北京市區全自動自清洗過濾器再生水利用規劃設想 北京是一個嚴重缺水城市，人均水資源占有量只有300立方米/人，是全國平均水平的八分之一，世界平均水平的三十分之一。水資源短缺已成為制約北京社會經濟發展的主要因素。污水經全自動自清洗過濾器處理再生后可以作為城市的“第二水源”回用于對水質要求不高的城市河湖環境用水、城市綠化用水、工業低質用水、道路澆灑用水、建筑沖廁用水、農業灌溉用水等用途，從而達到節約優質水資源的目的。因此，全自動自清洗過濾器污水再生回用將成為解決北京市水資源短缺的重要途徑。
　　城市污水經適當處理后，水質可以滿足一定用途，稱之為再生水；根據回用用途和相關水質要求，對一部分處理后的污水進行深度處理并回用于城市，這部分水稱之為中水。

第一章 北京市區污水再生利用的現狀與回顧及存在問題

一、北京市區污水再生利用的現狀與回顧

　　1、污水灌溉：北京市對于城市污水的利用是從污水灌溉開始的。50年代初期在石景山區利用石景山鋼鐵廠的工業廢水進行灌溉，隨著市區污水管道和污水泵站的建設，污水灌溉面積不斷擴大。目前沿市區清河、壩河、通惠河、涼水河四條河道，分布著大大小小十幾條灌渠，污水灌溉主要集中在位于市區下游的豐臺區、朝陽區、大興縣以及通州區。2001年北京市農業總用水量中，再生水和污水利用量為0.46億m3，占農業總用水量的2.8%。
　　2、建筑中水設施：將污水處理后回用于城市是從80年代開始的。中水回用首先在單棟建筑內實施，即利用建筑本身產生的污水或污染較小的洗滌水，經處理后用于沖廁所和庭院綠化等市政雜用水。1987年，市政府制定并頒布了《北京市中水設施建設管理試行辦法》，規定在全市范圍內建筑面積2萬平方米以上的賓館、飯店和建筑面積3萬平方米以上的其他公共建筑需配套建設中水設施。這一試行辦法進一步推動了建筑中水設施的建設。據統計目前北京市已建成中水設施200套，其中正常運行的有150套，在建的還有100多座,回用水量約2.4萬多立方米/日。
　　3、區域性污水再生回用：90年代，北京市區污水處理廠的建設進度加快，為城市污水再生回用創造了更好的條件。1999年編制了《高碑店污水處理廠再生污水綜合利用規劃》，將高碑店污水處理廠的二級出水一部分送到華能高碑店熱電廠和第一熱電廠作為電廠冷卻用水，還有一部分送到第六水廠（工業低質水廠），經進一步處理后一部分供東南郊工業區作為工業冷卻水，其余部分送到南城地區作為公園綠地的綠化用水和道路澆灑用水，污水總回用量為30萬立方米/日。該工程目前已經建成投入運行。

二、北京市區污水再生回用存在的問題及阻礙污水再生回用的主要因素

　　由于對污水再生回用的重視程度不足，目前沒有將污水作為水資源進行合理的利用，在污水再生回用方面存在以下具體問題：
　　1、目前，相對于北京市水資源緊缺程度，中水利用水平有較大差距。處理后的污水還沒有作為重要的水源充分開發和利用，中水處理設施和管網系統建設也沒有完全納入城市基礎設施的一部分進行嚴格要求、統一規劃和建設，也沒有建立完整的、系統的管理體系。
　　2、建設城市中水系統必須新建中水管道，但是，現狀大多數道路在建設時未考慮安排中水管道位置，有些道路已無法安排中水管道，還有的道路雖可安排，但建設難度很大。
　　3、建設資金困難，投資回收較慢是城市中水系統建設的又一大困難。目前，建筑內部、小區內部及工廠內部的小型的污水處理及再生回用設施由業主自籌資金建設；城市中水系統暫時由北京市排水集團中水公司投資建設。由于資金沒有保障，中水回用系統建設緩慢。
　　4、用于城市河湖、環境、綠化等相當一部分中水，收繳水費困難，影響供水企業的積極性。由于缺乏市場運作的基礎，影響中水利用的進程。
　　5、小型中水回用設施由于分布較分散，不便于進行統一的運行管理，因此不能保證其正常運行，容易造成環境和噪聲問題。

