仝永麗,劉志軍

(內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

1 國內(nèi)非常規(guī)水源利用

1.1 我國非常規(guī)水源利用狀況

我國非常規(guī)水源再生水利用,從 “六五”期間起步,經(jīng)歷 “七五”到 “九五”期間的技術(shù)儲備和示范工程引導,2001年以“十五”綱要明確提出污水再生利用。2002年國家組織開展的《全國水資源綜合規(guī)劃》將非常規(guī)水源利用列為資源配置水源之一。2002年以來,國家陸續(xù)頒布了《城市污水再生利用分類標準》、《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》、《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》等技術(shù)標準和設(shè)計規(guī)范,這些標準和規(guī)范的制定為污水再生利用設(shè)計提供了依據(jù)。

據(jù)資料統(tǒng)計,到 “十一五”末,全國已建成污水處理廠處理能力達到1.25億m3/d,污水處理量1210萬m3/d。海河流域是我國非常規(guī)水源利用最好的地區(qū),2010年全流域非常規(guī)水源利用量為17.6億m3,占總用水量的4.3%。全流域已建污水處理廠343座,設(shè)計處理能力1677萬m3/d。有微咸水灌溉、養(yǎng)殖水源井11.3萬眼,微咸水利用量2.630億m3。礦坑疏干排水量1.730億m3,礦坑水利用量0.825億m3,海水淡化利用量1.530億m3。

1.2 非常規(guī)水源利用的必要性

1.2.1 嚴峻的水資源形勢迫切要求加強非常規(guī)水資源利用

根據(jù)全國污水回用研究會的調(diào)查,全國669個城市中,有400個城市供水不足,其中有110個城市嚴重缺水,缺水量在0.16億m3/d,缺水量60億m3/a,影響工業(yè)產(chǎn)值2000億元/a。天津、長春、大連、青島等大城市,已受到水資源短缺的嚴重威脅。然而,在解決城市缺水的問題上,許多城市重視新增供水水源,忽視非常規(guī)水源的利用。事實上,大力推進污水回用,是一條低成本、見效快的解決缺水問題的途徑。研究表明,人類使用過的水,污染水只占0.1%,絕大部分是可再生的清水。城市供水量的80%變?yōu)槲鬯湃胂滤?是一種很大的資源浪費,至少有70%的污水 (相當于城市供水量的1/2以上)可在再生處理后安全回用。全國城市污水排放量大約414億m3/a,但城市污水處理率和二級處理率分別僅達到30%和15%,污水回用率的比例更低。

1.2.2 具備加大非常規(guī)水資源利用的有利條件

城市用水產(chǎn)生的廢污水排放量大,具有豐富的再生水資源量。我國一些沿海城市具備海水利用的便利條件,如天津濱海新區(qū)和河北曹妃甸工業(yè)區(qū)均被國家列為海水淡化循環(huán)利用的試點地區(qū),海水淡化技術(shù)起點高,規(guī)模大,海水利用具備廣闊應(yīng)用前景。

流域內(nèi)礦化度M＞2g/L地下微咸水,早在20世紀70年代河北省就在滄州市南皮縣進行了微咸水灌溉試驗,取得了利用微咸水灌溉農(nóng)田的經(jīng)驗,與此同時,一些地區(qū)開展了微咸水淡化用于農(nóng)村生活和工業(yè)用水的探索,初步具備了推廣利用微咸水的技術(shù)基礎(chǔ)。

我國一些重要的煤炭生產(chǎn)基地,煤炭開采產(chǎn)生了大量的礦坑水,具備礦坑水利用的資源條件。煤炭礦坑水不但能用于當?shù)孛旱V的煤炭生產(chǎn)加工,有些煤礦還將剩余水量用于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和附近的農(nóng)業(yè)灌溉,隨著最嚴格水資源管理制度的實施,未來區(qū)域礦坑水利用水平還將有很大提高。

1.2.3 加強非常規(guī)水資源利用是建設(shè)美麗中國的必然要求

我國是個人口大國,人多水少,水資源時空分布不均。建設(shè)生態(tài)文明,是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來的長遠之計。節(jié)約資源和保護環(huán)境是我國的基本國策。面對我國水資源趨緊、環(huán)境污染嚴重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴峻形勢,必須堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先的方針,以建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會為目標,從源頭上扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢,為人民創(chuàng)造良好的生產(chǎn)生活環(huán)境。

