（市政工程专业论文）水质性缺水地区中水合理利用分析——以嘉兴市为例.pdf

摘要 水质性缺水地区中水利用分析 以嘉兴市为例 摘要 随着嘉兴经济快速增长，用水量和污水排放量急剧增加，寻找城市水环境良性循环 的途径，实现水环境的可持续建设，已成为嘉兴水环境可持续发展迫切需要解决的问题。 本文以水质性缺水城市嘉兴市为例，在简要归纳总结有关水情的基础上，从水 资源的改善、水环境的可持续发展、供水体制改革的需要出发，指出中水利用是水质性 缺水城市水环境可持续发展的一条途径。论文在进一步阐述中水处理方法及中水处理工 艺流程优化组合的基础上，通过成本核算和供水体制改革，分析了中水利用的经济效益、 社会效益和环境效益，针对中水利用普遍存在的诸如成本高、效益低、水价体系不合理 等不足之处，提出了相应的解决方法和建议。 关键词：水质性缺水；中水利用；制水成本；处理工艺；水资源可持续发展 a b s t r a c t a n a l y s i so fn c l a i m e d w a t e ru 伽i z a t i o ni nw a t e r q u a l i 哆血d u c e d w a t e r s h o n a g ei e g i o n s - t h ee x a m p l eo fj i a x i n gc 姆 a b s t r a c t w i 也m er a p i dd e v e l o p m e n to fj i a ) 【i n ge c o n o m ya n dt l l ei n c r e a s i n gd e m a n do fw a t e ra n d ar i s e i ns e w a g e i th a sb e e nap r e s s i n gp r o b l e mf o rt l l es u 咖i m b l ed e v e l o p m e mo fw a 把r e n v i r 0 哪e n ti nj i a x i n go nh o wt of i n dag o o d 印p r o a c ha b o u tw a t i 玎c 讹u l a 廿o na i l da c h i c v e m es u 酗n a b l ec o n s l | m c t i o no fw a t e re n v i r o r n e n t t a k i i l ge x a m p l eb yj i a x i l l g ，aw a t e rq u a l i t y i n d u c e dw a t e rs h o r t a g ec i t y ，w a t e rp o l l u t i o n ， w a t e rr e s o u r c e su s a g e ，a n dg m u n d w a t e re x p l o i t a t i o nw e r ea n a l y z e db a s e do nt 1 1 ew a t e r c i r c u f n s t a l l c e si no u rc o u n t r y t h e 也e s i sf h n l l e rd e p i c tt 1 1 et r e 釉e n tm e t l l o do fr c c l a i m e d w 鼬e ra 1 1 d 血eo p t i m a lc o m b i n a t i o no f t c c h l l i q u ef l o w c h a r to fr e c l a i m e dw a t e r ，t h e na n a l y s i s t h ee c o n o m i c a lb e n e f i t s ，s o c i a lb e n e n t s ，a i l de n v i m 衄e n t a lb e n e f i t sm o u 曲c o s ta c c o u m m g a i l dr e f o mo fw a t e rs u p p l ys y s t e m c o n s i d e r i n gt h ed e f i c i e n c i e so fr e c l a i m e dw a t e rs u c ha s h i g hc o s t ，l o wb e n e f i t ，a n du n r e a s o n a b l ew a t e rc o s ts y s t e m ，t h et h e s i sp r o p o s e sc o r r e s p o n d i n g s o l u t i o nm e t h o da 1 1 ds u g g c s t i o n s k e y w o r d s ：啪t e rq u a l i t y i n d u c e dw a t e rs h o r t a g e ；r e c l a i m e dw a t e ru t i l i z a t i o n ；w a t e 卜s u p p l y c o s t ；w a t e rt r c a m l e mt e c l l i l 0 1 0 9 y ；t 1 1 es u s t a i n a b l ed e v e l o p i n c n to f w a t e rr e s o u r c e s 浙江大学申请硕士学位论文 前言 前言 随着现代工业的迅速发展和城市规模的不断扩大，城市用水量和污水排放量不断增 加，城市可用水源的水量日益不足，水质存在恶化的趋势，这些已成为当今世界上许多 大城市所面临的一个重要问剐。