以再生水为载体的城市区域水环境系统构建_百替生物

以再生水为载体的城市区域水环境系统构建
颜秀勤 1 廖飞凤 1 李健 2 陈双星 2 唐运平 3 关代宇 2
(1.国家城市给水排水工程技术研究中心；2.天津开发区新水源科技股份有限公司； 3.天津市环境保护科学研究院)
摘
要
本文介绍了再生水在天津经济技术开发区城市水环境中的应用，从以再生水为载体的城市水环境系统构建的

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2.7
海水淡化 冷却用水 1.2
1.5
新水源一厂 0.5
1.0
脱盐水 供用户
物化深度处理 3.1 污水处理厂二级出水 （再生水水源） 5 1.9 排海 4 0. 0.4 景观环境水体用水 0.1 1.5
浓水排放 1.0 脱盐水 供用户
图 3.1-1
3.2 水源与水量调配
天津开发区水环境系统构建方案示意图
在开发区景观生态环境水体的构建中，再生水是作为唯一的补给水源。这里所说的再生水 （Reclaimed Water），是指城市污水经再生工艺进行充分可靠处理后，满足特定用途水质和安全性要 求，可输送到某个区域或指定用户再用的水。 可以把带有深度处理的城市污水处理厂看作生产低品质再生水的低级再生水厂，这类再生水将作 为水源补充到景观生态环境水体中， 在流动和营造景观的同时进行着生态净化处理， 进一步改善水质， 随后将作为生产高品质再生水的高级再生水厂水源。
1 前言
社会经济的快速发展使我国现存的水资源短缺和水环境恶化双重危机愈显突出。为此，科技 部在“十五”国家 12 个重大科技专项中设立了“水污染控制技术与治理工程”专项，而 “城市 水环境质量改善技术与综合示范”为其一重要研究项目。备受水资源短缺和水环境质量低下困扰 的天津滨海新区，以天津经济技术开发区为切入点，结合区域优势，申请了 “天津滨海新区水环 境质量改善技术与综合示范”项目，成为国家“水专项”中 11 个子项目之一。 天津经济技术开发区是以发展高新技术产业为主的现代化工业沿海经济技术开发区。 淡水资 源严重短缺和土壤盐碱化是开发区水环境质量改善面临的两大突出难题。根据这一特点，项目研 究以“水的健康循环”和“可持续发展与管理”理念为指导思想，构建以再生水为水源的新型城 市水环境系统，探寻改善区域水环境质量的途径。其核心是将区域内的再生水生产设施、再生水 输配系统、储水设施与景观水体以及各种用水场所连接成一个相互关联、相互依托、统一协调的 循环系统，并在这一系统中同时实现水环境治理、污水再生利用、生态环境建设、景观环境建设 和人文环境改善的综合性功能目标，体现“以人为本”而又“回归自然”的精神和宗旨，使之成 为城市建设及可持续发展的重要基础。
新水源二厂 （待建） 0.5
水量损失
浓水排放 注：1.海水淡化产水量为 100%的条件下； 2.数值为非冬季水量； 3 3.数值单位为万 m /d。
图 3.2-1
再生水利用近期水量调配图
但是，由于天津开发区地处渤海之滨，为在原来盐碱滩上填土垫地开发建设而成，地质条件差， 地下水位高，尽管对下水道采用了“切、堵、截、分流”等工程措施，但排水管网中仍不可避免地渗 入了地下苦咸水，污水处理厂的进水中氯化物和全盐量浓度仍然很高。进厂污水氯离子和全盐量旱季 分别为 1220mg/L 和 2290mg/L，雨季分别为 2550mg/L 和 5075mg/L。这对于景观环境用水没有太大影 响，但若是用于工业及绿化等用水，就必须经过脱盐处理，这也是新水源一厂和二厂选择双膜法处理 工艺的主要原因。 开发区污水处理厂设计与实际进出水水质主要指标见表 3.3-1。 表 3.3-1
2 天津开发区水环境特点
2.1 淡水资源匮乏，供需矛盾突出 service@
天津开发区处于缺水的华北地区，与天津市内及各区县一样，开发区境内没有淡水资源，其供水 水源主要依赖外调水——滦河水。但开发区处于引滦供水系统的末端，一旦遇上干旱缺水的季节，上 游水资源紧缺，开发区即会出现“高价难买无源之水”的局面。目前开发区的供水指标为 18 万吨/日， 缺口 2 万吨/日。用水量的连年上升加剧了供需矛盾，根据规划，依其经济发展速度，在“十五”末开 发区供水需求将达到 42 万吨/日，而天津市已经没有多余的供水指标分配给开发区。目前本区域有限 的淡水资源在基本满足生活用水、尽可能保证工业生产用水之后，基本无剩余水量供生态用水。 2.2 无天然地面水体，人工水体功能单一 开发区内无天然的地面水体，所有池、河、湖皆为人工挖掘而成。除作为水源地的开发区净水厂 调节池外， 区内主要景观水体为一人工湖——泰丰公园景观湖， 湖水的补给来自开发区新水源一厂 （再 生水厂） 。 2.3 土地盐碱化，不利于植物生长 开发区是在滨海盐场的大面积盐池基础上填垫起来的， 由于近二百年的原盐生产， 本地区的水体、 土壤以及地下水形成了高盐度的现状， 一般含盐量都在 25000～38000 mg/kg 之间， Cl－含量在 10000～ 13000 mg/L 之间。土壤粘性大，透气性不良，土壤次生盐渍化严重，pH 值在 8.5 左右，这些条件对植 物生长十分不利，一般植物基本不能生长。现状植被调查发现只有零星的碱蓬群落，其它物种基本上 没有。
基本要素、水质改善与生态系统构建、水体功能保持与利用等方面探讨实现城市区域水良性循环的途径，可为滨海严 重缺水地区城市水环境质量的改善提供参考。 关键词 城市水环境；再生水；利用；天津经济技术开发区
Application s of Reclaimed Water in the Construct of Urban Water Applications Environment System
s of reclaimed water in the construct of TEDA urban water environment are introduced in this Abstract ： The application pplications ng are discussed : the basic elements in the construct of paper. The following key issues for keeping water healthy circulati circulating discussed: urban water environment system used reclaimed water as its one and only water source, the construct of ecosystem and the . It can be as references for the improvement of water quality, the function maintenance and the utilization of water body body. coastal cities that lack of water. , Tianjin Economic-technological Development Area Keyword: Urban Water Environment, Reclaimed Water, utilization utilization, (TEDA)
为了充分实现开发区内再生水资源的优化配置和高效利用， 根据区域现行 和潜在用户情况，确定了再生水厂建设方案，同时以海水淡化冷却为第一用 户，综合制定了再生水水量调配方案，编制了水量平衡图，以指导再生水的 生产与运行调度。
总体调度方案分为冬季（无景观环境水体用水）与非冬季，近期与远期，同时考虑海水淡化不同 产水量下的冷却水用量。 图 3.2-1 所示为近期非冬季条件下的再生水水量调配情况， 其他情况在此不详 述。 尽管城市污水处理厂的设计能力为 10 万 m3/d，但根据现阶段年平均处理水量约为 5～7 万 m3/d 的情况，在保证再生水供水安全稳定的前提下，近期物化深度处理再生水供水能力按 5 万 m3/d 设计。 3.3 水质目标 由于整个系统的构建是以再生水的利用为出发点，所以用水场所和再生水用户的要求是确定水质 目标首要考虑的因素。 � 再生水水源 天津开发区污水处理厂自 2000 年 5 月正式运行以来，运行状况良好，出水不仅能够满足现行《城 镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918－2002 的二级标准要求，BOD、氨氮、TN 还能达一级 B 标 准要求，使二级出水再生利用成为可能，为再生水循环利用系统的建立奠定了基础。

