淺談鄭州市污水處理廠回水綜合利用工程

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一、水資源及利用情況

　　鄭州是一個(gè)降水量時(shí)空分布不均、水資源十分貧乏的地區(qū)，人均水資源年占有量不足230m3，還不到全省人均的一半，僅占全國(guó)人均水資源量的1／10，約為全球人均1/40，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市生產(chǎn)、生活的基本需求；鄭州市現(xiàn)被列為我國(guó)對(duì)33座最嚴(yán)重缺水的城市之一。多年來，水資源短缺一直是困擾鄭州市可持續(xù)發(fā)展的一大課題；特別是近年來，隨著城市化水平的不斷提高，經(jīng)濟(jì)及建設(shè)事業(yè)快速穩(wěn)定地發(fā)展，城市人日迅速膨脹，居民生活水平和環(huán)境質(zhì)量日益提高，用水量也隨之迅速增加，水資源供需矛盾變得越來越突出。另外，隨著氣候的變化和環(huán)境污染的日益加劇，水資源短缺現(xiàn)象漸趨嚴(yán)重。
　　早期鄭州市區(qū)供水以賈魯河水源為主，由于上游生態(tài)環(huán)境變壞、氣候干旱、上游水資源開發(fā)利用量加大等綜合因素，致使賈魯河及其支流賈峪河水源不足，尖崗、常莊兩座水庫天然蓄水量逐年減少，只能作為城市供水的備用水源。1970年后開始引用黃河水，目前黃河水供水量占城市供水量的3/4，地下水開采量占城市供水量的1/4。進(jìn)入九十年代以來，作為鄭州市主要供水水源的黃河流量較以往明顯減少，黃河花園日河段山于泥沙淤積，使河床抬高，造成“小洪水、高水位、大漫灘”的現(xiàn)象頻繁發(fā)生，近年來，黃河斷流形勢(shì)嚴(yán)峻，己逼近我省開封附近。目前黃河花園口河段水質(zhì)污染已較為嚴(yán)重，一般為Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；此外，突發(fā)性水污染事故也時(shí)有發(fā)生，使黃河水受到嚴(yán)重污染，為超地面水Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，黃河水源已不能滿足城市供水要求，市區(qū)供水受到了嚴(yán)重影響。鄭州市各水源地的污染狀況也十分嚴(yán)重，而作為鄭州市“大水缸” 的西流湖，其污染狀況更是觸目驚。已引起有關(guān)部門及公眾的高度重視，不日即著手進(jìn)行治理。
　　鄭州市地下水資源開發(fā)利用存在著缺乏規(guī)劃和管理、超量開采、水位持續(xù)下降、漏斗面積不斷擴(kuò)大等問題，存在開采層、開采區(qū)和開采時(shí)間集中的“三集中”現(xiàn)象，長(zhǎng)期“三集中”開采中深層水，已導(dǎo)致中深層地下水水位持續(xù)下降，形成地下水位下降漏斗，目前鄭州城市水廠及單位自備井地下水年開采量約6620萬m³；另據(jù)有關(guān)部門推測(cè)，僅市區(qū)都市村莊的地下水非法對(duì)采量每年就達(dá)1000萬m3,相當(dāng)于西流湖儲(chǔ)水量的二十倍。鄭州市的淺層地下水187km³和中深層水20km²的水質(zhì)己受到污染，淺層地下水因受污染已基本無法飲用，淺層地下水的回補(bǔ)又十分緩慢，如不采取有效措施，長(zhǎng)此以往將造成地下水資源枯竭、地面沉陷等難以挽回的后果。
　　以上可以看出，鄭州市的地面徑流（包括過境的黃河水流及境內(nèi)的河流等）及地下水資源短缺的形勢(shì)確實(shí)十分嚴(yán)峻，且存在著嚴(yán)重的污染，容不得絲毫的樂觀；隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，水資源供需矛盾將變得越來越突出，預(yù)計(jì)到2005年全市總需水量將達(dá)到168.6O萬m³/d，而鄭州市目前滿負(fù)荷供水能力只有127萬m³/d，也就是說，4年之后鄭州市供水缺口將超過40萬m³/d，而這其中還未考慮黃河斷流、水源污染等不確定因素。目前及今后，水資源短缺都將是鄭州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大制約因素。如果不增加新的供水水源和提高水的使用效率，鄭州市今后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市發(fā)展目標(biāo)必將因水的制約而受到大的影響。另據(jù)黃河水文資源研究所在一份報(bào)告預(yù)測(cè)，至2020年，黃河下游河道有可能全a竭，對(duì)于黃河水供水量約占城市總供水量的3／4的鄭州市來說，地下水幾乎是承載我們生存的最后儲(chǔ)備，是城市留給后代的唯一資源。因此，對(duì)有限的水資源進(jìn)行合理開發(fā)有效利用、開辟新的城市水源已刻不容緩。

