福建石狮市城市景观用水的水源、存在问题及其成本分析

福建石狮市城市景观用水的水源、存在问题及其成本分析
一、项目背景
复述我院两位英俊哥昨天介绍的情况，福建省石狮市拟建的景观河道中目前并无自然水体流入，需从外部引入水流，经处理达标后作为景观水以形成城市景观，并于城市景观河道末端与其他水体汇合，共同作为下游农田的灌溉水供当地农民使用。

目前，可供选择的水源有城市污水处理厂一级标准B标准出水、由晋江市引入的南低渠劣五类水以及海水。

这些水源经过一定处理之后可单独或者共同用作石狮市的景观河道补水。

随后篇幅将从水处理成本和水处理工程生态影响这两个角度分析上述3种水源使用的合理性。

二、水源1：基于现有城市污水厂一级B出水生产再生水
通过对比我国《再生水水质标准》（图一）以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》（图二）可知，除了“溶解氧”和“石油类”两项指标在污水厂排放标准中未作要求，以及“阴离子表面活性剂”指标稍有超过之外（0.5 > 0.3，mg/L），污水处理厂的一级标准A标准基本可以满足河道类观赏性景观环境用水的要求。

表一：
表二：
石狮市现有污水处理厂出水可达到一级标准B标准出水，通过提标改造实现一级A标准出水并控制“阴离子表面活性剂”指标后，该出水即可直接用于石狮市景观河道的补水。

国内污水处理厂出水达不到一级标准A标准要求的指标一般为总磷（0.5 mg/L）和悬浮物（10 mg/L），这两项指标可通过加入加药除磷和工艺末端增设砂滤池进一步降低悬浮物来实现达标。

由于国内各污水处理厂出水磷浓度有一定差异，处理规模也不尽相同，所以提标改造的运行费用不好估算，我
院水环境所刘总认为将吨水费用估算值定为0.4元/吨较为合理。

值得注意的是，由于污水处理厂的出水水量有限，若要单独将水源用作景观河道补水，则需通过下游水闸隔挡来适当控制水力停留时间，以形成景观河道水面。

三、水源2：经处理的南低渠劣五类水
南低渠起源于南安市丰州镇金鸡村，引水渠全长52.46公里，晋江市出境口为西滨镇杏坂村，石狮市入境口为宝盖镇雪上村交变电站处。

此水体感官性状较差，呈灰浊状态，水面经常漂浮水葫芦和生活垃圾。

于2012年测定的该水体水质指标为,COD: 67mg/L, NH3-N: 11.2mg/L; 2013年1月至5月测定的水质指标为,COD: 48mg/L,
NH3-N:13.07mg/L。

以上水质指标均已超过我国地表V类水的响应标准限值，即此水体为劣五类水体。

此水源需经过污水处理厂处理并达到一级A标准后，方可用于石狮市景观河道补水。

由于目前国内广泛采用建设-经营-转让（BOT）或者移交-经营-
移交（TOT）的方式来经营污水处理厂，且特许经营期一般都是30年，因此特选用30年的全寿命周期、AAO工艺以及8000吨/天的污水处理厂全寿命周期成本作为参考[1]。

一般污水处理厂的全寿命成本由建设成本和运行成本组成。

建设成本是指投资方按照预先设计的建设被容、规模、标准、功能、水质要求和使用要求将污水处理厂建成并验收合格交付使用之前发生的
全部支出，其中包括土建工程投资、机械设备采购、安装调试费、设计费等；运行成本是维持污水处理厂日常运转所发生的支出，其中包
括电费、药剂费、人员薪酬、资产折旧费、设备维修维护费、其他费用等。

一下“图三”及“图四”所示为耿建新等计算的响应污水处理厂全寿命建设成本（0.41元/吨）和运行成本（1.07元/吨）[1]。

与水源1中类似，处理出水还应增加0.4元/吨的深度处理费用，在进一步除磷和降低悬浮物指标后，方可用作景观河道补水。

表三：
表四：
四、水源3：海水
海水虽然较一般河水清洁，但由于所含盐度极高，直接用于河道景观补水将造成补水区域土壤严重盐渍化、地下水污染，并造成下游使用该水源灌溉的农田板结，作物死亡，该地区原有生态系统将遭到毁灭性的打击甚至崩溃。

据查，福建省闽江口以北海域平均盐度为 2.82% - 3.07%，闽江口以南增至3.2%以上，即石狮市可利用的海水盐度约为32000 mg/L。

一般认为，矿化度小于1 g/L(盐度为1000mg/L)的水才可适应于所有农作物的灌溉[2],而污水厂可适应的进水盐度则在3000mg/L左右[3]，盐度达到5000mg/L时细胞将会出现细胞脱水现象，造成污水处理厂工艺失效。

