薛 敏 施雁恒
(山西省水利發(fā)展中心,山西 太原 030002)
山西省地處中國(guó)華北平原的西部,位于黃河流域中部的東岸,省內(nèi)黃河流域面積9.71 萬km2,在黃河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及地域空間格局中具有重要的戰(zhàn)略地位。2022 年4 月7 日,山西省委、省政府印發(fā)《山西省黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》,明確要求“把水資源作為最大剛性約束,加快污水處理設(shè)施和再生水利用系統(tǒng)建設(shè),在水資源匱乏的市縣開展再生水利用試點(diǎn)”。
目前全省上下正在深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記考察山西重要指示精神,全面推進(jìn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。山西省地處黃土高原東端,屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),全省年降水量在358~621 mm 之間,由于降水分布不均及水文水系條件的差異,區(qū)域水資源分布極不均勻,大部分城市屬于典型的山區(qū)缺水型城市。全省人均水資源量不足全國(guó)平均水平的1/6,人均供水量不到全國(guó)平均水平的50%。
山西省境內(nèi)黃河流域干支流流經(jīng)全省86 個(gè)縣(市、區(qū)),涉及縣區(qū)的總面積為11.46 萬km2,占全省國(guó)土面積的73.1%;2021 年黃河流域天然年徑流量為95.979 0 億m3,與上年比較增加125.1%。山西省黃河流域和海河流域總供水量為72.647 1 億m3,黃河流域總供水量為48.653 1 億m3,其中黃河流域地表水源供水量為25.785 億m3,占總供水量的53%;地下水源供水量為18.810 3 億m3,占總供水量的38.66%;其他水源供水量為4.058 2 億m3(包括再生水3.219 億m3、雨水利用0.037 2 億m3、礦坑水利用0.802 億元m3),占總共水量的8.34%。
“十四五”期間黃河流域城市污水處理實(shí)施的主要目標(biāo)是上游地級(jí)以上缺水城市可再生水資源利用率達(dá)到25%以上,中下游力爭(zhēng)達(dá)到30%,所以用非常規(guī)水源代替部分常規(guī)水源,用于工業(yè)生產(chǎn)、市政園林、生態(tài)補(bǔ)水等領(lǐng)域,對(duì)實(shí)現(xiàn)非常規(guī)水資源化、增加水資源供給、保障水生態(tài)安全具有十分重要的意義。
2021 年全省污水處理廠共144 座,設(shè)計(jì)處理能力505.9 萬m3/d,實(shí)際年處理能力為14.05 億m3。11個(gè)市擁有污水處理廠數(shù)量較多的是臨汾市、運(yùn)城市和大同市,分別為21 座、17 座和16 座。太原市綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力與技術(shù)水平較強(qiáng),污水收集與處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為完善,12 座污水處理廠共設(shè)計(jì)處理能力138.8 萬m3/d。全省2021 年污水處理回用量為4.447 5 億m3,太原市、呂梁市和臨汾市再生水利用量最高,分別為1.410 3 億m3、0.429 2 億m3和0.406 1 億m3。
2021 年中共中央國(guó)務(wù)院印發(fā)《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》,明確提到“統(tǒng)籌地表水與地下水、天然水與再生水、當(dāng)?shù)厮c外調(diào)水、常規(guī)水與再生水,優(yōu)化水資源配置格局,提升配置效率,實(shí)現(xiàn)用水方式由粗放低效向節(jié)約集約的根本轉(zhuǎn)變”“積極推動(dòng)再生水、雨水、苦咸水等非常規(guī)水利用,實(shí)施區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn),在城鎮(zhèn)逐步普及建筑中水回用技術(shù)和雨水集蓄利用設(shè)施,加快實(shí)施苦咸水水質(zhì)改良和淡化利用”。
2022 年《中華人民共和國(guó)黃河保護(hù)法》規(guī)定“黃河流域縣級(jí)以上地方人民政府應(yīng)當(dāng)將再生水、雨水、苦咸水、礦井水等非常規(guī)水納入水資源統(tǒng)一配置,提高非常規(guī)水利用率,景觀綠化、工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工等用水,應(yīng)當(dāng)優(yōu)先使用符合要求的再生水”。
