浅谈郑州市污水处理厂回水综合利用工程

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一、水资源及利用情况

　　郑州是一个降水量时空分布不均、水资源十分贫乏的地区，人均水资源年占有量不足230m3，还不到全省人均的一半，仅占全国人均水资源量的1／10，约为全球人均1/40，远远不能满足城市生产、生活的基本需求；郑州市现被列为我国对33座最严重缺水的城市之一。多年来，水资源短缺一直是困扰郑州市可持续发展的一大课题；特别是近年来，随着城市化水平的不断提高，经济及建设事业快速稳定地发展，城市人日迅速膨胀，居民生活水平和环境质量日益提高，用水量也随之迅速增加，水资源供需矛盾变得越来越突出。另外，随着气候的变化和环境污染的日益加剧，水资源短缺现象渐趋严重。
　　早期郑州市区供水以贾鲁河水源为主，由于上游生态环境变坏、气候干旱、上游水资源开发利用量加大等综合因素，致使贾鲁河及其支流贾峪河水源不足，尖岗、常庄两座水库天然蓄水量逐年减少，只能作为城市供水的备用水源。1970年后开始引用黄河水，目前黄河水供水量占城市供水量的3/4，地下水开采量占城市供水量的1/4。进入九十年代以来，作为郑州市主要供水水源的黄河流量较以往明显减少，黄河花园日河段山于泥沙淤积，使河床抬高，造成“小洪水、高水位、大漫滩”的现象频繁发生，近年来，黄河断流形势严峻，己逼近我省开封附近。目前黄河花园口河段水质污染已较为严重，一般为Ⅳ类水质标准；此外，突发性水污染事故也时有发生，使黄河水受到严重污染，为超地面水Ⅴ类水质标准，黄河水源已不能满足城市供水要求，市区供水受到了严重影响。郑州市各水源地的污染状况也十分严重，而作为郑州市“大水缸” 的西流湖，其污染状况更是触目惊。已引起有关部门及公众的高度重视，不日即着手进行治理。
　　郑州市地下水资源开发利用存在着缺乏规划和管理、超量开采、水位持续下降、漏斗面积不断扩大等问题，存在开采层、开采区和开采时间集中的“三集中”现象，长期“三集中”开采中深层水，已导致中深层地下水水位持续下降，形成地下水位下降漏斗，目前郑州城市水厂及单位自备井地下水年开采量约6620万m³；另据有关部门推测，仅市区都市村庄的地下水非法对采量每年就达1000万m3,相当于西流湖储水量的二十倍。郑州市的浅层地下水187km³和中深层水20km²的水质己受到污染，浅层地下水因受污染已基本无法饮用，浅层地下水的回补又十分缓慢，如不采取有效措施，长此以往将造成地下水资源枯竭、地面沉陷等难以挽回的后果。
　　以上可以看出，郑州市的地面径流（包括过境的黄河水流及境内的河流等）及地下水资源短缺的形势确实十分严峻，且存在着严重的污染，容不得丝毫的乐观；随着城市化进程的不断加快，水资源供需矛盾将变得越来越突出，预计到2005年全市总需水量将达到168.6O万m³/d，而郑州市目前满负荷供水能力只有127万m³/d，也就是说，4年之后郑州市供水缺口将超过40万m³/d，而这其中还未考虑黄河断流、水源污染等不确定因素。目前及今后，水资源短缺都将是郑州市社会经济发展的一大制约因素。如果不增加新的供水水源和提高水的使用效率，郑州市今后的社会经济和城市发展目标必将因水的制约而受到大的影响。另据黄河水文资源研究所在一份报告预测，至2020年，黄河下游河道有可能全a竭，对于黄河水供水量约占城市总供水量的3／4的郑州市来说，地下水几乎是承载我们生存的最后储备，是城市留给后代的唯一资源。因此，对有限的水资源进行合理开发有效利用、开辟新的城市水源已刻不容缓。