第二章 水過濾器污水再生回用的必要性、可行性

一、污水再生回用的必要性

　　1、水資源短缺的需要
　　北京市是一個嚴重缺水城市，目前全市用水量已達到多年平均可供水資源量。據預測到2020年在大力節水的前提下，北京市區遇枯水年將缺水約10億立方米。尤其是在近幾年密云、官廳兩大水庫來水量驟減的情況下，北京市的水資源緊缺形勢日趨嚴峻。北京市域范圍內可開發利用的水資源大部分已開發利用，新增水源已相當困難。因此，污水再生回用是解決北京市缺水問題的必要措施。
　　2、可持續發展的需要
　　按照可持續發展戰略，一個城市的發展必須立足于當地的自然資源條件，即對自然資源的開發利用“滿足當代人的需求，又不危及后代人滿足其需要”。污水再生回用既可有效節約清潔水資源，又可減輕水污染，是實施可持續發展戰略的重要措施。
　　3、改善環境的需要
　　為了改善北京的環境質量，給人們提供一個清潔優美的生活和工作環境，北京市正在實施大規模綠化和環境整治。除大幅度增加市區公共綠地外，還將用三年時間在市區中心區和邊緣集團之間建設240平方公里綠化隔離帶，需要增加大量綠化用水。北京市區另一項環境整治工程是疏挖襯砌河道，實施污水截流。為了使河道保持良好環境，維持一個常水位，也需要增加河道景觀用水。

二、污水再生回用的可行性、安全性

　　1、水源充足可靠
　　北京市區污水處理廠建設加快，為再生水集中利用提供了可靠水源。城市污水量大并且集中，而且水量不受季節和氣候變化的影響。到2008年，市區污水處理廠規模將達到市區污水量的90％；為城市污水再生回用創造了良好的條件。
　　2、水質可保證
　　在再生水水質方面，在污水處理廠二級出水的基礎上再加適當的補充處理，可以滿足綠化、河湖景觀、道路澆灑、工業冷卻和市政雜用水水質標準。

再生水與工業冷卻用水水質標準比較表

項目	直接冷卻水標準值	間接冷卻水標準值	高碑店二級出水	華能設計出水	第六水廠出水
PH值	6.0～9.0	6.5～9.0	7.2～7.8	7～8	7.8～7.9
濁度（度）	30	5	10～25	〈5	2.9～3.4
BOD5（mg/l）	30	10	4～12	〈5	3.6～4.4
CODcr（mg/l）		75	35～45	〈60	25～30
鐵（mg/l）		0.3			0.15～0.17
錳（mg/l）		0.2			0.05
氯化物（mg/l）	300	300	80～100	〈200	165～175
總硬度（以Caco3計mg/l）	850	450	500	100	290～315
總堿度（以Caco3計mg/l）	500	350			168～255
總固體（mg/l）	1000	1000	溶解性固體500	溶解性固體500	708～730
游離余氯（mg/l）		0.1～0.2			1.4
總大腸菌麇（個/ml）		500000			0

　　3、水價有優勢，經濟可行。
　　目前自來水的綜合水價已經達到5.04元（含污水處理費，下同），其中居民為3.70元；并且將于2005年調整為綜合水價6.00元，其中居民為4.50元。根據初步測算，再生水的處理和輸送成本為1.00元/立方米左右，遠低于目前的自來水價格，隨著自來水價格的逐步提高，將會使污水回用具有較明顯的經濟效益。