加強非常規(guī)水資源利用,可減小經(jīng)濟社會發(fā)展對常規(guī)水資源的需求壓力,既節(jié)約了寶貴的水資源,又為水生態(tài)環(huán)境保護和修復(fù)創(chuàng)造了有利條件,是建設(shè)生態(tài)文明的重要措施。城市廢污水再生利用,既增加可利用水資源數(shù)量,又減少了由于污水排放造成的水環(huán)境污染；地下微咸水資源利用,可以與含水層水質(zhì)改造結(jié)合起來,在保護環(huán)境前提下安全利用微咸水,可減少對深層地下水的開采,抑制地下漏斗的發(fā)展,緩解由此造成的地面下沉、地下水環(huán)境惡化現(xiàn)象；利用海水循環(huán)直接冷卻技術(shù)和海水淡化工藝,進行熱電聯(lián)產(chǎn)和海水淡化,既減少淡水資源消耗,又增加淡水資源,而海水淡化產(chǎn)生的濃縮海水用于鹽化工生產(chǎn),體現(xiàn)了綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展理念,是我國沿海地區(qū)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的有效措施；煤炭生產(chǎn)基地煤炭開采產(chǎn)生大量礦坑水,如不經(jīng)處理直接排放,既污染礦區(qū)水源,又破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境,提高礦坑水利用率,是緩解礦區(qū)水資源緊缺的有效途徑,也是保護生態(tài)環(huán)境的必然選擇。

2 非常規(guī)水源分類

非常規(guī)水資源是區(qū)別一般意義上的地表、地下水資源的其它類型可供利用的水資源,非常規(guī)水源主要包括廢污水處理再生水、海水、地下微咸水、礦坑疏干水和城市雨水。

2.1 再生水

再生水,是指廢污水經(jīng)適當處理后,達到一定水質(zhì)指標,滿足某種使用要求,可以進行循環(huán)再利用的水。再生水水量大、水質(zhì)穩(wěn)定、受季節(jié)和氣候影響小,是一種十分寶貴的水資源,是國際公認的“城市第二水源”。污水的再生處理需按照水質(zhì)標準要求,采取相應(yīng)的技術(shù)措施,進行水質(zhì)的再生、水量的回收和病原生物的有效控制等凈化處理過程。再生水是我國水量最大、分布最廣的非常規(guī)水源。再生水水量與城鎮(zhèn)生活及工業(yè)的用水量、廢污水排放量和污水處理率的大小直接相關(guān)。

2.2 海水利用

地球上的水資源總量,淡水僅占2.5%,海水占97.5%。我國淡水資源時空分布不均。發(fā)展海水淡化利用和海水直接利用,對緩解流域沿海地區(qū)水資源短缺,優(yōu)化用水結(jié)構(gòu),保障水資源持續(xù)利用具有重要意義。

2.3 微咸水

微咸水是地下微咸水的簡稱。按礦化度劃分,地下水礦化度M≤2g/L的水為淡水,礦化度2g/L＜M≤3g/L為微咸水,礦化度M＞3g/L的為咸水,有時也將礦化度3g/L＜M≤5g/L稱為半咸水,礦化度M＞5g/L的為咸水。

2.4 礦坑疏干水

礦坑疏干水也稱礦井水,主要指礦產(chǎn)(主要為煤炭)開采過程中,從巖層中涌出流入礦井或礦坑的水量。大部分礦坑水不同程度上存在雜質(zhì)和污染物質(zhì),需要凈化處理才能被利用。礦坑水水量除與煤礦開采量有關(guān)外,還受到水文地質(zhì)條件影響。

2.5 城市雨水

城市雨水是指在城市建成區(qū)范圍降落的雨水,屬城區(qū)所產(chǎn)地表水資源范疇。之所以將城市雨水利用作為非常規(guī)水資源利用的形式,主要是由于我國以往對城市雨水資源利用較少,過去多數(shù)城市雨水與污水混排,使得雨水資源很難利用。

