再生水灌溉工程技术标准与示范

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　　摘要 再生水灌溉工程包含工程规划、设计、监测评价、工程管理等具体内容。依据河北省开展再生水灌溉的实践，总结了河北省再生水灌溉工程技术标准，并对典型地区的再生水灌溉与利用实施情况及效果进行了研究。各典型地区在实施再生水灌溉后，经济、生态和社会效益明显。
　　关键词 再生水;灌溉;技术标准;河北省
　　中图分类号 S 273.5文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）01-0216-02
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.065
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Technical Standards and Demonstration of Reclaimed Wastewater Irrigation Engineering
　　WEI Sa1， YANG Xin2， GUO Ze zhong3 et al
　　（1.Hebei Provincial Academy of Water Reources， Shijiazhuang，Hebei 050057; 2.Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Hebei Province， Shijiazhuang， Hebei050031; 3.The Second Design and Research Institute of Water Conservancy and Hydropower of Hebei Province，Shijiazhuang， Hebei 050021）
　　Abstract The reclaimed wastewater irrigation engineering included engineering planning， design， monitoring and evaluation， engineering management. According to the practice of reclaimed wastewater irrigation in Hebei Province， this paper summarized scientifically the technical standards of reclaimed wastewater irrigation engineering in Hebei Province， and studied the implementation and the application effect of reclaimed wastewater irrigation in typical regions. The economic， ecological and social benefits had been achieved after the implementation of reclaimed wastewater irrigation in typical regions.
　　Key words Reclaimed wastewater;Irrigation;Technical standards;Hebei Province
　　我国水资源严重短缺，预计到2030年全国缺水量将达130亿m3[1]。尤其是我国北方地区农业水资源短缺形势十分严峻，严重影响我国社会经济发展和粮食安全。根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》的要求，大力发展城市水循环利用技术可以缓解农业水资源短缺的形势，实现农业用水供需平衡。国内外实践表明，再生水灌溉利用可以节约大量优质地下水资源，促进水资源的合理配置[2～3]。
　　河北省有丰富的再生水资源，预计到2020年全省再生水资源量将达到30亿m3[4]，农业和绿地再生水灌溉利用潜力巨大，可以置换大量清洁水源。目前，河北省再生水灌溉尚處于起步阶段，再生水灌溉工程规划、建设、管理等尚处于无章可循的局面，因此解决再生水灌溉标准制定中的关键技术问题成为研究的重点。笔者在总结、提炼再生水灌溉工程技术标准的基础上，对比分析了不同地区再生水灌溉工程的实施情况。
　　1 再生水灌溉工程技术标准