第三章 北京市區中水回用系統的規劃原則、水質及目標

一、北京市區中水回用系統的規劃原則

　　1、在保證人體健康不受到威脅的前提下，盡可能將污水的處理與回用相結合，逐步提高污水再生回用水平。
　　2、按照“優水優用、一水多用、重復利用”的原則，將污水處理廠深度處理的中水優先用于綠化、河湖環境和市政雜用，位于城市下游的農業灌溉用水要優先使用處理后的城市污水。
　　3、中水處理設施的布局應集中與分散相結合，既體現規模效益，又減少中水管道的投資，對于城市中水管道供水困難的地區，繼續鼓勵建設中水設施。
　　4、按照“長遠規劃、分期實施”的原則編制中水回用總體規劃，并逐步推進污水再生回用的進程。中水用戶的選擇按照“先近后遠、先易后難”的原則，逐步擴大中水的用戶和用量。

二、北京市區中水回用系統的規劃思路

　　1、 中水處理廠的布局應遵循集中與分散相結合的原則，既體現規模效益，又減少回用距離。
　　2、 為節省投資、便于管理，中水處理廠應與污水處理廠合建。
　　3、根據中水用量及用戶分布、各污水處理廠的規劃處理規模和所處地勢、供水量與供水距離的關系等因素，初步劃定中水處理廠的供水范圍。供水范圍之外的小區或公建采用小型中水回用設施。
　　4、為減少中水回用過程中的能量損失，中水處理廠應以城市水系上游及中游的污水處理廠為主；為加快污水回用的速度和進程，中水處理廠應以現狀及規劃籌建的污水處理廠為主。
　　5、管道布置應充分考慮供水量和用水點的分布，采用環狀與枝狀管網相結合的管道布置形式，力求減小供水距離，并保留遠期各中水處理廠聯網供水的可能性。
　　6、中水管道的供水能力按高日高時設計計算，并充分考慮遠期用水量的增加。
　　7、在中水供水管道未普及之前，建筑規劃較大的小區或公建近期可建設小型中水回用設施。遠期中水供水管道實施后再進行水源置換。

三、再生水供水水質

　　根據現有標準，沖廁、綠化、道路澆灑（清掃）和循環冷卻用水水質標準比較接近，Ⅳ類河道水質標準高于生活雜用水和綠化用水的水質標準。為了簡化再生水供水管道系統，再生水供水系統宜采用統一的供水水質。由于綠化、道路澆灑及降塵用水都會與人體直接接觸，同時為了提高公眾對再生水的認同度，再生水的水質應選用較高的標準。經綜合比較，再生水供水水質采用《城市污水再生回用 城市雜用水水質標準》（GB/T 18920）中較高標準作為再生水的水質標準。
　　農業灌溉用水水質標準應符合《農業灌溉水質標準》（GB5084-92）。

四、再生水利用規劃目標

　　規劃到2010年，中水城市回用率達到25%，達到2.3億立方米/年；二級退水工業及農業利用率達到25%，達到2.3億立方米/年；污水綜合利用率達到50%，達到4.6億立方米/年。
　　規劃到2020年，中水城市回用率達到35%，達到3.5億立方米/年；二級退水工業及農業利用率達到25%，達到2.5億立方米/年；污水綜合利用率達到60%，達到6.0億立方米/年。
　　規劃遠景，中水城市回用率達到45%，達到5.5億立方米/年；二級退水工業及農業利用率達到25%，達到2.8億立方米/年；污水綜合利用率達到70%，達到8.3億立方米/年。

