非传统水源利用（精选7篇）
非传统水源利用 篇1
1 工程概况
虹桥商务区位于上海市中心城区西侧, 结合虹桥综合交通枢纽布局设置。本项目为上海中骏广场北01、03地块, 东至环西一大道, 南至沪清平高速公路, 西至华翔路, 南至沪清平高速公路, 北至北翟路高架。总用地面积100513m2, 总建筑面积437915.81m2, 地上建筑面积279021m2, 地下建筑面积158894.91m2。其中北03地块工程总建筑面积220800.04m2, 其中地上建筑面积146269.89m2, 地下建筑面积74530.15m2;于2011年3月动工建设, 2015年初投入使用。本工程充分运用绿色设计理念, 包括节水、节能、节材和可再生能源利用等。
2 非传统水源分析
申报三星级绿色建筑标准中, 其中一条要求建筑物的非传统水源的利用率不低于40%。本工程设计中水 (包括雨水、污水) 收集系统, 地块覆土的局限性且同时满足地块非传统水源利用率的前提下, 只收集地块B1#、B2#、B13#、B14#、B19#~B21#的污水及雨水, 引入地下室中水机房的设备处理, 处理完后的水质满足《生活杂用水水质标准》CJ25.1-89的相关要求, 再生水用水采取防误接误用等安全保障措施。本工程所收集的雨水经处理后用于绿化用水、道路冲洗、地下车库冲洗及景观补水;所收集的污水经处理后用于B8#~B23#楼的冲厕。经核算, 非传统水源利用率不低于40%。
3 非传统水源利用率
3.1 建筑用水量统计
根据《民用建筑节水设计标准》 (GB50555-2010) 中3.1.2条对建筑用水定额的规定, 办公楼平均日生活用水节水用水定额为25~40L/ (人·班) , 商业平均日生活用水节水用水定额为4~6L/ (m2·d) 。结合上海市的气候条件、经济状况及用水习惯, 确定本项目的用水定额为办公楼平均日生活用水节水用水定额取40L。
办公楼平均日生活用水节水用水定额为40L/ (人·班) , 用水单位为2995人, 年工作班数260班, 则:
办公楼年节水用水量:40×2995×260/1000=31148 m3/a
商业平均日生活用水节水定额为5L/ (m2·d) , B8~B23#商业部分面积为3815.79m2, 年工作天数为360d, 则:
商业部分节水用水量:5×3815.79×360/1000=6868.42m3/a
生活总用水量为:31148+6868.42=38016.42m3/a。
3.2 中水原水量
本项目以B1#、B2#、B13#、B14#、B19~B21#楼污水作为中水原水量水源, 依据GB50555-2010表3.1.8规定, 办公楼冲厕给水百分率取60%, 建筑平均日生活用水节水定额取40L/ (人·班) , 总人数3011人, B13#、B14#、B19~B21#楼1层底商面积为968.21m2, 商业平均日生活用水节水定额为5L/ (m2·d) , 中水原水量可根据《建筑中水设计规范》GB50336-2002中3.1.4计算:
式中:Qy———中水原水量 (m3/d) 。α———最高日给水量折算成平均日给水量的折减系数, 一般取0.67~0.91;本项目以日生活用水节水定额进行计算, 取1。β———建筑物按给水量计算排水量的折减系数, 一般取0.8~0.9;本项目取0.8。Q———建筑物最高日生活给水量, 按GB50555-2010中的用水定额计算确定。b———建筑物用水分项给水百分率, 本项目取100%。
日中水原水量为:
Q办公=40×3011/1000×0.8×100%=96.35m3/d
Q商业=5×968.21/1000×0.8×100%=3.87m3/d;
年中水原水量为:
Q=260×Q办公+360×Q商业=25051+1393.2=26444.2m3/a。
3.3 雨水收集量
雨水收集根据GB50555-2010中5.2.4条规定雨水设计径流总量公式:
式中:W—雨水设计径流总量 (m3) ;φc—雨水径流系数;hy—年降雨量 (mm) , 上海市地区取值为1093.41mm;F—汇水面积 (hm2) 。
雨水汇水面积及雨水量见表1。
3.4 雨水利用量
3.4.1 绿化浇洒用水
按照GB50555-2010, 绿化浇洒用水定额可按浇洒面积0.28m3/ (m2·a) 计算。需要绿化浇洒的面积为12876.66m2。 (整个地块绿化面积) 除去降雨天数外每天进行绿地浇洒, 则浇灌天数为260d。绿化浇洒用水数据如下:绿化总面积2876.66m2, 日绿化用水量13.85m3, 年总用水量3605.46m3。
3.4.2 道路冲洗用水
按照GB50555-2010规定, 道路、广场的冲洗用水定额可按浇洒面积0.5 L/ (m2·次) 计算, 每年浇洒30次, 本项目需浇洒的道路面积为14607.12m2。日冲洗用水量7.3m2/次, 年总用水量219.12m3。
03地块雨水利用量为Q雨水=3605.46+219.12=3824.58m3/a。
(雨水收集左上角四分之一的雨水量能满足整个地块的室外用水量, 扣除整个地块室外用水后雨水收集量还剩余6783.17-3824.58=2958.59m3/a。)
4 三星区域雨水利用量
4.1 绿化浇洒用水
按照GB50555-2010, 绿化浇洒用水定额可按浇洒面积0.28m3/ (m2·a) 计算。需要绿化浇洒的面积为2657.9m2。 (绿化面积根据参评建筑占总建筑面积的比例进行折算) 除去降雨天数外每天进行绿地浇洒, 则浇灌天数为260.3d。
4.2 道路冲洗用水
按照GB50555-2010规定, 道路、广场的冲洗用水定额可按浇洒面积0.5 L/ (m2·次) 计算, 每年浇洒30次, 本项目需浇洒的道路面积为2802.49m2。 (道路面积根据参评建筑占总建筑面积的比例进行折算。)
三星区域室外雨水用量为744.2+42.04=786.24m3/a。
(三星区域生活用水量为38016.42m3/a, 室外雨水用量786.24m3/a, 要想满足40%非传统水源利用率, 需要至少增加中水用量 (38016.42+786.24) ×40%-786.24=14734.82m3/a, 由上面可知, 中水原水量为26444.2m3/a, 满足中水水源的水量为中水回用量的100%~115%的要求。)
4.3 中水回用量
本项目收集来的中水用于B8#~B23#这16栋办公楼冲厕, 总人数2995人, 用水定额40L/ (人·班) , 每年按260班计算, 商业部分用水定额为5L/ (m2·d) , 每年按营业360d来算。根据《GB50555-2010规定, 冲厕年用水量占总用水量按下式计算:
式中:Wca—年冲厕用水量 (m3/a) ;qc—日均用水定额 (L/ (人·班) ) ;nc—年平均使用人数 (人) ;Dc—年平均使用天数 (d/a) 。
办公楼冲厕用水量取60%, 则:
商业部分冲厕用水量取5%, 则:
三星区域冲厕总用水量为18688.8+434.31=19123.11m3/a。
4.4 蓄水池容积设计
由于本项目中水原水池容积根据可回收水量和冲厕用水量计算, 本项目设置两个调节池, 雨水调节池为日需水量的三倍计算, 整个03地块日雨水利用量为13.85+7.3=21.15m3, 3d蓄水量为63.45m3, 平衡需水量和雨水量, 雨水调节池设计容量为75m3。平均日中水利用量为 (18688.8/260) + (434.31/360) =73.08m3, 根据《建筑中水设计规范》规定, 原水池的调节容积可按日处理水量的35%~50%进行设计, 本项目取45%, 计算结果为32.88m3, 中水原水池有效容积按35m3来设计。
