广州市再生水利用现状分析与发展前景预测

陈 绮，庞 园

(1.广州市南沙区磨碟头工程管理所，广东 广州 511480；2.广州市水务科学研究所，广东 广州 510220)

再生水作为一种非常规水源，具有量大、集中、水质相对稳定、输水距离短等特点，能广泛应用于农业、工业和市政用水等。面对常规水资源(地表水、地下水)日益紧缺的局面，除“节流”等措施外，开发利用再生水已成为我国构建支撑社会经济可持续发展的水资源保障体系的一项重要战略对策，是 “开源”的具体途径之一，具有显著的社会、生态和经济效益[1]。近年来，党中央、国务院高度重视节水工作，提出了一系列新理念新思想新战略，多份文件都提到要促进再生水的利用。其中2019年，国家发改委、水利部联合印发了《国家节水行动方案》，提出到2020年缺水城市再生水利用率达到20%以上的要求，到2022年缺水城市非常规水利用占比平均提高2个百分点。

广州市水资源较为丰富，多年平均降水量为1 831 mm，多年平均水资源总量为79.79亿m3，但水资源时空分布极不均匀。近年来随着广州市经济社会快速发展，水资源供需矛盾日益突出，工程型缺水和水质型缺水并存。特别是国家实行最严格水资源管理制度后，政策型缺水也逐步显现，部分地区用水指标已非常紧张，对当地经济社会发展造成一定压力和影响。尽快探索新的水资源开发利用模式，加强节约用水，大力推进非常规水源利用，是化解广州水问题，促进水资源可持续利用，支撑经济社会可持续发展的有效手段之一。

1 广州市再生水利用现状

城市污水再生利用类别共分为五类：农、林、牧、渔业用水、城市杂用水、工业用水、环境用水、补充水源水[2]。按利用模式，可分为集中处理回用方式与分散处理回用方式[3]。广州市已实施的《广州市排水管理办法》(2010年3月1日起施行)、《广州市水务管理条例》(2012年5月1日起施行)和《广州市供水用水条例》(2019年10月1日起施行)均提出了鼓励使用再生水的政策，但由于缺乏配套文件支持，再生水利用量较少。经调查，广州市再生水利用模式主要为集中处理回用方式，即依托城市污水处理厂的再生利用方式。2018年广州市共建成污水处理厂(站)51座，设计处理能力共546.93万t/d。2018年广州市实际处理污水180 217.90万t，回用45 601.27万t，再生水利用率为25.3%，达到了国家相关要求。处理后的污水主要用于景观环境用水，少量用于污水处理厂内相关设施的清洗等，由于未安装计量设施，无法统计各类用水量。

2 广州市再生水可供水量预测

广州市再生水利用方式主要为集中式，因此将城市污水处理厂的处理量作为再生水的最大可供量。广州市废污水排放量包括城镇居民生活、工业、建筑业和第三产业等用水户排放的水量。分别采用基于回归分析法和分类用水指标法预测得到的废污水排放量预测广州市再生水可供量。

2.1 基于回归分析法的预测结果

回归分析法是指，基于广州市废污水排放量的历史值和现在值对未来值进行预测。即根据历年和现状废污水排放量资料，建立回归模型，从而预测废污水排放量。基于广州市近10 a废污水排放量[4](见表1),利用Matlab进行拟合，建立回归模型，拟合结果见表2。

表1 广州市历年废污水排放量

根据拟合得到的回归模型，分别计算2020年和2030年广州市废污水排放量，结果见表3。由表2和表3可知，虽然线性拟合得到的回归模型与二阶多项式和三阶多项式拟合得到的回归模型相比，拟合效果相对较差，但是由线性拟合得到的回归模型预测结果较二阶多项式和三阶多项式拟合得到的回归模型预测结果更符合实际，因此选用线性拟合预测结果，即2020年和2030年广州市废污水排放量分别为21.878亿m3和19.002亿m3。

表3 基于回归分析法的预测结果

根据广州市水资源综合规划，2020年和2030年全市污水处理率需达到90%和100%[5]，基于广州市废污水排放量预测计算，可计算得到2020年和2030年广州市废污水处理量分别为19.690 2亿m3和19.002亿m3。考虑经济条件，再生水的可供量一般占污水处理量的比例为20%～50%，按照50%来计算，2020年和2030年广州市再生水的可供量分别为9.845 1亿m3和9.501亿m3。