二、污水回用的工程介绍

1、污水回用的必要性
　　随着城市供水规模的迅速扩大，城市污水量也随之增加，目前郑州市的污水量排放己达74万m³/d，触污水如不淤处理而直接排入河道或于农灌，将造成极其严重的地而、河道及地下水污染。2000年12月28日，总投资7.6亿元的郑州市污水处理厂一期工程的建成投产，倾州市城市污水的处理能力达到40万m³/d，污水处理率近55％，对城市环境和面貌的改善起到了积极的推动作用。然而，大量处理后的污水如果直接排放，不仅会造成城市水资源的无端流失，而且使高额的建厂投资和水处理费得不到有效的回收利用，任由“肥水”流入外人田是对资源和资金的极大浪费。城市污水资源化既可缓解水的供需矛盾，又可减轻水污染程度并有效降低地下水的开采量，从而达到改善生活环境和面貌、提高城市品位的目的，这不仅是城市发展的需要，也是广大市民的愿望和政府工作的一个重心。城市污水资源化是解决城市水资源短缺的一条重要途径，它代表着当今的时代潮流，具有十分广阔的发展前景。鉴于目前水资源严重短缺的状况，在郑州市开展污水口用项目建设是十分必要和迫切的；目前该工程己被列为加快郑州市城市化进程十四项重点工程之一。
2、污水回用问题的提出
　　金水河由西南流向东北横穿整个郑州中心市区，经燕庄至八里庙入东风渠，是郑州市一条主要泄洪河道，泄洪量占70%，对城市安全和人民生活以及市容市貌影响极大。金水河是一条季节性排洪河道，自上游修建水库以来，清水完全断流。金水河滨河公园是1997年市政府投资1．5亿元兴建的一座开放式公园，全长11．3km，面积82.7公顷，其中绿化面积50公顷左右；由于河道水源缺乏，每年需从尖岗水库输水干管引水200-300万吨，另在沿河绿化带内打浅井8眼，年采水量100万吨左右。为改善河道景观，建有10座闸坝，通过节节拦蓄，使河内水深达0.5-3米，形成连贯水面面积20多万平方米，增加水体30多万方，加上两岸各25米宽的绿化带，犹如一条玉带镶嵌在市区的版图上，成为一条景观河。由于水量引入偏少且原水本已遭受污染，再加上水在河内停留时间过长，造成了河水水质的恶化，需定期更换清水，保持良好观赏水面；由于水价。经费及管理体制等原因，金水河的正常引水受到很大影响，往往使河水得不到及时更换，大大影响了滨河公园的观瞻效果。金水河清水源问题也日渐成为广大市民所关注的焦点。
　　熊耳河是市区南部的主要防洪排水河道，流经郑州市的二七区、管城区后，汇入东风渠。熊耳河属季节性河流，上游无水库调蓄，旱季无水，涝季汇集大面积降水，形成洪水沿河渲泄，威胁着两岸工农业生产和居民的生命财产安全，同时也影响到京广、陇海两大铁路的安全。目前河道内杂草丛生，紧靠河岸各种建筑物林立，垃圾、污水随意倾倒，原有的桥梁大都破旧孔径偏小，严重阻水，下游多年来未加整治，断面偏小，堤防残缺不全，坡缓泄水慢，排洪能力低，一遇洪水就漫溢河道、堤防，造成灾害。平时河道内主要排放沿河附近的生产和生活污水。在金水河完成综合治理后，有郑州市第二条“龙须沟”之称的熊耳河的综合治理已列入明年工作计划。问题是熊耳河滨河公园建成后，污水被全部截流，河道将处于干涸无水的境地，今后熊耳河清水源也将成为一个极其现实的问题。
　　就现实情况而言，污水回水用作上述河道水源是唯一切实可行的办法，其将成为稳定可靠的景观水源，可彻底改善河道水质，使昔日的“龙须沟”变成景观河。
2、水质情况
　　为满足回用水水质要求，首先需对二级污水处理厂出水进行三级深度处理。根据城市污水二级处理的主要出水指标要求（见表1），郑州市污水处理厂一期工程的设计出水水质指标见表2。通过表1和表2的对比可以看出，郑州市污水厂设计出水指标完全符合排放标准的要求；但对于NHN3-N与P的去除作用较弱，N、P含量达到一定的指标就可能引起水体的富营养化，因而三级处理的重点应放在在脱氮除磷上，同时应满足《地表水环境质量标准》（GHZB1-1999）的要求，见表3。根据回水用途及将来综合开发项目对水质的要求，计划按表3中所列Ⅲ11或Ⅳ类水质指标进行三级深度处理。

表1  城市污水处理主要排放标准（mg/L)指标CODcrBOD₅SSNH₃-N总P一级标准602020150.5二级标准1203030251.0

表2 郑州市污水处理厂设计主要水质指标（mg/L)指标CODcrBOD₅SSNH₃-N总P进水350150220304.0出水1002030251.0处理程度71%71%87%86%75%

表3  地表水环境质量标准基本项目标准值（mg/L)分类总磷（P计）凯氏氮CODcrBOD₅备注Ⅰ≤0.02≤0.5≤15≤3主要适用于源头、国家自然保护区Ⅱ≤0.1≤0.5≤15≤3主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区鱼虾产卵场等Ⅲ≤0.1≤1≤20≤4主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区Ⅳ≤0.2≤2≤30≤6主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区Ⅴ≤0.2≤3≤40≤10主要适用于农业用水区及一般景观要求水域