由上述数据可知，若要以海水作为石狮市景观河道补水的单一水源，则需要对大约97%的海水进行淡化处理，即“适度淡化”处理，需对约97%的海水进行完全淡化。

现有的海水淡化技术中使用最多的是反渗透法和蒸馏法。

2010年
的世界淡化水产量中，反渗透发（RO）占61%，多级闪蒸法（MSF）占26%，余下为多效蒸馏（MED）及其他淡化方法[4]。

其中，中东国家由于能源便宜，淡水需求量较大，几乎依赖海水淡化水，因而在实际建设当中多采用多级闪蒸技术，虽然能耗较高，但是产量巨大。

我国能源价格较贵，在规模化海水淡化工程中多采用反渗透技术[5]。

《海水淡化及海水与苦咸水利用》中提到，目前全世界除海湾国家外，美洲、亚洲和欧洲的海水淡化装置基本上都以反渗透法为首选，其最大的优点为节能，能耗仅为蒸馏法的1/4，万吨级二级反渗透海水淡化工程的制水费用约为4.5元/吨[6]，具体见图五。

表五：
按目前的海水淡化技术水平，制水成本一般在5 - 7元/吨；另据了解，曹妃甸海水淡化厂（日产5万吨）出厂价是5.99元/吨，青岛百发海水淡化厂（日产10万吨）是7元/吨[7]。

海水淡化的成本主要包括能耗、固定资产折旧和日常运行费用三部分，今年来海水淡化成本的降低主要是得益于设备价格的大幅下降（目前反渗透膜的价格只有10年前的1/5）。

但由于目前膜成本降低
的潜力已经相对有限，加之不断上涨的能源、人工和原材料价格，进一步降低海水淡化成本的难度越来越大。

值得注意的是，目前我国各海水淡化厂无法降低生产成本的一个重要原因可能是由于负荷率低造成的设备折旧费和运行成本居高不下，北京某再生水厂以33.33%的负荷率运行时，生产成本为5.18元/吨，其中设备折旧费为0.83元/吨，运行成本为4.35元/吨；若水厂以满负荷运行，则有可能将生产成本降至2.90元/吨，其中设备折旧费0.28元/吨，运行成本2.62元/吨[8]。

除了价格居高不下之外，使用淡化海水作为景观河道补水和下游农业灌溉水，还有如下生态影响：
首先，淡化海水水质无法与天然淡水相比。

通常，在使用反渗透膜淡化海水的过程中，其对水中各种离子的脱除率可达97%，但是对硼酸的去除效果却不是很理想。

这是因为硼酸是不带电的非极性分子，平均大小为2.1*10-10，仅为水分子大小的2倍，因此像水分子一样，硼酸分子也能够与反渗透膜的活性基团形成氢键并逐渐扩散到膜的另一侧。

这就同时带来了膜法生产的淡化海水硼含量超标以及淡化海水中有益矿物质含量很低这两个问题。

硼超标淡水用于浇灌植物可造成其枯萎甚至死亡，而其他微量营养元素的缺失，显然也不利于农作物的生长。

其次，海水淡化后产生的浓盐水排海对生态环境造成的影响不容忽视。

在目前技术下，淡化海水产生的高盐废水盐度比海水增加约一倍，
一般有直接排海和化工制盐两种处理方式，现行条件制约下制盐处理很少采用。

大量浓盐水排海后，将严重扰乱附近海域的海洋生态环境，对耐盐性较差的海洋生物产生显著影响，可造成渔业等海洋经济损失以及加剧近海污染较严重地区的海洋生态环境恶化。

再次，海水淡化后浓盐水排放带来重金属污染。

海水淡化厂浓排水中含有多种重金属，其主要来自于淡化厂管道系统的腐蚀溶解和冲刷脱落等，其中浓度最高的是铜和铁，而铬的毒性较强[9]。

海水淡化厂浓排水中Cu2+浓度高于正常海水200倍，其对海洋生物的影响尤其值得关注[9]。

重金属直接排入大海后，除直接对海洋生物造成毒害之外，还会通过生物富集和食物链传递，最终通过该海域海产品进入人体并造成危害。

参考文献：
[1] 耿建新，黄冰，周晶. 污水厂全寿命周期成本分析. 财会月刊，2012.12 中旬
[2] 吴忠东，王全九，苏莹. 微咸水进行农田灌溉的研究. 人民黄河，2005，Vol.27, NO.5
[3] 香港沙田水厂。

[4] 蔺智泉. 海水淡化对海洋环境影响的研究. 青岛：中国海洋大学博士学位论文，2012
[5] 高培然. 天津滨海新区海水利用管理研究. 天津：天津大学硕士研究生学位论文，2009
[6] 高从堦. 海水淡化及海水与苦咸水利用，北京：高等教育出版社，2007，160 - 161
[7] 高玉屏. 我国现有技术条件下海水淡化成本构成分析. 水利技术监督，2013年第一期
[8] 汤芳，孙迎雪，石晔等. 污水再生处理微滤-反渗透工艺经济分析. 环境工程学报，Vol.7, NO.2
[9] 高忠文，蔺智泉，王铎，等. 我国海水利用现状及其对环境的影响 [J]. 海洋环境科学,2008,27(6):671 - 676。