清水池容积按照雨水部分按1d杂用水量进行设计, 中水部分按1d用水量的25%~35%来进行设计, 1d总杂用水量为7.3+13.85+100.22×30%=51.22m3, 考虑到各项用水量之间存在系数问题, 清水池可以考虑设计为64m3。
5 实际运行效果
本工程采用了中水处理系统, 大大减少了自来水用量, 起到了很好的节水减排作用。本工程中水利用及雨水回收利用系统运行以来, 分别对中水及雨水处理湿地出水进行多次取样检测, 水质检测结果较好。
6 结束语
综上所述, 计算非传统水源利用率时, 应根据《绿色建筑评价标准》《民用建筑绿色设计规范》《建筑中水设计规范》等设计依据, 参照《民用建筑节水设计标准》各项条文及计算公式进行计算。非传统水源利用技术在上海虹桥商务区工程上的成功运用, 在节水减排方面给该地区建设项目带来很好的示范和辐射作用, 对上海乃至全国绿色建筑发展起到了很好的示范作用。
摘要：绿色建筑定义为:“为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间, 同时在建筑全生命周期中实现高效率地利用资源 (节能、节地、节水、节材) 、最低限度地影响环境的建筑物。”非传统水源的利用是绿色建筑的重要设计理念之一。结合虹桥商务区北03地块工程实例, 该工程B1#B7#楼获得国家绿色建筑设计评价二星级标识, B8#B23#楼获得国家绿色建筑设计评价三星级标识, 针对非传统水源进行了分析、计算。
关键词：中水,雨水,非传统水源,利用率,绿色建筑
参考文献
[1]师前进, 何强, 柴宏祥, 等.绿色建筑住宅小区节水与水资源利用设计探讨[J].给水排水, 2008, 34 (1) :77-79
[2]GB50555-2010民用建筑节水设计标准[S].
[3]GB/T50378-2006绿色建筑评价标准[S].
[4]GB 50336-2002建筑中水设计规范[S].
非传统水源利用 篇2
绿色酒店是指在酒店建设和经营管理过程中,坚持以节约资源、保护环境为理念,以节能降耗和促进环境和谐为经营管理行动,为消费者创造更加安全、健康服务的酒店[1],绿色酒店建筑是指在满足国家绿色建筑评审的酒店建筑。
20世纪90年代中期,我国首次提出了“绿色饭店”的概念[2],2002年商业行业标准《绿色酒店建筑等级评定规定》;2006年3月国家旅游局颁布了《绿色旅游酒店》;2010年全国绿色酒店建筑工作委员会发布了《2010中国绿色酒店建筑发展报告》,坚持落实节能节水20%的目标。
在酒店用水中,洗澡水、卫生用水和绿化用水占了相当大的比例。各种不同用水环节对水质要求不尽相同,全国范围内越来越多的酒店建筑使用分质供水系统。酒店用水环节较多,排水水质复杂,但酒店水系统发展相对完善,一般采用分质供水,室内污废分流的供排水体制。
酒店的生活用水包括沐浴、盥洗、洗衣、厨房、冲厕等,用水及排水水量与时间有关,通常早晚为用水及排水高峰期。各类排水污染物浓度均小于住宅排水的污染物浓度,由于酒店大部分水量用于沐浴,所以其综合排水的污染物浓度也远远低于住宅。酒店的污水经处理后可用于冲厕、绿化、洗车、浇洒道路,从经济、技术上都是可行的。
酒店的排水可分为优质杂排水、杂排水和生活排水3大类,其水质在污染程度上逐渐变差,处理难度逐渐增加[3]。要研究选用哪几种水作为酒店的中水水源,必须在水量平衡计算的基础上,经过技术分析来确定。酒店建筑中优质杂排水有盥洗排水、沐浴排水、游泳池排水,其水质较好。根据《建筑中水设计规范》GB 50336-2002[4],宾馆、饭店建筑用水比例为冲厕占10%～14%、厨房占12.5%～14%、沐浴占50%～40%、盥洗占12.5%～14%和洗衣占15%～18%。评价排水污染的主要指标有BOD5、CODcr和SS,具体水质浓度见相关规范[5,6]。综合考虑降雨条件,充分利用酒店优质杂排水,不仅可节约水资源,提高非传统水源利用率,还能减少自来水费用,突出酒店特色。
2 案例分析
2.1 基础资料
天津某酒店总建筑建筑面积为56 487m2,主要功能区包括客房、宴会厅、餐厅、SPA、办公用房及商业用房等。项目最高日用水量为531.83m3/d,排水量按生活用水量的90%计算,为478.65m3/d。
2.2 水量平衡分析
酒店除自来水外,项目可用水主要包括雨水、沐浴排水、盥洗排水、游泳池、温泉和SPA的排水。按照规范[4]中规定,计算出各非传统水源使用环节日最大需水量如图1所示,非传统水源最大使用环节是室内冲厕,其次是绿化,车库冲洗所需水量最小。
进行逐月水量平衡分析,见表1。
由表1可以看出,无论是否将雨水作为水源,酒店的优质杂排水都能满足酒店的室内冲厕、绿化、道路和广场浇洒、洗车以及地下车库地面的冲洗。
由于雨水的COD值较高,可生化性较低,一般BOD/COD的值在0.10～0.15之间,远小于0.30,若作为中水水源势必会增加中水处理系统的负荷,影响处理系统的稳定性,降低中水处理系统的处理效率[7],并且雨水收集和处理系统成本较高,不建议对雨水进行收集作为中水水源。为实现上述目标,将优质灰水全部进入酒店地下一层的中水处理机房,进行处理并作回用,确定采用日处理量为200m3/d的中水处理系统。
2.3 水处理工艺流程
处理流程包括预处理、主处理和深度处理3个阶段。预处理阶段包括格栅、调节池和毛发过滤器3个处理单元。参考规范[4]中对各种建筑物各类排水污染浓度表,并结合酒店灰水排放的污染物组成,确定主处理阶段采用生物法,这里选择“接触氧化池+MBR”法;最后进行深度处理,主要以消毒处理为主,保证出水达到相应用水标准(图2)。消毒处理构筑物采用接触消毒池,彻底杀灭各种病菌。通过计算,得到各处理构筑物外形尺寸等参数,如表2所示。
2.4 中水回用方案平衡图
根据逐月水量平衡计算,可以得到中水回用方案全年水量平衡图,如图3。
由图3可以看出,全年本工程非传统水源用于冲厕22 835.1m3,绿化7 128m3,道路和广场浇洒4 285.5m3,洗车5 843.8m3,车库2 303.1m3,综合考虑未预见用水量,全年项目共使用非传统水源46 635.1m3。本项目年用水总量为160 147.3m3,则该酒店非传统水源利用率为29.12%。
2.5 经济性分析
中水处理工艺经济分析主要从工程总投资和运行费用两方面进行。工程总投资包括直接费和间接费,其中直接费由土建费和设备材料费组成;运行费用主要包括动力费、消毒费、维修费等,具体计算结果如表3所示。
该项目采用“接触氧化法+MBR”生物处理法,设置日处理量为200m3的中水处理与利用系统。通过技术经济分析,系统总占地面积127m2,工程总投资78.96万元,运行费用8.4万元/年,年节约用自来水46 635.1m3,单位中水成本1.8元/m3,目前天津市商业自来水价格按7.5/m3计算,每年可直接节约水费26.28万元,进而计算出投资回收期约为3年。
3 结语
酒店建筑是用水大户,水费是酒店重要的运行成本之一。本工程中水回用系统单位中水成本1.8元/m3,投资回收期约为3年,具有很好的社会效益和经济效益。同时,项目非传统水源利用率达到29.12%,有利于水资源的合理调配和绿色酒店技术的推广。另外,对于有条件的酒店建筑除使用自建中水站外,还应大力推进雨水、海水等其他非传统水源的使用。
参考文献
[1]杨洋.论我国绿色酒店的发展[J].时代经贸,2008(6):72～73.