《山西省水資源管理?xiàng)l例》規(guī)定“縣級(jí)以上人民政府及其有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)污水處理利用及配套設(shè)施建設(shè),并采取措施,保證其污水處理、利用及配套設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn),逐步提高污水再生利用率;縣級(jí)以上人民政府水行政主管部門應(yīng)當(dāng)優(yōu)先配置非常規(guī)水,并對(duì)建設(shè)項(xiàng)目配置使用非常規(guī)水的情況進(jìn)行全程監(jiān)督;園林綠化、環(huán)境衛(wèi)生和工程施工用水應(yīng)當(dāng)充分利用非常規(guī)水源”。
為扎實(shí)推進(jìn)再生水利用工作,山西省水利廳等6 部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于開展典型地區(qū)再生水利用配置試點(diǎn)工作的通知》(晉水節(jié)水〔2022〕40 號(hào)),要求試點(diǎn)城市再生水利用率達(dá)到35%以上。為此,山西省選取清徐縣、高平市、代縣三個(gè)再生水利用配置基礎(chǔ)好、再生水需求量大的城市作為試點(diǎn)先行先試,為全省進(jìn)一步提高再生水利用水平,探索更多有益經(jīng)驗(yàn)和做法。
為進(jìn)一步優(yōu)化水資源配置,切實(shí)解決工業(yè)項(xiàng)目用水問題,將山西省靈石縣作為改革試點(diǎn),以水權(quán)交易為突破,根據(jù)全縣13 家污水處理廠再生水水量較大且供水穩(wěn)定的實(shí)際情況,在中國(guó)水權(quán)交易所的指導(dǎo)下,開展了再生水水權(quán)交易改革試點(diǎn)工作,探索出了水權(quán)交易改革的新模式,蹚出了一條運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)黃河流域水資源集約節(jié)約利用的新路徑。
靈石縣污水處理站(廠)設(shè)計(jì)總產(chǎn)能3.2 萬t/d,實(shí)際總產(chǎn)能2.8 萬t/d,再生水收集輸送管網(wǎng)共三段總計(jì)67.787 km,可以直達(dá)企業(yè)用水一線。2021 年靈石縣水利局作為交易轉(zhuǎn)讓方,山西宏源富康新能源有限公司、靈石縣中煤九鑫焦化有限公司和山西聚源煤化有限公司作為受讓方,通過中國(guó)水權(quán)交易所水權(quán)交易平臺(tái)申請(qǐng)年交易水量100 萬m3、240 萬m3和380 萬m3,5 年可轉(zhuǎn)化利用再生水總量共3 600 萬m3。靈石縣再生水水權(quán)交易作為全國(guó)首單再生水有償出讓的有益嘗試,提升了再生水產(chǎn)權(quán)價(jià)值和生態(tài)環(huán)境價(jià)值,推動(dòng)了再生水用水權(quán)從無償取得、有償使用向有償取得、有償使用的轉(zhuǎn)變,填補(bǔ)了常規(guī)水資源配置手段在再生水價(jià)值發(fā)現(xiàn)中的缺口。
區(qū)域再生水循環(huán)利用是在主要排污口、下游地區(qū)、進(jìn)入河口的河流、進(jìn)入主流河流的支流等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),因勢(shì)利導(dǎo)新建人工濕地水質(zhì)凈化項(xiàng)目,處理后的水經(jīng)過進(jìn)一步凈化后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),在一定范圍內(nèi)進(jìn)行生活、生態(tài)、生產(chǎn)污水資源化的利用模式。2022 年山西省運(yùn)城市和晉城市成為環(huán)境部、國(guó)家發(fā)改委、住建部、水利部聯(lián)合公布的區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)城市,嘗試構(gòu)建再生水利用新格局。