为解决这个问题，人们投入了大量的人力和财力用于 污水的资源化。而中水回用可以很好地解决水资源紧张、水污染严重的问题。 我国中水回用处于发展迟缓，回用率相对较低的阶段，本文以嘉兴市为例，对水质 性缺水地区的中水合理利用问题进行了探讨。从理论上讲，嘉兴是江南水乡，加上年均 降水量比较丰富，应该说不会缺水，但又为什么实实在在的缺水呢? 嘉兴地区过境水 量虽然丰富，但因嘉兴处于下游地带，根据国家环保总局王江泾水自动监测站监测表明， 2 0 0 0 年至2 0 0 3 年从江苏流入嘉兴市的水质9 0 是v 类和劣v 类，且劣v 类占5 0 以上 吐 随着嘉兴经济快速增长，用水量和污水排放量急剧增加，寻找城市水环境的良性循 环的途径，实现水环境的可持续建设，已成为嘉兴水环境可持续发展的迫切需要解决的 问题。随着嘉兴城市化建设进程的加快和经济建设的发展，经济实力增强，应根据其所 处的地理位置和地质地貌条件、经济技术条件和环境保护的具体要求，逐步实施中水回 用工程。嘉兴市推行中水回用，减少了为满足用水要求而必须从环境中取水的数量，减 少了取水工程的投资：同时也减少了排放环境的污染物，改善了水质，尤其是减少了排 放水体中磷氮总量，减少了对区域的水环境造成的污染影响。另外实行建筑中水一般比 新建水利工程易上马，对生态环境几乎不产生遗留隐患。而且减少对区域水环境造成的 污染影响。因此，解决水质性缺水城市用水供需矛盾、较有效、直接、经济的手段之一 就是中水回用，其既能节约用水，又能保护环境，并能取得巨大的经济、社会效益。 浙江大学申请硕十学位论文 第一章概述 1 1 我国水资源概况 第一章概述 我国人均水资源量为世界人均占有量的w ，是世界上1 3 个主要贫水目之一p j 。2 0 0 0 年地表水资源量2 6 5 6 2 亿m 3 ，2 0 0 0 年总供水量5 5 3 1 亿m 3 ，其中地表水源供水量占 8 0 3 ，地下水源供水量占1 9 3 ，其它水源供水量占o 4 。2 0 0 0 年总用水量5 4 9 8 亿 m 3 ，人均综合用水量为4 3 0m 3 ，城镇生活用水占5 2 ，万元生产总值用水量为6 1 0m 3 。 同时，国内水资源浪费现象严重，农业用水利用率仅为4 0 5 0 ，工业用水重复利用 率为2 0 。4 0 ，单位产品用水定额往往比发达国家高1 0 倍以上，见表1 一l 。水资源在 时间、空间分布上也极不均匀。每年汛期，洪水集中，沿江地区往往水满为患；旱季则 缺水严重，2 0 0 0 年5 月由于干旱缺水，全国1 5 0 座城市实行定时定量供水吼 编号项目中国美国 日本 人口( 亿) 1 05 7 52 4 2 41 2 1 国民生产总值( 亿美元)2 8 2 5 3 9 4 4 01 5 7 9 9 倍数 11 4 l5 6 屠大可利用水量( 亿立方米)l 1 0 0 0 1 0 1 6 02 0 0 0 取水量( 亿立方米) 5 0 0 04 6 0 08 9 2 倍数10 9 2 0 1 8 ( 立方米横元) 17 7o ，1 1 7o 0 5 6 5 倍数l0 0 6 6 0 0 3 2 ( ) x 1 0 0 4 5 54 5 34 4 6 1 9 8 0 - 1 9 8 5 年取水量增长率1 05- 1 0 7 1l 水资源区域分布与土地资源、人口分布及经济发展也不协调。北方黄河、淮海、松 辽河及内陆河流域片平均水资源量仅占全国水资源量的1 9 ，但g d p 约占全国总量的 4 5 以上。西南流域片，平均水资源量为全国的2 0 8 ，g d p 却不到全国总量的1 ， 属工程性缺水地区。淮河流域，平均水资源量约占全国的3 4 ，开发利用程度6 0 左 右，但该流域属污染严重，按水质标准判别，缺水率很高，是资源性和水质性并存的缺 水地区峥l 。 现代科学技术突飞猛进，经济快速发展，人口剧增并向城市集中，水的社会循环量 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 愈来愈大，污水的排放量也急剧增加，城市水体普遍受到不同程度的污染，加之用水浪 费严重、再生利用率低，我国许多地区天然水体的水量己不能满足取水要求。城市化及 城市用水的发展趋势预测显示：到2 0 l o 、2 0 3 0 年和2 0 5 0 年，我国城市化水平将分别达 到4 0 、5 0 和6 0 ，城市人口分别增加到5 5 、7 5 和9 6 亿，新增城市需水量分别为 2 8 0 、5 9 0 和9 1 0 亿m 3 ，届时全国城市的污水排放量将增加到“o 、8 5 0 和1 0 8 0 亿l n 3 【”。 