2.2 基于分类用水指标法的预测结果

分类用水指标法是指，以工业用水、生活用水、建筑业和第三产业用水分别进行预测，根据经济社会发展指标的预测以及各类行业用水定额的分析和预测结果，计算城市各类用水需求[6]。并根据各类用水的污水排放系数，计算相应废污水排放量。

参考广州市污水治理总体规划修编，广州市工业废水排放系数取0.70，综合生活污水排放系数(生活用水、建筑业和第三产业用水)取0.85[7]。根据广州市节约用水规划，2020年和2030年广州市综合生活需水量(含第三产业和建筑业)分别为19.58亿m3和25.15亿m3，工业需水量分别为14.14亿m3和12.07亿m3[8]。由此，可计算得出2020年和2030年广州市综合生活污水排放量分别为16.643亿m3和21.377 5亿m3，工业污水排放量分别为9.898亿m3和8.449亿m3，即2020年和2030年广州市废污水排放量分别为26.541亿m3和29.826 5亿m3。按照全市污水处理率2020年和2030年分别达到90%和100%的处理率目标[5]，则2020年和2030年广州市废污水处理量分别为23.886 9亿m3和29.826 5亿m3。按照广州市再生水利用率分别达到26%和35%的目标，广州市2020年和2030年再生水的可供量分别为6.210 6亿m3和10.439 3亿m3。

2.3 再生水可供水量预测结果

可以看出，采用分类用水指标法计算得到的2030年再生水可供量较2020年的有明显提高，这与一系列的政策趋势是一致的，分类用水指标法能较全面地反映城市发展对污水量变化产生的影响，而回归分析法不能反映今后由于城市建设指导方针、政策发生变化的影响因素，只能做近期有效预测，对远期预测不可靠。因此，选用分类用水指标法的计算结果作为广州市再生水可供水量更为合理，即广州市2020年和2030年再生水的可供量分别为6.210 6亿m3和10.439 3亿m3。

3 广州市再生水需水量预测

目前，广州市内再生水主要考虑回用于工业用水、城市杂用水和环境用水三类。由于农业、林业、牧渔业单个用户用水量小，而且比较分散，故暂不考虑在农、林、牧、渔业使用再生水。另外广州市为滨海城市，地下水位较高，城市水源主要依靠本地地表水和境外引水，地下水开采数量较少，因此不考虑再生水作为地下水的补充水源。

3.1 工业用水再生水需水量

参考深圳市经验，工业用水户的再生水需求量一般占用水量的10%～30%等。根据广州市节约用水规划，2020年和2030年广州市工业需水量分别为14.14亿m3和12.07亿m3[8]。按再生水需求量为工业需水量的20%，则广州市2020年和2030年工业用水再生水需求量分别为2.828亿m3和2.414亿m3。

3.2 城市杂用水再生水需水量

广州市城市杂用再生需水量主要考虑绿化用水和市政道路环卫作业用水两类。参考国内相关城市做法，采用定额法计算再生水需水量[9-10]。

1) 绿化用水再生水需水量。根据广东省用水定额，园林绿化用水定额为1.1 L/(m2·d)[11]。根据广州市和各区十三五经济社会规划纲要的目标要求和水资源综合规划，预测广州市2020年和2030年绿地面积分别达到32 903万m2和40 573万m2。绿地浇洒天数按180 d计，可计算得到广州市2020年和2030年的绿化用水量分别为0.651 5亿m3和0.803 3亿m3。广州市虽然考虑未来绿化用水全面使用再生水，但考虑部分区域无法送达，仍需使用其他水源。参考深圳市经验，再生水替代率按80%计。则广州市2020年和2030年的绿化用水再生水需水量分别为0.521 2亿m3和0.642 7亿m3。

2) 环卫用水再生水需水量。根据广东省用水定额，浇洒道路和场地用水定额为2.1 L/(m2·d)[11]。道路浇洒面积主要指能够洒水的铺装道路、广场面积，根据广州市各区人口数量，预测广州市2020年和2030年道路浇洒面积分别为15 954万m2和20 561万m2。道路浇洒天数按180 d计，可计算得到广州市2020年和2030年的环卫用水量分别为0.603 1亿m3和0.777 2亿m3。与绿化用水情况类似，环卫用水需考虑替代水源，再生水替代率按80%计。则广州市2020年和2030年的环卫用水再生水需水量分别为0.482 4亿m3和0.621 8亿m3。