3 非常規(guī)水源利用潛力

由于非常規(guī)水源涉及的地區(qū)較多,面較廣,為準確論述非常規(guī)水源利用現(xiàn)狀,本文以內(nèi)蒙古自治區(qū)非常規(guī)水源利用為例,重點論述利用量較大的再生水、礦坑疏干水與微咸水利用狀況。

3.1 污水再生利用

內(nèi)蒙古再生水回用主要是排放的城鎮(zhèn)生活和部分工業(yè)廢污水經(jīng)收集處理后的回用水量,目前全區(qū)已建污水處理廠63處,設(shè)計處理能力213.1萬m3/d,實際處理量為0.43億m3/a,利用量為0.3億m3。

3.2 礦坑疏干水

內(nèi)蒙古煤炭資源豐富,煤炭保有儲量2232億t,遠景地質(zhì)儲量1.2萬億t。我區(qū)煤炭資源遍布自治區(qū)的12個盟市,礦井(坑)疏干排水利用在自治區(qū)的非傳統(tǒng)水源利用中具有重要意義。

煤礦疏干水量的大小主要取決于礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地下水的補給徑流排泄條件以及礦床的充水條件等,同時還與礦坑的開采水平、開拓方式、生產(chǎn)規(guī)模和邊界條件等密切相關(guān)。疏干排水量一般由礦井地下水補給量和儲存量組成。據(jù)統(tǒng)計13個重點大煤田保有儲量約385億t。30家企業(yè)的煤礦多以斜井或立井水平巷道開拓方式開采,在準格爾、元寶山、霍林河、伊敏煤田、勝利和白音華等大部分礦區(qū)以露天方式開采。在部分有較大河流流經(jīng)的煤田,對煤礦疏干排水量有一定影響,如海拉爾河流經(jīng)扎賚諾扎爾煤田,伊敏河流經(jīng)伊敏煤田。據(jù)2004—2005年已開展擬建坑口電站建設(shè)項目水資源論證報告書統(tǒng)計,在13個大煤田中礦坑疏干水量為2.28×108m3。

3.3 微咸水

內(nèi)蒙古自治區(qū)礦化度M≥2g/L地下水資源量為17.3億m3,其中礦化度2g/L＜M≤3g/L的地下水為9.35億m3,礦化度3g/L＜M≤5g/L的地下水為5.57億m3,礦化度M＞5g/L的地下水為2.38億m3。內(nèi)蒙古微咸水可利用潛力為9.35億m3。

4 非常規(guī)水源利用量及其在節(jié)水型社會中的重要作用和意義

4.1 “十二五”期間非常規(guī)水源利用量

4.1.1 污水再生利用量

到2015年,內(nèi)蒙古自治區(qū)污水處理廠建設(shè)規(guī)模為設(shè)計處理能力327.6萬m3/d,處理力為11.96億m3/a,城市公共生活污水預(yù)測處理預(yù)測總量10.19億m3。污水處理廠建設(shè)規(guī)?？梢詽M足城市公共生活污水預(yù)測處理預(yù)測總量的要求。

再生水可供水量是指考慮再生水廠處理能力、管網(wǎng)覆蓋率、自用水量、深度處理損失和輸水損失后可供企業(yè)或其他用水戶的水量,一般可按城市公共生活污水處理總量的50%～70%折算,內(nèi)蒙古再生水可供水量6.11億m3。

4.1.2 礦坑疏干水利用

疏干水可利用量主要考慮煤礦產(chǎn)量、煤礦自用水量、水處理損失量、用水戶需求等,到2015年,內(nèi)蒙古自治區(qū)疏干水利用量為2.89億m3。

4.1.3 微咸水利用

微咸水利用主要考慮內(nèi)蒙古中西部缺水地區(qū)和淺層地下微咸水分布區(qū),到2015年,內(nèi)蒙古自治區(qū)微咸水利用量為2.88億m3。

4.2 非常規(guī)水源在節(jié)水型社會中的重要作用和意義

據(jù)預(yù)測“十二五”期末,內(nèi)蒙古國民經(jīng)濟總需水量將增加到216.03億m3,而可供水量最多增加到212.37億m3,缺水量為3.66億m3,缺水率為1.7%。要從根本上解決自治區(qū)水資源短缺的問題,必須加快非常規(guī)水源的綜合利用,大力加快非常規(guī)水源工程建設(shè),增加水源的有效供給量,提高水的利用效率和效益,以水資源的可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

