区域水循环经济体系的构建与实践

文、图/胡洪营 许春华 李锋民 石磊

区域水循环经济体系的内涵及意义

我国是一个缺水国家，北方尤甚。北方地区不仅存在资源禀赋意义上的水资源短缺，而且水环境生态功能退化而导致的“水质性”缺水问题也日益严峻。以海河流域为例，2012年海河区水质为劣，Ⅰ~Ⅲ类水河长比例为34.6%，劣Ⅴ类水河长比例为46.1%。“水质性”缺水威胁人类身体健康，增加了处理费用并带来了新的水质安全威胁。

为破解经济发展和水资源短缺、水环境污染三者之间的矛盾，同时平衡工业、市政和生态环境用水三者需求，我们需要构建新型的区域水循环经济体系。所谓区域水循环经济体系是建立在循环经济发展理念下的一种水资源利用模式，按照“减量化、再利用、再循环”3R原则开展生产与消费环节的节水减排、污水再生处理以及再生水生态利用，构建区域经济尺度上水社会循环与自然循环的有机衔接和耦合体系，促进水资源的节约利用、高效利用和循环利用以及水生态系统的健康安全。

区域水循环经济体系区别于传统体系的重要之处在于强化了水的生态再生利用。传统水循环体系中，再生水的不同用途相互独立，利用效率不高，其社会循环利用和生态利用难以兼顾，同时忽视了再生水的自然属性，导致水质安全难以保障且公众难以接受。区域水循环经济体系强化了水生态再生环节，主要措施包括建设人工湿地、河道工程等，将工程处理后的再生水通过这些生态工程进一步实现区域生态再生，从而促进再生水的河流、湖泊、湿地等生态利用与水质净化和水质安全保障。

区域再生水的利用体系的构建可以充分结合该流域污水处理厂、人工湿地以及结合湿地形成的近自然生态系统，发挥它们在水质净化过程中的作用和生态储存的功能。再生水在近自然生态系统的进一步处理与储存可以提高再生水的生态安全性能，形成提升城市景观生态形象的生态景观带，增加再生水在自然界中停留时间，实现了再生水的生态安全回用以及与城市景观的有机结合。以此理念构建的区域再生水循环利用体系，可以实现多目标多层次再生水的回用，缓解流域水资源短缺以及开采率过高问题，减少了入河污染物的排放量，实现了水生态、水污染治理与水资源的协调统一及有机融合。

山东徒骇河、马颊河流域水循环经济体系实践

山东省自“十一五”期间就倡导推行“治、用、保”治污体系来进行水循环经济体系的建设，如图1所示。

图1 山东省 “治、用、保”治污体系示意图

徒骇河、马颊河流域主要城市聊城市、德州市“十二五”期间积极完善“治用保”流域治污体系，把污染源治理、废水集中深度处理、再生水区域循环利用体系构建和人工湿地等生态工程建设相结合，以污水处理工程的保障废水收集和再生，以再生水区域循环体系的构建保障水资源的节约和污染物的减排，以湿地等生态工程的建设作为生态环境改善、景观效果提高的有效途径，实现流域水环境质量的持续改善。2013年、2014年聊城市和德州市分别代表山东省参加了国务院组织的《重点流域水污染防治专项规划年度实施情况考核》，取得了海河流域第一名，也是全国9大流域第一名的好成绩。

图2 茌平再生水循环体系的构建方案示意图

2012年徒骇河、马颊河流域直接或间接排入的城市污水处理厂共17座，该年度污水处理厂处理量约为70.5万m3/天，再生水回用量约为13.6%，其中4.7%为工业回用，8.9%为景观回用。流域内再生水利用模式单一，流域内污水处理厂再生水利用主要集中在景观环境、工业用水的再生利用，没有形成区域层面上再生水利用的模式。2012年流域内再生水管线较少，仅少数的工业再生水大用户铺设了再生水管线。基础设施的滞后更加制约了再生水的进一步利用。除此以外，流域内再生水的使用缺少政策激励以及政府引导。

徒骇河、马颊河流域实现再生水的区域循环利用具有得天独厚的条件。首先，流域内的城市污水处理厂目前均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，具备了再生水回用的条件；其次，每个城市污水处理厂均建有人工湿地进行进一步净化处理，这既可以进一步提升水质，又可以和当地景观建设相结合，起到保障水质安全的屏障作用。针对徒骇河、马颊河流域再生水现状及存在的问题，结合流域发展现状，构建高效、安全、经济的区域再生水利用体系是流域再生水利用发展的方向。

茌平县城区再生水循环利用构建案例

茌平县位于聊城，位居百强县第75位，工业经济发达（2014年数据）。2011年，茌平县污水再生利用率很低，其次工业用水地下水取用比例较高（达75%），工业废水排放量占总排放量的74%。；城区主要河流生态受损，水体自净能力较弱，城区内部分支流河道断流，河道连通性较差，部分河道之间缺乏有效的连通和互动；城区规划中的环城水系还未联通，城区生态用水缺乏，水生态环境状况整体需要改善，水循环利用系统尚未形成。

针对茌平县存在的水环境问题，结合茌平规划中环城水系的建设、规划中金牛湖（茌平县城区工农业用水水源地）的建设，以及茌平县供水现状、用水现状、排水现状，提出以城市污水处理厂稳定达标排放为基础，以人工湿地、环城水系等为水质安全保障措施，以保护茌平县域地表水环境、构建城区宜居生态环境为核心目标，以再生水梯级利用、多元化利用为节约水资源手段，构建茌平再生水循环体系（如图2所示）该方案涵盖了茌平县城区“十二五”期间主要的环保及城建基础设施建设项目：茌平第一污水处理厂、第二污水处理厂升级改造项目、茌中河人工湿地工程、环城水系建设项目、金牛湖工程、工业再生水利用工程等。茌平第一污水处理厂、第二污水处理厂出水汇集后进入深度处理工程稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准。污水处理厂深度处理的出水进入城市污水处理厂后潜流湿地和茌中河河道走廊人工湿地，经湿地进一步处理后的水回用于规划建设的环城水系，改变环城水系单纯以黄河水作为补充水源的规划。将环城水系建设为环城水生态功能景观带，通过生态系统增加水体在自然生态系统中的循环，最后流入金牛湖，作为茌平县工农业补充水源。该方案实施后城区水量平衡见图3（以2011年数据为基础进行预测）。

图3 再生水循环体系实施后城区水平衡预测（单位：万m3/年）

该方案主要特点如下：

（1）再生水的安全生态利用

该方案的显著特点是再生水的安全生态利用，即污水处理厂再生水经过湿地系统处理、环城水系处理与存储再进入金牛湖。近自然生态系统的进一步处理与储存可以提高再生水的安全生态性能。

（2）再生水梯级、多元化回用

再生水的梯级、多元化回用是该方案的另一大特点。茌平污水处理厂部分再生水直接回用于电厂作为循环冷却水，其余再生水进入茌中河人工湿地工程及环城水系，进一步得到处理的同时也作为城市景观生态用水，增加了再生水在自然水体中停留时间及生态安全性，同时环城水系作为县城区工业用水水源、农业用水水源、市政浇洒及绿化用水，实现区域内再生水的梯级利用和多元化回用。

（3）水生态、水污染治理与水资源的协调统一

该方案的另一特点是缓解了徒骇河、马颊河流域典型县域缺水问题、减少了入河污染物的排放量，实现了水生态、水污染治理与水资源的协调统一及有机融合。