基于上述计算结果，广州市2020年和2030年城市杂用水再生水需水量分别为1.003 6亿m3和1.264 5亿m3。

3.3 环境用水再生水需水量

环境用水主要是指河湖生态需水量，其计算包括维持河湖生态系统的最小需水量、维持河湖水质的最小稀释净化水量、维持河湖景观功能要求适宜水深的需水量，三者的最大需水量即为河湖生态需水量。广州市内河涌可分为丘陵山区河流和感潮河涌，丘陵山区河流主要分布在广州市的前航道以北地区，感潮河涌主要分布在前航道以南地区。根据广州市河涌水系规划，全感潮河涌生态需水量由最小稀释净化水量决定[12]。经计算，2020年广州市主要河涌的生态需水量为19.819 1亿m3。2030年，广州市内河涌水质全面达标，北部的丘陵山区河流生态需水量的计算只需考虑最小生态需水量和景观需水量的较大者，南部感潮河涌不需要进行生态补水，即可满足最小生态需水量和景观需水量。经计算，2030年广州市主要河涌的生态需水量为5.965 6亿m3。

3.4 小结

综上所述，广州市2020年和2030年再生水需水量分别为24.171 9亿m3和10.286 8亿m3。其中，环境用水所需再生水量最大，其次为工业用水，城市杂用水所需再生水量最少。结合再生水可供水量预测结果，按照广州市相关规划文件的要求，2020年广州市再生水可供水量无法满足再生水需水量，主要原因是河涌生态需水量较大；2030年广州市再生水可供水量可以满足再生水需水量，主要原因是河涌水质变好，生态需水量减少。

4 广州市再生水利用影响因素分析

影响再生水供需的因素有很多，包括水资源条件、政策、管网、经济和用户等方面[13]，而政策方面又包括政府层面所出台的政策、制度、法律法规和规范性文件等；经济方面包括当地的经济发展程度、水价与再生水价的差值、投融资方式和渠道等；用户方面包括用户对再生水接受程度、潜在用户的开发等。这些影响因素又相互关联、交叉影响，呈现一定的复杂性。

4.1 水资源条件的影响

一般情况下，水资源稀缺程度越高，用户使用再生水的内在动力就越强烈。再生水是作为一种替代水源，在再生水事业发展的初期，再生水的建设、运行成本都较高，在可以寻找到备用水源的条件下，往往先考虑使用其他水源。这也是广州市在水资源条件相对丰富的情况下，再生水利用相对较慢的原因之一。近年来，随着广州市过境客水如东江、北江等相继完成水资源的分配，跨境调水工程如西江引水工程、北江引水工程、珠江三角洲水资源配置工程等项目的陆续实施，广州市已无新增水资源可用。《广东省实行最严格水资源管理制度考核办法》(粤办函〔2016〕89号)、《广东省“十三五”实行最严格水资源管理制度考核工作实施方案》(粤水资源〔2017〕6号)明确了广州市2016—2030年的用水总量控制指标，以及2020年的用水效率控制指标；随着《广州市“十三五”实行最严格水资源管理制度考核工作实施方案》(穗水〔2018〕25号)的下发，广州市对省下达的用水总量和用水效率指标进行了分解，明确了各区2016—2030年的用水总量控制指标，以及2020年的用水效率控制指标。这将推动广州市加快推进再生水利用的步伐，使其成为广州市的“第二水源”。

4.2 政策的影响

目前，广州政府层面上未有专项法律法规支持再生水的管理。在规划布局方面，2008年批准的《广州市水资源综合规划》将再生水等非常规水源仅作为传统水源短缺时的一种补充水源。在实际配置中，再生水置换传统水资源的作用没有得到充分发挥。发展再生水利用行业需要政府的大力支持，应出台相应的优惠政策。增加对再生水使用企业的用水补贴及减轻再生水生产企业的税费负担，提高用户使用再生水的积极性及再生水生产企业发展的积极性。相关部门在组织推进再生水利用时缺乏明确的法律依据，造成广州市再生水利用量较少，落后于国内其它大城市。再生水属于公益性、环保型、资源型产业，需要政府完善财政、税收、价格等政策体系，协调政府部门间的合作，建立合理的再生水利用运营模式。目前广州市促进再生水有效利用的政策尚未出台，相关部门未能有效引导和调控水资源市场的作用，阻碍了再生水开发利用的新局面。

