污水资源化利用模式与对策研究

朵建文 王瑾 王芳 展争艳 郑博文 杨旭

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714122

摘要：随着水污染的加剧和水资源的短缺，污水资源化利用已经成为改善水污染、缓解用水压力的必然选择。针对兰州资源环境职业技术学院（院本部）所处的地域与水源现状的现实，分析了近年来供水、用水和排污情况，提出了构建中水回用处理工艺的污水资源化利用方式和促进实施污水资源化及循环利用需要采取的几点对策建议。

关键词：污水资源化；柳沟河；中水回用；实施对策

近年来，随着我国各级政府部门对环境保护工作力度的不断加强，城市环境污染治理和污水资源化利用已经取得了显著的成绩，尤其是新修订的《环境保护法》于2015年1月实施后，更制度化地推动了各项环保工作的有效落实。城市污水资源化利用工作在管理运行模式、工艺流程设计、行业标准和技术规范等多方面都进行着积极的探索和实践。但是，处于面源污染较严重的广大农村和部分主要城市周边小城镇的环境污染问题还没有得到根本有效解决，不仅污水处理能力过弱，而且污水更难做到资源化再利用，污水回用率（污水再生利用量/污水处理量）非常低下。本文以地处小城镇和农村结合部的兰州资源环境职业技术学院为例，针对院本部范围内的污水资源化处理利用方式和实施对策进行了探讨。

1 基本概况

1.1 自然地理位置和环境条件

学院本部地处在兰州市城区东部所属范围城关区东岗镇和榆中县和平镇交界处的窦家山上，常年受大陆性干旱气候影响，多年平均降水量仅为324.84mm，而多年平均蒸发量则达1468.00mm，使得山地区域内空间性及时间性水资源十分匮乏[1]。加之本地区城镇污水处理设施的长期缺失，以及黄河水源的日益短缺与和平镇中小企业排污造成柳沟河水体的污染加剧，这就极有可能造成学院及周边生态环境的加速恶化。

1.2 学院所处柳沟河水域水质情况

柳沟河位于兰州市东10km处， 属于黄河兰州段的一级支流，发源于南部兴隆山脉的菜子山，流经榆中和平、来紫堡乡至桑园子入黄河，流域面积115.7km2，河流长度26km。学院位置所处柳沟河水域中游的和平村以西，经马强等人对柳沟河流域不同样点水样重金属分析，结果表明和平村取样点水中悬浮物沉淀， 存在铬、铜、汞、铅和锌等重金属元素，但符合Ⅰ类水质标准， 且镍没有超标[2]。经展争艳等人对柳沟河桥下游100m处的46月水样分析，结果表明柳沟河污水色度、悬浮物、氨氮、总磷、化学需氧量等指标含量均超出国家排放标准，水体酸度和六價铬含量符合国家污水排放标准[3]。柳沟河目前已成为所属流域的主要排污渠，排污量大，中游的部分城市生活和部分工业污水未经处理就直接排人黄河， 造成柳沟河下游柳沟河桥处水污染严重，黄河兰州段水体水质下降， 影响下游的正常生产生活。

2 学院供用水和排污现状及资源化利用设想

經笔者对院本部近年来供水和用水情况及2016年教学及生活区域内主要楼宇的污水排放情况进行调研汇总，统计了近五年主要用途用水量及概算费用（如图1、图2所示），分析了污水产生的来源，污水成分和排污量（如表1所示）。

2.1 供水和用水情况

院本部依山而建，整体绿化面积为11.5万m3，占总占地面积的32.2%。根据地形特点和实际需要现已有三个不同功能用途的蓄水池，一个是500m3的生活用水蓄水池，用于日常教学、办公和生活用水，包括校园内绿化用水和水利大坝景观用水；一个是300m3的消防用水蓄水池，存留备用；应兰州市南北两山区域生态绿化的要求，后山（207亩）山顶建有一个200m3的绿化用水蓄水池，常年来直接引用黄河水进行后山山体植被绿化。

目前校园内所使用的自来水均由相邻单位甘肃省水土保持研究所下属水厂提取黄河水，进行二级处理后供给保障。因上下山体高差较大，在校内已建有四个分级水力加压泵站，通过设置低区、中区、中高区和高区进行分段供水。除高区使用绿化用水蓄水池存水外，其他三个区位于校园内教学和生活场所较集中的区域，均使用的是生活用水蓄水池存水。

