A3：科技智慧
●浙江绍兴柯桥滨海供水有限公司 冯良杰
摘要：水资源短缺、水环境污染和水生态破坏是制约我国可持续发展的突出瓶颈和生态文明建设的突出短板。本文主要从再生水现状、再生水规划布局、再生水建设及在滨海水司的应用和经济效益。解决公司辖区内因区域产业集聚程度高，工业用水需求量大，水环境承载能力有限的状况。
关键词：再生水，可持续发展，水生态，经济效益
1.引言
污水资源化利用是指污水经无害化处理达到特定水质标准，作为再生水替代常规水资源，用于工业生产、市政杂用、居民生活、生态补水、农业灌溉、回灌地下水等，以及从污水中提取其他资源和能源，对优化供水结构、增加水资源供给、缓解供需矛盾和减少水污染、保障水生态安全具有重要意义。[1]。2021年12月，水利部等六部门联合印发《典型地区再生水利用配置试点方案》，提出以缺水地区、水环境敏感地区、水生态脆弱地区为重点，选择典型代表性强、再生水利用配置基础好、再生水需求量大的县级及以上城市开展试点。[2]。公司自2021年开始进行再生水利用规划布局和配置管理的前期调研，实施年限从2022年至2025年，因地制宜制定规划目标、创新配置方式、拓展配置领域、完善产输设施，建立健全相关激励政策，到2025年，基本形成产水、输水、用水相适应的再生水利用系统，再生水利用率达到25%以上。本文主要介绍滨海水司利用产业集聚、工业发达的优势，集中分质污水处理，在保障再生水水质安全的情况下，使用生活污水出水做为工业水厂原水，能节省转输电耗成本、水资源费，可实现企业、政府和社会的双赢。
2.基础现状
2.1 背景概括
绍兴市柯桥区水务集团在马鞍街道滨海工业园区内拥有三家子公司（详见图1），即绍兴水处理发展有限公司、绍兴柯桥江滨水处理、绍兴柯桥滨海供水有限公司。
两家城镇污水处理厂，具有70万吨/日工业废水处理和30万吨/日生活污水处理能力。绍兴柯桥滨海供水有限公司，设计日供水能力79.5万吨（其中综合水66万吨/日，生活水13.5万吨），DN75以上供水管线长度835公里，服务区域面积为187平方公里，供水用户7.5万户，服务人口42.8万。公司下辖3座工业水厂，其中第一水厂日供水能力26万吨，第二水厂日供水能力30万吨，第三水厂日供水能力10万吨（详见图2）。工业水厂供水范围为马鞍街道滨海工业园区的工业企业，截止2022年供水量1亿6204万吨，园区内已全部实现“分质供水，优水优用”。
图1 各公司地理位置分布图
图2 滨海水司供水能力图
工艺流程：从荷湖江取地表水，经原水输水管到滨海水厂；经配水井配水后进入折板反应池，进池前加次钠与聚合氯化铝，进行预处理与混凝；经平流式沉淀池泥水分离，上清液进入滤池进行过滤，一期滤池是普通快滤池，二、三期是V型滤池。滤后水加次钠后进入清水池储存，出厂前吸水井进行次钠补氯，经送水泵房增压后送到用户端。其中滤池冲洗采用高位水箱冲洗方式，反冲洗水全部回用。平流式沉淀池排泥水收集后排到绍兴水处理公司处理。（详见图3、4）。
图3 滨海水司工艺图A
图4 滨海水司工艺图B
工业发展情况：全区规模以上工业企业1200余家，规模以上工业总产值2073.97亿元，比上年增长1.2%。分行业看，大纺织业依然为规模以上工业支柱行业，产值1097.90亿元，增长5.1%，占比超过5成。柯桥区主要行业规上企业数量及占比详见下图5。
图5 柯桥区主要行业规上企业数量及占比
2.2 用水现状
绍兴市柯桥区一直大力构建分质供水体系。“优质水源给居民使用，滨海工业用水从新三江、曹娥江等自然水源远距离取用，经处理后再输给企业。”
2021年用水总量43327万吨，其中农林牧渔畜用水量9555万吨，占22.0%；工业用水量22781万吨，占52.6%；居民生活及城镇公共用水量9851万吨，占22.7%；生态环境用水量1139万吨，占2.7%。2021年柯桥区万元GDP用水量24.8立方米，高于全省平均水平22.6立方米，万元工业增加值用水量30.3立方米，高于全省平均水平13.3立方米。
再生水现状利用情况：柯桥区全区污水收集输送能力100万吨/日，服务面积992 平方公里，生活污水收集面积473平方公里，城区和集镇生活污水收集处理率为93.12%和81.02%。现有绍兴水处理发展有限公司和绍兴柯桥江滨水处理有限公司2座城镇污水处理厂，污水处理能力分别为50万吨/日和30万吨/日，2021年污水处理量分别为16818万吨和7841万吨。现状污水处理后均直接排入杭州湾，未回收利用。
2.3 规划布局
