南水北調(diào)山東段截污導(dǎo)流中水資源灌溉利用分析

李亞男 張先軍 汪 露

南水北調(diào)東線工程貫徹“先節(jié)水后調(diào)水、先治污后通水、先環(huán)保后用水”原則，為保障調(diào)水水質(zhì)在輸水干線實施截污導(dǎo)流工程。截污導(dǎo)流工程中污水處理設(shè)施正常運行將產(chǎn)生大量符合規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)的中水，水量穩(wěn)定。對中水進(jìn)行適當(dāng)處理，可成為多種用途的水資源。中水資源的開發(fā)利用對于節(jié)水、保障調(diào)水水質(zhì)極為重要。

一、山東段截污導(dǎo)流情況

南水北調(diào)山東段27個控制單元治污方案中，17個控制單元共設(shè)21項截污導(dǎo)流工程。2007年山東段截污導(dǎo)流17個控制單元廢水量6.82億t，處理后的中水量為3.84億t，輸水期間截污導(dǎo)流工程攔蓄消化中水2.56億t，消減 COD2.24 萬 t、NH3-N0.23 萬 t。

攔蓄消化的中水一部分用于工業(yè)用水，大部分利用截污導(dǎo)流工程蓄存當(dāng)?shù)亍Ｐ畲娴闹兴徊糠掷萌斯竦亟到馕廴疚锖笥只氐皆潘拥溃蟛糠钟糜谵r(nóng)田灌溉，在一定程度上緩解農(nóng)業(yè)水資源緊缺的局面，又利用土壤微生物和農(nóng)作物的凈化能力進(jìn)一步消除中水中的有機(jī)污染物，降低中水排放對河道水質(zhì)影響。

二、中水灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀和水質(zhì)要求

1.發(fā)展現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國家中城市中水已廣泛用于農(nóng)業(yè)灌溉，如美國目前有45個州開展了中水回用于農(nóng)業(yè)的工作，全國城市中水再生回用總量約為94×108m3/a，其中60%用于灌溉；以色列1972年即制定了國家中水再利用工程計劃，目前建有200多個中水回用工程，中水利用率已達(dá)70%，其中約2/3用于灌溉。

我國到20世紀(jì)90年代中水灌溉面積已經(jīng)達(dá)到300萬hm2，目前中水灌溉面積在不斷擴(kuò)大，特別是干旱、半干旱區(qū)，中水已逐漸成為重要的灌溉水源。

2.水質(zhì)要求

世界衛(wèi)生組織（WHO）對不同國家和地區(qū)中水灌溉回用的經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)，于1973年出版了中水回用于農(nóng)田灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖的健康指南。1989年出版了新版指南。

我國迄今無專用于中水灌溉回用的標(biāo)準(zhǔn)或指南，于1985年頒布了《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，1992年、2005年分別進(jìn)行了修訂，該標(biāo)準(zhǔn)主要適用于全國以地表水、地下水和處理后的養(yǎng)殖業(yè)廢水及以農(nóng)產(chǎn)品為原料加工的工業(yè)廢水為水源的農(nóng)田灌溉用水。

2002年頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）考慮了污水資源化利用和保障人體健康的任務(wù)。該標(biāo)準(zhǔn)將基本控制項目的常規(guī)污染物標(biāo)準(zhǔn)值分為一級標(biāo)準(zhǔn)、二級標(biāo)準(zhǔn)、三級標(biāo)準(zhǔn)。一級標(biāo)準(zhǔn)又分為A標(biāo)準(zhǔn)和B標(biāo)準(zhǔn)。一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)是城鎮(zhèn)污水處理廠出水作為回用水的基本要求。

根據(jù)2006年《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/599-2006），為保障南水北調(diào)水質(zhì)安全而實施的人工濕地工程，在入流水質(zhì)符合相關(guān)要求的前提下，濕地出流水質(zhì)應(yīng)滿足GB 3838-2002表1中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求。南水北調(diào)沿線各功能控制區(qū)內(nèi)，2007年所有城市污水處理率不能低于90%，縣城不低于80%，重點鎮(zhèn)不低于60%。

三、截污導(dǎo)流中水灌溉的效益分析

我國水資源人均占有量列世界第88位，南水北調(diào)山東調(diào)水區(qū)人均水資源419m3，僅占全國人均水平的30.8%，合理開展中水資源灌溉利用，具有重要意義。

1.緩解水資源緊缺局面、保護(hù)干線水質(zhì)