運(yùn)城市系統(tǒng)梳理全市再生水利用現(xiàn)狀和存在的問題,編制《運(yùn)城市區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)方案》,列出針對(duì)各縣(市、區(qū))再生水生產(chǎn)和使用單位的政策支持清單,投資43.8 億元,規(guī)劃19 個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目,著力解決人口過多、用水不足、時(shí)空分布不均、供求矛盾突出等問題,全面推進(jìn)再生水循環(huán)試點(diǎn)工程的實(shí)施,全力破解缺水地區(qū)水資源短缺和水環(huán)境污染問題。晉城市投資18.6 億元,設(shè)計(jì)6 個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目19 個(gè)子項(xiàng)目,規(guī)劃中心與次中心市、特色縣、典型區(qū)3 個(gè)區(qū)域可再生水回用示范片。項(xiàng)目實(shí)施后,每年可增加再生水產(chǎn)生量約7 300 萬t,年代替常規(guī)水源取用量3 000 萬t,化學(xué)需氧量年減排1 071 t、水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4)形式存在的氮年減排53 t、總磷量年減排12 t,有效控制水體污染,緩解水資源空間分布不均現(xiàn)狀,改善沁河和丹河水質(zhì)及周邊生態(tài)環(huán)境。
山西省在涉水項(xiàng)目的水資源論證取水許可審批環(huán)節(jié),優(yōu)先論證使用再生水的可行性,推動(dòng)再生水合理回用于城市生活雜用、河道生態(tài)補(bǔ)水、工業(yè)企業(yè)用水和下游農(nóng)業(yè)灌溉,全省城市再生水利用率達(dá)到24.7%。以城鎮(zhèn)生活污水資源化利用為突破口,并選擇長(zhǎng)治市、臨汾市、大同市、高平市為全省推薦的試點(diǎn)建設(shè)城市,實(shí)施降低管網(wǎng)漏損改造和再生水回用工程,完成更換老舊管網(wǎng)約3 600 km,全省城市供水管網(wǎng)漏損率呈逐年下降態(tài)勢(shì)。出臺(tái)《“十四五”城鎮(zhèn)生活污水處理及再生水利用專項(xiàng)規(guī)劃》,完成全省22 市、80 縣專項(xiàng)規(guī)劃的評(píng)審工作。在長(zhǎng)治、太原、晉中、晉城、運(yùn)城市等被評(píng)選為系統(tǒng)化全域推進(jìn)海綿城市建設(shè)示范城市的基礎(chǔ)上,以點(diǎn)帶面加快推進(jìn)山西省海綿城市建設(shè)步伐。
太原市清徐經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)再生水需求量大,再生水配置基礎(chǔ)好,利用率高。太原市清徐縣目前共有5 座污水處理廠,其中清徐泓博污水處理有限公司擁有全亞洲最大的焦化廢水處理項(xiàng)目。該污水處理廠由山西省美錦華盛化工新材料有限公司、山西省亞鑫新能科技有限公司和山西省梗陽(yáng)新能源有限公司三家焦化企業(yè)合資組建,廢水以美錦、亞鑫、梗陽(yáng)三家焦化企業(yè)產(chǎn)生的廢水為主,其它企業(yè)廢水和生活污水為輔。項(xiàng)目采用了較先進(jìn)的工藝和技術(shù)設(shè)備,污水處理項(xiàng)目前端處理工藝為“預(yù)處理+生化處理+深度處理+再生水回用+提鹽”,最大限度地實(shí)現(xiàn)“三廢”利用,出水滿足回用水指標(biāo)要求,生化處理工段的設(shè)計(jì)處理能力為3 萬m3/d,零排放處理工段設(shè)計(jì)處理能力為4.2 萬m3/d,廢水經(jīng)處理后全部返回企業(yè)作為生產(chǎn)用水,實(shí)現(xiàn)了廢水的“零排放”。清徐泓博污水處理有限公司,作為太原市清徐經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的綜合配套企業(yè),運(yùn)營(yíng)后大幅度削減園區(qū)污染物的排放量,節(jié)省大量水資源,實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一,對(duì)保護(hù)當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境質(zhì)量具有積極意義,也為園區(qū)可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
再生水資源利用具有較強(qiáng)的公益性特點(diǎn),與常規(guī)水資源比較,再生水資源的收集、輸送、處理和利用需要鋪設(shè)管網(wǎng)、建設(shè)再生水廠和加壓泵站等一系列基礎(chǔ)設(shè)施,資金需求量大,存在再生水資源處理成本較高的問題,在行業(yè)發(fā)展初期尤其需要政府大力扶持。然而目前國(guó)家在財(cái)政、稅收、投融資、價(jià)格等方面,尚沒有實(shí)質(zhì)性的扶持政策與專項(xiàng)資金,經(jīng)營(yíng)單位多處于維持或虧損狀態(tài),企業(yè)投資經(jīng)營(yíng)積極性不高,用戶用量增長(zhǎng)緩慢,造成再生水資源開發(fā)利用進(jìn)程偏慢。
