污染。我国 地表水资源污染严重，地下水资源污染也不容乐观。全国多数城市地下水受 到一定程度的点状和面状污染，局部地区的部分指标超标，地下水水质污染 有逐年加重的趋势。尽管9 0 年代后期，我国年污废水排放量增长较缓慢， 国家也投入了大量的人力和物力，进行污水治理，但全国水环境质量整体趋 于恶化的势头难以逆转。水体污染与水资源短缺互为因果，水体稀释能力低， 水环境更趋恶化。北方许多流域水资源匮乏，水污染也相当严重。平原河道 基本枯萎，邻近城市的河道成为排污沟，被讽为“不是无水，就是污水”。 【山东省部分城市污水资源化研究】 第1 荦引言 地处湿润地区的长江三角洲和珠江三角洲，由于水体受到污染，也成为水质 型缺水地区，水乡无水可用己成为一个严峻的现实问题，水污染也进一步加 剧了水资源的供需矛盾。 综上所述，以水资源短缺，浪费突出和水体污染严重为特点的水资源危机f 严 重威胁着我国社会的可持续发展。首先，水资源危机将会导致生态环境的进一步恶化。 为了取得足够的水资源供给社会，必将加大水资源开采力度，水资源过度开发，可能 导致一系列的生态环境问题。通常认为，当径流量利用率超过2 0 时，就会对水环 境产生很大影响，超过5 0 时会产生严重影响。目前，我国水资源开发利用率己达 1 9 ，其中淮河流域达9 8 t 7 1 。此外，过度开采地下水会引起地面沉降、海水入侵、 海水倒灌等环境问题。其次，城市、工业与农业争水日益突出，水资源短缺将威胁粮 食安全，例如，华北地区四省市1 9 9 3 年与1 9 8 0 年相比，在总取水量减少2 7 亿m 3 条件下，工业和城市生活用水增加了3 3 亿m 3 ，使农业用水量减少了6 0 亿m ，势必 影响粮食生产。第三，国民经济损失不断加大。随着社会经济的发展，国民经济依赖 水资源程度越来越大，水资源危机势必给国民经济带来越来越大的损失。仅从现状来 i 看，全国城市年缺水量达5 8 亿m 3 ，每年因缺水造成的直接经济损失达g d p 的仁8 ，仅胜利油田1 9 9 5 年因黄河断流就导致减产3 0 亿元【7 】。 1 2 山东水资源状况及存在的问题 1 2 1 山东省城市概况 截止19 9 9 年底，全省共有设城市4 8 个，县城6 1 个，城市( 含县城， 下同) 建成区总人口210 9 2 5 万人，占全省总人口的2 3 61 。其中，4 8 个城市建成区面积1 4 7 5 5 3 2 k m 2 ，人口1 7 1 9 3 万人，平均人口密度11 6 5 2 人k m 2 。 到19 9 9 年底，全省城市用水普及率达9 7 31 ，县城达9 2 8 5 ，平均 9 6 4 8 ，城市总用水人口2 0 3 5 1 万人，全年供水总量2 9 3 l 亿m 3 ，其中生 产用水1 6 2 6 亿m 3 ，生活用水1o 9 0 亿m 3 ，人均日用水量14 7 l 人d 。19 9 9 年城市污水处理率为2 8 5 ，比19 9 8 年提高了7 5 8 个百分点，是历年提 高最快的一年【引。 【山东省部分城市污水资源化研究】 第1 章引言 1 2 2 山东省水资源概况 山东省位于我国东部沿海、黄河下游，地处温暖带季风气候区，除胶东 半岛及沿海地区外，大陆性气候明显，多年平均降雨量6 81m m ，有6 0 - - 7 0 的雨量集中在汛期，平均年蒸发量9 0 0 - - - 10 0 0 m m ，属半干旱半湿润性气候。 根据多年水文序列分析，当地水资源总量在多年平均保证率p = 5 0 、7 5 、9 5 时分别为3 0 8 、2 8 2 、1 9 6 亿m 3 。对现有水库、湖泊等拦蓄工程进行优化调度、合 理拦蓄和按补给条件合理开采地下水的情况下，其可利用量如表1 4 所列。 