廣州市再生水利用現(xiàn)狀分析與發(fā)展前景預(yù)測

陳 綺，龐 園

(1.廣州市南沙區(qū)磨碟頭工程管理所，廣東 廣州 511480；2.廣州市水務(wù)科學(xué)研究所，廣東 廣州 510220)

再生水作為一種非常規(guī)水源，具有量大、集中、水質(zhì)相對穩(wěn)定、輸水距離短等特點，能廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和市政用水等。面對常規(guī)水資源(地表水、地下水)日益緊缺的局面，除“節(jié)流”等措施外，開發(fā)利用再生水已成為我國構(gòu)建支撐社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的水資源保障體系的一項重要戰(zhàn)略對策，是 “開源”的具體途徑之一，具有顯著的社會、生態(tài)和經(jīng)濟效益[1]。近年來，黨中央、國務(wù)院高度重視節(jié)水工作，提出了一系列新理念新思想新戰(zhàn)略，多份文件都提到要促進再生水的利用。其中2019年，國家發(fā)改委、水利部聯(lián)合印發(fā)了《國家節(jié)水行動方案》，提出到2020年缺水城市再生水利用率達到20%以上的要求，到2022年缺水城市非常規(guī)水利用占比平均提高2個百分點。

廣州市水資源較為豐富，多年平均降水量為1 831 mm，多年平均水資源總量為79.79億m3，但水資源時空分布極不均勻。近年來隨著廣州市經(jīng)濟社會快速發(fā)展，水資源供需矛盾日益突出，工程型缺水和水質(zhì)型缺水并存。特別是國家實行最嚴(yán)格水資源管理制度后，政策型缺水也逐步顯現(xiàn)，部分地區(qū)用水指標(biāo)已非常緊張，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展造成一定壓力和影響。盡快探索新的水資源開發(fā)利用模式，加強節(jié)約用水，大力推進非常規(guī)水源利用，是化解廣州水問題，促進水資源可持續(xù)利用，支撐經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的有效手段之一。

1 廣州市再生水利用現(xiàn)狀

城市污水再生利用類別共分為五類：農(nóng)、林、牧、漁業(yè)用水、城市雜用水、工業(yè)用水、環(huán)境用水、補充水源水[2]。按利用模式，可分為集中處理回用方式與分散處理回用方式[3]。廣州市已實施的《廣州市排水管理辦法》(2010年3月1日起施行)、《廣州市水務(wù)管理條例》(2012年5月1日起施行)和《廣州市供水用水條例》(2019年10月1日起施行)均提出了鼓勵使用再生水的政策，但由于缺乏配套文件支持，再生水利用量較少。經(jīng)調(diào)查，廣州市再生水利用模式主要為集中處理回用方式，即依托城市污水處理廠的再生利用方式。2018年廣州市共建成污水處理廠(站)51座，設(shè)計處理能力共546.93萬t/d。2018年廣州市實際處理污水180 217.90萬t，回用45 601.27萬t，再生水利用率為25.3%，達到了國家相關(guān)要求。處理后的污水主要用于景觀環(huán)境用水，少量用于污水處理廠內(nèi)相關(guān)設(shè)施的清洗等，由于未安裝計量設(shè)施，無法統(tǒng)計各類用水量。

2 廣州市再生水可供水量預(yù)測

廣州市再生水利用方式主要為集中式，因此將城市污水處理廠的處理量作為再生水的最大可供量。廣州市廢污水排放量包括城鎮(zhèn)居民生活、工業(yè)、建筑業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)等用水戶排放的水量。分別采用基于回歸分析法和分類用水指標(biāo)法預(yù)測得到的廢污水排放量預(yù)測廣州市再生水可供量。

2.1 基于回歸分析法的預(yù)測結(jié)果

回歸分析法是指，基于廣州市廢污水排放量的歷史值和現(xiàn)在值對未來值進行預(yù)測。即根據(jù)歷年和現(xiàn)狀廢污水排放量資料，建立回歸模型，從而預(yù)測廢污水排放量。基于廣州市近10 a廢污水排放量[4](見表1),利用Matlab進行擬合，建立回歸模型，擬合結(jié)果見表2。