　　污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水，称为再生水。目前，河北省的再生水可用于灌溉园林绿地、林地、牧草地和农田等。
　　再生水灌溉工程与地表水、地下水等常规水灌溉工程类似，包含工程规划、设计、监测评价、工程管理等具体内容。
　　1.1 灌溉工程规划
　　1.1.1
　　灌溉对象与灌溉方式。再生水灌溉工程灌溉设计保证率不宜低于75%，其中园林绿地不宜低于85%。根据已有研究成果，再生水优先灌溉对象为林木、园林绿地等;推荐灌溉对象为粮食类作物、饲料类作物、工业原料类作物等;不推荐灌溉对象为蔬菜、草本水果等。灌溉方式宜采用地面灌、滴灌等，在人员稀疏区域或人员稀少时段可采用喷灌或微喷灌[5]。
　　1.1.2 适宜性评价。采用单因子评价法对规划区的再生水、土壤、作物和地下水质量进行现状评价，评价结果出现单因子指数不小于1的区域不宜进行再生水灌溉。
　　1.1.3 灌溉分区。按控制指标取值划分为适宜灌溉区、控制灌溉区、不宜灌溉区。采取单因子评价法对控制指标进行评价，对于单子指数均小于1的区域，需要根据表1中规定进行再生水灌溉分区。在控制灌溉区方面应严格执行节水灌溉制度，避免深层渗漏现象的发生。
　　1.1.4 水量平衡分析。再生水设计供水能力不宜大于再生水厂年平均供水能力的80%，同时应依据其他灌溉水源供水能力、灌溉制度和灌溉水利用系数等进行水资源供需平衡分析。在土壤盐碱化地区或存在盐碱化风险地区进行水盐平衡分析，确定合理的灌溉用水量。 　　1.2 灌排工程设计
　　1.2.1 取水和输配水工程。
　　涉及多种水源的再生水取水工程，应设计防止再生水污染其他水源的工程或设施。再生水输水管道与给水管道、排水管道平行埋设时，其水平净间距应不小于0.5 m;交叉埋设时，再生水管道应在给水管道之下、排水管道之上，垂直净间距应大于0.5 m。
　　1.2.2 调蓄工程。
　　当设计灌溉需水过程与供水过程不平衡时，应设计调蓄工程。非灌溉期宜充分利用灌区河湖、渠系等进行调蓄，利用河湖调蓄时应符合当地水功能区的排放要求;采用“长藤结瓜式”的调蓄方式时，应分区进行调蓄计算。再生水未达到当地水环境要求的调蓄工程且对地下水污染风险较高时应进行防渗设计。
　　1.2.3 田间灌溉工程。
　　地面灌溉、管道灌溉、微灌系统设计等均应符合现有国家标准。此外，微灌首部系统宜配备砂石过滤器和不低于120目的网式或叠片式过滤器，田间首部系统宜安装不低于120目的网式或叠片式过滤器。输水管材和灌溉设备的外观颜色应为棕色或具有明显的标识。
　　1.2.4 缓冲区设置。
　　生活用水源井、泉水及其他人畜饮水水源缓冲区半径应不小于150 m。园林绿地区喷灌期间，周边人员活动频繁时应设置缓冲区，缓冲区宜为雨养耐旱植物带、清水灌溉植物带、滴灌植物带等，宽度不宜少于3 m。明渠输水工程缓冲区宜为护栏、绿化植物带等。
　　1.2.5 排水工程。
　　排水工程应兼顾上游区域的排水要求，应根据承泄区的水功能要求设计必要的排水水质净化设施或工程。
　　1.3 监测与评价
　　面积大于等于0.066 7万hm2的再生水灌区应建立监测与评价制度。监测内容包括再生水、地下水、工程排水的水量和水质、土壤质量、农产品质量等。超标或接近标准值的指标应增加监测频次。
　　1.3.1 水质监测。在再生水引水点首端设置引水水质监测点，在排水系统末端设置排水水质监测点。监测指标与方法依据现有国家规范，在灌溉用水高峰期监测再生水水质，每年不少于2次，高峰期不少于1次。
　　1.3.2 土壤、作物与地下水质量监测。在土壤或作物类型具有代表性的地块设置定位监测点;土壤、作物与地下水质量监测点应设置在同一地块，当灌区面积（S）≥5 000 hm2以上时，每500～2 000 hm2布置1个监测点;当500 hm2≤S<5 000 hm2时，每250～1 000 hm2布置1个监测点。
　　1.3.3 监测指标与方法。土壤、作物与地下水监测指标与方法按照现有国家规定执行。此外，土壤监测指标还应包含土壤pH、钠吸附比（SAR）和电导率（EC），监测深度为0～30 cm。监测频次为每个灌溉高峰期监测不少于1次，全年不少于2次。
　　1.3.4 监测评价方法。采用单因子评价法评价再生水、土壤、作物和地下水单项监测指标的污染程度。采用综合指数法对再生水、土壤、作物和地下水的监测结果进行评价。
　　1.4 灌溉工程管理
　　1.4.1 灌水管理。再生水灌溉工程应明确管理人员，并制定管理制度。管理职责包括日常运行、工程维养、水量计量、环境监测和安全管理等。通过增加灌水频率、播前灌溉和雨前灌溉等措施来减少土壤盐分的累积;灌溉对象收获当天不应用再生水灌溉;园林绿地再生水喷灌宜在夜间或人员稀少时进行。