表1 4 当地水资源可利用量【8 】 t a b l e1 4t h eu s i n gq u a n t i t yo fl o c a lw a t e rr e s o u r c e 一 5 0 7 5 9 5 水源类型 地表水8 3 7 1 6 2 1 42 2 3 3 地下水7 5 4 07 5 4 07 5 4 0 合计 1 5 9 1 l1 3 7 5 49 7 7 3 占资源量 5 6 37 0 08 4 o 据省水利厅1 9 8 7 - - 1 9 9 3 年的统计，实际开发利用量年平均为1 4 0 1 6 0 亿m 3 ，其 中地表水4 0 , - - , 4 8 亿m 3 ，地下水1 0 0 - 1 1 2 亿r n 3 。 黄河流经山东省6 1 7 k m ，分配山东省年引水量7 0 亿r n 3 ，1 9 8 0 - 1 9 9 2 年平均年引 用黄河水7 6 9 2 亿n 1 3 。 综合上述不同水源和客水资源，当保证率分别为p = 5 0 、7 5 、9 5 时，可利 用水资源总量分别为2 3 2 、2 1 0 、1 7 0 亿m 3 ( 含3 亿m 3 的海水、微咸水、污废水利用 量) 。 山东省水资源开发存在的问题如下： 1 ) 地表水开发利用程度低 如上所述如能实现优化调度，在p = 5 0 时的拦蓄量仅8 3 7 l 亿m 3 ，占同期年径 流量2 2 9 亿m 3 的3 6 5 5 ，而以往实际年平均拦蓄量仅6 3 1 亿m 3 ，只占径流量的2 7 6 。大多数的地表径流未被拦蓄而无法利用。主要原因是现有拦蓄工程老化、质量差， 病险库还大量存在，再则是有些河段受地形地质条件限制不易修建蓄水工程。 2 ) 地下水严重超采 【山东省部分城市污水资源化研究】 5 第1 章, - - j i 言 2 ) 地下水严重超采 山东省地下水合理开采量为7 5 4 亿m 3 ，而年均实际开采量在1 0 0 - 11 0 亿m 3 ， 最大达1 1 3 亿m 3 ，超采量达3 2 6 4 5 9 ，其后果是产生大面积漏斗区，1 9 9 0 年 初漏斗区已发展到1 6 8 6 8 k m 2 ，沿海出现地下水位负值区，导致海水、咸水入侵面积 达1 8 0 0 k m 2 。 3 ) 水源水质污染严重 根据省环保局的监测资料，省控3 1 条河道，有7 7 个断面监测，严重污染1 9 条， 重污染4 条，中度污染6 条，污染河道占9 3 5 5 。省控6 个湖泊，严重富营养化1 个，富营养化5 个。省控4 个水库，有一个水库严重污染。由于地下水的超采和污( 废) 水无序排放，导致一些地下水源水质严重恶化，如淄博大武水源地因污染已失去作为 城市供水水源地的价值。 综合上述，山东省是一个严重缺水的省份，全省多年平均水资源量为 3 0 8 亿m 3 ，按19 9 8 年全省人口总数计算，人均占有水资源量仅为3 4 7 m 3 ，相 当于全国的l5 ，全世界的三十分之一。据调查，7 0 以上的城市附近已无 水可取，5 0 以上的城市存在程度不同的供水不足的问题8 1 。多数为资源性 缺水，如济南、青岛、烟台、威海等，有的则因水源污染、开采过量，形成 水质型、生态型缺水，如淄博的大武水源地被污染，济南地下水过量开采失 去泉城本色。而且水资源的时间分布极不均匀，这又增加了利用的难度。 19 9 9 - - - , 2 0 0 0 年出现了历史上罕见的大旱，地下水位大幅下降，水库干枯， 迫使不少城市采用定时供水，限量供水，给城市人民群众的正常生活增添了 麻烦，也影响了工业生产。 山东省水资源的严重不足已成为不争的事实，应按照国务院提出的“开 源与节流并重、节流优先、治污为本、科学开源、综合利用 的原则加以解 决。 1 3 山东省水资源可持续发展的对策 社会的可持续发展已经被作为2l 世纪全球性的发展战略，而水资源的 持续开发是社会可持续发展的重要支持系统。