4.3 社会经济因素的影响

再生水公益性较强，在推动城市再生水事业发展的初期阶段，必须要依靠政府才能发展。尤其是再生水新建管网投资巨大，施工难度很大，企业本身负担不起，让再生水利用在相当长一段时间内很难市场化。同时再生水运行费用巨大，需要政府财政的支持。而且建设污水处理回用工短期经济效益不明显，社会资本的参与力度不足。目前我市公共财政投入不足，主管再生水利用的水行政主管部门开展再生水利用工程建设缺乏专项资金渠道，再生水设施及管网建设资金缺口大。这导致再生水设施建设缓慢，配套管网覆盖率低，再生水利用规模小。

4.4 管网配套设施建设的影响

再生水作为一种水源，需要铺设单独的管道才能加以利用，因此，再生水利用要建设另一套给排水系统。而且在老城区新建再生水管网还面临要破坏现有管网系统的问题。另外，相较常规水资源再生水的用户往往较为分散，其管网布局需根据用水户的分布进行优化设计。倘若用户数量较少、再生水使用量不大，成本将大大增加。目前，广州市尚未开展再生水管网配套设施的建设工作，管网建设滞后，将在一定程度上制约再生水的使用。

4.5 对再生水认识的影响

公众对使用再生水缺乏了解，认识不足，使得不少人对再生水水质存在疑虑，降低了公众使用再生水的积极性，也造成了再生水市场需求不足。一直以来，公众对水质健康因素的担忧及心理障碍，也阻碍了再生水的推广利用工作。由于广州市对再生水的科普宣传不深入，同时缺乏具有影响力的示范项目，广州市民缺少对再生水利用的直观认识，这将进一步增加推广再生水利用的难度。

5 结论与建议

广州市再生水资源开发利用较少，主要用于河涌景观环境用水。再生水可供水量无法满足需求，主要是城市内河涌景观环境所需水量较大。广州市再生水利用基础较为薄弱，相关政策尚未出台，污水回用工程配套设施尚处于起步阶段。为推动再生水的利用与发展，广州市应开展以下几个方面的工作：

1) 制定再生水利用工作方案。广州市各区要尽快编制本地区再生水利用工作方案，建立具备使用再生水条件的工业园、工业企业、居民小区、高速路服务区名录。

2) 编制再生水资源利用规划。广州市各区要编制本地区再生水资源利用规划，在水资源保护和节约用水的基础上，因地制宜，科学合理开发再生水资源，拓宽利用途径和利用方式。

3) 积极推动再生水利用设施建设。全面推进污水厂提标改造工作，制定一厂一策提标改造方案，有序推进再生水处理设施建设，并同步考虑配套输水管网建设。

4) 探索建筑中水利用。大型单体建筑、公共建筑、住宅小区等，积极探索中水回用设施建设，开展中水应用示范工程建设，扶持中水技术设备研发生产企业，探索建立建筑中水应用管理制度。单体建筑面积超过20 000 m2的新建公共建筑，鼓励配套安装中水利用设施。

5) 加快道路冲洗、公共绿化用水改水进程。梳理市政道路冲洗和公共绿化浇灌的区域范围、取用水需求，统筹合理规划布局取水站点的选址和数量，根据布局加快推进市政杂用水、绿化浇灌等专用再生水管网建设，取水点和管网建设完成后应优先使用再生水，除特殊需求外禁止使用公共供水。

6) 再生水资源纳入水资源配置体系。建设项目水资源论证和取水许可审批时，优先考虑再生水资源。下达计划用水户用水计划时，对按计划应当使用再生水资源而未使用或者使用量未达到规定要求的用水户，核减其下一年度的常规水源计划用水指标。促进企业单位积极使用再生水资源，具备使用再生水条件和可行性但未充分利用的钢铁、化工、制浆造纸、印染等高耗水企业，不得新增取水许可。

7) 抓好再生水资源典型示范引领。优先推进城镇污水厂、产业布局相对集中的工业园区建设再生水资源利用示范项目，多种形式促进再生水资源利用项目建设。通过以点带面，做好典型示范，带动其他片区的再生水资源系统建设。