　　1.4.2 警示标志。再生水灌溉工程设施应设置警示标志。警示标志应由灌溉工程的运行管理部门设置、制作与维护，标志应遵循经济、耐用原则，宜采用铝合金板或合成树脂类板材等材料。
　　2 不同地区再生水灌溉工程实施情况
　　近年来，河北省一些主要城市（如唐山市、邯郸市、石家庄市等）相继实施了再生水灌溉工程。
　　唐山市早在2006年就出台了《城市再生水利用管理暂行办法》，自2003年开始该市开始铺设再生水供水管网，在再生水利用方面走在了全省的前列。目前，唐山市的再生水利用多为污水处理厂周边的热电厂、钢铁厂或其他工业耗水大戶。例如唐山华润热电有限公司与唐山市西郊污水处理厂签订《供水意向协议》，污水处理厂的再生水优先保证华润热电生产用水。再生水处理站建在污水处理厂内，以污水处理厂二沉池的二级出水为再生水水源，在污水处理厂内完成深度处理。再生水水质中的超标因子由电厂负责进一步处理，以保证水质满足电厂工业用水水质要求。利用污水处理厂的再生水作为生产用水，一方面每年可减少地下水开采量400万m3，另一方面可减少污水向下游地区的排放量，减少河道污染[6]。
　　石家庄市再生水利用工程主要将中水回用于工业、市政杂用、景观生态用水等，此外也开展了居民小区再生水回用。据统计，石家庄污水处理厂再生水除回用部分外，均作为河道补充用水，排入河道内。石家庄自2007年被确定为全国第2批节水型社会建设试点城市后，先后建成了以天山水榭花都、南岭小区、石家庄学院为代表的34家中水回用示范单位[7]。例如，天水水榭花采用生物转盘法、接触氧化法、活性污泥法等处理方法，通过沉淀、过滤、降解及药物净化等一系列处理后，将收集的废污水净化为中水，其水质达标后，经2次加压后以2.5元/t的价格由单独的管路供应居民冲厕、小区绿化和喷洒路面，仅此一项，使小区居民每年节约用水64 800 t[8]。2011年11月22日石家庄市出台了《石家庄市人民政府关于实行最严格水资源管理制度的意见》（石政发〔2011〕24 号），文件要求新建大型文化、教育、宾馆、饭店、办公设施及建筑面积3万m2以上住宅小区，必须配套建设中水回用设施[9-10]。
　　邯郸市再生水作为第二水源，已经被广泛应用于工业冷却、绿化、保洁、冲厕、建筑施工、河道景观、水源热泵等。如邯郸市西污水处理厂在完成污水处理一级A提标改造升级工作后，处理能力为10万m3/d，在供暖期邯郸热力公司中水源热泵供热公司每天要用3万多t再生水补充取暖热源水。目前，邯郸市再生水利用量达到5万m3/d。2018年10月，
　　邯郸市城管局起草了《邯郸市城市再生水利用管理办法》（征求意见稿），尚未正式颁布执行。
　　3 结语
　　通过近几年实施再生水灌溉工程，河北省科学总结了再生水灌溉工程的成功经验，形成了河北省地方标准——《再生水灌溉工程技术规范》。实践表明，该工程建设标准在河北省是合理可行的，经济和生态效益明显，具有良好的推广价值。
　　典型城市在实施再生水灌溉或利用后经济效益明显，可实现对地下水的有效替代，清除废污水对城市环境的影响，社会效益和生态效益显著。
　　参考文献
　　[1] 刘昌明，陈志恺.中国水资源现状评价和供需发展趋势分析[M].北京：中国水利水电出版社，2001：1-20.
　　[2] 周彤.污水回用决策与技术[M].北京：化学工业出版社，2002.
　　[3] 肖锦.城市污水处理及回用技术[M].北京：化学工业出版社，2002.
　　[4] 水利改革发展“十三五”规划[R].2016.
　　[5] 吴文勇，张栓堂，廖人宽，等.再生水灌溉工程技术规范：DB 13/T 2691—2018[S].河北省质量技术监督局，2018.
　　[6] 闫丽哲.唐山华润电厂三期工程再生水的利用[J].河北水利，2012（6）：46.
　　[7] 柳占伟，李治国.石家庄市中水回用存在的问题及建议[C]//中国环境科学学会.2012中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）.北京：中国农业大学出版社，2012：3154-3156.
　　[8] 闫建强.石家庄天山水榭花都小区中水回用项目探讨[J].科技风，2012（18）：238，255.
　　[9] 石家庄市人民政府关于实行最严格水资源管理制度的意见：石政发〔2011〕24号[A/OL].（2011-11-22）[2019-03-02].https：//baike.so.com/doc/2378013-2514397.html.
　　[10] 郭杏爽，王超玉.石家庄市中水回用现状探讨[J].化工管理，2015（8）：211.
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