北京通州新城建設(shè)中再生水利用規(guī)劃及其實施
摘要: 通州新城是北京市規(guī)劃的11 個新城之一，是東部發(fā)展帶的重要節(jié)點。由于該地城區(qū)范圍內(nèi)污水管網(wǎng)尚未完善，部分污水未經(jīng)處理直接排入河內(nèi)，嚴(yán)重污染了本地區(qū)的水環(huán)境，環(huán)境質(zhì)量問題已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟健康發(fā)展和人民生活水平提高的重要障礙。根據(jù)城市總體規(guī)劃，在新城區(qū)內(nèi)應(yīng)形成完善的排水系統(tǒng)，通過污水管道的布置和再生水廠的建設(shè)，將污水引入再生水廠進行處理及再利用。本文介紹了通州新城污水治理的規(guī)劃及實施情況，并對在建的河?xùn)|再生水廠的較為先進的MBR 處理工藝進行了介紹說明。
關(guān)鍵詞: 通州新城; 污水處理; 再生水利用; 規(guī)劃; 實施; 北京市
1 概述
1. 1 通州新城發(fā)展概況
根據(jù)《北京城市總體規(guī)劃( 2004 年～ 2020 年) 》，通州新城是北京市規(guī)劃的11 個新城之一，主要承擔(dān)疏解中心城人口和功能、聚集新的產(chǎn)業(yè)，帶動區(qū)域發(fā)展，具有相對獨立性。通州區(qū)位于北京城市總體規(guī)劃的東部發(fā)展帶上，是北京市重點發(fā)展的通州、順義和亦莊3 個新城之一。通州區(qū)規(guī)劃用地布局結(jié)構(gòu)為“一軸、三核、四帶、五片”。“一軸”，即運河城市景觀軸; “三核”，即3 大城市核心功能區(qū); “四帶”，即沿京哈、京沈、六環(huán)高速公路及沿運河的4 條生態(tài)綠帶; “五片”，即5 大城市片區(qū)，具體為老城片區(qū)、永順北片區(qū)、宋莊南片區(qū)、河?xùn)|片區(qū)、張灣片區(qū)。
通州新城是東部發(fā)展帶的重要節(jié)點，北京重點發(fā)展的新城之一，也是北京未來發(fā)展的新城區(qū)和城市綜合服務(wù)中心及北京參與環(huán)渤海區(qū)域合作發(fā)展的重要基地。引導(dǎo)發(fā)展行政辦公、商務(wù)金融、文化、會展等功能。是中心城行政辦公、金融貿(mào)易等職能的補充配套區(qū)。空間上主要向東、向南發(fā)展，北運河以東地區(qū)是引導(dǎo)發(fā)展行政辦公、金融商務(wù)等功能的重要區(qū)域，該地區(qū)的規(guī)劃和建設(shè)是高起點、高標(biāo)準(zhǔn)，突出以北運河為紐帶的城市形象與文化內(nèi)涵。
1. 2 新城污水治理的重要性
1. 2. 1污水處理設(shè)施建設(shè)的重要性
由于城區(qū)范圍內(nèi)污水管網(wǎng)尚未完善，部分污水未經(jīng)處理直接排入河內(nèi)，嚴(yán)重污染了本地區(qū)的水環(huán)境，與綠色生態(tài)走廊的高品質(zhì)環(huán)境要求不符合，水環(huán)境質(zhì)量問題已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟健康發(fā)展和人民生活水平提高的重要障礙，主要表現(xiàn)有:
隨著工業(yè)化、城市化進程的日益加快，城市規(guī)模不斷擴大，人口增多，人民生活水平有了很大提高，造成污水排放量增加，現(xiàn)有城市污水處理能力明顯滯后。大量污水直接排入河道，造成河流污染加重，加劇了水質(zhì)的惡化。
城區(qū)范圍和周邊地區(qū)水環(huán)境不斷惡化。
沒有相應(yīng)配套的污水治理設(shè)施，將使城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，并影響經(jīng)濟發(fā)展與通州新城建設(shè)進程的速度。
1. 2. 2污水處理設(shè)施建設(shè)的必要性
根據(jù)《北京市城市總體規(guī)劃》和規(guī)劃區(qū)的性質(zhì)、特點，排水體制采用雨污分流制，污水處理工程更重要的是為防止污水對河水的水質(zhì)造成污染，在規(guī)劃區(qū)內(nèi)應(yīng)形成完善的排水系統(tǒng)，通過污水管道的布置和再生水廠的建設(shè)，將污水直接引入再生水廠進行處理及再利用。
1. 2. 3建立完善的污水處理設(shè)施是總體部署的要求
