城市水系统的发展规律及建立健康水系统的构思.docx
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城市水系统的发展规律及建立健康水系统的构思
城幵r水系统的发展规律及班立健康
水系统的构思
吴兆申陈宏伟
（杭州市城市规划设计研究院,杭州310012）
摘要:
反思现行城市大集中水系统的利弊，提出城市水系统发展的三个阶段,其最终目标是实现水的健康循坏。
从加强水源保护和给水深度处理、污水再生利用和"零"排放看手，形成分区集中式与分块式污水收集处理相结合的健康城市水系统布局模式。
关键词：
城市水系统水健康循环再生利用"零"排放健康水系统的构思
改革开放三十年来，我国城市水系统（本文仅指城市给水系统和城市污水系统）得到快速发展，全国655座设市城市，已基本建成较完善的城市给水系统，并初步形成城市污水系统。
据统计资料，至2008年底，全国城市日总供水能力达26604万立米，供水普及率达94.7%；已建成城市污水处理厂1442座，日总设计能力9092万立米，处理率为70.2%o
在取得成绩的同时，必须认识到H前我国水环境依然十分严峻，与发达国家相比仍存在的巨大差距，为此对过去三十年城市水系统作回顾和反思，了解存在的问题，研究发展的U标及规律，建成符合科学发展观的城市水系统，在当前转变时期是十分紧迫的任务。
本文拟提出一些观点供同行讨论。
1评说城市大集中水系统
口前城市普遍采用大集中水系统。
即从水源取水后，经过给水系统净化和配水,供给居民及工厂用水，使用后的水大部分汇入城市污水系统，经管道收集后，由污水处理厂处理达到排放标准后排入水体，形成一种“单向直流、末端处理”的大集中水系统。
该系统，山城市（即政府或下属部门）承担全市水系统的建设和管理，它能集中力量较快实施，对城市的社会经济发展和居民生活需要提供保障,对减少水污染排放量，保护水环境起到积极的作用。
城市大集中水系统在实施过程中也产生众多问题，主要是：
1.1城市水资源紧缺，未能将污水再生利用作为非常规水源
我国谈水资源缺乏，而大集中水系统对取水水量缺少制约，系统内乂未将污水再生利用作为补充水源，是造成全国半数城市存在不同程度缺水的因素之一，很多城市只能修理高价的跨市域、省域的引水工程。
1-2达标排放不能使水体污染得到根本改善
大集中水系统以达标排放水体作为污水处理的U标，现行的排放标准只与水体的功能和水质LI标有关，而与水体的水文特征无关，其要求乂远低于水体的水质H标。
据资料H前城市污水处理厂已承担全国水污染物CODcr约2/3的削减量，但山于水污染物总量很大，即使釆用总量控制等措施，每天仍有大量污染物排入水体，是我国水环境得不到根本改善的原因之一。
1・3接纳工厂污水，造成污水设施运行困难
大集中水系统允许达到接管标准的工厂污水接入，由于工厂超排等原因，工厂污水与生活污水混合后的污水成份复杂，致使污水处理困难，是LI前综合排放达标率仅为61%和每年产生的2000万吨湿污泥处理和处置困难的原因之一。
1.4工程规模较大，建设和运营费用较高
大集中水系统一般将取水口放在水体的上游，排放口设在水体下游，因而工程规模较大，使工程投资较高。
估计每天取用到排放1立方水的工程造价约需0.8万元，山于处理混合污水耗电多，运营费用较高。
I」前大部分费用山政府负担，未能发挥社会对治污的积极性，而工厂乂未尽到治理污染应有的职责。
采用大集中水系统是以往普遍采用的方案，是由当时方针政策和技术经济等客观条件所决定的，有其正确和可行的一面，但从发展需要分析，城市水系统应进行完善和提升。
2目标是实现水的健康循环
城市水系统是城市的重要基础设施，水工厂（包括给水净水厂和污水处理厂）是城市必备的工厂。
城市水系统的任务是满足城市社会经济发展和居民生活的需要，但其最终目标是实现水健康循环。
水是人类生产和生活不可缺少的自然资源，也是世界万物赖以生存和发展的生命之源。
能源能够替代，但不能再生；水能够再生利用，但不能替代。
水是可再生的循环型资源，在水的自然循环中，存在水量和水质的动态平衡。
水的社会循环是指人类利用水来满足生产和生活活动的需要而产生的人工水循环，而城市水系统是人工水循环最主要的组成。
水的社会循环所产生的水量、水质和循环途径的改变，如果超出水的自然循环允许范圉，将造成巨大的负面影响，使水资源枯竭、水环境恶化，乂会影响人类对水的利用。
城市水系统的任务即是使水的社会循环服从水的自然循环的规律，实现水的健康循环，从而使人与自然和谐发展。
城市水系统可分成给水系统和污水系统两部分，是不可分割的统一有机体，共同完成水的社会循环，其中污水处理再生利用是水的健康循环的关键和纽带。
根据水健康循环的理念，城市健康水系统的模型是：
“节制地取水一一净水一一用户节约地用水一一污水深度处理一一再生水循环利用一一排放水体不产生污染S这种模式符合可持续发展和循环经济的原则①。
3城市水系统的发展规律
世上任何事物都在发展，都有发展的过程和规律，即山初步至完善、局部至全面的过程。
促进城市水系统发展的因素是：
对水健康循环认识的提高；水资源的日益短缺；水环境的不断恶化；水处理技术的提高，以及国家、企业、居民经济实力的增強。
我国各城市的基本情况各异，发展的过程、水平不尽相同，但其总趋势是一致的。