二、污水回用的工程介紹

1、污水回用的必要性
　　隨著城市供水規(guī)模的迅速擴(kuò)大，城市污水量也隨之增加，目前鄭州市的污水量排放己達(dá)74萬m³/d，觸污水如不淤處理而直接排入河道或于農(nóng)灌，將造成極其嚴(yán)重的地而、河道及地下水污染。2000年12月28日，總投資7.6億元的鄭州市污水處理廠一期工程的建成投產(chǎn)，傾州市城市污水的處理能力達(dá)到40萬m³/d，污水處理率近55％，對(duì)城市環(huán)境和面貌的改善起到了積極的推動(dòng)作用。然而，大量處理后的污水如果直接排放，不僅會(huì)造成城市水資源的無端流失，而且使高額的建廠投資和水處理費(fèi)得不到有效的回收利用，任由“肥水”流入外人田是對(duì)資源和資金的極大浪費(fèi)。城市污水資源化既可緩解水的供需矛盾，又可減輕水污染程度并有效降低地下水的開采量，從而達(dá)到改善生活環(huán)境和面貌、提高城市品位的目的，這不僅是城市發(fā)展的需要，也是廣大市民的愿望和政府工作的一個(gè)重心。城市污水資源化是解決城市水資源短缺的一條重要途徑，它代表著當(dāng)今的時(shí)代潮流，具有十分廣闊的發(fā)展前景。鑒于目前水資源嚴(yán)重短缺的狀況，在鄭州市開展污水口用項(xiàng)目建設(shè)是十分必要和迫切的；目前該工程己被列為加快鄭州市城市化進(jìn)程十四項(xiàng)重點(diǎn)工程之一。
2、污水回用問題的提出
　　金水河由西南流向東北橫穿整個(gè)鄭州中心市區(qū)，經(jīng)燕莊至八里廟入東風(fēng)渠，是鄭州市一條主要泄洪河道，泄洪量占70%，對(duì)城市安全和人民生活以及市容市貌影響極大。金水河是一條季節(jié)性排洪河道，自上游修建水庫以來，清水完全斷流。金水河濱河公園是1997年市政府投資1．5億元興建的一座開放式公園，全長(zhǎng)11．3km，面積82.7公頃，其中綠化面積50公頃左右；由于河道水源缺乏，每年需從尖崗水庫輸水干管引水200-300萬噸，另在沿河綠化帶內(nèi)打淺井8眼，年采水量100萬噸左右。為改善河道景觀，建有10座閘壩，通過節(jié)節(jié)攔蓄，使河內(nèi)水深達(dá)0.5-3米，形成連貫水面面積20多萬平方米，增加水體30多萬方，加上兩岸各25米寬的綠化帶，猶如一條玉帶鑲嵌在市區(qū)的版圖上，成為一條景觀河。由于水量引入偏少且原水本已遭受污染，再加上水在河內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，造成了河水水質(zhì)的惡化，需定期更換清水，保持良好觀賞水面；由于水價(jià)。經(jīng)費(fèi)及管理體制等原因，金水河的正常引水受到很大影響，往往使河水得不到及時(shí)更換，大大影響了濱河公園的觀瞻效果。金水河清水源問題也日漸成為廣大市民所關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　熊耳河是市區(qū)南部的主要防洪排水河道，流經(jīng)鄭州市的二七區(qū)、管城區(qū)后，匯入東風(fēng)渠。熊耳河屬季節(jié)性河流，上游無水庫調(diào)蓄，旱季無水，澇季匯集大面積降水，形成洪水沿河渲泄，威脅著兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也影響到京廣、隴海兩大鐵路的安全。目前河道內(nèi)雜草叢生，緊靠河岸各種建筑物林立，垃圾、污水隨意傾倒，原有的橋梁大都破舊孔徑偏小，嚴(yán)重阻水，下游多年來未加整治，斷面偏小，堤防殘缺不全，坡緩泄水慢，排洪能力低，一遇洪水就漫溢河道、堤防，造成災(zāi)害。平時(shí)河道內(nèi)主要排放沿河附近的生產(chǎn)和生活污水。在金水河完成綜合治理后，有鄭州市第二條“龍須溝”之稱的熊耳河的綜合治理已列入明年工作計(jì)劃。問題是熊耳河濱河公園建成后，污水被全部截流，河道將處于干涸無水的境地，今后熊耳河清水源也將成為一個(gè)極其現(xiàn)實(shí)的問題。
　　就現(xiàn)實(shí)情況而言，污水回水用作上述河道水源是唯一切實(shí)可行的辦法，其將成為穩(wěn)定可靠的景觀水源，可徹底改善河道水質(zhì)，使昔日的“龍須溝”變成景觀河。
2、水質(zhì)情況
　　為滿足回用水水質(zhì)要求，首先需對(duì)二級(jí)污水處理廠出水進(jìn)行三級(jí)深度處理。根據(jù)城市污水二級(jí)處理的主要出水指標(biāo)要求（見表1），鄭州市污水處理廠一期工程的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)見表2。通過表1和表2的對(duì)比可以看出，鄭州市污水廠設(shè)計(jì)出水指標(biāo)完全符合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求；但對(duì)于NHN3-N與P的去除作用較弱，N、P含量達(dá)到一定的指標(biāo)就可能引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化，因而三級(jí)處理的重點(diǎn)應(yīng)放在在脫氮除磷上，同時(shí)應(yīng)滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GHZB1-1999）的要求，見表3。根據(jù)回水用途及將來綜合開發(fā)項(xiàng)目對(duì)水質(zhì)的要求，計(jì)劃按表3中所列Ⅲ11或Ⅳ類水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行三級(jí)深度處理。