第四章 北京市區污水再生回用的用途及需水量預測

　　根據北京市區的用水結構和特點，北京市區中水主要用于河湖景觀用水、綠化用水、建筑沖廁用水、道路澆灑及降塵用水、工業用水五個方面，剩余二級出水作為農業灌溉用水。

一、城市河湖環境用水

　　按照北京市區地表水水體功能劃分，市區河湖水系屬于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類水體。根據北京市區水系的不同功能及水質標準及再生水可能達到的水質標準，Ⅲ類以上水體的環境用水規劃采用清潔水源，即密云水庫或官廳水庫的水；IV類水體的環境用水采用污水處理廠的深度處理水（即中水）；V類水體的環境用水采用污水處理廠的二級出水。
　　1、需水量標準：
　　補水采用2cm/日（合200 m3/hm2/日）。換水采用：清水、中水每年8次，每次換水1m深；規劃湖泊的換水次數為2次，每次換水1m深。
　　2、規劃河湖面積：
　　北京市市區范圍內有通惠河、涼水河、清河、壩河等四條主要河道及20多條較大支流，河道總長344km，現狀湖泊27個，水面面積707公頃。
　　規劃對北二環水系、三環水系通過截污、清淤、水利設施改造、綠化美化等工作進行全面綜合治理。規劃實施后，城市河道水體基本還清，水面面積進一步擴大，達到1506 hm²。
　　規劃新增湖泊（含濕地）1411公頃，現狀及規劃湖泊總面積達到2118公頃。
　　北京市城市河湖水系規劃實現后，總水面面積將達到3624hm²。
　　3、城市河湖環境用水量預測。
　　根據北京市區水系的不同功能及水質標準，規劃考慮Ⅲ類以上水體的環境用水采用清水，即密云水庫或官廳水庫的水；Ⅳ類水體的環境用水采用污水處理廠的深度處理水（即中水）；Ⅴ類水體的環境用水采用污水處理廠的二級處理水。
　　市區城市河湖需補清水8266萬m³/年（補水6054萬m³/年，換水2212萬m³/年）；需補深度處理水（即中水）12297萬m³/年（補水7865萬m³/年，換水4432萬m³/年）；需補二級處理水11266萬m³/年（補水8843萬m³/年，換水2423萬m³/年）。 深度處理水（即中水）日需要量33.6萬m³/日。

二、城市綠化用水

　　1、北京市城市規劃綠地
　　根據《北京市區綠地系統規劃》，市區城市綠地包括公共綠地、生產綠地、防護綠地、單位附屬綠地、居住區區綠地、道路綠地等。各種不同性質的綠地如下表所示：

北京市規劃城市綠地統計表
序號	類別代碼	類別名稱	現狀面積（公頃）	規劃面積（公頃）
1	G1	公共綠地	5512.48	15864.87
2	G2	生產綠地	326.51	659.84
3	G3	防護綠地	4568.85	5681.47
小 計			10407.84	22206.18
4	G4	居住綠地	2180	5656.66
5	G5	附屬綠地	8564.06	10243.69
		（含道路綠地）
合 計			21152	38106.53

　　2、綠化需水量標準
　　 根據不同性質綠地的喬木、灌木、花卉草坪的分布比例及其需水量特點，確定綠化用水量標準如下：

	規劃年需水量	最高月需水量系數	最高月平均日需水量	最高日需水量
公共綠地	2700	0.22	20	20
單位附屬綠地	2700	0.2	18	20
居住區綠地	2700	0.2	18	20
道路綠地	2700	0.2	18	20
防護綠地	1800	0.17	10	10

　　3、綠化需水量預測

綠化需水量表

	規劃面積	年需水量標準	年需水量	最高月需水量系數	最高月需水量	最高日需水量標準	最高日需水量
	hm	m3/hm	萬m3		萬m3	m3/hm.d	萬m3
公共綠地(含生產綠地)	16525	2700	4462	0.22	981.6	20	33.05
單位附屬綠地	7184	2700	1940	0.2	388	20	14.37
居住區綠地	5657	2700	1527	0.2	305.4	20	11.31
道路綠地	3060	2700	826	0.2	165.2	20	6.12
防護綠地	5681	1800	1023	0.17	173.9	10	5.68
合計	38107		9778		2014.1		70.53

　　根據上表計算結果，北京市區綠地年需水量約9778萬m³，最高月需水量為2014萬m³，最高日需水量為70.53萬m³。

三、道路澆灑及洗車用水

　　1、需水量標準：
　　道路澆灑用水量指標：道路沖刷1.0升/平方米.日，每日1次；噴霧降塵用水量0.25升/平方米.日.次，每日2次；總用水量1.50升/平方米.日。
　　洗車用水量指標：采用電腦自動清洗，平均15升/輛.次。
　　2、道路澆灑用水量預測
　　道路總面積（含邊緣集團）為164.4平方公里，其中路板面積按道路總面積的50%計算，為82.2平方公里，按道路沖刷及噴霧降塵用水量標準1.5升/平方米.日計算，道路澆灑用水量為12.33萬立方米/日，道路澆灑一般在4月1日至10月31日作業（210天），年需水量約2589萬立方米/年。
　　3、洗車需水量預測
　　規劃北京市區機動車擁有量為300萬量，再考慮每年1000萬車次進京，按每輛車每10天沖洗1次，洗車用水量為179萬立方米/年，合4910立方米/日。