2007 年，建設(shè)部設(shè)立“水體污染控制與治理科技重大專項”，下含“城市水污染控制與水環(huán)境綜合整治技術(shù)體系研究與示范”等主題，其中包括“海河流域典型城市水環(huán)境整治技術(shù)研究與綜合示范”等項目，北京市將通州和昌平水環(huán)境治理納入“海河流域典型城市水環(huán)境整治技術(shù)研究與綜合示范”項目中。通州水系既是北京市東部城區(qū)的排水下游，也是北運河水系的源頭。因此，對配合海河流域水環(huán)境的整治、保證區(qū)域生態(tài)環(huán)境的總體部署也具有重要意義。
1. 2. 4改善水環(huán)境，是提高人民生活質(zhì)量的需要
我國是一個水資源稀缺、人均水資源占有量少、水資源污染嚴(yán)重的貧水大國。水是人類賴以生存和發(fā)展的不可替代的資源，決定水資源功能的主要參數(shù)是水質(zhì)。水質(zhì)與水資源功能是緊密聯(lián)系的，水污染不但使水體功能退化、降低其價值，而且加重了水短缺。此外，水污染還潛在地威脅人體健康。污水中的致病微生物、病毒等可引起傳染病的蔓延，水中的有毒物質(zhì)可使人畜中毒甚至死亡。
因此，保護河水水質(zhì)不被污染，改變城區(qū)落后的排水系統(tǒng)，杜絕生活污水不經(jīng)處理排入天然水體的現(xiàn)象，為通州新城的經(jīng)濟發(fā)展打好基礎(chǔ)，為居民及過往旅客提供良好的生活居住條件，已成為當(dāng)務(wù)之急。
2 通州新城污水治理的規(guī)劃情況
2. 1 通州新城污水處理的現(xiàn)狀
2. 1. 1地理位置、地形及氣候
通州區(qū)地處永定河、潮白河沖積洪積平原，地勢平坦，自西北向東南傾斜，海拔最高點27. 6 m，最低點僅8. 2 m。其土質(zhì)多為潮黃土、兩合土、沙壤土，土壤肥沃，質(zhì)地適中。
通州區(qū)屬潮白河、北運河水系。區(qū)境內(nèi)有大小河流13 條，境內(nèi)總長度約242 km，總流域面積907 km2，堤防總長度315 km。河流分別為北運河、潮白河、涼水河、鳳港減河、溫榆河、通惠河、運潮減河、鳳河、玉帶河、蕭太后河、小中河、中壩河、港溝河。運河蜿蜒，勢若游龍; 潮白河碧波千頃，漁歌唱晚。三河三路兩側(cè)百米綠色通道頗為壯觀，形成天然生態(tài)屏障。
通州區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，受冬、夏季風(fēng)影響，形成春季干旱多風(fēng)、夏季炎熱多雨、秋季天高氣爽、冬季寒冷干燥的氣候特征。年平均溫度11. 3 ℃，降水620 mm 左右。
2. 1. 2排水現(xiàn)狀
通州中心區(qū)污水出路為已建的通州碧水再生水廠。該處理廠位于土橋北、玉帶河西側(cè)，占地約18 hm2，處理規(guī)模為10 萬m3 /d，退水為玉帶河。
河?xùn)|地區(qū)老城區(qū)為雨污合流制，雨污水通過合流管渠一并排入河道，新建區(qū)采用雨污分流制，但目前只修建了雨水管，污水管線建設(shè)滯后于城市發(fā)展建設(shè)，污水管網(wǎng)不完善，大部分污水未經(jīng)處理直接排放到河道，對水環(huán)境造成了一定污染和影響。
2. 2 通州新城再生水利用的規(guī)劃
根據(jù)《通州新城規(guī)劃( 2005 年—2020 年) 》及《通州新城再生水廠及配套污水管網(wǎng)規(guī)劃》要求，具體提出: 污水由排水管道集中輸送至再生水廠處理達(dá)標(biāo)后回用。2020 年通州新城污水管道普及率95%，污水處理率達(dá)到95%。
根據(jù)通州新城規(guī)劃，擬擴建現(xiàn)狀碧水再生水廠，使處理規(guī)模從現(xiàn)在的10 萬m3 /d 擴建到20 萬m3 /d，擴建后占地20 hm2，處理北運河以南老城區(qū)及部分規(guī)劃新城南部建設(shè)區(qū)污水。新建永順再生水廠，處理運潮減河以北的規(guī)劃新城建設(shè)區(qū)污水，處理廠規(guī)模4. 5 萬m3 /d，占地15 hm2。新建河?xùn)|再生水廠，處理北運河和運潮減河之間的規(guī)劃新城建設(shè)區(qū)污水，處理廠遠(yuǎn)景規(guī)模8 萬m3 /d，占地8. 4 hm2。新建張灣再生水廠，處理北運河以南張灣工業(yè)區(qū)以及未來通州新城南部規(guī)劃建成區(qū)污水，處理廠規(guī)模10 萬m3 /d，占地10 hm2。
3 通州新城再生水利用的實施情況
3. 1 現(xiàn)有再生水廠的改造
擴建現(xiàn)狀碧水再生水廠，使處理規(guī)模從現(xiàn)在的10 萬m3 /d 擴建到20 萬m3 /d，該項目計劃于2012 年10 月啟動。
3. 2 新建再生水廠的實施情況
永順再生水廠，規(guī)劃處理運潮減河以北的規(guī)劃新城建設(shè)區(qū)污水，處理廠規(guī)模4. 5 萬m3 /d，占地15 hm2。該項目計劃于2014 年啟動建設(shè)。