以水污染严重和水资源短缺为特征的“水危机”已成为我国社会和经济发展中最突出的 制约因素，也是我国二十一世纪所面临的最紧迫问题之一【”。 1 1 1 水资源污染概况 “九五”期间，我国加大了水污染治理力度，城市污水处理厂建设步伐加快，城市 污水处理率提高，工业废水达到了国家环保部门提出的“一控双达标”的治理目标。但 总体上看，水污染状况弗没有明显好转，水环境的污染负荷也没有明显减弱，近岸海域、 江河湖泊仍然达不到环境质量标准，一些地方甚至更加恶化，并呈现进一步加剧之势。 据2 0 0 2 年中国环境状况公报【9 l ，2 0 0 2 年，七大水系7 4 1 个重点监测断面中， 2 9 1 的断面满足l i i i 类水质要求，3 0 o 的断面属、v 类水质，4 0 9 的断面属劣 v 类水质。其中七大水系干流及主要级支流的1 9 9 个国控断面中，【i i i 类水质断面 占4 6 3 ，、v 类水质断面占2 6 1 ，劣v 类水质断面占2 7 6 。 图1 - 1 七大水系水质类别比例( 引自参考文献【9 1 ) 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 2 0 0 5 年的统计公报表明【1 0 】：七大水系的4 11 个水质监测断面中，有4 1 的断面满 足国家地表水i u 类标准，比上年下降1 个百分点；3 2 的断面为v 类水质，上升2 个百分点；超过v 类水质的断面比例占2 7 ，下降1 个百分点。全国近岸海域2 9 3 个 海水水质监测点中，达到国家一、二类海水水质标准的监测点占6 7 3 ，比上年上升 1 7 7 个百分点；三类海水占8 9 ，下降6 5 个百分点；四类、劣四类海水占2 3 8 ，下 降11 0 个百分点。全国海域未达到清洁海域水质标准的面积为1 3 9 万平方公里，比上 年减少1 7 8 ，其中，严重污染海域面积约为2 9 万平方公里。对1 8 个海洋生态监控 区监测表明，主要海湾、河口及滨海湿地生态系统均处于不健康或亚健康状态。全年城 市污水日处理能力达8 0 9 1 万立方米，比上年增长9 5 ；城市污水处理率达到4 8 4 ， 提高2 8 个百分点【1 0 1 。据1 9 9 5 年建设部城市缺水问题研究课题组调查结果，截止 到1 9 9 3 年，中国共有建制市5 7 0 个，在统计资料的5 4 8 卜城市中有3 3 3 个城市缺水， 水源污染是导致城市缺水的主要原因。由于大量城市污水未经处理直接排入水域，全国 9 0 以上的城市水域受到不同程度的污染，水环境普遍恶化，近5 0 重点城镇的集中饮 用水水源不符合取水标准，其中水源受污染比较严重的城市有9 8 个，主要分布在“三 河三湖”流域】。 1 1 2 水资源浪费情况 水资源浪费主要体现在三方面：生活用水浪费、供水漏失产生浪费和工业用水效率 低造成浪费。 1 、生活用水浪费。生活用水是城市用水的重要组成部分，生活用水浪费与生活水 平有关。从不同区域用水情况对比分析中发现，我国的生活用水浪费是惊人的【1 2 1 。1 9 9 7 年，我国城市生活人均用水量为2 1 3 5 l d ，天津市在各省区中最低为1 3 5 6 l d ，而最高 的广东省达3 3 9 。4 l d ，是全国平均的1 6 倍。1 9 9 7 年城市调查表明人均家庭生活用水 9 0 1 0 0 l d 是目前较为合理的用水水平，但不少省区的人均家庭用水远高于此，有的甚 至高达2 3 7 l q ，虽然其中有流动人口因素的影响，但也表明城市家庭用水浪费相当严 重。城市人均耗水量大，1 9 9 8 年城市人均用水量为5 5 6 l ( 人d ) ，而欧洲1 9 9 1 年1 5 个国家的人均为2 5 6 l ，( 人d ) 。与此同时，城市市政公共用水的浪费更加惊人，有关 调查表明，机关事业单位、大专院校、宾馆、医院的人均生活用水量竟分别高达 1 5 8 1 2 2 6 8 l ，d 、2 6 4 7 3 7 8 7 l d 、7 3 0 1 9 1 0 l ，d 、8 9 0 1 3 9 0 l d 。由于长期的低水价以及 人们对水资源的珍贵缺乏认识，造成城市居民生活用水浪费严重，跑、冒、滴、漏现象 d 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 十分普遍。据不完全统计，在调查的4 0 0 0 套便器水箱等用水器具中，竟有2 5 漏水， 每年漏失量达4 1 0 8 m 3 ，相当于2 座5 5 1 0 4 m 3 d 水厂的供水白白漏掉了。在城市住宅中， 至今很少实行一水多用和中水回用，表明人们的节水意识还很淡漠，节水措旌还很落后 【1 3 】。 2 、供水漏失。城镇生活用水跑、冒、滴、漏现象相当严重。据分析，全国城市供 水漏失率为9 1 ，北方地区城市供水平均漏失率为7 4 一1 3 4 ，有4 0 的特大城市供 水漏失率达】2 以上1 1 4 1 。建设部提供的资料表明，根据对4 0 8 个城市的统计，2 0 0 2 年 全国城市公共供水系统( 自来水) 的管网漏损率平均达2 1 。5 ，其中有盗水和计量管理 的问题，但主要原因是管网的跑、冒、滴、漏。一方面国家耗巨资给城市调水，另一方 面宝贵的自来水又白自流失。