工业再生水利用潜力：绍兴市柯桥区主要工业用水量集中在滨海工业区（马鞍街道），该区域产业集聚程度高，工业用水需求量大，再生水利用潜力较大。目前该区域工业企业生产用水主要由滨海水司供水，初步统计，2021年度该区域工业用水量达1.48亿m3，考虑到印染、热电、化纤等对水质要求不高的企业可使用再生水替代；综合考虑企业用水总量及相对地理位置，选择园区用水量大、生产工艺对水质要求不高且相对位置较近的企业其用水使用再生水进行替代。初步筛选出18家企业进行再生水置换自来水，考虑到企业内部员工生活用水，再生水仅置换生产取用自来水部分，再生水可替代量为4472.81万吨/年。详见下表1。
表1 绍兴市柯桥区工业再生水利用潜力表
2.4 潜力预测
根据以上各类型用水量预测及再生水利用潜力分析结果（详见图6），绍兴市柯桥区再生水年利用潜力为5061.1万吨/年。
图6 绍兴市柯桥区再生水利用潜力预测成果
2.5 配置布局
根据柯桥区水资源禀赋、水环境承载能力、社会高质量发展需求等，充分衔接国土空间规划等，按照就近利用、优水优用、分质用水的思路，提出“114”的再生水利用配置布局，即一项主要水源（生活污水处理厂）、一个重点区域（柯桥经济技术开发区）、四个领域（工业、农业、市政杂用、生态补水）。
3.可行性分析
3.1 水质影响可控
通过滨海水司近四年监测数据分析，特别是自2021年4月，绍兴水处理公司生活污水出水提质提标以来，各项指标对工业水厂出厂水水质影响较小，在专题评审会上，专家组认定在可控范围。
3.2 成本降低明显
使用绍兴水处理生活污水出水做为原水，电耗成本下降，其中滨海水司取水成本下降约0.03元/吨，绍兴水处理公司送水成本下降约0.03元/吨，同时滨海水司还可节约0.20元/吨的水资源费。
3.3 投资回报率高
根据工程实施方案分析，考虑远期20万吨/日全部利用，DN1600口径管线最大投入在1200万元左右，其他设备设施、自控信息系统400万元，总投入估计1600万元，根据成本下降数据，两年可以收回投资。
3.4 信息系统完善
两家公司都建设有完整的智慧信息系统。滨海水司第一水厂已实现全工艺段水质在线监测，自动加药与少人值守，建有统一的调度平台。绍兴水处理公司生活污水出水加压泵站与生活污水处理系统主要水量、水质数据都纳入在线监测，生活污水处理系统有统一的调度管理软件。这些智慧信息系统的配置与正常运行，为进一步配套建立再生水联合调度系统提供基础保障。
3.5 管理水平保障
两家公司都有成熟的管理团队及丰富的管理经验，安全生产运行可靠，且都采用调度中心统一调度的管理模式。为下一步开展再生水利用联合调度工作，提供了组织和人员保障。
4.必要性分析
4.1 总量控制的需要
绍兴市区污水外排总量控制目标是100万吨/日以下，目前已接近控量上限。若生活污水出水作为再生水资源化利用，则相应可提升工业污水外排量。
4.2 降低成本的需要
目前，柯桥水务集团由于下属各公司生产经营成本逐年递增，水价/污水处理费价格政策调整不到位等因素，整体亏损较大。实施再生水利用项目，可以长久节省水资源费与外排电费，在“开源”困难的情况下，“节流”无疑是当下更为有效的应对之举。
4.3 环保低碳的需要
2021年3月，国家提出“双碳”目标，进行再生水利用项目，大幅降低水的转输距离，减少能量消耗与相应碳排量，是一项符合环保低碳要求的举措。
4.4 社会效益
（1）有效缓解水资源供需矛盾。再生水利用可促进水资源的优化配置，实现分质供水，提高水资源利用效率。经处理达到相应标准的再生水资源，可满足生产、市政杂用、生态补水需求，可减少柯桥区社会经济发展对新鲜水资源的取用量，在一定程度上减轻优质新鲜水资源供给不足的压力，缓解区域水资源供需矛盾。
（2）促进区域经济与环境协调可持续发展。坚持以新发展理念为引领，把生态环境保护深刻融入新发展格局和高质量发展大局之中，主动引导和推动绿色化结构性改革。通过再生水综合利用，可削减大量入河入海污染负荷，改善水环境，对于推动生态环境治理保护、促进柯桥区社会经济绿色健康可持续发展具有重要意义。
（3）营造全社会节水减排良好风尚。再生水利用是提高水资源源综合利用的重要举措，是响应国家节水行动方案的重要内容。实施再生水利用工程，及时总结经验，积极推广典型做法，巩固节水型社会创建成果。充分利用各种媒体媒介，大力宣传，进一步倡导节水减排的良好社会风尚。
4.5 经济效益
通过再生水利用重点工程的实施和政策制度的建立健全，柯桥区再生水年利用潜力为5061.1万吨/年，产生的经济效益主为如下两个方面：
（1）直接经济效益。在政策法规保障下，再生水取水成本较自来水低，相比远距离调水以及新开发水资源利用工程的投入，再生水利用工程可明显降低前期投资和输配水运行费用，降低了用水户的水费开支与用水成本；