[2]商务部商业改革发展司.(GB/T21084-2007)绿色饭店[S].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[3]陈立.绿色建筑水循环安全保障[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[4]中国人民解放军总后勤部基建营房部.(GB50336-2002)建筑中水设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[5]上海市建设和管理委员会.(GB50015-2003)建筑给水排水设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.(GB50555-2010)民用建筑节水设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
居住区水源综合利用应用研究 篇3
1、非传统水源综合利用的必要性
根据目前雨水收集系统的运营状况来看, 有一定的设备闲置现象。这主要与物业人员的管理水平有关。另外, 在运营中, 雨水量并非稳定水源, 雨水系统会有一定的闲置期。长期储存的雨水, 如果维护管理不当, 水质也难以保证。在非降雨季节, 绿化浇灌则需市政水源进行补充。
住宅小区的建筑中水水量较大且稳定。如能实现建筑中水与雨水的综合处理回用, 则既可以最大程度地利用非传统水源, 也可有效避免雨水收集系统的闲置。目前中水雨水综合处理回用的方式主要有两种:一是将中水处理设备的末端深度处理单元与雨水处理单元合并;另一种方式即为人工湿地, 经过一些市场调研和现场考察, 发现人工湿地经济性较好。目前, 国内人工湿地处理工艺种类较多, 本文介绍一种新型人工湿地。该人工湿地相比国内传统人工湿地, 出水水质更加稳定, 且无异味。
2、工艺原理
该湿地由介质层和湿地植物两大系统组成, 利用这两大系统共同营造的生态系统, 综合物理、化学、生物三重作用, 使污水处理功效达到最大化。其中包括沉淀、吸附、过滤、溶解、气化、固定化、离子交换、络合反应、硝基反应、营养元素的摄取、生物转化和细菌、真菌的异化作用等, 能高效去除污水中的有机物、氮、磷、重金属、油脂和病原体等污染物。
介质层由不同介质分多层混合组成, 见图1。由上至下分为好氧区、兼氧区、厌氧区, 分别为好氧、兼氧、厌氧型微生物提供生长环境。介质不仅能过滤固体物、固定生物膜, 而且能通过生物膜表面的吸附和氧化作用提高对污染物的去除。
根据所需处理污水或景观水的具体要求, 择优选择根系发达的湿地植物。常见的湿地植物有黄菖蒲、美人蕉、伞叶花、香蒲、芦苇等。 (见图1)
3、水处理特点分析
该新型人工湿地较国内人工湿地有以下几个特点。
3.1 对水质适应性强
目前广泛用于在景观水体循环处理;学校、场馆、工业园区、高速收费站和服务区、养殖等区域的污水处理及回用;新农村污水环境治理;城镇污水处理厂深度处理——脱氮除磷等。目前, 已有项目运营长达五六年之久依然效果稳定。如上海某工业园区, 150m2的湿地面积处理整个区域的生活污水, 回用于冲厕。本项目自2005年运营至今, 依然运行正常。上海某小区中50m2人工湿地处理1100m2的景观水体, 2008年运行至今, 出水水质依然良好。
3.2 全自动控制, 无需专人维护, 且运行成本低
目前, 中水雨水系统闲置率较高, 主要原因之一即为设备运营维护复杂, 物业人员缺乏专业知识, 导致系统无法正常运行。而该工艺中, 不添加任何化学药剂, 无曝气等机械设备, 除水泵外, 没有其他机电设备。运行期间费用也仅为水泵运行费用。
3.3 湿地表面无积水, 无臭味
人工湿地介质丰富, 植物的生活环境并非纯泥土, 污水到达湿地后下渗速度快, 湿地表面无积水, 无臭味。
虽然该人工湿地水处理方面有着较传统人工湿地较大的优势, 但是也同样存在占地面积大、湿地植物较为单一的问题。
4、综合处理住宅小区非传统水源的经济性分析
以上海某小区为例, 设计该种人工湿地处理方案。该小区包括1～9#共9栋住宅, 总建筑面积为73405.55m2, 地块用地面积为28028.88m2, 室外地面面积为10001.88m2, 绿地与植草砖面积为13215m2, 总屋面面积约为4400m2。项目用水量如下表1所示。
根据项目实际状况, 按照用水需求量反推:收集生活污水和雨水需满足室内冲厕、绿化、道路、广场浇洒、地下车库冲洗、景观补水, 供需水量约为118m3/d, 为保证所需水量的充分供应以及部分未预见水量, 需按每天140m3生活污水处理负荷设计。设计本项目收集小区屋面雨水 (无需弃流) 和3栋楼的生活污水 (建筑内可无需污废分流) , 则可收集雨水3254m3、中水47846m3, 非传统水源收集量共计51100m3, 共需湿地面积500m2。工艺流程图如下图2。
调节池和中水池均可建在地下, 钢筋混凝土结构。调节池容积80m3。调节池大小 (长×宽×深) :8m×4m×2.5m (长×宽, 调节池第4格内安装一台潜水泵。中水池容积40m3, 生活污水和雨水处理后均自流入中水池, 供回用。经湿地处理后水质达到国家《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 一级标准。 (见表2)
本项目湿地建设费用约75万元, 水池的土建费用约25万元, 共计约100万元。除水泵外, 没有其他机电设备, 不需要投加化学药剂, 没有曝气装置, 没有机房等配套设施。不需要专业管理人员维护, 只要物业人员兼职查看水泵是否运行正常即可。唯一的运行费用是水泵提升水到湿地的耗电费用。设计调节池水泵每天运行4小时, 中水池水泵运行1小时。按照0.6元/度电计算, 每天合计运行费用为7.86元, 年运行费用为2868.9元。全年可以节约51100吨的自来水, 按3元/吨的自来水单价计算, 全年可以节约153300元, 投资回收期只有6.6年。
目前, 在住宅建筑中, 非传统水源的利用系统一般分为雨水利用系统合中水利用系统。雨水利用系统主要是收集屋面雨水, 所用处理工艺较为成熟, 主要为集絮凝-沉淀-粗滤-精滤各处理单元的雨水处理机组, 经处理达标后回用于绿化、道路冲洗、车库冲洗等。中水利用系统主要是收集优质杂排水, 所用处理工艺多为MBR或生物接触氧化法。根据本项目的雨水和中水处理量, 若分别设计中水和雨水利用系统, 中水处理系统选择MBR处理工艺, 雨水处理系统采用一般的雨水处理设备, 则本项目的雨水设备初投资约为30万左右, 中水处理设备初投资约120万元, 雨水处理费用约为0.65元/m3, 其年处理费用约为2115.1元;中水处理费用约为1.1元/m3, 其年处理费用约为52630.6元。因此若设置中水和雨水回用两套系统, 则本项目非传统水源利用系统的总投资回收期将达到15年, 其中, 雨水回用系统的投资回收期高达70年, 经济性较差。