表1 廣州市歷年廢污水排放量

根據(jù)擬合得到的回歸模型，分別計算2020年和2030年廣州市廢污水排放量，結(jié)果見表3。由表2和表3可知，雖然線性擬合得到的回歸模型與二階多項式和三階多項式擬合得到的回歸模型相比，擬合效果相對較差，但是由線性擬合得到的回歸模型預(yù)測結(jié)果較二階多項式和三階多項式擬合得到的回歸模型預(yù)測結(jié)果更符合實際，因此選用線性擬合預(yù)測結(jié)果，即2020年和2030年廣州市廢污水排放量分別為21.878億m3和19.002億m3。

表3 基于回歸分析法的預(yù)測結(jié)果

根據(jù)廣州市水資源綜合規(guī)劃，2020年和2030年全市污水處理率需達到90%和100%[5]，基于廣州市廢污水排放量預(yù)測計算，可計算得到2020年和2030年廣州市廢污水處理量分別為19.690 2億m3和19.002億m3?？紤]經(jīng)濟條件，再生水的可供量一般占污水處理量的比例為20%～50%，按照50%來計算，2020年和2030年廣州市再生水的可供量分別為9.845 1億m3和9.501億m3。

2.2 基于分類用水指標(biāo)法的預(yù)測結(jié)果

分類用水指標(biāo)法是指，以工業(yè)用水、生活用水、建筑業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)用水分別進行預(yù)測，根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展指標(biāo)的預(yù)測以及各類行業(yè)用水定額的分析和預(yù)測結(jié)果，計算城市各類用水需求[6]。并根據(jù)各類用水的污水排放系數(shù)，計算相應(yīng)廢污水排放量。

參考廣州市污水治理總體規(guī)劃修編，廣州市工業(yè)廢水排放系數(shù)取0.70，綜合生活污水排放系數(shù)(生活用水、建筑業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)用水)取0.85[7]。根據(jù)廣州市節(jié)約用水規(guī)劃，2020年和2030年廣州市綜合生活需水量(含第三產(chǎn)業(yè)和建筑業(yè))分別為19.58億m3和25.15億m3，工業(yè)需水量分別為14.14億m3和12.07億m3[8]。由此，可計算得出2020年和2030年廣州市綜合生活污水排放量分別為16.643億m3和21.377 5億m3，工業(yè)污水排放量分別為9.898億m3和8.449億m3，即2020年和2030年廣州市廢污水排放量分別為26.541億m3和29.826 5億m3。按照全市污水處理率2020年和2030年分別達到90%和100%的處理率目標(biāo)[5]，則2020年和2030年廣州市廢污水處理量分別為23.886 9億m3和29.826 5億m3。按照廣州市再生水利用率分別達到26%和35%的目標(biāo)，廣州市2020年和2030年再生水的可供量分別為6.210 6億m3和10.439 3億m3。

2.3 再生水可供水量預(yù)測結(jié)果

可以看出，采用分類用水指標(biāo)法計算得到的2030年再生水可供量較2020年的有明顯提高，這與一系列的政策趨勢是一致的，分類用水指標(biāo)法能較全面地反映城市發(fā)展對污水量變化產(chǎn)生的影響，而回歸分析法不能反映今后由于城市建設(shè)指導(dǎo)方針、政策發(fā)生變化的影響因素，只能做近期有效預(yù)測，對遠期預(yù)測不可靠。因此，選用分類用水指標(biāo)法的計算結(jié)果作為廣州市再生水可供水量更為合理，即廣州市2020年和2030年再生水的可供量分別為6.210 6億m3和10.439 3億m3。

3 廣州市再生水需水量預(yù)測

目前，廣州市內(nèi)再生水主要考慮回用于工業(yè)用水、城市雜用水和環(huán)境用水三類。由于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧漁業(yè)單個用戶用水量小，而且比較分散，故暫不考慮在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)使用再生水。另外廣州市為濱海城市，地下水位較高，城市水源主要依靠本地地表水和境外引水，地下水開采數(shù)量較少，因此不考慮再生水作為地下水的補充水源。

3.1 工業(yè)用水再生水需水量

參考深圳市經(jīng)驗，工業(yè)用水戶的再生水需求量一般占用水量的10%～30%等。根據(jù)廣州市節(jié)約用水規(guī)劃，2020年和2030年廣州市工業(yè)需水量分別為14.14億m3和12.07億m3[8]。按再生水需求量為工業(yè)需水量的20%，則廣州市2020年和2030年工業(yè)用水再生水需求量分別為2.828億m3和2.414億m3。