南水北調(diào)山東段截污導(dǎo)流17個控制單元處理后的中水量為3.84億t。充分利用這些中水資源灌溉農(nóng)田，可以節(jié)約大量淡水資源。中水資源化有利于節(jié)約水資源表現(xiàn)在兩個方面：一是對中水進(jìn)行適當(dāng)處理并利用，可以節(jié)約同等數(shù)量的淡水資源；二是中水資源化并利用可以減輕中水排放造成的干線水體污染，避免水質(zhì)型水資源短缺。

2.回用于灌溉，為中水處理提供經(jīng)濟(jì)有效的途徑

由于現(xiàn)狀中水處理水平相對較低，城市污水一般經(jīng)過一級或二級處理，中水仍含有大量的氮、磷等營養(yǎng)物，外排入河易引起受納水體富營養(yǎng)化。但中水灌溉時，通過土壤慢滲處理，經(jīng)土壤顆粒吸附，有機(jī)污染物在土粒表面形成薄膜，通過空氣氧化、植物吸收、土壤中微生物降解，污染物得到消減。中水灌溉對污染物的去除是在中水通過土壤剖面的過程中發(fā)生的，這一過程包括物理過程、化學(xué)過程和生物過程。因此，合理利用中水灌溉，具有處理費用低、污染物零排放以及結(jié)合作物灌溉等優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊。

3.充分利用養(yǎng)分，減少化肥的使用量，減少面源污染

一般經(jīng)一級處理后的中水中氨氮、磷的平均濃度為 15～59mg/L和 30～34.6mg/L，按低值考慮，中水中的氨氮、磷完全可以滿足作物的需要，充分利用可節(jié)約大量肥料。根據(jù)中國科學(xué)院林業(yè)土壤研究所等單位調(diào)查分析資料，中水灌溉后土壤中腐殖質(zhì)和全氮量增加，氮化細(xì)菌、酚細(xì)菌、硫細(xì)菌和微生物總數(shù)都有所增加，土壤酶的活性也有所提高，尤其是活性胡敏酸含量增高，是污灌土壤肥力提高的重要標(biāo)志。

四、截污導(dǎo)流中水灌溉存在的主要問題

中水作為灌溉水源和灌溉作為中水處置手段，可能引起次生污染問題、衛(wèi)生健康問題以及時空矛盾問題。

首先，中水灌溉利用可能引起土壤和地下水的污染、農(nóng)產(chǎn)品衛(wèi)生健康問題。有些中水含有生物短期難以吸收轉(zhuǎn)化、降解的人工合成有機(jī)毒物、重金屬、病原體等。對中水的品質(zhì)不加區(qū)別，不經(jīng)必要的處理就用于灌溉，長期大量使用會引起土壤物理性狀惡化、地下水污染，甚至產(chǎn)生農(nóng)產(chǎn)品污染進(jìn)而導(dǎo)致衛(wèi)生健康等問題。

第二，中水作為灌溉水源和灌溉作為中水處置手段，還存在著時空矛盾。從時間上看，南水北調(diào)東線輸水期是每年10月～翌年5月，而農(nóng)作物對水量、營養(yǎng)物質(zhì)的需求具有季節(jié)性，中水作為灌溉水源其水量可能在作物需水高峰期不能滿足需求，含有的營養(yǎng)物質(zhì)濃度可能超過作物某段生育期內(nèi)的需求，從而影響作物的產(chǎn)量；而在非灌溉期，中水難以利用。從空間上看，在中水資源豐富的大中城市周邊地區(qū)，一般土地資源比較緊缺，難以建設(shè)中水調(diào)蓄工程，難以全面就地利用中水于灌溉。

五、建議

第一，中水資源是水資源的重要組成部分，應(yīng)和其他類型的水資源一起，從流域的角度進(jìn)行統(tǒng)一管理，合理規(guī)劃和利用。

第二，深入開展中水灌溉和中水土地處理的有關(guān)研究，正確、全面認(rèn)識中水灌溉的利弊、合理利用方式，為中水資源的管理和利用提供充分的理論基礎(chǔ)。

第三，建立和完善中水灌溉的標(biāo)準(zhǔn)體系，為中水灌溉實踐提供必要的技術(shù)基礎(chǔ)，包括中水灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、中水灌溉技術(shù)規(guī)范、中水土地處理技術(shù)指南等。

第四，充分考慮中水排放者和土地使用權(quán)所有者之間的利益關(guān)系，將中水利用納入南水北調(diào)干線運行機(jī)制中，建立合理的中水灌溉補償機(jī)制