由此对比可见使用该新型人工湿地工艺综合处理非传统水源具有较大的经济优势。
5、结论
1) 通过对该种人工湿地工艺原理及特点分析, 可以明显看出其优于国内传统人工湿地的水处理效果。项目现场确实在无臭味, 此工艺在住宅小区得到了居民的认可。
2) 该新型人工湿地对水质适应性强, 其综合处理非传统水源, 不会因雨水不定期的进入而影响水处理效果, 具有较高的技术可行性。
3) 全自动控制, 无需人工维护, 不需投加药剂和曝气, 运行费用仅为水泵的电费, 相关传统的处理工艺, 运行费用大大降低, 通过案例的经济性分析, 该技术的投资回收期只有6.6年, 经济优势显著。如此低的投资回收期将有利于推动非传统水源尤其是中水的回收利用。
非传统水源利用 篇4
地下水模拟试验是刻画、表征和再现地下水系统的一种有效工具和常用手段, 可以模拟地下水系统特征及其应力响应的预测, 可以解决复杂水文地质条件和地下水开发利用条件下的地下水资源评价问题, 现已成为研究地下水系统最有效和应用最广泛的方法之一。
本试验以长春市岔路河镇的一连栋温室为研究对象。该温室坐北朝南, 东西三跨, 单跨宽9m, 总宽3×9=27m, 面积为675m2。参照《空调工程》附录4 (设计用室外计算参数) , 长春冬季室外的计算温度为-24.3℃ ;冬季室内设计温度, 取黄瓜的白天最适温度28℃为算例, 从而计算得出温室冬季供暖热负荷为1 516 234kJ。
对该温室采用地下水源热泵系统的可行性进行分析, 关键是经济性和地下水回灌两个方面。本文建立在前期的经济性分析基础上, 设计了沙箱回灌模拟试验。通过采集抽灌过程中沙箱内各关键测试点在一定时间步长内的水头数据, 分析回灌规律, 寻求100%完全回灌的水均衡状态时的地下水抽灌流量, 为下一步的数值模拟提供可靠的数据。
1 试验设计
本次试验采用沙箱模型进行模拟, 结合实际工程的水文地质特征, 模拟了承压层孔隙型介质中地下水的抽灌情况, 设计制作了完整的抽灌模型试验装置, 包括试验箱, 储水夹层、承压层, 抽水井、回灌井和水循环系统, 测压管不对称布置[4] 。试验总体设计图, 如图1所示。
1.1 试验系统
1) 试验箱:
试验箱是承载试验介质, 完成试验的载体, 要求必须坚固稳定, 能承载含水层。在沙箱的长度方向, 箱体两端各设置宽20cm的储水夹层, 其上开了均匀排列的直径为10mm的圆孔, 储水夹层维持固定水头 (0.7m) , 保证其中的水能够及时补给含水层。在储水夹层含水层一侧, 布3层由粗到细的滤网, 用以防止含水层中的细砂堵塞渗透圆孔降低透水效率。
2) 抽灌井:
在试验箱的长轴中心位置布置一个抽水井和一个回灌井, 管身均匀地钻有6 mm直径的小孔。小孔从底端开始, 在0.1～0.5m间交错排列, 使水可以均匀稳定地抽取和回灌入含水层。为了防止含水层中的细沙堵塞管井, 在管井外径包裹了4层孔距为1mm的滤网。
3) 水循环系统:
抽水设备选用型号为25DBZ3-15-0.75自吸泵。在水泵泄水方向安装了一个阀门, 调节抽水流量。回灌流量的控制通过一个带阀门的缓存水箱来控制。
4) 测试点布置:
试验前, 先设定试验箱中的坐标为井点, 测压管定位。本试验设定如下:以试验箱正面左下角为0点, 试验箱长、宽、高为X, Y, Z轴, 分别以向右、向前、向上为正方向。坐标轴上的单位为cm。试验土层中布置6个孔隙水测试点, 模拟工程实践中的观测井。测压点的布置要遵循一定原则:由于抽水井、回灌井开始工作后, 以井点轴线为中心, 周围的孔隙水压力有一定的对称性, 所以试验测试点布置要分散、不对称, 以获得更全面数据结果。
1.2 土样制备
试验介质选用中砂, 其粒径主要分布在0.25～1.0mm之间, 这一粒径范围的中砂占到全部砂的81.58%, 特别是0.5～1.0mm孔径范围内的中砂占总质量的44.69%。粒径大于2mm的部分占总质量的10.34%, 是天然砂中含有的少量石子。承压水环境中, 上部有不透水层, 笔者在中砂的上层覆盖相互重叠的塑料布, 再堆叠约0.2m厚的中砂模拟不透水层。试验所用砂样物理性质见表1。
2 试验结果及分析
2.1 试验结果
本试验分为自吸水泵开启前、后两个应力期, 分别各测压管水位。第一应力期的测压管水位是等水位稳定后直接读取。第二应力期取5min为固定时间步长, 共测得10个时间步长的数据, 总共试验时间为50min。水均衡[6]是指抽灌过程中地下水位稳定, 且回灌量等于抽水量的理想状态。试验测得此时抽水井流量是1.9m3/d, 回灌井流量是1.9m3/d。
试验结果:第一应力期如图2和图3所示。
第二应力期如图4和图5所示。
2.2 Modflow数值模拟结
Modflow是模块化三维有限差分地下水流动模型的简称, 是一套用于孔隙介质中地下水流动数值模拟的软件, 已成为目前世界上最为普及的地下水运动数值模拟的计算机程序。 Modflow的一个最显著的特点是它采用了模块化的结构。它一方面将许多具有类似功能的子程序组合成为子程序包, 另一方面是用户可以按实际工作需要选用其中某些子程序包对地下水运动进行数值模拟[6]。本文将用其WELL子程序包模拟该试验中井水回灌过程, 得到相应的等水势图, 如图6～图8所示。
2.3 试验分析
1) 测压管1, 2, 3高程0.2m, 测出的孔隙水位值较高;而4, 5, 6这3个测压管高程0.4m, 所以测出的孔隙水位值较低。
2) 靠近抽水井的测压管水位降深更大 (尤其是刚开机时, 下降程度最明显) , 靠近储水夹层的测压管水位降深较小。承压含水层水头值以抽水井为中心成典型的漏斗状。试验水位图较好反映了这一规律, 与实际相当吻合, 证明此模拟试验是可行的。
3) 测压管1, 3, 4, 6靠近储水夹层, 由于边界水头的及时补给, 故水位变化较小;测压管2, 5靠近抽灌井, 水头变化较大。
4) Modflow的水头模拟与实验数据能较好的拟合, 证明此试验能较好模拟地下水回灌过程。在工程前期, 可用于模拟水源热泵系统回水过程, 作为回水工程技术可行性的依据。
3 结论