2 0 0 3 年全国城市供水漏损量每年达到近l o o 亿立方米， 相当于北京市2 0 0 2 年城市用水总量的1 3 倍。 3 、工业用水效率低。我国城市用水浪费，不仅表现为城市市政公共用水和居民家 庭生活用水浪费、供水系统的严重漏失，而且工业用水效率低下问题也较突出。类似于 城市供水管网，许多工业企业的供水系统也存在严重的漏失现象，有的漏失率超过2 0 ， 个别达到5 0 ，如此浪费的水量据工业部门的估计应不低于工业取水量的1 5 ( 不包 括火力发电业的冷却水) 。尽管我国的生产总值仅为美国的1 8 ，用水总量却和美国大 体相当。目前我国工业万元产值用水量为1 0 3 立方米，是发达国家的1 0 2 0 倍，日本为 6 立方米左右，美国为9 立方米左右。水的重复利用率我国为4 0 左右，而发达国家为 7 5 ，8 5 ，中国生产一吨钢耗水2 0 叫o 立方米，而发达国家只需6 立方米左右f l ”。根 据发达国家的经验，国民经济各部门用水量并非随着经济的发展不断增加，而是用水量 达到一定程度后，随着科学技术的发展和结构的调整，耗水量会有所下降【l ”。 4 、农业漫灌用水浪费严重。农业是水资源的浪费大户。在我国，“土渠输水、大水 漫灌”的农业灌溉方式目前仍在普遍沿用，灌溉用水一半在输水过程中就渗漏损失了，耕 地自然降水利用率只有4 5 左右。 1 2 嘉兴市水环境简介 1 2 1 嘉兴市地理与经济概况【1 8 】 嘉兴市位于浙江省的东北部、长江三角洲的南翼，东北紧邻上海市，北接苏州，西 浙江人学申请硕士学位论文第一章概述 连杭州，东南濒临钱塘江、杭州湾，陆域面积3 9 1 5 k m 2 ，海域面积1 8 6 3 k m 2 ，海岛2 9 个，面积o 7 k m 2 。嘉兴市辖秀城、秀洲、嘉善、平湖、海盐、海宁、桐乡等7 县( 市、 区) ，规划2 0 0 5 年城市化水平4 5 4 6 ，2 0 10 年为5 5 6 0 ，2 0 2 0 年为6 5 7 0 。嘉兴 市陆域面积3 9 1 5 k m 2 ，其中山丘4 0 k m 2 ，占1 ；平原3 5 6 4 k m 2 ，占9 l ；河、荡面积 3 1 1 k m 2 ，水面积率8 。在地形分布上，山丘大多继续绵恒于平湖独山和海宁尖山之间； 平原区地势平坦、低洼，田面平均高程4 1 7 m ，地面坡度 3 0 。，面积为3 8 8 2 9 9 k m 2 ，占 9 9 1 8 ，5 m 高程以下面积达9 3 4 。嘉兴市河道总长1 3 8 0 2 k m ，水面积2 6 8 9 3 k m 2 ， 密度3 5 l ( 1 i 仉m 2 ，0 1 k m 2 以上湖泊6 7 个，水面积4 2 2 k m 2 ，合计水面积约3 1 1 k m 2 ，水 面积率8 。嘉兴水位3 0 0 m 至4 0 0 m ，河网调蓄能力为2 7 9 亿m 3 ，3 0 0 m 降到2 o o m 水位，可利用库容2 3 亿m 3 。嘉兴自古为水城，是典型的江南水乡，曾有八大主干河 道与若干小河道，目前正在规划以汇集环城河向外放射的八大水系及与其相连的环城 河、外环河、南湖和西南湖、湘家荡、穆湖溪等为基础、构成嘉兴独特的“三环、三湖、 三片、八放射”的网状水系结构。 嘉兴市年均雨量1 1 9 3 7 m m ，最大面雨量1 7 5 0 m m ( 1 9 9 9 年) ，最小面雨量7 6 6 6 n h n ( 1 9 7 8 年) 。降水大部分集中在3 9 月，平均9 0 2 9 i 啪，占全年总量的7 6 ，月季分 配呈现梅雨型( 六月峰值) 和台风型( 九月峰值) 的双峰型降水特征。嘉兴市年平均蒸 发量9 1 0 2 m m ，年际变化不大，最大年蒸发量1 0 5 4 1 m m ( 1 9 5 1 年) ，最小年蒸发量 7 3 9 1 m m ( 1 9 5 4 年) 。 嘉兴站多年平均水位2 8 2 m ，历史最高水位4 3 8 m ( 1 9 5 4 年) ，历史最枯水位1 5 9 m ( 1 9 3 4 年) 。 按照流域规划，全市排水分入海( 杭州湾) 、入浦( 黄浦江) 南北两区，入海以长山河 排涝工程、南台头排涝工程、盐官上河及下河排涝工程，组成南排水网：入浦以杭州塘、 苏州塘、芦墟塘、红旗塘、三店塘、上海塘为骨干河道，组成入浦水系。供水则由杭州 塘、苏州塘、澜溪塘、新塍塘引西部来水及三店塘、平湖塘、嘉善塘纳太湖蓄水、黄浦 潮水供给。详见环杭州湾产业带嘉兴产业区发展规划给排水规划图( 2 0 0 5 2 0 2 0 ) 1 2 2 嘉兴市水资源概况 据2 0 0 5 年国民经济和社会发展统计公报资料显示0 1 0 1 ：我国全年水资源总量 2 7 4 3 0 亿m 3 ，比上年增长1 3 7 ；人均水资源2 0 9 8m 3 ，增长1 3 0 。全年平均降水量 6 2 8 【f h n ，增长4 6 。年末全国4 5 4 座大型水库蓄水总量2 2 2 7 亿m 3 ，比上年末增加2 8 3 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 亿m 3 。全年总用水量5 5 7 8 亿m 3 ，比上年增长0 5 。其中，生活用水增长6 9 ，工 业甩水增长3 ，7 ，农业用水减少1 6 。万元g d p 用水量3 5 7m 3 ，下降8 7 。