表1  城市污水處理主要排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/L)指標(biāo)CODcrBOD₅SSNH₃-N總P一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)602020150.5二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1203030251.0

表2 鄭州市污水處理廠設(shè)計(jì)主要水質(zhì)指標(biāo)（mg/L)指標(biāo)CODcrBOD₅SSNH₃-N總P進(jìn)水350150220304.0出水1002030251.0處理程度71%71%87%86%75%

表3  地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值（mg/L)分類總磷（P計(jì)）凱氏氮CODcrBOD₅備注Ⅰ≤0.02≤0.5≤15≤3主要適用于源頭、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)Ⅱ≤0.1≤0.5≤15≤3主要適用于集中式生活飲用水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍貴魚類保護(hù)區(qū)魚蝦產(chǎn)卵場(chǎng)等Ⅲ≤0.1≤1≤20≤4主要適用于集中式生活飲用水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚類保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)Ⅳ≤0.2≤2≤30≤6主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)Ⅴ≤0.2≤3≤40≤10主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域

3、工程簡(jiǎn)介
　　污水廠出水經(jīng)過三級(jí)處理后，用水泵加壓輸送至金水河上游的金海水庫（原址）和熊耳河的上游，以原庫區(qū)為基礎(chǔ)建設(shè)調(diào)蓄池，在充分發(fā)揮水庫對(duì)城市防洪所起作用的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開發(fā)其調(diào)蓄和水體景觀功能；口水通過庫區(qū)湖面水體的調(diào)蓄后，作為兩河上游水源沿河道排放，徹底改善河水水質(zhì)，形成良好的城市河道水體景觀。將來逐步發(fā)展輸水管線及河道周邊地區(qū)的綠化噴灌、沖洗、燒酒等衛(wèi)生用水的綜合利用項(xiàng)目，進(jìn)而發(fā)展城市中水系統(tǒng)，開發(fā)調(diào)蓄池景觀、防護(hù)隔離帶的綠化、美化、服務(wù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)建設(shè)，使城市檔次和品位得到明顯提高。
　　項(xiàng)目一期的三級(jí)水處理及供水設(shè)施暫按10萬m³/d規(guī)模一次性投資建成，并適當(dāng)預(yù)留發(fā)展空間；水處理及加壓設(shè)施計(jì)劃建設(shè)在鄭州市東郊東風(fēng)渠與七里河交日處的三角地帶，位于市污水廠出水口附近；調(diào)蓄地位置設(shè)在桐柏路以東、航海路以南、工人路以西、南三環(huán)以北地區(qū)；其間為三級(jí)水處理廠向調(diào)蓄池供水的輸水管線，線路總長(zhǎng)約21km。工程總投資約990萬元?？谒倪M(jìn)一步綜合利用以及景觀、綠化、服務(wù)等相關(guān)項(xiàng)目的開發(fā)及實(shí)施規(guī)模等，將來視項(xiàng)目實(shí)施的效果及發(fā)展前景而定。
　　蓄水池建設(shè)通過測(cè)清淤，擴(kuò)大了湖面面積，使金海水庫庫容由原來的138.5萬m³增加到500萬m³以上，大大增強(qiáng)了原金海水庫的防洪調(diào)蓄能力，可確保水庫及城市安全。鑒于調(diào)蓄池位于金水河上游，其景觀水通過閘門控制，可自流排入金水河，通過節(jié)節(jié)攔蓄，使河內(nèi)形成連貫水面，同時(shí)增加了河道的蓄水量。人民公園和紫荊山公園與金水河毗鄰，河道水體不僅為兩大公園增添了景觀，同時(shí)也為園中小湖提供了清水源，將園內(nèi)水體、水景等修飾改造，與金水河形成貫通的水體，擴(kuò)大了水域面積，變死水為活水，增加了水體動(dòng)感和觀賞勝，開發(fā)、健全國(guó)內(nèi)水體娛樂項(xiàng)目，使公園環(huán)境質(zhì)量得到明顯改觀。熊耳河上游距調(diào)蓄池的最近距離尚有21km，熊耳河完成截污及濱河公園建成后，可通過輸水管中途分水或調(diào)蓄池水加壓等方式向熊耳河上游提供3萬m³/d左右的景觀水源。在河道下游，排放水仍可實(shí)施農(nóng)灌，發(fā)展高效農(nóng)業(yè)。