本试验通过实验室物理模拟和Modflow数值模拟的拟合, 比较准确地模拟了承压层地下水在完整井中的抽灌过程, 为地下水源热泵工程的前期可行性分析提供了科学的模拟试验方法, 也为地下水源热泵温室利用系统回灌技术的利用提供了可靠依据。此模拟试验在地下水回灌工程可行性研究方面的推广, 将大大节省回水项目的技术可行性分析花费的人力、物力和时间。
摘要：设计了一沙箱模拟地下水无压自流回灌试验, 测得抽、灌井周围测试点的水头值和水均衡状态时的抽灌水流量, 并进行统计分析以及MODFLOW数值模拟, 为地下水源热泵工程的前期可行性分析提供了科学的模拟试验方法, 也为地下水源热泵温室利用系统回灌技术的利用提供了可靠依据。
关键词：地下水源热泵温室利用系统,回灌模拟试验,水均衡
参考文献
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非传统水源利用 篇5
1 新建住宅区配套供暖遇到的问题
因新建住宅小区对供热设计考虑不足, 往往远离热源, 配套供暖会遇到许多问题。
(1) 附近热源负荷满足, 可以接入既有系统。但由于供热距离远, 处于管线末端, 供热效果往往不好, 而且不是统一规划经常造成管线铺设困难, 使成本增加。
(2) 附近热源负荷不足, 无法接入既有系统。这部分住宅供暖处境尴尬。住宅小区面积只有达到一定程度, 才有可能新上燃煤锅炉房, 因为大型集中供热锅炉房在供热效率、污染控制方面都有有利条件。目前东营地区供热燃煤锅炉基本配置为40 t链条燃煤锅炉, 该型锅炉供暖能力在35×104～40×104m2。即新建住宅区面积小于这个数值, 供暖将会出现困难。
2 地热和水源热泵技术的供热优势
东营市位于山东省境内黄河三角洲中心地带, 东营市境内具有巨大的油气资源, 也蕴藏着丰富的地热资源。2005年, 山东省地矿局地矿工程集团成功探明了东营城区、孤岛和河口三个大型地热田, 潜在经济价值800×104元以上。这三个大型地热田属于低温地热资源, 温热-热水型。热储温度50～80℃, 埋深1 000～2 000 m。其中, 东营城区地热田可利用热能为764 MW, 面积342 km2;三大地热田合理开采, 采期均在100年以上。丰富的地热资源为该地区地热供暖提供了巨大的便利条件。
2.1 地热和水源热泵供暖占地少, 施工方便
采用地热和水源热泵供暖只需在小区内打1、2口地热井, 建设一座200 m2的设备用房即可。然后将小区供热管线接入站内。投资少、占地少、施工方便、建设工期短。
2.2 地热和水源热泵技术相结合供暖合理
东营地区地下水热储温度50～80℃, 但矿化度较高不能直接用于供暖, 可以采用水-水换热的方式供暖。但是考虑地下水抽取量, 换热效率, 简单利用地下水换热方式供暖存在供暖面积小, 热能浪费等问题。
2.2.1 单独采用地下水换热运行分析
目前东营地区新建住宅绝大部分是节能建筑, 而且地板采暖越来越多。计算参数:住宅热负荷45 W/m2;供回水温度60/50℃;单井地下水抽取量60 m3/h (100 m扬程电潜泵平均流量) , 出水温度70℃;板式换热器换热效率96%。
地下水释放热量:1 395.6 kW, 由此可计算二级网换热量为:1 395.6×96%=1 339.8 kW, 供热面积2.97×104m2。
此时地下水换热后外排温度50℃。
2.2.2 换热后尾水采用热泵提取热量运行分析
热泵提取地下水热量后外排温度一般在40℃左右, 可从地下水中提取697.8 kW的热量。
设热泵COP=4, 则热泵提供热量1 116.5kW, 可计算出热泵输入功率418.7 kW, 供热面积2.48×104m2。即通过热泵做少量的功 (418.7 kW) 就可以获得较大的热量 (1 116.5 kW) , 供热面积增加近一倍。
如果将热泵外排温度降低至10～15℃, 那么提取的热量将会增加2～3倍, 供热效能更加可观。
因此仅采用地热供暖是不经济的, 只有地热和水源热泵相结合供暖才是最合理、最经济的。
2.3 采用地热和水源热泵技术供热运行费用较低
采用地热和水源热泵技术供热主要运行费用为电费、人工费、地热资源补偿费, 主要运行设备为电潜泵、循环泵、清水泵、热泵。
2.3.1 电费
电潜泵:产水60 m3/h, 配套电动机功率约45 k W。
循环泵:供热面积为2.97×104m2+2.48×104m2=5.45×104m2。
管网流量:5.45×104m2×40 m3/ (104m2·h) =218m3/h, 地板采暖住宅通常按照40 m3/ (104m2·h) 计算。
配套电动机功率约37 k W。
清水泵:配套电动机功率约18.5 kW。
热泵:热泵输入功率418.7 kW, 可选择2台HTHP200-H热泵, 输入功率208 kW。
按照东营地区近几年气温统计, 供暖初期和供暖末期约40天时间, 住宅热负荷只有室内平均计算热负荷的60%, 即只需要地下水换热采暖就可以满足供暖需要。
循环泵运行电量:31 968 kW。
电潜泵运行电量:38 880 kW。
运行费用:42 225元。
其他时间需要开启热泵才能满足热负荷需求。
循环泵运行电量:63 936 kW。
电潜泵运行电量:77 760 kW。
清水泵运行电量:15 984 kW。
热泵运行电量:718 848 kW。
运行费用:52.241×104元。
2.3.2 人工费
这样规模的地热站运行人员需要4人 (4班3倒) , 年度人工费为12×104元。
2.3.3 地热资源补偿费
按照东营市国土资源局规定, 地下水温度≥60℃按1.00元/m3征收地热资源补偿费。
地下水取水量:17.28×104m3。
地热资源补偿费:17.28×104元。
2.3.4 折旧费及其他费用
设备折旧费及维修费、材料费约22×104元。
总运行费用:107.74万元。
运行成本:19.77元/m2。
2.3.5 在采暖季与其他供热方式成本对比
东营地区燃煤锅炉房运行成本:43元/m2。
燃油锅炉房运行成本:48元/m2。
水煤浆锅炉房运行成本:41元/m2。
地热与水源热泵供暖与燃煤锅炉房运行成本对比一个采暖季节约费用126.6×104元。
3 投资
采用地热和水源热泵技术供热前期费用主要有:
钻井费用:180×104元。
设备费用 (包括水泵、换热器、热泵) :390×104元。
土建及施工费:40×104元。
合计费用:610×104元。
从上节可知, 相比燃煤锅炉供暖, 采用地热和水源热泵供暖运行费用每个采暖季节约126.6×104元
工程回收期:4.8年。
4 小结
(1) 统筹考虑合理布局。地热采暖要本着可持续发展的思路, 必须按照地方政府有关政策开采。要统筹考虑合理布局保证该地区的地下水量平衡。