張灣再生水廠，處理北運河以南張灣工業(yè)區(qū)以及未來通州新城南部規(guī)劃建成區(qū)污水，處理廠規(guī)模10 萬m3 /d，占地10 hm2。該項目計劃于2016 年啟動建設(shè)。河?xùn)|再生水廠，處理北運河和運潮減河之間的規(guī)劃新城建設(shè)區(qū)污水，處理廠遠(yuǎn)景規(guī)模8 萬m3 /d，占地8. 4 hm2。該項目于2011 年3 月完成招標(biāo)工作，目前正在加緊施工建設(shè)中，預(yù)計2012 年11 月投入使用。
4 新建河?xùn)|再生水處理廠實施情況
4. 1 項目區(qū)概況
通州區(qū)河?xùn)|再生水廠位于通州新城河?xùn)|地區(qū)，其污水收集范圍北至運潮減河右堤，西南至北運河左堤，東至京通州新城東邊界，規(guī)劃流域范圍內(nèi)主要包括現(xiàn)狀月亮河度假村、芙蓉花園、武夷花園、運河園等地區(qū)，總流域面積約為20 km2。
河?xùn)|再生水廠流域范圍內(nèi)2020 年規(guī)劃人口為10. 7 萬人，規(guī)劃居住建設(shè)面積524. 698 萬m2，規(guī)劃公共建筑面積1 032. 332 萬m2。規(guī)劃城市建設(shè)用地8. 91 km2。
4. 2 再生水處理工藝簡介
4. 2. 1膜生物反應(yīng)器( MBR 工藝)
河?xùn)|再生水廠采用MBR 工藝，將具有較高耐污能力的膜系統(tǒng)溶進各種傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)用于處理城市污水，具有很多明顯的優(yōu)勢，該工藝被稱作膜生物反應(yīng)器( MBR 工藝) ，膜系統(tǒng)用于去除固體，其作用相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥法二沉池，但效率提高很多。這樣既不再需要二沉池，而且工藝不受沉淀負(fù)荷能力的限制，生物反應(yīng)池可在很高的微生物濃度條件下運行，從而大大減小生物反應(yīng)器的容積。此外，MBR的出水水質(zhì)要好得多，懸浮物幾乎為零并可降低大腸菌數(shù)，可直接達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
4. 2. 2污水處理工藝流程
原水首先經(jīng)過粗格柵去除粗大漂浮物，再經(jīng)過中格柵進一步去除雜物后由泵房進行提升，然后經(jīng)曝氣沉砂池去除砂礫，再經(jīng)過1 mm細(xì)格柵進行精過濾去除微細(xì)雜物，然后進入?yún)捬酢⑷毖酢⒑醚跎锓磻?yīng)池去除C、N、P 污染物質(zhì)，生物反應(yīng)池的出水經(jīng)超濾膜過濾; 經(jīng)過MBR 池處理后，水質(zhì)已達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)。出水進入紫外線消毒渠進行消毒后，一部份重力排入減運溝，其余進入清水池，再由再生水泵房再加壓后回用( 見圖1) 。
圖1 工藝流程圖
4. 2. 3膜技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用發(fā)展趨勢
膜處理技術(shù)，是基于膜分離材料的水處理新技術(shù)。膜分離技術(shù)的工程應(yīng)用開始于20 世紀(jì)60 年代的海水淡化。以后，隨著各種新型膜的不斷問世，膜技術(shù)也逐步擴展到城市生活飲用水凈化和城市污水處理以及醫(yī)藥、食品、生物工程等領(lǐng)域。在全球水資源緊缺、受污染日益嚴(yán)重的今天，膜技術(shù)作為一種新型的污水回用技術(shù)，得到越來越廣泛的應(yīng)用。
近年來，在歐美發(fā)達(dá)國家和國內(nèi)已有若干采用MBR 工藝的再生水廠投入使用，同時還有一批更大規(guī)模的采用MBR 工藝的再生水廠正處于設(shè)計或施工階段，該工藝已全面進入成熟階段，具有良好的應(yīng)用前景。MBR 工藝中膜的成本和維護費用較高，但是，近10 年來膜的成本已經(jīng)有大幅下降的趨勢，可以預(yù)見，未來若干年MBR 工藝中膜的費用將繼續(xù)顯著下降，隨著膜技術(shù)的發(fā)展，膜的制造成本的下降和新型膜組件及膜生物反應(yīng)器工藝的不斷開發(fā)，MBR 工藝也會得到越來越多的推廣和普及。
在河?xùn)|再生水廠項目中采用該工藝較好地滿足本項目各方面的要求，充分展示污水處理中的前沿高新技術(shù)，較好地體現(xiàn)北京市全面提升和改善污水處理水平，為緩解日益緊張的水資源供需矛盾作出貢獻(xiàn)的理念。