全国人 均用水量为4 2 7 m 3 ，与上年持平。全年曾有2 1 6 3 万人口、】9 6 9 万头大牲畜发生临时性 饮水困难。据2 0 0 5 年浙江省国民经济和社会发展统计公报资料显示【1 9 l ：2 0 0 5 年浙 江省水资源总量9 9 0 3 亿i n 3 ，比2 0 0 4 年增长4 9 6 ；人均水资源2 0 2 2 n f ，比2 0 0 4 年 增长4 3 7 。总用水量2 0 6 9 亿m 3 ，其中，生活用水量2 2 2 亿m 3 ，生产用水量1 7 2 4 亿m 3 ，城市环境用水量1 2 3 亿i n 3 ；全省人均用水量4 2 2m 3 。嘉兴市多年平均降雨量 1 1 9 3 7 m m 【2 。】，平均水资源量2 0 亿m 3 ，人均水资源量不足6 0 0m 3 。全市河道总长 1 3 8 0 2 k m ，水面积率7 9 6 ，由于本地产水不足，市域用水主要依赖太湖通过河网从西、 北供给。2 0 0 4 年嘉兴市水资源总量9 0 2 亿m 3 ，为多年平均水资源总量的4 3 ，其中地 表水资源量6 r 4 亿m 3 。总用水量2 6 2 亿m 3 ，其中农业1 9 8 亿m 3 ，工业3 9 亿n 1 3 ，生 活2 3 亿m 3 。全市入境水量1 1 1 亿矗，其中西部来水1 7 6 亿m 3 ，北部来水2 4 5 亿 m 3 。出境水量4 3 】亿m 3 ，其中南排入杭州湾水量3 2 亿m 3 ，入浦水量3 9 3 亿m 3 。在 全市的用水总量当中，约9 0 倚赖太湖供给。根据预测【2 0 1 ，嘉兴市2 0 2 0 年9 5 保证情 况下需水量约为5 3 亿m 3 ，其中城乡居民生活需水4 5 亿m 3 ，工业需水2 2 8 亿i n 3 ，农 灌用水2 5 7 亿m 3 ，城乡生活需水占总需水量的8 5 。 目前嘉兴市具有一定规模水厂( 设计供水能力三3 万吨，目) 的地面水厂1 0 家，设 计供水能力为8 4 万吨日，供水人口9 3 万人。由于河网污染日益严重，取水口水质逐 年下降，单位制水成本逐年增加；同时市域另有以抽取地下水为主的水厂3 3 8 家，每天 抽取地下水9 1 万吨臼。2 0 0 4 年全市供水水厂日最高供水能力己达1 7 5 万吨，日，年供 水总量为4 o 亿m 3 1 2 0 1 。而省政府明确规定，到2 0 1 0 年，杭嘉湖地区将全面禁采地下水。 地表水可供合格资源的减少，制水成本的增加，加上地下水全面禁采，致使嘉兴市饮用 水供需矛盾越来越大，近几年由于嘉兴市社会经济发展，外来人口增加，工农业产业结 构调整，城市规模扩大，更加重了我市水资源利用面临的困难，寻找合格的替代水源己 成当务之急。 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 一8 ， 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 1 2 3 嘉兴市地下水开采概况 地下水按埋藏条件可分为上层滞水、潜水和自流水三大类，按含水层性质的不同， 又分为孔隙水、隙水和挖水三类，通过这两种类型的不同组合，便可得到几种复合类型 的地下水。 嘉兴市地下水资源存在于浅层孔隙潜水层和深层孑l 隙承压水层中。市域浅层地下 水资源比较贫乏，每年可开采3 5 3 亿n 1 3 ；深层地下水，可开采量，按含水层结构分布 图，推测约为1 0 8 3 亿立方米。嘉兴市利用浅层地下水，民井开采历史已久，八十年代 就有民井1 1 万多眼，年开采量7 0 8 6 万m 3 1 2 ”。九十年代后，农民新建住房，卫生设备 安装，基本达到一户一井，甚至一户多井，开采量成倍增长。市域开采深层承压水，据 史料记载至今已有八十多年。1 9 1 4 年9 月，市区开掘第一口深井，井深1 6 9 7 米。各县 ( 市) 对深层承压水也于6 0 年代相继开采，至1 9 8 6 年1 2 月底，全市已建深井2 2 7 眼， 年开采是6 4 6 3 1 万m 3 。由于地下水的过量开采，特别是深层承层水的大量开采使各深 井出水量大大降低，不少深井己枯竭报废，全市因此而报废的深井已有3 4 多眼，而且 全市已形成大小不等的区域性下降漏斗多处。城区漏斗中以水位平均每年下降1 2 9 米， 平湖漏斗中心地下水位年平均下降1 4 1 米。随之市城2 5 平方公里范围内，发生地面沉 降，开成碟形沉降洼地，给工业、建筑、交通、供水、供气带来不利，城区今年就发生 多起地面沉降造成主干供水管断裂事件。地面沉降速率逐年加大，1 9 6 4 1 9 7 3 年3 1 5 毫米每年；1 9 7 3 1 9 8 3 年为2 2 5 毫米每年；1 9 8 3 1 9 8 8 年大于3 0 毫米每年f 2 l j ，长期 以来，大量地下水的开采，已经造成了嘉兴3 0 0 平方公里左右不同程度的沉降，最大的 沉降点嘉兴城区，中心累计沉降量达8 0 0 多毫米，地面沉降已给嘉兴造成8 5 亿元的损 失捌，2 0 0 0 年省政府办公厅下发了关于杭嘉湖地区地下水管理的通知已明确要求 “用三至五年的时间调整供水结构，解决替代水源，压缩地下水开采总量，控制地面沉 降”【2 3 】。 