再生水利用工程成本主要由三部分組成,分別是污水回收管網(wǎng)、污水處理廠建設(shè)和再生水回用管網(wǎng),建設(shè)總成本較高,且污水處理費(fèi)用也比較高。由于再生水受到水質(zhì)限制,不能與自來水并網(wǎng)供水,因此配套設(shè)施建設(shè)目前難以及時(shí)跟上,而對(duì)水量需求較大的工礦企業(yè)通常位于市郊,向企業(yè)供水需要修建專門的供水管網(wǎng),且工礦企業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)也在一定程度上增加了再生水利用的成本。加之存在部分用水戶直接取用污水處理廠達(dá)標(biāo)排放尾水或人工濕地出水,未向污水處理廠或人工濕地運(yùn)營(yíng)單位繳納任何費(fèi)用等情況,使用者付費(fèi)機(jī)制不健全,對(duì)再生水生產(chǎn)者沒有相應(yīng)的價(jià)格補(bǔ)償或政府補(bǔ)貼,多數(shù)企業(yè)實(shí)行一戶一協(xié)議,難以保障再生水項(xiàng)目正常運(yùn)營(yíng),不利于再生水市場(chǎng)健康發(fā)展。
山西省屬溫帶季風(fēng)氣候,季節(jié)性溫差較大。溫度不僅影響微生物種群的代謝活動(dòng),而且還影響細(xì)菌群落的多樣性。較高的溫度能提高微生物活性,有助于提高污染物去除效率,而低溫環(huán)境往往影響生物酶功能的發(fā)揮,進(jìn)而影響出水水質(zhì)。由于水質(zhì)受到季節(jié)性影響而失去穩(wěn)定性,迫使污水處理廠必須采取多種措施,如加大曝氣量、增加污泥濃度、改進(jìn)曝氣方式、延長(zhǎng)污泥齡、增加填料等,以改善水廠出水水質(zhì),一方面增加了再生水成本,另一方面也使得對(duì)水質(zhì)要求嚴(yán)格的大型企業(yè)對(duì)再生水的使用保持謹(jǐn)慎態(tài)度。
再生水工程是一個(gè)系統(tǒng)化的工程,需要有完備的運(yùn)管體系,協(xié)調(diào)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、利益等各方面的關(guān)系,目前存在體系建設(shè)不完善,責(zé)權(quán)利不明確,再生水建設(shè)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的融資渠道單一,造成再生水回用工程推進(jìn)緩慢。由于市場(chǎng)投融資機(jī)制不健全,政府財(cái)政壓力大,缺乏專項(xiàng)資金支持,導(dǎo)致污水處理廠建設(shè)改造、人工濕地建設(shè)修復(fù)、再生水工程配套設(shè)施等投資收益相對(duì)較少,盈利能力較弱,多數(shù)人工濕地水質(zhì)凈化工程經(jīng)營(yíng)單位基本處于勉強(qiáng)維持或虧損運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。
健全的標(biāo)準(zhǔn)化體系是再生水利用高質(zhì)量發(fā)展的必然要求,我國(guó)存在再生水標(biāo)準(zhǔn)體系和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不完善的情況。我國(guó)已有再生水水廠水質(zhì)管理、再生水分級(jí)等相關(guān)規(guī)定,但是再生水水質(zhì)評(píng)價(jià)、再生水設(shè)施標(biāo)識(shí)、再生水水廠認(rèn)證等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟待出臺(tái)。美國(guó)和世界貿(mào)易組織都分別制定了《再生水直接飲用回用指南》,2016 年歐盟制定了《再生水利用指南》,我國(guó)由于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,因此尚未出臺(tái)此類指南。為了加強(qiáng)城市污水處理廠的運(yùn)行管理,統(tǒng)一管道和設(shè)備涂色標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)發(fā)布了《城市污水處理廠管道和設(shè)備色標(biāo)》(GJ/T 158-2002),但是再生水輸配管道和設(shè)備顏色標(biāo)準(zhǔn)尚未發(fā)布,大部分生產(chǎn)廠家或者再生水公司缺少管道識(shí)別色。
全省應(yīng)遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、互通互聯(lián)、共享治理、一體連接、聯(lián)合管理”的理念,采取與常規(guī)水源一盤棋籌劃、一體化發(fā)展的工作辦法,力爭(zhēng)到2025 年形成“多向輻射、立體互聯(lián)、綜合高效”的現(xiàn)代綜合再生水循環(huán)水體系。