(2) 尾水温度合理利用。地下水经过热泵提取热量后, 尾水温度仍然很高, 对于热泵来讲, 10℃以下的水没有进一步提取热能价值。因此如果尾水温度高于10℃, 应该尽可能采用其他技术提取热量, 进一步提高能源利用效率。
(3) 东营地区应该充分利用地热资源丰富的优势, 对新建住宅采用地热和水源热泵结合的供暖方式, 最大限度地节约能源, 减少污染, 提高居民的生活质量。
摘要：东营地区地热资源丰富。利用地热和水源热泵技术为东营地区新建住宅供热存在诸多优势:①供暖占地少, 施工方便;②换热后底水采用热泵提取热量的运行方式, 供热面积可增加1倍;③运行费用低, 与燃煤锅炉房运行成本相比, 一个采暖季可节约费用126.6×104元。
非传统水源利用 篇6
关键词：水源地,现状,解决方案
烟台地区是山东半岛淡水匮乏地区。对于发电厂来讲:没有可靠的淡水资源的保障, 那么这个发电厂就等于走向灭亡。我公司共有三期工程, 设二处水源地:中村河水源地河和黄水河水源地, 两处均为地下水, 两水源地分别位于厂址以东1 1 k m和23km处, 均开采第四系冲洪积层孔隙水, 含水层岩性为中粗沙、沙砾石、砾卵石层。1984年投产初, 一期工程所用水源为中村水源地之水, 水源丰富。原中村河水源地地下水埋深2 8.8~3 1.0 m, 单井涌水量在100m3/h以上, 随着工农业的发展, 对水资源的开采利用量加大, 地下水位遂年下降。
1 中村水源地的现状
中村河水源地共有9眼井, 分别安装10JD和8JD两种型号的深井泵, 从1984年投产后最初几年运行情况良好, 后因为天气干旱, 地下水位下降, 上水量不足 (或不上水) 、深井泵在井中太深、传动轴过长, 导致经常断轴、扬水管错开, 泵体掉入井。为此于1996年中村水源地被迫停运。
2 中村水源地缺水问题解决方法的探讨
2001年开始, 我们陆续在水量较好的#4、#2、#1井, 将原深井泵更换成潜水电泵, 更换后三眼井恢复供水, 每小时共可出100立方, 这说明中村水源地具有一定的供水潜力。
考虑到以后公司机组扩容、发展对水资源的需求, 建议对中村水源地深井、设备、管道系统进行恢复性大修。大修后可使中村水源地深井全部供水, 等于重建一个水源地, 解决因地下水位下降, 黄水河水源地单一供水不足的现状。
具体步骤如下。
(1) 由于我公司一期中村水源地管道系统自1996年停运以来, 受外来因素的损环和自身腐蚀的原因, 管道系统已不可利用。我们根据当前供水管道材料的信息情况, 将一期中村水源地管道系统更换为一种新材料:增强超高分子聚乙稀工程塑料管道。此管道具有: (1) 增强的抗拉强度和承压能力; (2) 高抗冲击性好; (3) 抗腐蚀性和高耐磨性好; (4) 轻质、柔韧, 安装便利等特点。恢复中村水源地供水管道系统。
(2) 对中村河水源地的8眼井 (有1眼井有特殊原因不能利用) 进行洗井。分别根据洗井的情况, 安装相应流量的潜水电泵。经过试验:总的出水量不理想。每台水泵的上水量仅为20~30立方/小时。
(3) 针对中村水源地的现有状况, 我们查阅了大量有关中村水源地水文地质方面的资料, 对当地农用井的情况也进行了深入的考查研究, 决定在原泵房院内, 重新打井, 并在打井深度上加深到65~70m (原井深为5 0 m) 。我们首先在#5井和#7井做试验。当钻井至57~60m时, 发现在原中村水源地水文地质关于探井的资料的基础上, 多找出了一道取水层。这表明在中村水源地原泵房院内重新打井的设想是正确的。为此, 根据#5、7井的钻井经验, 分别在上水量不足的#6、9、3、1、2井院内重新打井并获得成功。为保证中村水源地总取水量的需求, 我们又在中村水源地中心泵院内, 靠近500立方水池的地方, 钻一眼井, 补充总取水量。
(4) 对新打的井视其洗井时的上水量情况, 重新分别安装合理流量的潜水电泵。经过试运行, 中村水源地总取水量超出500立方/小时, 完全可以达到备用水源地的目标, 达到了我们对中村水源地的改造, 相当于重新建立一个水源地的目的。
3 中村水源地现存在的不足及解决办法
由于在恢复中村水源地的工程中, 管道材料和施工、赔偿费用高, 故在打井费用上考虑的不足, 采用低价深水井水泥管。水井质量低一些。在试运行的过程中, 出现水井淤积现象。我们采取了加装防淤积套管, 利用水泵的吸力将水泵下方的淤积沙抽出, 效果良好。建议在以后的改造预算中费用问题应充分考虑, 可提高深水井的质量。
原有管道的利用:对于管道的改造可考虑采用新工艺技术。
(1) 管道在线修复翻新工艺——内衬管滑 (拉) 入衬装 (Sliplining) 、无缝衬装 (CloseFit Lining) 、管道翻衬 (Cured-in-Place Lining) 、管道喷涂衬装 (Spray Lining) 。
(2) 在线管道更新工艺——爆 (碎) 管衬装 (Pipe Bursting) 。
(3) 非在线敷管工艺——非定 (导) 钻技术 (Impact Moling&Ramming) 、定 (导) 钻技术 (Guid ed Boring&Directional Drilling) 、顶管及微型隧道施工工艺 (Pipe Jacking&Microtu nnelling) 。这就要在施工前对改造方案进行对比, 再决定哪种方案经济、实用。
4 结语
非传统水源利用 篇7
1 现状再生水利用量
我国再生水利用各地差异较大,根据2013年水资源管理年报初步统计结果,2013年我国再生水利用量为53. 8亿m3,较2012年增加9. 5亿m3。我国各省( 区、市) 再生水利用量排序,如图1所示。
对图中数据来源进行分析,不难看出,由于统计口径的原因,广东把污水处理厂达标排放到河道、湖泊泊中中的的部部分分水水量量统统计计到到再再生生水水利利用用量量中中。。笔者认为该水量不应计入再生水利用量中。因为,污水达标排放执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》( 简称排放标准) ,而再生水回用于景观环境执行GB /T18921—2002《城市污水再生利用景观环境用水水质》( 简称回用标准) 。这两个标准在污染物指标控制方面存在差异: 1关注污染物指标数量不同,排放标准关注12项指标,回用标准关注14项指标; 2排放标准和回用标准共同关注的9项指标中,排放标准达到一级A出水要求才能满足景观环境用水指标; 3排放标准重点关注COD、BOD5等,回用标准关注浊度、溶解氧、余氯等指标,而这些指标排放标准中未予考虑。因此,简单地把污水处理厂排放到水体中的排放水量作为回用于景观环境中的再生水量是不可取的,若要统计也仅应统计达到一级A排放标准的水量。北京、山东、辽宁、河北、山西、内蒙等6个北方缺水省( 区、市) 再生水利用量占全国再生水利用总量的50% ,是我国再生水利用的主要省份。