备注：截止到2016年底水保所水厂自来水收费标准按270元/立方计算收取，2017年起自来水收费标准按2.85元/立方计算收取。

从近五年校园用水量使用情况来看，学校教学及生活用水量（包含建筑施工和消防等）占校园自来水总用量的80.8～86.2%，属绝大部分水源消耗；校园绿化用水量占校园自来水总用量的13.8～19.2%，属季节性绿化灌溉。

2.2 污水排放情况

经实地调查，校园内各个楼宇的生活污水由三根主管道收集后集中于宾馆和家属楼侧面的一处排污口进行排放，并汇入城市下水管网。

从表1中可以看到，校园内污水主要以学生公寓、宾馆、家属楼、教学楼和办公楼等人员密集场所产生的洗浴废水和冲厕废水为主，经过取样分析发现这类污水水量具有“昼夜不均、冬少夏多”的周期性波动规律，而且水质相对稳定，组成成分简单，污染程度相对较轻，完全可以考虑进行中水回用的污水资源化利用方式。但是这类污水中的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸（LAS）指标浓度较高，属生物难降解物质，所以，要高效稳定地去除废水中的LAS，就必须提高废水的可生化性，这是能否顺利实施中水回用的关键。

3 学院污水资源化利用的主要实施对策建议

实施污水资源化及循环利用，建设可持续发展的节能减排校园和环境优美的生态校园，是解决目前院本部所面临的区域环境资源型缺水和污染型缺水问题，提高水资源使用效率最有效的开源节流方式。

从学院当前发展和生态环境现状看，既具备较好的资源条件和优势，当然也会出现一定的困难和问题。所以，必须从现实着手，以学院未来长远发展的大局出发，及早谋划，积极采取相对合理有效的措施和对策，尽早实施污水资源化利用，实现综合办学实力发展和生态环境发展的协调统一。为此，还必须采取以下几条措施和对策。

3.1 提高认识，加强教育，高度重视实施污水资源化的重要意义

为及早开展污水资源化及循环利用，应首先提高大家环境保护、资源节约和废水再生利用的意识，增强水资源稀缺的危机感，倡导生态价值观和绿色消费观，使教职工特别是领导干部首先树立牢固的可持续发展思想，在决策和消费时能够符合环境保护和可持续发展的要求[4]。

要充分认识污水资源化利用给学院发展带来的好处，一方面能够减轻或避免远距离输送市政自来水的供水压力，另一方面也能够大大节省购买自来水的成本，转而免费使用自制的中水。这就要求我们要逐步消除人们对自来水长期依赖的思维定式， 增强人们对再生水的心理接受能力，从根本上改变处理污水、污水回用赔钱的错误看法， 树立污水资源化利用的正确观点[5]。尤其是作为地处特殊地理位置的院本部，更应将污水进行资源化处理，回用于校園建设，既治理污染，又开辟第二水源（但暂不作为饮用水源），是符合国情、省情和地情的重大举措。

从学院教育教学和服务管理的角度出发，我们已经建有一个集环境监测与控制技术和环境工程技术两个专业为重点的环境专业群，并拥有9个校内实习实训室和13个校外实习实训基地，师资队伍人员年轻、富有活力，每年环境类专业平均计划招生近200人，具备较好的软硬件基础。积极推进污水资源化利用，建成的一个中水回用处理系统也可作为环境专业特色的校内实习实训基地，很好地满足环境专业教学做一体化的需求；设施系统四周也可建造小型园林式环境教育景观文化园和文化墙，就地取（中）水用（中）水，做到“让水活起来”，服务于生态校园的建设。

3.2 科学规划，合理布局，因地制宜地开展污水资源化及循环利用

2016年1月1日，兰州市政府已对兰州市城镇居民用水正式实行阶梯价格制度，虽然学校教学和学生生活属于非居民用户，用水价格按照居民用水第一级水价的1.125倍执行，即为1.97元/立方米。

虽然这个市政用水价格标准比现在使用的水保所水厂价格标准要低，但是限于市政供水资源紧张的压力，还未能将市政用水引入学院供水管网。建议学院考虑到与水保所整合后的区位优势和先天条件，在加强原有水厂自来水供应水质水量的基础上，积极开展污水资源化利用技术，不仅可行且经济合理，能够起到显著的节水效果，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