1 2 4 嘉兴市的水污染、水资源使用概况 嘉兴的工业历来以造纸、丝绸纺织、化工等轻工企业为主，这些企业为嘉兴的经 济和社会发展做出了重大贡献，也成为工业企业的主要污染源。据2 0 0 1 年统计，在全 部3 0 0 0 余家企业中，有4 2 9 家为重点水污染企业，废水排放量达到1 4 3 6 2 7 万m 3 ，年( 约 平均3 9 4 万m 3 d ) 占全市总量的8 6 4 5 ，c o d 排放量为1 5 3 4 3 2 2 吨年，占总量的 浙江大学申请硕士学位论文第一章概述 9 1 6 7 【4 】o2 0 0 1 年全市生活污水排放量为1 4 7 6 9 4 万吨，c o d 和b o d 排放量分别为 3 3 2 4 6 7 吨和1 9 3 0 1 0 吨，氨氮排放量为3 1 6 3 8 吨，且逐年上升。同时农业生产污染也 成为新型的污染源，嘉兴市是浙江省主要产粮区之一，农业生产历来在本省有相当的比 例，因而化肥、农药使用比例越来越高，使用量越来越大，农田灌溉和雨水，使残留的 有机物和农药直接排入河道。除此之外，嘉兴畜牧业、渔业和养殖业生产也很发达，据 不完全统计，每年有6 1 9 0 4 万吨畜禽粪便未经处理排入水体，造成污染。部分河道淤 泥抬高导致河水自净能力越来越差。城市化的推进，人口的高度集聚，刺激土地需求的 增长，城市河道变得越来越窄，有的甚至断流。加上城市垃圾任意倒入河道；农村河道 由于传统的捻河泥等积肥活动的停止，水草滋生腐烂，河道淤泥积厚。俗话说“流水不 腐，腐水不流”，正是由于长期的河道淤泥抬高，河水流动减弱，影响了自净能力，也 加剧了河道的污染。同时根据嘉兴市水利局提供的关于水资源质量的数据表明；嘉兴市 2 0 世纪9 0 年代初期i i 、i 类水体( 达达标饮用水) 占5 0 ，类( 轻污染) 以上的水 体只占1 8 ，到2 0 0 0 年，嘉兴境内已无i i i 类水体，类水体占6 9 ，5 ，v ( 重污染) 类水体占3 0 5 嘣2 ，2 0 0 3 年对嘉兴全市境内运河、河网和湖泊等3 2 个主要水体7 6 个 断面的监测结果，采用g b 3 8 3 8 2 0 0 2 地表水环境质量标准1 2 个监测项目( 含氨氮 和总磷) 进行评价，在全市3 2 个水体中，l i i 类水体有3 个，类水体有1 9 个，v 类水体有9 个，劣于v 类水体有6 9 个。到2 0 0 4 年，嘉兴的i i l 类水体占1 ，类水 体占1 0 ，v 类及劣于v 类的水体占8 9 1 2 4 】。另一方面水资源总量不足，综合利用程 度低，浪费严重。居民生活用水回归利用率低，特别是农业用水漫灌现象比较严重，水 资源浪费严重。工业用水重复利用率只有5 6 ，仍有很大潜力可挖。此外用水结构不 合理，也使水资源浪费严重，一方面居民饮用的自来水取自于易受污染，已受污染，水 质差的河水，另一方面却把取之于地下洁净质优的深层地下水用于工业；全市有7 2 2 的深层地下水用之于工业，属于结构性不合理，造成了水处理成本增加1 2 ”。 1 3 解决嘉兴市水问题的措施 1 3 1 修建供水工程【2 5 1 嘉兴市目前计划在三年内实现并网供水，以市区为中心，构筑石臼漾水厂、南郊水厂、 中环南路调峰水库“三足鼎立”的格局和“二环六放射”的供水网络，并与秀城、秀洲两 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 区1 0 个建制镇并网供水。新近完成的嘉兴市给水工程专项规划提出用3 年时间构 筑市本级供水体系，实现城乡供水一体化，让农民也用上优质自来水。中期以各县( 市) 为单位实施区域供水。根据市域人口、城镇、产业发展趋势，初步预测市域供水总规模为： 3 3 5 万吨，日。各县( 市) 供水规模分别为：嘉兴市区，9 0 万吨，日；滨海新城，4 5 万吨， 日；嘉善，4 0 万吨日；平湖，3 5 万吨日；海宁，5 0 万吨日；海盐，2 5 万吨日；桐乡， 5 0 万吨日f 2 6 1 。 区域供水是城市化水平达到一定阶段的标志。由于受管理体制和地域条件的限制， 长期以来，嘉兴市区地面供水管网一直局限在城市范围内。为了进一步增强嘉兴中心城 市的集聚和辐射能力，减少地下水的开采量，按照区域供水的思路，2 0 0 4 年嘉兴市实 施了三大供水工程：投资8 4 7 5 万元建设日供水能力8 万吨的石臼漾水厂扩容工程；投资 1 0 7 9 4 7 万元建设万吨级调蓄水库，2 0 0 4 年夏供水高峰期已投入运行；日供水能力达1 5 万吨的南郊水厂首期建设的前期工作已经启动，供水管道建设已完成2 8 2 4 公里。目前， 市区的供水范围东至大桥镇，南到南郊河，西达秀洲工业园区，北到王江泾工业园区。 同时，以东方路为起点，沿0 7 省道、中环东路至角里街的东线供水环网段和以中山路 为起点，沿中环西路至万国路的西线供水环网段均已投入运行。此外，南郊水厂、石臼 漾水厂扩容工程的主供水管网建设也已启动。2 0 0 4 年6 月底完成石臼漾水厂扩容工程 安装调试，夏季供水高峰前并网供水；开展南郊水厂工程可行性报告、初步设计和征迁 等前期工作；石臼漾水厂扩容工程、南郊水厂工程主供水管网2 0 0 5 年已完成洪波路、 3 2 0 国道至中环南路、中环东路延伸段建设；围绕区域供水管网建设，铺设了城东路至 湘家荡供水管线、城北路至王江泾供水管线、万国路至王店镇供水管线；延伸至新塍的 供水管线，完善大桥镇、余新镇区域内的供水管道。 