2 历年再生水设施生产率分析
自2008年国务院“三定”方案赋予水利部指导城市污水处理回用等非传统水源开发利用职能以来,水利部从水资源统一配置的角度对再生水的内涵和外延进行了规定,通常指以污水处理厂出水达到景观环境和农业灌溉回用标准的水量或再生水厂出水或工业企业排水达到景观环境回用标准的水量,作为再生水利用量。按照这个标准,各地水行政主管部门逐级统计、汇总,自2009年以来,水利部逐年发布“水务管理年报”,指导各地开展非常规水源开发利用工作。对2009—2012年水务管理年报相关数据进行分析,并参考2013年水资源管理年报不完全统计结果,发现我国再生水利用虽然起步较晚, 但生产能力和利用量逐年提高,如表1所示。
虽然我国再生水设施、设备生产率已由2009年的33% 提高到2013年的56% ,提高了近1倍,但整体来看,我国再生水设施、设备生产率较低,还不能保证满负荷运行,产能相对过剩。其原因主要有: 1水源水不足,设施生产能力不能满负荷生产; 2市场培育不足,没有用户使用,利用率低。市场的培育受制于用户的需求,用户的需求又受制于水资源赋存条件和社会经济发展水平等客观因素,即便如此, 用户也是可以通过政策等激励手段去激发、去挖掘; 3管网建设滞后,没有相应的输配设施,即便有用户使用,也无法输送到用户端,影响再生水利用; 4处理成本高,再生水水价低,成本水价倒挂,企业亏本运营。
3 影响生产率的因子分析
3. 1 水源水量
再生水厂水源通常有两类,一类是以污水处理厂出水为水源,经处理后达到再生水水质标准,这部分是再生水的主要水源; 另一类是以污水为水源,经膜生物反应器( 简称MBR) 工艺,直接处理达到再生水水质标准,这类水源目前市场容量较小。本文主要分析污水处理厂二级出水水量能否满足现有再生水设施、设备生产能力。据2013年水资源年报不完全统计,我国年污水排放量423. 4亿m3,处理量337. 8亿m3。按照现有再生水厂生产能力全部满负荷运行,其处理量也仅为94. 2亿m3,占年污水处理总量的28% ,未来随着城镇化步伐的加快,污水处理总量还会增加。因此,水源水量不是影响再生水厂产能过剩的主要原因。
3. 2 终端用户
根据1997—2013年水资源公报中用水总量变化趋势,在不考虑实施最严格水资源管理制度“三条红线”控制目标的前提下,采用回归分析法预测2020年我国用水总量将达到7 010亿m3,比水利部划定的6 700亿m3总量红线超出310亿m3。今后, 这部分水量只能通过开发非常规水源予以解决,考虑未来加大海水淡化投入力度后,再生水在非常规水源中的比重将会减少,按照由现状79% 降低到70% 计算,届时,再生水利用量将达到217亿m3,具有巨大的用户空间。现有再生水生产能力远远不能满足用户的需求,用户不是影响再生水产能过剩的因素。
3. 3 管网建设
自2009年到2013年,我国再生水管网长度已由0. 4万km增加到1. 1万km,增加两倍多,但把它平均分配到全国600多座城市,则每个城市不足20 km。再生水作为供水水源与城市自来水供水系统具有一定的相似性,截至2013年,全国城市供水管网长度已达63万km,基本形成主干网加支干网的网状供水系统。按照这个标准,目前,再生水管网建设除北京基本能够达到主干管网已经初步成型外,其他城市再生水供水管网还处于点对点的供水状态,支状管网尚未建成,更谈不上网状供水系统。因此,管网建设滞后是制约我国再生水利用的因素之一。
3. 4 成本水价
对于再生水,按照处理技术的不同,其处理工艺大致分为直接过滤、混凝沉淀过滤( 老三段) 、生物处理工艺、膜处理工艺,有些专家把膜生物反应器 ( MBR) 作为单独的处理工艺。再生水处理成本与处理工艺和处理规模有着直接的关系,工艺不同成本不同,规模不同成本不同,通常随着处理规模的增大,处理成本将降低,以5万t/d规模为例,直接过滤吨水投资350 ~ 400元,吨水运行成本0. 25 ~ 0. 35元,是再生水处理工艺中成本最低的工艺,现行再生水水价远高于其处理成本,各工艺成本与水价比较[1,2],如表2所示。
由表2可以看出,现有再生水水价基本与“老三段”和生物处理工艺直接成本( 不含折旧) 相当, 企业基本可保本经营; 膜处理工艺成本较高,目前的再生水价格不能覆盖其处理成本,运营主要依靠政府补贴。因此,以膜工艺生产再生水的企业,其成本与水价倒挂,企业亏本经营,难以持久为继。因此, 成本水价倒挂是影响再生水开发利用的制约因素之一。
3. 5 自身条件
我国再生水利用主要集中在北方缺水地区,南方水资源丰沛地区再生水利用量占利用总量的比例不足5% ,若认可广东统计的数据为再生水利用量, 其占再生水利用总量的比例也不到1 /4。笔者以社会经济发展水平相当,城镇化率接近的北京和上海为例,分析水资源赋存条件对再生水利用的影响; 以水资源赋存条件相当,城镇化率接近的宁夏和内蒙为例,分析社会经济发展水平对再生水利用的影响。 北京、上海、宁夏、内蒙四省( 区、市) 2013年基本数据如表3所示。
由表3可以看出,2013年,北京和上海人均地区生产总值( GDP) 、人口总数、城镇化率基本相当, 但其再生水利用量却相差较大。分析其原因,两市最大的差距就是水资源赋存条件,北京年降水量664 mm,上海2 000 mm,是北京的3倍多,用户对再生水的需求不旺盛,是导致再生水利用迟缓的主要原因。因此,在开发利用再生水时,应因地制宜,合理规划。从表3中还可以看出,身处同一地区的宁夏和内蒙,由于内蒙经济较宁夏发达,再生水利用量是宁夏的8倍。由此可见,再生水开发利用首先受制于当地水资源赋存条件,其次受制于社会经济发展程度,仅有需求没有经济基础,仅有经济基础没有需求都不能促进再生水利用。
3. 6 外部环境
3. 6. 1 政策制度
从国家层面看,再生水除再生水企业纳入资源综合利用范围免征增值税外,还没有出台制度化的财政补助和价格等鼓励政策,也没有一部综合的、能调节各方利益的再生水法规; 从地方层面看,据不完全统计,全国共计颁布98项涉及再生水的地方法规、政府规章与规范性文件,包括8项省级法规、6项省级政府规章、52项省级规范性文件、11项地市级法规、11项地市级政府规章、10项地市级规范性文件; 从形式上看,全国约70% 相关再生水的政策法规零落分布于污水处理、环境保护、资源利用等法规、规章与规范性文件之中,仅有12座城市出台了再生水专门的法规、规章与规范性文件[3]。国家及地方文件在谈及再生水发展时,大多以宏观的“鼓励”、“大力发展”措辞为主,缺乏具体明确的鼓励政策、配套措施及奖罚制度。因此,政策太过宏观,不具体,也是制约再生水利用的因素之一。