根据中国21 世纪议程【9 】一一 中国21 世纪人口、环境与发展白皮书，我国21 世纪水资源保护与可持续利 【山东省部分城市污水资源化研究】 6 第l 荦引言 用的总体目标是：“积极开发利用水资源和实行全面节约用水，以缓解目前 存在的城市和农村严重缺水危机，使水资源的开发利用获得最大的经济、社 会和环境效益，满足社会、经济发展对水量和水质同益增长的需求，同时在 维护水资源的水文、生物和化学等方面的自然功能以及维护和改善生态环境 的前提下，合理、充分地利用水资源，使得经济建设与水资源保护同步发 展。 山东省属于贫水区，目前已出现水资源严重短缺和生态环境恶化的问 题，而山东省又是我国经济较发达、发展前景较好的地区，如不尽快解决山 东省水资源可持续开发与利用的问题，势必制约社会经济的发展和人民生活 的提高，更将使生态进一步恶化。解决山东省水资源可持续发展的战略，可 以概括为节流、开源与治污并重，从政策、技术、经营管理等方面进行全方 位的努力。为实现山东省水资源的可持续开发和利用，可以采取以下措施： 1 ) 加大节水力度，提高全民的节水意识。建设节水工业、农业和节水型城市 建设节水型工业、农业和节水型城市，对于解决水资源短缺和可持续发展之 间的矛盾，具有极其重要的意义。工业节水应做到提高工业用水的重复利用 率及循环利用率，推广工业节水技术。农业节水侧重于节水灌溉技术，以低 耗水作物替代高耗水作物，并改良农艺。节水型城市的建设，应全面推广应 用节水型器具，以计量收费代替用水包费制，降低供水系统的漏损率等。我 国城市节水2 0 10 年的目标之一就是通过节流的办法解决工业生产发展需要 增加用水量的一半。f 9 】【1 0 】 2 ) 加强水资源的规划与管理，充分利用当地水资源，进行合理配置，发挥其 最大效益。与其他自然资源相比，水资源具有自身鲜明的特点：以流域为基 本单元，相互转化，相互补给。流域是一个完整的水资源系统，水环境状况 是流域水资源管理的重要指标。按流域调配水资源，是目前国际公认的科学 原则。目前，世界发达国家多采用按流域管理的体制，如法国全国共有6 个流域委员会，下设办事机构，并有权征收和分配水费和污染税。从国外的 经验来看，江河按单一用途来管理常常导致环境质量降低，而将流域作为一 个核算单元有助于使外部影响内部化，使水的多目的用途和规模经济的潜力 最大化【1 2 】【1 3 】。 要调查清楚各分区的水资源情况及其潜力，研究挖潜的可能，对各种水 【山东省部分城市污水资源化研究】 7 第l 荦弓i 肓 资源进行科学合理的配置，优化产业结构，使每一滴水都能使用得当、发挥 最大效益。 3 ) 开辟污水资源化和海水淡化的道路 城市污水是水量稳定供给可靠的一种潜在的水资源。城市污水如不加净 化，随意排放，将造成严重污染，使大量优质水源退化为劣质水。如能去除 污染物，改善水质后加以利用，则能除害兴利，取得多重效益。且城市污水 就近可得，水量稳定，易于收集，再生处理比海水淡化的成本要低得多，基 建投资比远距离引水经济得多，处理技术也比较成熟。处理后可回用于农业 灌溉、工业回用、市政、生活回用、补充地下水和城市河湖用水等。因此， 国内外都在积极开展城市污水的净化再生利用。经过多年实践，许多示范工 程和实际应用工程已建立起来。在这方面，美国、日本和以色列等国都有丰 富的经验可借鉴【1 4 】。大力推广污水回用应作为解决我国水资源危机的重要措 施，特别在北方和沿海缺水城市，它开辟了有效的第二水源。对我国沿海严 重缺水的城市，如大连、青岛、烟台、威海等，利用海水替代淡水资源应用 于工业和城市部门是解决缺水的有利途径。目前，已有多项实例证明沿海城 市利用海水技术和经济上的可行性，海水的预处理及腐蚀防治均已有成熟的 技术和经验。 