3.2 城市雜用水再生水需水量

廣州市城市雜用再生需水量主要考慮綠化用水和市政道路環(huán)衛(wèi)作業(yè)用水兩類。參考國內(nèi)相關(guān)城市做法，采用定額法計算再生水需水量[9-10]。

1) 綠化用水再生水需水量。根據(jù)廣東省用水定額，園林綠化用水定額為1.1 L/(m2·d)[11]。根據(jù)廣州市和各區(qū)十三五經(jīng)濟社會規(guī)劃綱要的目標(biāo)要求和水資源綜合規(guī)劃，預(yù)測廣州市2020年和2030年綠地面積分別達到32 903萬m2和40 573萬m2。綠地澆灑天數(shù)按180 d計，可計算得到廣州市2020年和2030年的綠化用水量分別為0.651 5億m3和0.803 3億m3。廣州市雖然考慮未來綠化用水全面使用再生水，但考慮部分區(qū)域無法送達，仍需使用其他水源。參考深圳市經(jīng)驗，再生水替代率按80%計。則廣州市2020年和2030年的綠化用水再生水需水量分別為0.521 2億m3和0.642 7億m3。

2) 環(huán)衛(wèi)用水再生水需水量。根據(jù)廣東省用水定額，澆灑道路和場地用水定額為2.1 L/(m2·d)[11]。道路澆灑面積主要指能夠灑水的鋪裝道路、廣場面積，根據(jù)廣州市各區(qū)人口數(shù)量，預(yù)測廣州市2020年和2030年道路澆灑面積分別為15 954萬m2和20 561萬m2。道路澆灑天數(shù)按180 d計，可計算得到廣州市2020年和2030年的環(huán)衛(wèi)用水量分別為0.603 1億m3和0.777 2億m3。與綠化用水情況類似，環(huán)衛(wèi)用水需考慮替代水源，再生水替代率按80%計。則廣州市2020年和2030年的環(huán)衛(wèi)用水再生水需水量分別為0.482 4億m3和0.621 8億m3。

基于上述計算結(jié)果，廣州市2020年和2030年城市雜用水再生水需水量分別為1.003 6億m3和1.264 5億m3。

3.3 環(huán)境用水再生水需水量

環(huán)境用水主要是指河湖生態(tài)需水量，其計算包括維持河湖生態(tài)系統(tǒng)的最小需水量、維持河湖水質(zhì)的最小稀釋凈化水量、維持河湖景觀功能要求適宜水深的需水量，三者的最大需水量即為河湖生態(tài)需水量。廣州市內(nèi)河涌可分為丘陵山區(qū)河流和感潮河涌，丘陵山區(qū)河流主要分布在廣州市的前航道以北地區(qū)，感潮河涌主要分布在前航道以南地區(qū)。根據(jù)廣州市河涌水系規(guī)劃，全感潮河涌生態(tài)需水量由最小稀釋凈化水量決定[12]。經(jīng)計算，2020年廣州市主要河涌的生態(tài)需水量為19.819 1億m3。2030年，廣州市內(nèi)河涌水質(zhì)全面達標(biāo)，北部的丘陵山區(qū)河流生態(tài)需水量的計算只需考慮最小生態(tài)需水量和景觀需水量的較大者，南部感潮河涌不需要進行生態(tài)補水，即可滿足最小生態(tài)需水量和景觀需水量。經(jīng)計算，2030年廣州市主要河涌的生態(tài)需水量為5.965 6億m3。

3.4 小結(jié)

綜上所述，廣州市2020年和2030年再生水需水量分別為24.171 9億m3和10.286 8億m3。其中，環(huán)境用水所需再生水量最大，其次為工業(yè)用水，城市雜用水所需再生水量最少。結(jié)合再生水可供水量預(yù)測結(jié)果，按照廣州市相關(guān)規(guī)劃文件的要求，2020年廣州市再生水可供水量無法滿足再生水需水量，主要原因是河涌生態(tài)需水量較大；2030年廣州市再生水可供水量可以滿足再生水需水量，主要原因是河涌水質(zhì)變好，生態(tài)需水量減少。