四、建筑沖廁用水

　　1、建筑沖廁需水量標準
　　住宅沖廁用水量標準采用0.4-1.4L/(m².d)；公共建筑沖廁用水量標準為1.2-2.8L/(m².d)。
　　2、建筑沖廁需水量預測

北京市區各類建筑沖廁用水量
建筑類型	比例(%)	遠景建筑面積(萬m3)	沖廁用水量標準(L/m2.d)	沖廁用水量(m3/.d))
一類居住	1.3	363.98	0.8	2911.84
二類居住	94.68	26456.45	1.2	317477.4
中小學托幼	4.02	1122.57	1.3	14593.41
居住建筑合計	100	27943		334982.65
辦公建筑	19.42	3323.33	2.7	89729.91
商業金融	49.12	8178.02	2	163560.4
文化娛樂	6.06	1008.3	1.6	16132.8
體育	2.18	362.56	2.4	8701.44
醫療衛生	5.06	843.17	2.8	23608.76
教育科研	18.02	2999.28	2.2	65984.16
其他公建	0.14	23.34	2	466.8
公共建筑合計	100	16738		368184.27

　　北京市區遠景居住建筑的沖廁用水量為33.50萬m3/.d；遠景公建建筑的沖廁用水量為36.82萬m³/.d，總沖廁用水量為70.32萬m³/.d，每年需要再生水約2.57億m³。

五、工業低質用水

　　由于北京市未來的工業結構調整，工業用水大戶的搬遷改造及工業用水內部重復利用水平的提高。工業低質用水量不斷減少。規劃考慮再生水為第一熱電廠、第二熱電廠、太陽宮電廠、草橋熱電廠、三河熱電廠提供循環冷卻水。其中華能熱電廠、第一熱電廠直接使用二級出水，其余使用深度處理水。深度處理水年需水量3976萬立方米/年，高日需水量為12.9萬立方米/日。

六、農業灌溉用水

　　城市污水處理廠的二級出水部分深度處理后回用于城市,剩余部分二級出水排入清河、壩河、通惠河、涼水河四條河道，再通過現狀灌渠，灌溉位于市區下游的豐臺區、朝陽區、大興縣以及通州區的農田。
　　1、農業灌溉用水量標準：
　　根據不同農作物,并采用節水灌溉方式,采用 260-400立方米/(畝.年)。
　　2、農業灌溉用水量：
　　通惠河流域農業灌溉可利用二級出水1.42億立方米/年；壩河流域農業灌溉可利用二級出水0.04億立方米/年；清河流域農業灌溉可利用二級出水0.09億立方米/年；涼水河流域農業灌溉可利用二級出水0.47億立方米/年。
　　北京市區污水處理廠剩余二級出水用于農業灌溉，每年用水量約2.01億立方米/年。

第五章 北京市區中水回用系統規劃方案

一、中水回用的遠景規劃及中水處理廠的遠景規模

　　在應用地理信息系統（GIS）進行需水量的統計與分析的前提下，北京市區污水回用應在已確定的污水處理廠布局的基礎上，以各污水處理廠為中心，綜合考慮遠景中水用戶的分布、中水用水量、回用距離、地形地勢情況等因素，劃定各污水處理廠中水回用的范圍，并確定中水的處理規模。

規劃市區遠景再生水用途及需水量表
用途	年需水量(萬m3/年)	高日需水量(萬m3/日)
河湖景觀	12297	33.69
城市綠化	9778	70.53
道路澆灑	2589	12.33
洗車	179	0.49
建筑沖廁	25667	70.32
工業低質水	3976	12.9
合 計	54486	200.26