1 3 2 采用传统方式治污瞄】 嘉兴城市对污水的处理主要采用传统的治理方法，即在污染产生以后再进行无害化 处理，先由市区各大管网收集后集中输送到污水处理厂处理，再排放至水体。嘉兴市市 区和其他各县市区的排水系统，在老城区基本上为不完整的合流制系统，新建小区一般 雨污分流，污水进行集中处理排放，市污水采取分区域集中处理的方式进行处理，分别 对市区、嘉善县、海盐县、平湖市实行区域污水集中处理。在海盐场前建设市域污水处 理厂，日处理能力达到5 6 万吨。规划在海宁丁桥镇、盐仓镇建设两个污水处理厂，处 理能力总共达到3 5 万吨日。规划在桐乡城区及崇福镇建设污水处理厂，处理能力共达 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 到3 5 4 0 万吨日。加快城市污水处理厂和集中污水处理工程建设步伐建设城市污水 处理厂，对工业和生活污水进行集中处理，是我国目前各城市处理污水、改善水环境质 量所采取的普遍做法。目前，嘉兴已有海宁农业开发区和秀洲区王江泾镇、洪合镇建有 三座小型的城镇污水处理厂。目前嘉兴联合污水处理厂日处理污水3 0 万吨，是嘉兴市 最大的城市污水处理厂，它的治污规模在省内也是首届一指的。但传统的水污染治理方 法只注意到污水处理与排放，将排水系统功能定位在防止内涝，改善生活环境和保护公 共水域水质之上，甚至有的污水处理厂连改善生活环境和保护公共水域水质也未做到， 浙江省环保局2 0 0 6 年2 月2 4 日公布了浙江首批2 8 家环保不良信用企业名单，有1 3 家投巨资建造的污水处理厂也在其中。其中嘉兴有6 家污水处理厂排放的水未符合排放 标准1 2 7 】。 1 3 3 推行中水回用，挖掘节水潜力 节水不仅可以有效地减少对城市水资源的需求，同时也可以相应地降低城市排污负 荷，减轻城市对区域水环境的水量和水质上的双重压力。在嘉兴节水战略主要从提高水 的重复利用率、解决城市供水和使用过程中的跑、冒、滴、漏现象、以及推广节水器具 等这几方面着手。随着嘉兴城市化进程的加快和经济建设的发展，以上方法并不能真正 解决嘉兴城市用水供需的矛盾、减少水环境的污染。解决嘉兴城市用水供需矛盾、减少 污染的较有效、直接、经济的手段就是中水利用，中水利用可以缓解水环境污染和水资 源短缺。中水回用系统与长距离引水相比，有众多优势【2 8 1 。如天津引滦水资源费0 4 元 m 3 ，运营费中水回用系统可节约2 0 9 ，若再考虑引水工程的投资费用，则经济效益 更可观。同时给水经使用后5 0 成为污水，若将这部分处理，应用于工业冷却、农业 灌溉、城市绿化、河道补充水，喷洒路面等市政杂用水，也将成为城市的第二水源。中 水的利用可以有效的缓解水厂的改、扩建，城市市政管网的扩容。将污水就近回用可以 有效减少排污量，缓解污水处理厂的紧张状况。中水回用可节省水资源，减少水资源污 染，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。一般而言，商住小区设置中水系统可 节水7 0 ，研究单位可节水4 0 ，民用住宅区可节水3 0 ，日本某些建筑物节水率达 7 6 。深圳市规定建筑面积大于2 万m 2 的商住区，4 万m 2 以上的办公建筑，日排水量 2 5 0 m 3 以上须设置中水设施。1 9 9 2 年符合此规定的有2 0 0 项，可节水3 2 万m 3 d 。其既 能节约用水，又能保护环境，并能取得巨大的经济、社会效益。污水资源化是立足本地 区水资源，现实可行的有效措施，将污水处理、净化作为城市低水质用水的第二水源， 浙江大学申请硕士学位论文第一章概述 具有开源，节流与环境保护的综合效益，建立各种形式的水回用系统是避免水资源浪 费的有效措施。节水不是简单的限制供水，而是合理用水与提高水的有效利用率。“中 水道”技术是城市污水资源化中不可分制的一部分。城市水系统中增加中水回用的子系 统，采用该方法相当于增加水系统的供水能力和可用水量，其效果也等同于增加水源的 补给量，有助于改良城市水系统的循环模式，促进城市水系统的良性循环。世界各国越 来越多的实践表明，在规范的技术保证下，中水是一种安全可靠的替代水源，越来越多 的城市建立了中水的单元、小区或区域循环系统，如北京、天津、大连等各城市。通过 建立水的单元、小区或匿域循环系统，可以同时控制和溅少系统内的污染负荷排放，与 远距离调水相比，污水回用具有明显的优势。 中水回用减少了为满足用水要求而必须从环境中取水的数量，于水量有益；同时也 减少了排放环境的污染物，于水质有益。中水回用减少排放水体中磷氮总量，比新建的 水利工程易上马，对生态环境几乎不产生遗留隐患，而且减少对区域的水环境造成的污 染影响。因此，推行中水回用战略，有利于嘉兴水环境的良性循环，比传统意义的开源 更有意义。中水回用可缓解给排水工程投资的巨大缺口。随着政府对供水专营权的逐步 放开和水价的逐步上涨，水务市场日渐活跃。同时水务市场的资金短缺也渐渐显现出来。 虽然2 0 世纪9 0 年代以后，我国城市供水固定资产投资额年均递增1 8 。