4 ) 调整水价政策，建立合理水价体系 水资源是一种有价值的商品资源，必须恢复其商品属性，建立起适宜的 水价体系。但是，我国长期以来无视价值规律在水资源开发、利用和保护中 的作用，现行水价偏低，水价远远低于供水成本，未能利用经济杠杆促进节 水和水资源的开发、利用和保护，已成为提高水利用效率的一大障碍。其次， 由于排污征收的力度不能刺激企业治污的主动性、积极性，污水处理等产业 没有走上有利可图、环境成本内部化的良性循环，环保行业难以吸纳社会等 各方面的资金，还处于完全靠政府投资的局面【15 1 。应从实际出发，通过调整 水价，逐步建立起科学合理、动态变化的水价体系。运用市场机制，实行水 的有偿使用策略，将对缓解我国水资源紧张和对水资源的保护起到重要作 用。 【山东省部分城市污水资源化研究】 第1 章引言 1 4 本课题的研究意义及内容 水资源循环包括自然循环和社会循环两种形式，自然循环滋润万物、创 造生命，社会循环创造财富，建设文明。随着现代文明社会的发展，水的社 会循环对水循环产生的影响作用越来越大，其运行质量已经成为水资源能否 持续利用的决定因素。污水回用可替代部分新水量，在保持同样生产规模和 生活质量的情况下，可减少城市自来水的供水量；同时，污水回用还可减少 污水排放量，有利于保护水环境。 水资源的开发利用贯穿于人类社会的整个发展过程中，水资源不可能无 节制地开发利用，为了保持水资源的持续开发利用，必须研究科学丌发利用 的措施，提高水资源的使用效率。山东省水资源短缺旱已成为现实，而城市 污水作为一种替代水源其水量稳定，经适当的工程措施，加以利用，等于增 加了城市的供水量，有利于缓解水资源不足的矛盾和水资源的持续开发利 用。 本课题拟采用污水资源化的技术和理论对山东省部分城市污水资源化 的实践进行评价和分析，指出一条适合山东省省情的污水资源化道路。主要 研究内容有： 1 )污水资源化的理论技术分析。主要是根据有关规范对污水资源化的技 术进行阐述。 2 ) 山东省污水资源化实践。对山东省几个城市的污水再生利用工程进行 具体阐述，了解污水资源化的全过程。 3 ) 开辟适合山东省省情的污水资源化道路。通过技术上，经济上的比较， 根据不同的情况，选用不同的工艺，最经济有效的进行污水资源化。 【山东省部分城市污水资源化研究】 9 第2 章污水资源化的理论问题 2 1 污水资源化概述 我们谈污水资源化，有几个概念必须诠释清楚，笔者发现在国内外很多文献报导 中，几个有关于污水资源化的专业术语混淆不清。根据有关规范，本文认为“污水 资源化”的概念是要比“污水回用的概念更为广阔更为深刻，前者包含了后者，后 者只是前者的一种形式。污水资源化，就是将污水作为一种资源，把它经过一定的技 术处理后达到某种水质标准，实现再生利用，使污水成为一种新资源的全过程。污水 回用，仅有“污水资源化”的部分内容，具体解释是：“污水回用 没有包括污水处 理后实现再生利用的全过程，而只是污水再利用的一种状态。现阶段，“污水回用”经 常与“污水资源化”等同起来，在本文中当谈及污水处理的具体工程和技术时，为 了方便，两者的意思是等同的，都是再生利用的意思。根据污水再生利用工程设计 规范( g b 5 0 3 3 5 2 0 0 2 ) 、建筑中水设计规范( g b 5 0 3 3 6 2 0 0 2 ) 、城市污水再生利 用一分类( g b t1 8 9 1 9 2 0 0 2 ) 、城市污水再生利用一城市杂用水水质( g b t1 8 9 2 0 2 0 0 2 ) 、城市污水再生利用一景观环境用水水质( g b t1 8 9 2 l 一2 0 0 2 ) ，这里给出 几个城市污水资源化技术的主要术语： ( 1 ) 污水再生利用( w a s t ew a t e rr e c l a m a t i o na n dr e u s e ，w a t e rr e c y c li n g ) ： 污水再生利用为污水回收、再生和利用的统称，包括污水净化再用、实现水循 环的全过程。