（2）间接经济效益。“节水就是减排”，将超过6000万吨/年的再生水直接利用起来，将大幅度减少入河排污量。同时降低因水污染可能造成粮食作物、畜产品、水产品产量下降，人类发病率上升、医疗保健费用增加及劳动生产率下降等问题，进而产生的间接经济效益将远超提升再生水质的处理成本，间接经济效益不应忽略。
4.6 生态效益
污水再生利用可减少污染物排放量，减轻城市建设发展对自然环境的污染，达到“治污先截污、治水先节水”的目的，对控制新鲜水取用量、保障生态流量、改善水生态环境具有重要意义。基于现状年污水处理和再生利用情况，对柯桥区试点年内集中式、分散式再生水利用可削减的污染物量进行测算，核算得到2025年柯桥区域内再生水利用对污染物CODCr、TN、TP、NH3-N的削减量分别可达3600t、450t、50t、130t。
5.实施情况
5.1 再生水项目建成
2021年柯桥水务集团拟将生活污水处理后的出水作为工业水厂的原水使用，经过水质跟踪检测与比对分析，提出生活污水处理后的出水与地表水原水混合使用设想。在再生水利用混合应用专题评审会上，专家组认定水质在可控范围，于是便拉开了再生水利用实施的序幕。同时提出了“一厂一站一线一系统“的概念，并与2023年4月建成具备15万吨/日再生水利用能力。
5.2 再生水运行情况
1.并网运行（2022年9.29~9.30）。9月29日再生水DN1400新建管线“一线”工程完成管线兜口，并开展调试工作（根据现场实际工况，仅绍兴水处理公司5#泵位与其兜通），调试时流量控制为800m3/h，考虑到国庆假期期间的供水安全，并网运行至9月30日下午关停。
2.调试运行（2022年10.08~11.08）。10月8日重新取用再生水，时流量控制为800m3/h，运行周期为30天，实际完成再生水用量15万吨。试验运行过程中，发现受泵组及管路未单独分离因素制约，导致再生水供水流量波动较大，部分时段甚至出现倒供现象，最终导致流量控制、供水量未达预期，同时存在安全风险。
3.稳定运行（2022年11.08至今）。为确保再生水流量稳定可控，防止出现倒供现象，11月8日停用再生水并实施单泵分离作业，11月10日完成泵组及管路分离，再次启用再生水，运行至2023年3月可稳定输送10万吨/日再生水，2023年3月份再次进行提量，目前可稳定输出再生水14万吨/日。
5.3 水质情况分析
分析对比并网前后出厂水、混合原水、再生水、新三江原水水质情况，PH值、色度、总硬度、锰、铁等12项指标并无明显差异，均符合要求。并网后原水指标基本与并网前水质指标相差无几（详见图7）。其中氯化物（电导率与其正相关）整体偏高是因新三江原水水质变化引起。对比生产工艺上无法处理且用户比较敏感的总硬度、氯化物指标，再生水在指标上比河湖原水更加稳定，其余指标基本均优于河湖原水（详见下表2、3、4）。
图7 2023年2月16日再生水与新三江河湖水水质对比图
表2 再生水并网前后出厂水水质情况表
表3 再生水并网前后原水（混合）水质情况表
表4 再生水并网后两种原水水质情况表
6.经济效益
2022年自运行以来可稳定输送10万吨/日再生水取水量，累计再生水取水量为385.6万吨。2023年至6月，累计再生水取水量1669万吨，占滨海供水总取水量的21.3%。目前再生水取水量稳定在12万吨/日，日均最高再生水取水量达到14.9万吨。再生水原水综合合格率为94.62%。通过再生水折算部分水资源费，从2022年运行至今，可免除再生水部分水资源费，节省水资源费55万元/日，同时节约了取水电耗，在同口径测算的情况下，节约电费15万元/月。绍兴柯桥滨海工业区20%左右的工业用水，将由生活污水达标出水资源化利用而成。
7.结论
综上所述，现有混配比例下，再生水并网后出厂水水质稳定达标，节本降耗效果明显，基本达到了项目实施的预期目标，是解决柯桥区水资源紧缺的重要途径之一。下阶段，计划随着污水处理与水厂净水工艺的逐步优化改进，再生水和河道水的混合比例可逐步提升，直至全部使用生活污水处理后的水。后续对滨海水司水厂相关生产工艺改进优化，使生活污水出水可利用尽利用的全流量处理。
参考文献
[1]国家发展改革委科技部.关于推进污水资源化利用的指导意见[E].中国人民共和国国家发展和改革委员会， 2021（13）：1.
[2]住房和城乡建设部. 六部门联合发布典型地区再生水利用配置试点方案和防风险稳增长促改革推动住房和城乡建设事业高质量发展[E].国评网， 2021.12.30.