按照就近利用、分質(zhì)用水的思路,科學(xué)規(guī)劃再生水利用方式與規(guī)模,確定污水處理設(shè)施、再生水輸配設(shè)施、再生水取水點(diǎn)位的布局,構(gòu)建水質(zhì)安全、水量穩(wěn)定、取用便捷的再生水循環(huán)利用系統(tǒng)。著力推進(jìn)再生水利用滯后地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和改造,加緊謀劃水系人工濕地工程等項(xiàng)目。加快雨污管網(wǎng)建設(shè)和改造,將再生水管網(wǎng)納入城市供水基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè),鼓勵(lì)工業(yè)園區(qū)、用水大戶與再生水生產(chǎn)實(shí)施運(yùn)營(yíng)單位合作建設(shè)再生水管網(wǎng),簽訂再生水利用合作協(xié)議。依托季節(jié)性河道和閑置洼地,在充分論證調(diào)查地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,確保防洪安全的前提下,因地制宜建設(shè)再生水調(diào)蓄庫(kù)塘,增加再生水調(diào)控能力,探索建設(shè)“供、排、凈、治”設(shè)施建設(shè)運(yùn)維一體化,改革示范推廣資源能源標(biāo)桿再生水廠。
黃河流域?qū)嵭性偕褂妙~度管理,在涉水項(xiàng)目的水資源論證取水審批環(huán)節(jié),由省級(jí)水行政主管部門明確并提高城市再生水年度使用比例,優(yōu)先論證再生水的可行性,具備使用條件而未使用再生水的建設(shè)項(xiàng)目,不予批準(zhǔn)取水許可或核減用水計(jì)劃,推動(dòng)納入?yún)^(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃。工業(yè)冷卻水、服務(wù)業(yè)非接觸性用水、市政雜用和景觀用水應(yīng)優(yōu)先使用再生水,鼓勵(lì)水質(zhì)符合條件的再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉,重要采礦區(qū)、重大涌水礦區(qū)應(yīng)建設(shè)礦井水處理利用設(shè)施,優(yōu)先將礦井水用于礦區(qū)生產(chǎn),具備條件的納入地方供水規(guī)劃,向周邊城鎮(zhèn)居民和工業(yè)企業(yè)供水。省級(jí)水行政主管部門在辦理采礦取水許可時(shí),充分考慮配置礦井水,對(duì)未合理利用的,應(yīng)不予許可或核減地表水和其他地下水。
政府主管部門應(yīng)加大再生水源的管理和配置工作力度,試行引入由常規(guī)水源供水企業(yè)運(yùn)行和維護(hù)本區(qū)域內(nèi)的再生水源工程;選擇再生水水源可利用量大、分布較為集中、需求量穩(wěn)定的區(qū)域,探索建立多種所有制形式的市場(chǎng)化的再生水綜合利用工程;價(jià)格管理部門研究和出臺(tái)再生水水價(jià)體系,合理制定再生水資源供水價(jià)格,實(shí)現(xiàn)良性水價(jià)運(yùn)行機(jī)制,全面助力加速再生水源工程的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。
相關(guān)技術(shù)部門應(yīng)加強(qiáng)再生水技術(shù)研發(fā),發(fā)揮成熟項(xiàng)目的引領(lǐng)作用,加快推廣各種先進(jìn)適用的廢水資源化技術(shù)、再生水回用技術(shù)和再生水設(shè)施建設(shè)技術(shù)等,建立高效權(quán)威的信息發(fā)布平臺(tái),收集、管理和發(fā)布有關(guān)再生水和水權(quán)交易的信息,滿足生產(chǎn)者和使用者的需要,提升再生水的產(chǎn)權(quán)價(jià)值和生態(tài)環(huán)境價(jià)值,推動(dòng)再生水用水權(quán)向有償取得、有償使用轉(zhuǎn)變,填補(bǔ)常規(guī)水資源配置手段在再生水價(jià)值發(fā)現(xiàn)中的缺口。
再生水補(bǔ)給地下含水層后,可通過土壤的過濾、截留、物理和化學(xué)吸附、化學(xué)分解、生物氧化以及生物的吸收等作用對(duì)再生水的污染物進(jìn)一步綜合凈化,去除水中有害物質(zhì)和病原微生物,提高再生水利用的安全性。我國(guó)可以借鑒美國(guó)、日本、以色列等城市污水再生利用方面的經(jīng)驗(yàn),探索通過將深度凈化處理后的再生水在豐水季節(jié)補(bǔ)給地下含水層,擴(kuò)大水資源儲(chǔ)備,緩解地下水水位下降,經(jīng)SAT(Soil Aquifer Treatment)土壤含水層處理系統(tǒng)回灌地下再抽取使用,有效調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)用水供需分配。