2 ，预计“十五” 期间，我国还有超过3 0 0 亿元的陈旧供水设旌面临更新改造，如果再加上采用深度处理 对工艺升级换代的压力，供水投资缺口将更大。污水排放量的急剧增加，也会导致污水 工程上的投资缺口的增加。而实际上，许多污水处理厂由于运行资金不足处于半运行状 态。中水回用系统减少了宝贵的城市自来水用量，因此相应减少了城市自来水处理和输 送设施的投资；中水回用系统减少了污水排放量，由此减少控制水体污染引起的治理费 用，带来可观的环境效益和经济效益。到2 0 1 0 年，我国北方缺水城市的再生水直接利 用率将达到城市污水排放量的l o 1 5 ，南方沿海缺水城市达到5 1 0 ；到2 0 1 5 年， 北方缺水城市将达到2 0 一2 5 ，南方沿海缺水城市则达到1 0 一1 5 。2 0 1 0 年，我国 城市污水再生利用设计生产能力规划达到6 8 0 万m 3 ，天，再生水工程新增投资约1 0 0 亿 元，再生水服务收费有可能接近1 5 亿元1 2 9 1 。 1 4 本文所作的主要工作 随着嘉兴经济快速增长，用水量和污水排放量急剧增加，寻找城市水环境良性循环 浙江大学申请硕士学位论文 第一章概述 的途径，实现水环境的可持续建设，已成为嘉兴水环境可持续发展迫切需要解决的问 题。而中水回用是解决水质性缺水城市用水供需矛盾、较有效、直接、经济的手段之一， 为此本文以水质性缺水城市一嘉兴市为例对中水利用进行了分析和总结，主要作了如下 工作： 1 、对嘉兴市的水情进行了分析归纳； 2 、分析和探讨了嘉兴市中水利用的必要性、可行性及实行中水利用的有利条件； 3 、对中水的分类、水源、处理方法进行了分析和总结； 4 、对中水利用进行了经济分析和评价； 5 、对中水发展较早城市中水利用中的不足之处进行了分析，总结了解决办法，并 提出了一些建议。 浙江大学申请硕士学位论文第二章嘉兴市中水利用的背景分析 第二章嘉兴市中水利用的背景分析 2 1 嘉兴市中水利用的必要性分析 2 1 1 水环境改善的需要【3 0 1 水体污染对人体造成危害，一方面通过饮用受污染的地表水或地下水，致病微生物， 有机物、重金属等污染物经消化道吸收，直接对人体产生影响；另一方面是通过食物链 和人体的接触，随食物、呼吸和皮肤吸收等间接作用于人体，最终影响人体健康。居民 生活用水是城市用水的重要组成部分，一般占城市总用水量的4 0 一7 0 左右，对城市 给排水工程规模的影响很大。因此，在嘉兴地区推行中水回用，以排水系统的最小单元 建筑或建筑群为点源进行处理，在污染发生前进行源削减，使城市污水的污染控制“最 小化”，可以减轻危害，特别是长期的危害。采用污水作为中水原水，就近回用，缩短 了输送距离，同时减少了水环境中的取水量，减少污染物排放量，减少排放水体中磷氮 总量，降低污染水源的几率，从而减轻城市供水管网的负荷，因此，推行中水利用战略 对改善嘉兴的水环境比传统意义的开源更有意义。城市生活污水水量稳定、就近可得、 易于收集，加之明显的长期技术比较优势和较小的长期投资风险，越来越多的城市建立 了中水的单元、小区或区域循环系统，如北京、天津、大连等城市。通过建立水的单元、 小区或区域循环系统，可以同时控制和减少系统内的污染负荷排放，与远距离调水相比， 污水回用具有明显的优势。 2 1 2 水资源可持续发展的需要f 3 1 】 水环境污染和水资源短缺是我国目前面临的主要环境问题之一。近2 0 年来，造成我 国水环境污染的主要原因为：一是水环境资源的价值未能在市场中得以体现，造成环境 资源市场失灵。水也一样，尽管人的生命离不开水，水的使用价值很大，但由于受以往 水是“取之不尽、用之不竭”的观念影响，水的价值一直未能以价格的形式在市场上作 为商品得以体现，造成水得不到大众的珍惜和保护；二是可持续发展没有真正落到实处。 尽管国家已三令五申不能以“牺牲环境为代价发展经济”，但对一个地区、一个单位， 浙江大学申请硕士学位论文第二章嘉兴市中水利用的背景分析 缺少统筹协调发展，片面追求局部利润最大化的情况时有发生。而区域性污水集中治 理远滞后于经济的发展和人口的增长。三是局部存在管理部门职能交叉，执法力度欠缺。 以上种种因素，导致环境污染日趋严重，尤其是水资源短缺已严重制约了社会经济的快 速发展。 水资源是指逐年可以更新的那部分淡水，水资源可持续利用是指既能满足城市建 设、生产、生活对水量增加和水质提高的需求，又能确保水资源的永续利用，并为后代 人发展对水资源更高需求提供更大的空间和机遇。水资源系统作为自然界一个重要的子 系统，承担着物质和能量传输的重要任务，为社会经济发展提供资源支持基础，是国家 经济和社会可持续发展的战略性资源。水资源的开发利用必然影响水系统的内在规律， 并进而影响其他相关系统。因此，水资源的可持续开发利用必须强调其赋存和利用环境 的协调。对于水资源本身，尽管水资源是可再生的，但不能直接说明水资源是可持续开 发利用的，其再生需要一定的环境条件，而且再生存在不同的周期性，特别是某些水资 源再生周期是十分漫长的，如赋存于5 0 0 米以内的地下水的平均再生周期为8 1 年，湖泊 水为1 6 年【8 l 。水资源是被动地利用，但是人类对这种被动性是有一定限度的。水资源的 可持续开发利用必须保证水资源可再生所需要的环境条件，必须使开发率低于水资源的 可再生率。水资源可持续开发利用中的关键性问题