4. 3 管網(wǎng)工程設(shè)計
4. 3. 1污水管網(wǎng)布置
根據(jù)規(guī)劃，結(jié)合再生水廠的建設(shè)，按照排水分區(qū)建設(shè)各自獨立的污水管網(wǎng)。考慮到現(xiàn)狀污水管道、雨污水管道同向布置及城市近期建設(shè)等因素，將河?xùn)|區(qū)分為北運河?xùn)|岸污水截流干線系統(tǒng)、運河大街東延污水干線系統(tǒng)。其中，北運河?xùn)|岸污水截流干線系統(tǒng)包括芙蓉路污水管和六環(huán)西輔路污水管; 運河大街東延污水干線系統(tǒng)包括玉帶河大街污水管和通胡路污水管。
河?xùn)|污水收集干線總長約29. 64 km。
4. 3. 2再生水回用管道布置
再生水廠的出水作為綠化澆灑、道路澆灑和河道補水，根據(jù)規(guī)劃沿北運河?xùn)|側(cè)道路，由河?xùn)|再生水廠至六環(huán)西附路，新建1 條DN400 ～ DN800 的再生水主干管，長度4 465 m。
再生水管線沿途每隔一定距離設(shè)置一取水口，用于綠化和道路澆灑車取水; 在再生水管線靠近豐字溝處和再生水管線末端分別預(yù)留兩個出水管分別向豐字溝和北運河補水。另外，多余的水在再生水廠東側(cè)自流進減運溝，做為減運溝的補水。
4. 4 河?xùn)|再生水廠的實施效益
根據(jù)河?xùn)|地區(qū)的發(fā)展，河?xùn)|再生水廠的再生水近期回用對象主要是城市綠化、道路澆灑及河湖補水。利用這部分管網(wǎng)適當(dāng)?shù)財U大城市綠化、道路澆灑用水的用水量，充分利用再生水資源。再生水廠回用范圍內(nèi)主要河道是北運河、豐字溝、減運河，規(guī)劃水面的補充水量和換水量通過供水管網(wǎng)將再生水輸送到河道上游補充水源。
河?xùn)|再生水廠及配套管網(wǎng)工程的建設(shè)對于保護水環(huán)境、節(jié)約水資源、提高人民生活質(zhì)量、改善投資環(huán)境、促進社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。
5 新城再生水利用的市場前景
根據(jù)《北京市通州新城再生水利用規(guī)劃》，到2020 年規(guī)劃總用地8 578. 9 hm2。其中，專有綠地1 275. 3 hm2;規(guī)劃綠地總面積率≥38%，約3 260 hm2，人均綠地面積約為36 m2。
按照通州新城規(guī)劃的水資源配置，2012 年以后，新城環(huán)境用水全部由再生水來解決( 見表1) 。
表1 新城建設(shè)用地中綠地再生水用水量
注: 2012 年用水量為2020 年的1 /3 計，綠地噴灑率0. 9。
再生水工程的建設(shè)可以很好地解決目前污水處理能力不足的情況，極大地降低城市的環(huán)境污染，改善人民的生活環(huán)境，控制和預(yù)防各種傳染病、公害病，提高人民健康水平，并從根本上改善地區(qū)的投資環(huán)境，促進經(jīng)濟發(fā)展。
項目建成后，污水有了消納、處理場所，受此制約的工業(yè)企業(yè)將得到迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)值將有效提高。
再生水廠建成后，可根據(jù)城市內(nèi)水資源使用情況和各工業(yè)企業(yè)用水水質(zhì)要求，將再生水廠的出水回用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉以及澆灑綠地、景觀環(huán)境等，可以節(jié)省部分水資源。
6 結(jié)語
通州新城再生水工程的規(guī)劃和實施，是一項重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)保設(shè)施的建設(shè)，它的建設(shè)對保護當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、改善城市居民的生活環(huán)境、推動城市建設(shè)發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展、提高城鎮(zhèn)居民的生活水平、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟起到非常重要的作用。
綜上所述，再生水工程的建設(shè)在各方面都將為通州新城帶來巨大的效益。
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