3、工程简介
　　污水厂出水经过三级处理后，用水泵加压输送至金水河上游的金海水库（原址）和熊耳河的上游，以原库区为基础建设调蓄池，在充分发挥水库对城市防洪所起作用的基础上，重点开发其调蓄和水体景观功能；口水通过库区湖面水体的调蓄后，作为两河上游水源沿河道排放，彻底改善河水水质，形成良好的城市河道水体景观。将来逐步发展输水管线及河道周边地区的绿化喷灌、冲洗、烧酒等卫生用水的综合利用项目，进而发展城市中水系统，开发调蓄池景观、防护隔离带的绿化、美化、服务等相关产业建设，使城市档次和品位得到明显提高。
　　项目一期的三级水处理及供水设施暂按10万m³/d规模一次性投资建成，并适当预留发展空间；水处理及加压设施计划建设在郑州市东郊东风渠与七里河交日处的三角地带，位于市污水厂出水口附近；调蓄地位置设在桐柏路以东、航海路以南、工人路以西、南三环以北地区；其间为三级水处理厂向调蓄池供水的输水管线，线路总长约21km。工程总投资约990万元。口水的进一步综合利用以及景观、绿化、服务等相关项目的开发及实施规模等，将来视项目实施的效果及发展前景而定。
　　蓄水池建设通过测清淤，扩大了湖面面积，使金海水库库容由原来的138.5万m³增加到500万m³以上，大大增强了原金海水库的防洪调蓄能力，可确保水库及城市安全。鉴于调蓄池位于金水河上游，其景观水通过闸门控制，可自流排入金水河，通过节节拦蓄，使河内形成连贯水面，同时增加了河道的蓄水量。人民公园和紫荆山公园与金水河毗邻，河道水体不仅为两大公园增添了景观，同时也为园中小湖提供了清水源，将园内水体、水景等修饰改造，与金水河形成贯通的水体，扩大了水域面积，变死水为活水，增加了水体动感和观赏胜，开发、健全国内水体娱乐项目，使公园环境质量得到明显改观。熊耳河上游距调蓄池的最近距离尚有21km，熊耳河完成截污及滨河公园建成后，可通过输水管中途分水或调蓄池水加压等方式向熊耳河上游提供3万m³/d左右的景观水源。在河道下游，排放水仍可实施农灌，发展高效农业。

三、前景展望及设想

　　1、景观建设方面 通过建设调蓄池、引水进入市内河道，形成湖面及河道景观水体；建设水体防护隔离带，搞好绿化和景点建设。
　　2、综合利用方面 首先可通过泵站加压解决金水河滨河公园、绿城广场、碧沙岗公园、人民公园、紫荆山公园以及有河南“长安街”之称的金水路东段等公共绿地喷灌、人工喷泉、水景。冲洗车辆、浇洒道路及行道树浇灌等用水；依托金水河沿河地带大的宾馆、饭店、机关事业单位。大中专院校集中的优势地位，实行分质供水，改造建设中水系统，实施开发带动战略，建设开放式口水使用体系，使污水利用资源化、长期化、合理化，建设节水型城市，为郑州的绿化、美化再作贡献。同时针对郑州市洗车业迅猛发展的局面，建议采取强制性的限制洗车措施，严禁自来水的使用，引导洗车业在沿河地带的发展，鼓励使用回水资源，节约洁净城市水资源。作为开放式的污水口用项目，可带动工程沿线地区参与项目的实施和开发，扩大用水范围，进一步提高回水使用率。
　　其次，以金水河沿线口水综合开发利用为样板，以熊耳河综合整治工程为起点，高标准、高质量进行绿化、美化及景观建设，重点做好口水综合利用及功能延伸工作，提高口水资源使用率，最大限度发挥工程效益。
　　3、综合开发挖潜方面郑东新区为郑州市今后发展的重心，高起点建设郑东新区为污水厂回水的综合利用提供了广阔的发展空间，可充分利用三级水处理厂地处新城区的区位优势，大力发展郑东新区的中水系统建设，充分发掘厂站的处理及供水能力，力争使处理厂回水综合利用规模再上新台阶。因此，在规划实施阶段建议将中水管道系统建设纳入到市政大配套中，一步到位建立起一套独立完整的中水管道系统，使有限的城市水资源得到更加充分的利用。同时，配合郑东新区生态绿地系统的建设，考虑向区内的森林公园以及金水河、东风渠、熊耳河、七里河滨河等带状公园，同时也包括规划建设的绿化广场、小游园、街头绿地等提供绿化浇灌用水；在新区东北规划开辟的大型人工湖——轩辕湖也将成为提供水源的一大目标。总之，回水综合利用项目的发展前景将是十分广阔的，其发挥的社会、经济和环境效益将会越来越巨大。