随着城市化进程的加快, 城市用水量需要不断增加, 城市用水矛盾突出, 由此呈现出了一系列的问题:单一水源和单一管线成为供水安全的重大隐患;对供水可靠性的要求也将越来越高;水资源水质恶化对国家经济可持续发展所产生的负面作用已刻不容缓, 城市污水排放量成倍增长是造成水环境严重污染的最直接原因[1]。
在新疆这个水资源十分缺乏、综合开发利用程度不高的干旱半干旱地区, 中水回用为拓宽水源提供了思路, 亦是提高供水可靠性的手段之一。乌鲁木齐市地势南高北低, 米东区位于乌鲁木齐市北部, 是污水的汇集地, 城市污水就地可取, 只要对污水处理厂的出水经过适当深度的处理, 就可以得到充分利用, 且城市污水水量稳定充沛, 开发潜力巨大。在米东区开发中水回用不仅可缓解地区水资源紧缺状况, 又可使流失的可用水资源得到有效利用, 起到经济、环保作用。
乌鲁木齐市地处天山地槽摺皱和准噶尔坳陷两个不同的构造带, 地形起伏较大, 其轮廓大致可概括为东、南、西三面环山, 北部是倾斜平原, 地形由东南向西北逐渐降低[3], 米东区正好处于乌鲁木齐市北部, 是水流的天然聚集地。米东区总面积3286k m2, 地势东南高西北低, 东南部为海拔650m～4233.8m的丘陵山区;中部为海拔418m～650m河流洪积、冲积平原, 坡度在1‰～5‰;北部为海拔426m～630m古尔班通古特大沙漠的一部分。水资源利用现况为: (1) 地表水。可利用的地表水资源量为1496万m3, 已开发利用854万m3, 占可利用量的57%, 污水处理回用量为193万m3。 (2) 地下水。可利用地下水资源量总计为15418万m3, 地下水实际利用量为14374万m3, 占可利用量的93%, 有1044万m3未开发利用。 (3) 中水。根据最新统计结果, 该区域中水资源约7785万m3, 其中河东污水处理厂有907万m3中水用于米泉地界的农业灌溉, 七道湾污水处理厂灌溉期每日有1万m3中水用于东山区红光山荒山绿化, 冬季非灌溉期两厂总计有4858万m3中水排放到乌鲁木齐市的上游沙河地段的砂坑中, 这部分中水若存蓄在污水调节水库中, 则可替换米泉及东山区农灌用新水。
注:日变化系数为1.15
根据北区用水量计算北区污水排放量见表1所示。
根据南区用水量计算南区污水排放量见表2所示。
根据供水总量和城市污水排放系数, 得出污水总量见表3。
根据南区和北区的排污量，得出污水总量见表4。
综合比较两种方式下计算出的污水排放总量, 确定污水排放总量为55万m3/d。
城市排水体制的选择是城市排水工程规划的首要问题, 对城市规划和环境保护也有深远的影响, 同时也影响污水系统工程总投资, 初期投资和运行管理费用[4]。随着城市建设的发展, 新建的区域要求建设分流制管道, 米东区高新技术产业园区采用分流制为宜。
根据米东区高新技术产业园区规划的总体规划布局、自然地形及城市污水处理厂的建设条件, 结合城市污水受纳体位置, 划分为北区和南区两个污水系统。
将水库及生态保育区的北侧优势资源转化工业区和协调发展区称为北区, 将水库及生态保育区的南侧区域统称为南区。污水系统划分北区和南区两个系统。
北区污水系统负责收集、处理水库生态保育区北侧优势资源转化工业区和协调发展区的工业废水和生活污水。
南区污水系统负责收集、处理水库生态保育区南侧生态人居区、科教与办公服务区、高新技术产业区、物流仓储区、经济合作与产业孵化区、新能源工业区的工业废水和生活污水。
(1) 南部片区管路系统布置:根据南部片区的地形地貌及现状管道实施的情况, 南部片区的管路布置分左、中、右三个小的排水系统。左路排水系统由一根已建成污水管道 (DN800—DNl200) 做污水干管, 由南至北方向截流支管污水, 送至南区污水处理厂;中路排水系统近期新建一根污水干管 (DN500—DN700) , 截流支管污水送至南区污水处理厂;右路排水系统近期新建的在由南至北方向近期新建3条干管管 (DN500—DN800、DN500—DNl000、DN500) , 远期新建两条干管 (DN600、DN500) , 截流支管污水, 并汇入DNl400截流主干管, 送至南区污水处理厂。
(2) 北部片区管路系统布置:根据北部片区的地形地貌及规划污水厂的位置, 远期建设10条由南至北走向的污水主干管 (管径在DN400-DN900之间) , 接纳支管的污水, 并汇入截流主干管 (DN400—DN2200) 送至北区污水处理厂。
北区污水系统收集的污水量为35.12万m3/d, 确定北区污水处理厂远期规模为35万m3/d。污水处理厂可分几个系列, 按照工业区发展情况分期建设;南区污水系统远期收集的污水量为19.47万m3/d, 近期收集的污水量为9.16万m3/d, 确定南区污水处理厂远期规模为20万m3/d, 近期规模为10万m3/d。
南区污水处理厂出水用做中水处理厂水源, 在中水处理厂未建成时或污水处理厂排放量大于中水厂处理量时, 排放水在灌溉季节用于“500”水库周边生态绿地及农田的灌溉;非灌溉季节, 排放退水管道。由于“500”水库储存的水是生活饮用水水源, 为保护水源, 南区污水处理厂出水排放指标为:一级B标准;北区污水处理厂出水用于兵团农六师农场灌溉, 非灌溉季节排至规划区北侧北沙窝附近的规划污水库, 为避免污染环境, 防止污染地下水, 北区污水处理厂出水排放指标为:一级B标准。