三、前景展望及設(shè)想

　　1、景觀建設(shè)方面 通過建設(shè)調(diào)蓄池、引水進(jìn)入市內(nèi)河道，形成湖面及河道景觀水體；建設(shè)水體防護(hù)隔離帶，搞好綠化和景點(diǎn)建設(shè)。
　　2、綜合利用方面 首先可通過泵站加壓解決金水河濱河公園、綠城廣場(chǎng)、碧沙崗公園、人民公園、紫荊山公園以及有河南“長(zhǎng)安街”之稱的金水路東段等公共綠地噴灌、人工噴泉、水景。沖洗車輛、澆灑道路及行道樹澆灌等用水；依托金水河沿河地帶大的賓館、飯店、機(jī)關(guān)事業(yè)單位。大中專院校集中的優(yōu)勢(shì)地位，實(shí)行分質(zhì)供水，改造建設(shè)中水系統(tǒng)，實(shí)施開發(fā)帶動(dòng)戰(zhàn)略，建設(shè)開放式口水使用體系，使污水利用資源化、長(zhǎng)期化、合理化，建設(shè)節(jié)水型城市，為鄭州的綠化、美化再作貢獻(xiàn)。同時(shí)針對(duì)鄭州市洗車業(yè)迅猛發(fā)展的局面，建議采取強(qiáng)制性的限制洗車措施，嚴(yán)禁自來水的使用，引導(dǎo)洗車業(yè)在沿河地帶的發(fā)展，鼓勵(lì)使用回水資源，節(jié)約潔凈城市水資源。作為開放式的污水口用項(xiàng)目，可帶動(dòng)工程沿線地區(qū)參與項(xiàng)目的實(shí)施和開發(fā)，擴(kuò)大用水范圍，進(jìn)一步提高回水使用率。
　　其次，以金水河沿線口水綜合開發(fā)利用為樣板，以熊耳河綜合整治工程為起點(diǎn)，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量進(jìn)行綠化、美化及景觀建設(shè)，重點(diǎn)做好口水綜合利用及功能延伸工作，提高口水資源使用率，最大限度發(fā)揮工程效益。
　　3、綜合開發(fā)挖潛方面鄭東新區(qū)為鄭州市今后發(fā)展的重心，高起點(diǎn)建設(shè)鄭東新區(qū)為污水廠回水的綜合利用提供了廣闊的發(fā)展空間，可充分利用三級(jí)水處理廠地處新城區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展鄭東新區(qū)的中水系統(tǒng)建設(shè)，充分發(fā)掘廠站的處理及供水能力，力爭(zhēng)使處理廠回水綜合利用規(guī)模再上新臺(tái)階。因此，在規(guī)劃實(shí)施階段建議將中水管道系統(tǒng)建設(shè)納入到市政大配套中，一步到位建立起一套獨(dú)立完整的中水管道系統(tǒng)，使有限的城市水資源得到更加充分的利用。同時(shí)，配合鄭東新區(qū)生態(tài)綠地系統(tǒng)的建設(shè)，考慮向區(qū)內(nèi)的森林公園以及金水河、東風(fēng)渠、熊耳河、七里河濱河等帶狀公園，同時(shí)也包括規(guī)劃建設(shè)的綠化廣場(chǎng)、小游園、街頭綠地等提供綠化澆灌用水；在新區(qū)東北規(guī)劃開辟的大型人工湖——軒轅湖也將成為提供水源的一大目標(biāo)。總之，回水綜合利用項(xiàng)目的發(fā)展前景將是十分廣闊的，其發(fā)揮的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益將會(huì)越來越巨大。