非常規(guī)水源利用,增加了可供水量,可以緩解水資源瓶頸制約,以提高自治區(qū)水資源的利用效率,緩解水資源短缺問題。

非常規(guī)水源的利用,減少了污染物的排放量,實行分質(zhì)供水,優(yōu)水優(yōu)用,減輕了對水體的污染,并能使部分被污染的水逐漸更新復(fù)活,同時減少了治理環(huán)境污染的投資。

通過以上分析,到2015年,內(nèi)蒙古自治區(qū)再生水、疏干水與微咸水可供水量可達11.88億m3,占新增可供水量(212.37億m3)的5.6%?；究蛇_到海河流域現(xiàn)狀非常規(guī)水源利用水平。再生水和礦坑疏干水是國家鼓勵用于工業(yè)項目的水源之一,內(nèi)蒙古自治區(qū)正處于工業(yè)發(fā)展時期,工業(yè)用水需求非?？捎^,在全面推進節(jié)水型社會建設(shè)中,非常規(guī)水源無論是作為城鎮(zhèn)地下水超采區(qū)的替代水源,還是作為新建工業(yè)項目的供水水源,都具有不可替代的作用,加大非常規(guī)水源利用,可以較好緩解內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源緊缺的矛盾,從而實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

非常規(guī)水源具有就近易得,水量穩(wěn)定,集中可靠、水質(zhì)可控性好等特點,非常規(guī)水源與跨流域調(diào)水和從水庫遠距離引水相比還具有成本較低的優(yōu)勢,必將為自治區(qū)實施工業(yè)強區(qū)目標提供可靠的水源保障。在地下水超采的城鎮(zhèn),利用非常規(guī)水源替代常規(guī)水源,尤其是替代那些違規(guī)大量使用地下水供水的工業(yè)以及城鎮(zhèn)生態(tài)綠化等項目,恢復(fù)城鎮(zhèn)地下水集中開采區(qū)地下水位持續(xù)下降狀況,具有不可替代的作用。非常規(guī)水源利用是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要助手,是節(jié)水型社會建設(shè)的必然選擇,在“十二五”期間自治區(qū)節(jié)水型社會建設(shè)中將發(fā)揮重要作用。

5 結(jié) 語

(1)到2015年,內(nèi)蒙古非常規(guī)水源可供水量可達11.88億m3,占新增可供水量的5.6%。

(2)非常規(guī)水源是緩解水資源短缺的有效途徑,可以在現(xiàn)有供水量不變的情況下,使城市生活的可用水量至少增加50%以上。

(3)非常規(guī)水源的利用,減少了污染物的排放量,減輕了對水體的污染,并能使部分被污染的水逐漸更新復(fù)活,同時減少了治理環(huán)境污染的投資。

(4)非常規(guī)水源中的再生水具有就近易得,水量穩(wěn)定,集中可靠、水質(zhì)可控性好等特點,是節(jié)水型社會建設(shè)的必然選擇,在節(jié)水型社會建設(shè)中將發(fā)揮重要作用。

[1]成光宇,郭鳴榮,仝永麗,等.內(nèi)蒙古自治區(qū)節(jié)水型社會建設(shè)“十二五”規(guī)劃報告 [R].呼和浩特：內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計院,2011.

[2]成光宇,張美峰,仝永麗,等.內(nèi)蒙古自治區(qū)“十二五”水資源合理利用與保護規(guī)劃報告[R].呼和浩特：內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計院,2011.

[3]水利部海河水利委員會科技咨詢中心.海河流域非常規(guī)水資源利用規(guī)劃報告[R].天津：海河水利委員會科技支撐中心,2013.

[4]周軍,杜煒,張靜慧,等.北京市再生水行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].水工業(yè)市場,2009(9)：53.

[5]孫鐵珩,蔣侃,孫麗娜,等.污水處理和回用技術(shù)的應(yīng)用：中水回用在沈陽的發(fā)展前景和存在的問題[J].應(yīng)用生態(tài)學報,2006,17(12)：2441-2444.