4 廣州市再生水利用影響因素分析

影響再生水供需的因素有很多，包括水資源條件、政策、管網(wǎng)、經(jīng)濟和用戶等方面[13]，而政策方面又包括政府層面所出臺的政策、制度、法律法規(guī)和規(guī)范性文件等；經(jīng)濟方面包括當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展程度、水價與再生水價的差值、投融資方式和渠道等；用戶方面包括用戶對再生水接受程度、潛在用戶的開發(fā)等。這些影響因素又相互關(guān)聯(lián)、交叉影響，呈現(xiàn)一定的復(fù)雜性。

4.1 水資源條件的影響

一般情況下，水資源稀缺程度越高，用戶使用再生水的內(nèi)在動力就越強烈。再生水是作為一種替代水源，在再生水事業(yè)發(fā)展的初期，再生水的建設(shè)、運行成本都較高，在可以尋找到備用水源的條件下，往往先考慮使用其他水源。這也是廣州市在水資源條件相對豐富的情況下，再生水利用相對較慢的原因之一。近年來，隨著廣州市過境客水如東江、北江等相繼完成水資源的分配，跨境調(diào)水工程如西江引水工程、北江引水工程、珠江三角洲水資源配置工程等項目的陸續(xù)實施，廣州市已無新增水資源可用?！稄V東省實行最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法》(粵辦函〔2016〕89號)、《廣東省“十三五”實行最嚴(yán)格水資源管理制度考核工作實施方案》(粵水資源〔2017〕6號)明確了廣州市2016—2030年的用水總量控制指標(biāo)，以及2020年的用水效率控制指標(biāo)；隨著《廣州市“十三五”實行最嚴(yán)格水資源管理制度考核工作實施方案》(穗水〔2018〕25號)的下發(fā)，廣州市對省下達的用水總量和用水效率指標(biāo)進行了分解，明確了各區(qū)2016—2030年的用水總量控制指標(biāo)，以及2020年的用水效率控制指標(biāo)。這將推動廣州市加快推進再生水利用的步伐，使其成為廣州市的“第二水源”。

4.2 政策的影響

目前，廣州政府層面上未有專項法律法規(guī)支持再生水的管理。在規(guī)劃布局方面，2008年批準(zhǔn)的《廣州市水資源綜合規(guī)劃》將再生水等非常規(guī)水源僅作為傳統(tǒng)水源短缺時的一種補充水源。在實際配置中，再生水置換傳統(tǒng)水資源的作用沒有得到充分發(fā)揮。發(fā)展再生水利用行業(yè)需要政府的大力支持，應(yīng)出臺相應(yīng)的優(yōu)惠政策。增加對再生水使用企業(yè)的用水補貼及減輕再生水生產(chǎn)企業(yè)的稅費負擔(dān)，提高用戶使用再生水的積極性及再生水生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的積極性。相關(guān)部門在組織推進再生水利用時缺乏明確的法律依據(jù)，造成廣州市再生水利用量較少，落后于國內(nèi)其它大城市。再生水屬于公益性、環(huán)保型、資源型產(chǎn)業(yè)，需要政府完善財政、稅收、價格等政策體系，協(xié)調(diào)政府部門間的合作，建立合理的再生水利用運營模式。目前廣州市促進再生水有效利用的政策尚未出臺，相關(guān)部門未能有效引導(dǎo)和調(diào)控水資源市場的作用，阻礙了再生水開發(fā)利用的新局面。

4.3 社會經(jīng)濟因素的影響

再生水公益性較強，在推動城市再生水事業(yè)發(fā)展的初期階段，必須要依靠政府才能發(fā)展。尤其是再生水新建管網(wǎng)投資巨大，施工難度很大，企業(yè)本身負擔(dān)不起，讓再生水利用在相當(dāng)長一段時間內(nèi)很難市場化。同時再生水運行費用巨大，需要政府財政的支持。而且建設(shè)污水處理回用工短期經(jīng)濟效益不明顯，社會資本的參與力度不足。目前我市公共財政投入不足，主管再生水利用的水行政主管部門開展再生水利用工程建設(shè)缺乏專項資金渠道，再生水設(shè)施及管網(wǎng)建設(shè)資金缺口大。這導(dǎo)致再生水設(shè)施建設(shè)緩慢，配套管網(wǎng)覆蓋率低，再生水利用規(guī)模小。