三、中水管網系統規劃

　　中水供水區域的劃分：由于西部高程過高，所以將西部五里坨供水區域獨立出整個管網；由于門頭村污水處理廠規模較小，規劃供水量5000m³/d，僅滿足其服務區內用水，對整個管網沒有貢獻，所以將門頭村供水區域獨立出整個管網；規劃肖家河污水處理廠出水全部供給河道用水，所以將肖家河污水處理廠獨立出整個管網。根據北京市西高東低的地形特點，按照高程基本相同的原則將整個管網劃分為四個中水系統，市區西部中水系統：首鋼、吳家村、田村路、萬泉莊供水分區；市區南部中水系統：盧溝橋、鄭王墳、小紅門、方莊供水分區；市區東、中部中水系統：第六水廠、高碑店、東壩、酒仙橋供水分區；市區北部中水系統：北小河、北苑、清河供水分區。四個中水系統之間采用弱連接。
　　水處理廠及中水處理廠，規劃供水量5000立方米/日，僅滿足其服務區內用水。
 

第六章 政策與法規的配套建設

　　自清洗過濾器污水再生利用是一項大的系統工程，除了要修建中水處理設施和中水管道外，還要有政策法規保障和必要的管理措施，以保證再生水利用事業的健康發展。
　　1、建立完善的管理體系及法律體系，制定《城市再生水利用管理條例》。
　　建議建立污水再生利用系統方面完整、系統的管理體系。建立污水再生利用方面的專門機構或部門，管理污水再生利用設施和管道系統，負責污水再生利用工程的驗收、運行及收費、水質監督等。由城市節水部門核定用水計劃、用水定額，負責監督執行，并行使行政處罰權。
　　建議建立污水再生利用方面完整、系統的地方性法律體系，即《城市再生水利用管理條例》。法律體系包括總則；污水再生利用的用途；管理部門和機構；用水定額的確定；水質管理；規劃設計的審批；污水再生利用工程的建設和驗收；污水再生利用工程的運行管理；違法處罰辦法等內容。
　　2、建立對城市再生水產業的投資鼓勵政策及特許經營權制度
　　建立對再生水產業投資鼓勵政策，促進污水再生回用產業的發展。一方面可以通過財政補貼、稅收優惠和貼息貸款等手段實現，另一方面可以通過為污水再生利用產業創造良好的體制環境實現。具體而言包括：促進、增加再生水產業的政府投入；實行污水再生回用產業的扶植政策，在用地、稅收、貸款等方面給予一定的優惠政策；對城市再生水產業實行許經營權制度，保證其投資回報的長期性、穩定性，降低企業的經營風險。
　　3、建立完善的收費體系、拓展資金來源。
　　建議建立再生水的收費體系。對具有公益性的城市河糊環境用水、綠化隔離地區的綠化用水、道路澆灑用水建議通過提高污水處理費的方式收取。對其他再生水用戶實行計量收費。
　　城市河糊環境用水、綠化隔離地區的綠化用水、道路澆灑用水具有公益性，經計算，這部分用水約占總用水的37%左右。這部分用水無法由確定的用戶承擔用水的費用，因此建議通過提高污水處理費的方式收取，約提高污水處理費0.25元左右。用于公益性質的再生水主要目的是增加城市水面面積，提高城市綠化面積，提高城市水環境、大氣環境質量，改善小氣候，其收益者是具有不確定性的全體公民，因此由全體公民共同承擔公益性再生水費用也是科學合理的。
　　建議在污水再生利用的利期階段，采用政府以資本金的方式投入建設資金，或者通過提高污水處理費的方法籌集污水再生利用設施及管道系統的建設資金，并且通過不斷擴大供水規模，增加中水收費，再投入建設資金不斷擴建回用設施、完善管道系統，實現滾動式發展的模式。
　　合理利用水資源費，世界銀行貸款、外國政府貸款、長期國債資金等，全方位拓展污水再生利用的啟動資金、補充建設資金的不足，并通過再生水收費實現還貸、建設和發展。