3. 6. 2 规划配置
从国家层面看,还没有一部针对再生水的专项规划; 从地方层面看,全国共有20个省( 区、市) 、55个市( 县) 编制了与再生水相关的规划[4]。这些规划对指导各地再生水开发利用起到了很好的引导作用。因此,规划编制切合实际,也是促进再生水开发利用的主要因素之一。
3. 6. 3 管理体制
在中央层面,国务院部门“三定”规定明确赋予水利部指导城市污水处理回用等非传统水源开发利用。然而在地方层面,城市污水处理回用的管理主体不明确,在全国655座城市中,只有96座城市污水处理回用归口当地水行政主管部门管理,85% 的城市仍由城建、环保等部门管理。中央与地方的城市污水处理回用管理体制不一致、不衔接,存在信息不畅通的问题,造成“上通下不通”。因此,管理体制不顺是制约再生水开发利用的因素之一。
从水源水量、终端用户、管网建设、成本水价、社会经济、水资源赋存条件、政策、规划、体制等因素的分析,可以看出,目前我国再生水利用较高的北京、 天津、山西、山东、河南、河北等地不仅有完备的政策制度体系,而且在财政、税收、土地、电价等方面还出台了具体、细化、可操作的优惠政策; 不仅有再生水利用规划,而且还与水资源综合规划和城市发展规划相衔接,规划中明确了再生水利用总量和分区利用量,以及污水处理设施与再生水处理设施配套建设,优化布局,在城市发展中预留再生水管网建设空间; 不仅如此,这些省份也是城乡水务一体化发展较早和较完善的省份,特别是像北京、天津这样水务改革非常彻底的地区,其再生水利用量也最大,设施、 设备生产率也较高,统一规划、统一配置工作也能真正落到实处。因此,从上述分析可以看出,影响我国再生水开发利用程度的主要因素,有直接的也有间接的,有主观的也有客观的。总体来看,一方面受制于自身水资源赋存条件和社会经济发展水平等客观因素,另一方面受制于政策、规划、体制等主观因素。 从目前我国再生水开发利用整体情况看,市场发育不足是其根本原因,要改变这一现状,需要政府出台相关优惠政策培育市场,对再生水予以扶持。
4 非常规水源开发利用的对策建议
4. 1 政府主导,激发市场活力
从水资源保护的战略高度,给予非常规水源建设工程与国家公益性水利工程同等地位。借鉴节能、环保、高新技术等行业促进发展经验,根据非常规水源利用特点,在财税、投融资、土地等方面,对非常规水源开发利用涉及的建设、生产、运营等环节制定针对性鼓励政策,激发社会资本积极投入非常规水源开发利用。建立再生水利用、海水淡化、苦咸水利用重点示范工程,推动非常规水源利用试点城市建设。充分发挥市场机制在非常规水源开发利用与运行维护中的作用,建立多层次、多渠道、多元化的非常规水源建设与运行维护投融资模式,逐步形成政府主导、社会筹资、市场运行、企业开发的良性运行机制[5]。推广市场化经营方式,政府积极创造条件,利用特许经营、投资补助、招标拍卖等多种方式, 吸收社会资本。
4. 2 部门联动,统一资源规划配置
非常规水源利用涉及水利、城建、海洋、环保等多个部门,但经处理后达到水质标准的非常规水源应与传统水资源协调,统一进行资源配置,充分发挥产能,提高利用水平。再生水、海水利用规划应充分考虑城市总体规划与产业布局,并与水资源规划、城市总体规划、环境保护规划、土地利用规划等相衔接。对北京、天津这类非常规水源发展较快的地区, 不仅有各类非常规水源的专项规划,而且在水资源综合规划中把非常规水源利用量按照区县进行分解,明确具体的工程措施,把常规水源与非常规水源进行统一规划、统一配置[5]。因此,针对我国社会经济发展差异性较大的特点,应分类指导,按区域统一规划,明确常规水源和非常规水源利用量,达到区域资源合理开发、合理利用的目标。满足设施、设备负荷要求,规避产能过剩的问题发生。
4. 3 加强监管,控制水质安全
建立非常规水源利用安全监管制度体系,制订再生水安全监管办法、再生水使用安全保障制度,建立城市污水回用应急处置机制等[6]。在示范工程基础上,研究和建立再生水、海水和雨洪水利用技术标准体系,将产品( 装备) 认证纳入节水产品认证范围。加强海水利用产品装备的质量监督检验,建立非常规水资源的统计、监测与评估制度,确保非常规水源安全高效利用。
4. 4 价格调控,构建合理价格体系
体现水资源稀缺性,形成多层次阶梯水价,提升用户对非常规水源利用的积极性[7]。统一制定常规水源和非常规水源供用水价格,理顺价格关系,体现非常规水源价格竞争优势。健全非常规水源价格补贴机制( 如逐步提高常规水源供水价格以补贴非常规水源制水成本) ,避免企业长期亏损运营。
4. 5 创新机制,逐步推行合同管理模式
逐步推行合同管理模式,利用特许经营、委托运营等方式,促进非常规水源工程建设、运营的专业化和社会化,促进生产运营企业提升非常规水源利用工艺技术,更新改造设备设施,不断提升技术水平。
4. 6 面向市场,促进产学研融合
以市场为导向,以用户需求为目标,构筑运营单位、设备材料制造企业、科研单位联合组建,政府决策、监管部门共同参与的非常规水源技术研发及应用平台,建立一个具有较强技术创新能力的非常规水源开发利用产业联盟,推动非常规水源利用管理和技术信息资源互通、科技研发和成果转化、技术集成及推广应用。
4. 7 加大投入,提高科技创新能力
明晰政府和企业责任,明确政府投入的范围、机制和渠道,建立多层次财政补贴机制,加快出台设施和管网配套建设“以奖代补”机制,落实企业增值税、所得税减免政策。如北京市, 2013年再生水利用率已达62% ,接近国际先进水平。其发展经验表明,政府在建设期财政投入修建管网,运行期以免征企业所得税、财政补贴企业亏损的方式维持企业良性循环。加大政府支持力度,鼓励企业科研投入,注重专业人才培养, 建立一批重点实验室、中试基地,在对国外先进技术消化吸收的基础上,提升自主研发能力,瞄准对我国非常规水源开发利用快速、高水平发展形成制约和瓶颈的关键工艺技术、装备制造和新材料,有重点、 分阶段突破,促进核心装置设备及材料国产化、新技术研发及技术装备产业升级。
摘要：我国非常规水源开发利用量逐年增加,在北方缺水城市已成为景观环境和工业冷却用水的主要水源。以再生水开发利用为切入点,分析近年来再生水设施、设备生产能力和生产率变化趋势,从水源水量、终端用户、管网建设、成本水价、自身条件、外部环境等方面分析再生水产能过剩的原因,并提出对策与建议。