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开发区水环境系统构建方案见图 3.1-1。
海水淡化冷却用水 人工生态河道
（23 个中心岛、复合床、生态护岸）
人工生态河道
�植物床� 生物栅�
污水处理厂
（二级＋深度处理）
新水源一厂
再生水管网用户新水来自二厂人工景观湖(喷泉曝气、卵石床)
项目
污水处理厂二级出水水质主要指标
BOD COD (mg/L) 400 354 SS (mg/L) 200 255 4.39 15 26 2507 TP (mg/L) 氨氮 (mg/L) TN (mg/L) 氯化物 (mg/L)
(mg/L) 污水处理厂设计进水水质 污水处理厂实际进水水质(2003 年 平均) 二 级出 水 排 放 要 求（ GB 18918 － 2002 二级） 二级出水实际水质（2003 年平均） 4 30 150 133
3 新型水环境系统构建的基本要素
3.1 总体设计 根据天津开发区的水环境特点和地理特征，新型水环境系统的构建以再生水为主线，将水环境质 量的改善与再生水的利用紧密结合，将水环境系统纳入污水再生处理与利用系统中，以污水处理厂、 再生水厂、人工湖、人工河道以及用户围合形成一个水的健康循环系统。同时在水环境系统功能设计 上将景观与调蓄功能相结合、处理与输送功能相结合，构建一个综合性的城市区域生态基础设施。 开发区新型水环境系统主要由以下几部分构成： 人工河道：人工挖掘而成，主要功能为再生水输送和生态处理净化。通过人工修复各种生态植被， 使在输送再生水的同时水体得以进一步净化，达到并保持既定的水质目标。 人工湖：人工挖掘而成，主要功能为景观水体和再生水储存调蓄。在设计建造过程中将景观建设 与水体功能充分结合，在营造良好人文景观环境的同时使水体保持作为再生水厂水源的功能。 城市污水处理厂：已建成，设计处理规模为 10 万 m3/d，二级处理采用 DAT-IAT 工艺（后接物化 深度处理） ，出水作为再生水水源。 再生水厂：整个系统包括两座再生水厂，新水源一厂已建成，处理工艺为连续微过滤（CMF）＋ 反渗透（RO）的组合工艺（简称双膜法处理工艺） ，生产能力一期为 1 万 m3/d，二期为 3~4 万 m3/d； 新水源二厂待建，同样采用双膜法处理工艺，生产能力为 1 万 m3/d。 再生水用户：再生水厂提供的高品质再生水主要供应给工业用户（用于工业生产及冷却用水） ， 其 他还有绿化用水，主要是道路绿化带用水和公园绿地浇灌。此外，来自污水处理厂深度处理的较低品 质的再生水，一部分直接进入生态河道，另一部分结合正在建设之中的海水淡化工程，将首先作为海 水淡化冷却用水，随后再进入循环。