以前通常也称污水回用，在本文中为使文字通畅，在某些地方也 用“污水回用”替代“污水再生利用 。 ( 2 ) 城市污水：设市城市和建制镇排入城市污水系统的污水的统称。在合流制排水 系统中，还包括生产废水和截留的雨水。 ( 3 ) 城市污水再生利用：以城市污水为再生水源，经再生工艺净化处理后，达到可 用的水质标准，通过管道输送和现场使用的方式予以利用的全过程。 ( 4 ) 深度处理( a d v a n c e dt r e a t m e n t ) ：进一步去除二级处理未能完全去除的污水 中杂质的净化过程。深度处理通常由以下单元技术优化组合而成：混凝、沉淀 ( 澄清、气浮) 、过滤、活性炭吸附、脱氨、离子交换、膜技术、膜生物反应 器、曝气生物滤池、臭氧氧化、消毒及自然净化系统等。 ( 5 ) 再生水( r e c l a i m e dw a t e r ，r e c y c l e dw a t e r ) ：再生水是污水经适当处理后， 【山东省部分城市污水资源化研究】1 0 第2 章污水资源化的理论问题 达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。通常再尘 水也叫新生水( n e w a t e r ，新加坡) 、回收水、再生水、复新水、中水等。 ( 6 ) 中水( r e c l a i m e dw a t e r ) ：指各种排放污水经处理后，达到规定的水质标准， 可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。 ( 7 ) 再生水厂( w a t e rr e c l a m a t i o np l a n t ，w a t e rr e c y c l i n gp l a n t ) 生产再生水 的水处理厂 城市污水是水量稳定、供给可靠的一种潜在的水资源。国内外都在积极开展城市 污水的净化再生利用，在这方面，美国、同本和以色列等国都有丰富的经验可借鉴。 城市污水水质稳定可靠，不仅比远距离引水便宜，比海水淡化经济，而且可使有限的 淡水资源得到合理利用，也减轻了开发新水源的困难，在经济上具有明显的优势i l 引。 全国污水再生利用率如果平均达到2 0 ( 南水北调要求到2 0 3 0 年要达到3 0 ) ，则 “十五 末期年污水再生利用量可达4 0 亿m 3 ，是正常年份缺水6 0 亿m 3 的6 7 。因 而，通过污水再生利用，可解决全国城市缺水量一半多，其规模其潜力之大，足可以 缓解一大批缺水城市的供水紧张问题。经专家论证，只要搞好污水再生利用，就可以 缓上南水北调工程，“污水资源化”将污水作为第二水源是解决水危机的重要途径【l 7 1 。 国内外很多城市已在推行城市污水的净化再生与利用，将城市污水处理厂改为再 生水厂，如济南盖家沟污水处理厂已更名为济南水质净化一厂，将单纯处理污水转变 为以污水为水源的再生水制造厂，这是一个重大的转变。 2 1 1 我国污水再生利用现状 1 ) 我国5 0 年代污水再生利用状况 我国从5 0 年代末即在北方的一些缺水地区( 城市) 进行引污灌溉，先后开辟了 大型污水灌溉区五十多个，灌溉面积达1 3 0 - - 1 4 0 1 0 4 h a ，如西安市北郊的污水灌溉 区【1 8 】。在当时用污水灌溉农田，可充分利用其水肥资源发展农业生产，确实收到了一 定的效果。但随着城市经济的发展，城市污水中工业废水的比重不断增加，由于污水 预处理不够，灌溉管理不善，又缺乏水质控制标准和及时的监测，大量的工业废水未