我们可综合各种现实条件选用占地空间小、处理效率高、出水水质好、流程简单的中水回用处理工艺。同时，考虑到地理高差带来的供水便捷程度和成本合理问题，以及现今占地紧张的困难，笔者参考了国内部分高校中水回用实例，建议在很快解决了院本部建设用地困难的瓶颈问题之后，研究在处于低区供水相对稳定的贤珺宇宾馆旁设计建造一座该工艺的中水处理站，改造和建立保证中水回用的独立管网系统，出水经消毒后加压输送到整个校园，既可作为城市杂用水用于校园绿化、楼宇冲厕、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工和消防，也可作为环境用水补充校园水利大坝、环境教育景观文化園等景观用水。

3.3 精心设计，优化工艺，积极推进单位节能减排目标和示范效应

为积极推行清洁生产和节能减排，我们可按照“3R原则”有针对性地建立节能、节水、降耗的现代中水回用处理工艺，根据我国城市污水资源化水质标准（《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T189202002）、《城市污水再生利用景观环境用水水质标准》（GB/T189212002））和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB/T189182002）的相应要求，得到符合院本部污水资源化利用需求的回用中水，以达到少排放甚至零排放的环境保护目标和节能减排目标，在地方区域生态环境保护和学院特色发展过程中起到典型示范作用。

学院污水资源化利用可根据已有成功案例，参考选用两级曝气生物滤池（BAF）中水回用处理工艺，中水回用率可达100%。现将该工艺主要构筑物及指标列表如下（如表2所示）。

工艺流程（如图所示）：

3.4 强化管理，健全机制，全力保障污水资源化利用的持续进行

近年来在中水回用领域非常注重将城市生活污水作为可再生的水资源。根据资料显示：城市供水的80% 转化为污水后经收集处理，其中70% 可以再次循环使用[6]。据此推算并结合院本部实际，这就意味着我们通过中水回用处理，可以在现有供水量不变的情况下，使日常可用水量增加50%以上。

实施污水资源化及循环利用符合国家建设节水型社会的要求，我们要把握国家出台的相应优惠政策，并且建立多元化的污水资源化投资机制，可以采用国家投资、地方筹资、社会股份融资以及单位和个人集资的方式多渠道筹集资金积极建设中水回用处理工程。与此同时，还可以制定相应的鼓励和引导制度，完善相关机制。用政策制度引导在校师生的微观生活行为，广泛宣传和普及污水资源化有关知识，消除师生家长对中水回用安全性的疑虑，并作为学生思想政治教育中环境育人和实践育人的重要内容。积极推广校园生活节水措施，一方面实行计划分质用水，加大中水回用比例，最大限度地避免用水浪费和供水损失，提高用水的重复利用率，另一方面将中水回用实行产业化管理， 以污水资源化处理的产业化推动其向纵深发展。

4 结语

该研究通过采用理论探讨与实证调查相结合的方式，针对学院特殊的地形条件、水源供应、排污特征等实际情况进行现状分析，探讨实施的可行性并提出了主要对策建议。经分析，实施中水回用后可节约自来水资源24.502万立方/年，节省自来水经费66.155万元，除去中水回用日常运行费用10.80万元，每年可节省学院日常运行总成本55.355万元。这不仅为学院建设生态校园、示范校园提供科学决策依据，而且也为未来兰州市榆中县和平镇的发展和小城镇与农村的污水资源化利用研究提供借鉴。

参考文献：

[1]鲁耀东.兰州市中心城区城市污水资源化[J].中国市政工程，2006（5）：5657.

[2]马强，刘理臣，董晓峰.对兰州市榆中柳沟河流域水质检测与评价[J].甘肃科技，2010（4）：7678.

[3]展争艳.黄河兰州段柳沟河水质现状分析[J].安徽农学通报，2014（20）：110111.

[4]赵振乾，高庆标，冯琦.小城镇废水资源化利用模式及对策研究——以临沂市河东区八湖镇为例[J].安徽农业科学，2014（13）：40154017，4020.

[5]马兰，刘如琳，戴星.我国污水资源化存在问题及其对策[J].云南环境科学，2003（22）：6265.

[6]刘洪彪，武伟亚.城市污水资源化与水资源循环利用研究[J].现代城市研究，2013（01）：117120.

基金项目：2015年兰州资源环境职业技术学院科研项目（课题编号：Z201502）

作者简介：朵建文（1981），男，汉族，甘肃兰州人，本科，理学学士，副教授，主要研究方向：环境污染与防治。