4.4 管網(wǎng)配套設(shè)施建設(shè)的影響

再生水作為一種水源，需要鋪設(shè)單獨的管道才能加以利用，因此，再生水利用要建設(shè)另一套給排水系統(tǒng)。而且在老城區(qū)新建再生水管網(wǎng)還面臨要破壞現(xiàn)有管網(wǎng)系統(tǒng)的問題。另外，相較常規(guī)水資源再生水的用戶往往較為分散，其管網(wǎng)布局需根據(jù)用水戶的分布進行優(yōu)化設(shè)計。倘若用戶數(shù)量較少、再生水使用量不大，成本將大大增加。目前，廣州市尚未開展再生水管網(wǎng)配套設(shè)施的建設(shè)工作，管網(wǎng)建設(shè)滯后，將在一定程度上制約再生水的使用。

4.5 對再生水認識的影響

公眾對使用再生水缺乏了解，認識不足，使得不少人對再生水水質(zhì)存在疑慮，降低了公眾使用再生水的積極性，也造成了再生水市場需求不足。一直以來，公眾對水質(zhì)健康因素的擔(dān)憂及心理障礙，也阻礙了再生水的推廣利用工作。由于廣州市對再生水的科普宣傳不深入，同時缺乏具有影響力的示范項目，廣州市民缺少對再生水利用的直觀認識，這將進一步增加推廣再生水利用的難度。

5 結(jié)論與建議

廣州市再生水資源開發(fā)利用較少，主要用于河涌景觀環(huán)境用水。再生水可供水量無法滿足需求，主要是城市內(nèi)河涌景觀環(huán)境所需水量較大。廣州市再生水利用基礎(chǔ)較為薄弱，相關(guān)政策尚未出臺，污水回用工程配套設(shè)施尚處于起步階段。為推動再生水的利用與發(fā)展，廣州市應(yīng)開展以下幾個方面的工作：

1) 制定再生水利用工作方案。廣州市各區(qū)要盡快編制本地區(qū)再生水利用工作方案，建立具備使用再生水條件的工業(yè)園、工業(yè)企業(yè)、居民小區(qū)、高速路服務(wù)區(qū)名錄。

2) 編制再生水資源利用規(guī)劃。廣州市各區(qū)要編制本地區(qū)再生水資源利用規(guī)劃，在水資源保護和節(jié)約用水的基礎(chǔ)上，因地制宜，科學(xué)合理開發(fā)再生水資源，拓寬利用途徑和利用方式。

3) 積極推動再生水利用設(shè)施建設(shè)。全面推進污水廠提標(biāo)改造工作，制定一廠一策提標(biāo)改造方案，有序推進再生水處理設(shè)施建設(shè)，并同步考慮配套輸水管網(wǎng)建設(shè)。

4) 探索建筑中水利用。大型單體建筑、公共建筑、住宅小區(qū)等，積極探索中水回用設(shè)施建設(shè)，開展中水應(yīng)用示范工程建設(shè)，扶持中水技術(shù)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，探索建立建筑中水應(yīng)用管理制度。單體建筑面積超過20 000 m2的新建公共建筑，鼓勵配套安裝中水利用設(shè)施。

5) 加快道路沖洗、公共綠化用水改水進程。梳理市政道路沖洗和公共綠化澆灌的區(qū)域范圍、取用水需求，統(tǒng)籌合理規(guī)劃布局取水站點的選址和數(shù)量，根據(jù)布局加快推進市政雜用水、綠化澆灌等專用再生水管網(wǎng)建設(shè)，取水點和管網(wǎng)建設(shè)完成后應(yīng)優(yōu)先使用再生水，除特殊需求外禁止使用公共供水。

6) 再生水資源納入水資源配置體系。建設(shè)項目水資源論證和取水許可審批時，優(yōu)先考慮再生水資源。下達計劃用水戶用水計劃時，對按計劃應(yīng)當(dāng)使用再生水資源而未使用或者使用量未達到規(guī)定要求的用水戶，核減其下一年度的常規(guī)水源計劃用水指標(biāo)。促進企業(yè)單位積極使用再生水資源，具備使用再生水條件和可行性但未充分利用的鋼鐵、化工、制漿造紙、印染等高耗水企業(yè)，不得新增取水許可。

7) 抓好再生水資源典型示范引領(lǐng)。優(yōu)先推進城鎮(zhèn)污水廠、產(chǎn)業(yè)布局相對集中的工業(yè)園區(qū)建設(shè)再生水資源利用示范項目，多種形式促進再生水資源利用項目建設(shè)。通過以點帶面，做好典型示范，帶動其他片區(qū)的再生水資源系統(tǒng)建設(shè)。