(1) 南区污水处理厂处理后的污水用做规划中水处理厂的水源, 经中水处理厂深度处理后, 回用于北区工业用水。在规划中水处理厂未建成时, 可先用于中水绿化泵房水源, 进行绿化灌溉, 非灌溉季节排放至穿越规划区的退水管 (DN2800) 。
(2) 北区污水处理厂处理后的污水可与兵团农六师协商, 回用于农场内农田等的灌溉, 非灌溉季节排入园区北侧北沙窝附近规划污水库 (根据总体规划, 规划在米东区高新技术产业园区北侧北沙窝附近修建一座污水库) , 冬季将北区污水储存起来, 夏季回用灌溉。
结合城市周边状况, 近期以用作农肥为主要出路, 近期污水处理厂 (南区污水处理厂) 产生的污泥, 在符合《农用污泥中污染物控制标准》 (GB4284) 的条件下可用作农田和林地农肥, 如不符合要求, 应与城市垃圾一起进行卫生填埋。远期可在在米东区高新技术产业园区北侧建一座污泥堆肥厂, 可将南区污水厂和北区污水处理厂的污泥集中处理, 彻底解决污泥的处置问题。
结合米东区高新技术产业园区具体情况, 中水回用途径从以下几个方面考虑: (1) 工业用水。如:冷却用水、洗涤用水、锅炉用水、工艺用水、产品用水等; (2) 农业、林业用水。水库生态保育区有大片生态林地和基本农田, 中水回用于绿化灌溉很有潜力, 也可解决大面积农田灌溉的用水问题; (3) 城市杂用水如:城市绿化、道路冲洗、车辆冲洗、建筑施工、消防。
工业分为一类、二类、三类工业, 这三类工业对环境的影响不同, 对供水水质的要求也不同。通过污水的再生处理, 中水要达到大多数一类工业和二类工业的用水水质要求很难, 故本文考虑中水回用于工业用水时, 仅指的是三类工业用水。基于该区域区处在建设起步阶段, 三类工业投产的企业不多, 只能按相关指标进行估算, 中水量估算见表5。
用于工业用水的中水量为19.78万m3/d
上表为北部片区规划三类工业用地的中水用量预测。在园区南部片区规划一二类工业用地上已有三家三类工业企业被批准入驻, 预计2015年全部达产后年用水量1250万m3。考虑70%的工业用水循环利用率, 考虑60%中水用于新鲜补充水, 中水量为1.8万m3/d。由于缺乏资料, 暂按1万m3/d考虑。则南部片区这三家企业中水量为2.8万m3/d。
“500”水库保护区外周边分布着大片的生态绿地、基本农田, 规划区的建设用地内也有大片的防护绿地, 面积约为10102.35公顷 (不含水库保护区) 。按照2.5m3/ (km2﹒d) 计算, 绿化灌溉用水为25.26万m3/d。
城市杂用水主要考虑绿化、车辆冲洗、建筑施工场地清扫浇洒混凝土制备与养护、消防。
(1) 园区内绿地面积为2590.07ha, 绿化指标按2.5m3/ (km2﹒d) 计算, 绿化水量为6.5万m 3/d。其中北区3.9万m3/d, 南区2.6万m3/d。
(2) 每一洗车场按200m3/d用水量计算, 15家洗车场用水量为0.3万m3/d。
(3) 建筑施工场地用水量按0.2万m3/d计算。
(4) 消防水量按2个着火点65L/s, 用水量为1.12万m3/d。
但建筑施工用水和消防用水是短缺甚至偶然用水量, 不计入总用水量内。
(1) 在米东区建立污水资源化系统, 既能使处理后的污水得到有效的利用, 又可以节约大量的水资源、缓解乌鲁木齐市供水的紧张状况。
(2) 在米东区新建立污水资源化系统, 可为米东区新的生产提供经济稳定的水源, 同时也减少了米东新区的地下取水, 有利于维护地下水资源平衡。
(3) 米东新区污水资源化系统的建设, 对完善乌鲁木齐市和米东新区的基础设施、提高城市综合承载能力和环境质量起到重要作用。
摘要：【目的】:利用米东区为天然水流汇集区的优势, 分析米东区高新技术产业园区中水回用价值及中水用量预测;【方法】:实地调研、实测, 进行数据分析;【结果】:通过水资源、污水资源分析, 得出该区域水资源匮乏, 综合开发利用程度底, 可用中水资源丰富, 中水用量可观;【结论】该区域利用中水, 即约水资源又可提高污水的利用价值, 也为以后更好的开展中水研究提供了依据。
关键词：中水利用,米东区,污水处理
[1] 朱余生, 沈启霞, 闻珺.我国城市水资源现状及可持续利用对策研究[J].中国科技论文在线, 2007, 38 (4) :17～21.
[2] 赵洁, 易凤华.浅谈水处理技术在城市中的发展现状[J].山西建筑, 2007, 143 (5) :1～3.
[3] 中国市政工程西北设计研究院.乌鲁木齐市城市污水再利用专项规划[R].2006, 5.
[4] 张雅玲, 邵辉煌, 方先金.国内外污水回用的发展状况及发展方向[C].2002年中国环境工程领域回顾与展望研讨会, 2002.
[5] 中国市政工程西北设计研究院.乌鲁木齐市排水工程专项规划[R].2004, 7.
[6] 新疆绿水资源科技服务有限公司.新疆乌昌地区米东新区建设项目水资源论证报告[R].2005, 4.
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