3.1城市给水系统的发展规律
城市给水系统的发展经历自山开发用水、制约开发用水和可持续用水三个发展阶段。
约在1990年前的数十年间都处于自山开发用水阶段，山于需水量不多,社会经济不发达，主要是解决有无问题。
自1991年至2010年的二十年间，给水系统快速发展，同时造成水资源紧缺、水污染严重等问题，但随着经济实力的增強，采取各种措施来解决存在的问题。
预计约2011年后，如能引入水健康循环的理念，通过釆取节约用水和污水再主利用等措施来提高供水水质和优化供水方式，城市给水系统将得到健康发展，达到理想的境界。
预计这一阶段要持续约20年才能完成。
城市给水系统各发展阶段特征见表3.1o
3.2城市污水系统的发展规律
城市污水系统的发展经历水环境轻度污染，水环境严重污染和水健康循环水环境生态良好三个发展阶段。
在建国后的三十年间，普遍认为水污染是资本主义社会所造成，至八十年代初还认为水污染问题会很快得到解决，随着工业迅速发展和居民生活的提高，排放污染物快速增加，虽同时建设大量城市污水系统，但山于经济发展和环境保护之间未能妥善协调，使水环境污染日益严重。
要解决水污染问题，必须引入水健康循环的理念，预计约2011年或2015年后将调整产业结构减少排污量，并按照污水再生利用的要求，减少污水处理厂的污染物排放量,使水体得到休养生息，逐步形成良性循环，实现人与水的和谐相处。
预讣这一阶段要持续约30年才能完成。
城市污水系统各发展阶段特征见表3.2。
表3.1城市给水系统各发展阶段特征汇总表②
发展阶段
自由开发用水阶段
制约开发用水阶段
可持续用水发履阶段
对水资源的认识
认为取之不尽、用之不竭
水资源是有限的，应保护水资源.但水源水质普遍受到污染
用水健康循环的理念満足社会经济可持续发履的需求，支持水生态系统的稳定
需水墩增长情况
城市需水址快連増长.毎年达10%以上
需水址增长.但受水资源短缺的制约
节约用水深入全社会.需水址逐步稳定
开发新水源的主要于•段
就近取用地下水或地表水
水库蓄水，远距离或跨流域调水•解决水源的水址及水质问題
将污水再生利用、海水淡化、雨水收集蓄存作为第二水源
用水形式
一次性用水.供水采用一种水质
开始采用循坏用水和污水再生利用
改变产品结构和生产匸艺.诚少用水址，合理用水结构，采用分质供水，大至使用循环用水和再生水
供水水质
符合（生活饮用卫生标准》85标准。
居民
对水质雯求不高，主要解决有无何題
掛氏对水质婴求提岛，开始采用（生活饮川水卫生标准（200（
标准
全而执行2006标准，井逐步达到直饮自来水。
不同用途采用相应的供水水质
浄水厂建设及巾水工艺
挣水厂开始建设,采用常规净水工艺
在水源受污染地区采用侦处理I芝，部分地区采用潇度处理工艺
全而采用深度处理」:
艺，第二水源挣水厂大址建设
输配水管网俚设
使用管材材质较差，普遍采用屋顶水箱
采用较好管材，逐步取消屋顶水箱
输配水管网安全可显.用户水咀水质符台标准
饮用水安全
较少发生水致疾病。
水致病多发
水致病得到有效控制
管理及付费
管理松迪.免费或低费。
管理得到加强，水费増加
科学規划和管理.合理付费
阶段年限
约1990年前
约1991〜2010年
约2011年后
表3・2城市污水系统各发展阶段特征汇总表
发展阶段
水环境轻度污染阶段
水环境严重污染阶段
水健康循环.水环境生态良好阶段
对水环境的认识
认为水环境不会造成严重污染，并能枚快治愈。
对水环境严重污染缺艺有效的治理方法
通过对水健康循环原理的认识和釆取有效措施，使水体休养生息，生态环境逐步斜到改巻.达到人水和谓相处
对水体坏境容址的认识
认为水体有充裕的环境容址，污水排入后不致迪成水体污染。
大址污水在达标排放及合理利用环境容址的前提下，污染紡超出水体的允许环境容址，造成严重污染
认为自然界的水经过使用后.要经过处理，达到排放水体的水质后才能回到自然界。
水体的环境容址是有限的
对工业项目的认识
盲目引资.只重经济效益.对环境影响不考虑.
成为污染顶目的“世界工厂；产生的活染物很难处理.是造成水
体污染的主要原因
对污染严重的顶目进行严格控制.调整产业结构和产品工艺.减少扶污址，
工厂污水经自行处理后回用
污水系统布局及拝放水体标准
在伽染、谁治理”的政策引导下,各工厂自行活水处理设施,效果很差.城市开始建设污水系统，利用环境容量,排放标准较低
大址工业污水扶入城市污水系统，形成城市大集中直流污水系统，以达到推放标准后排入水休为目标.城市承担主要污水治理责任
以污水再生利川为目标•形成污水分区集中治理后再生利用.各工厂自行处理后回用及分块治理相结合的污水治理系统
污水水址增长、城市污水处理厂建
设.处理工艺及再生利用情况
污水址逐步増加，开始建设污水处理厂•采用物理及生化处理工艺，
出水无法再生利用
污水量快速增加,各城镇普遍建设污水处理厂,采用二级生化处
理匸艺，但水址经常不能达到设计负荷.污水很少再生利用
随着给水址逐步稳定，污水厂建设由址转为质•按照再生水和排放水体的要求.采用深度处理工艺.再生利用成为主流
污水管道建设
开始建设城市污水管道.雨污合漩，使川管材较差。
污水管道建设滞后，影响污水厂的正常运行.后期对管道建设开
始重视
实行雨、污分流，污水收樂系统逐步完善.中水系统成为城市管网的组成部
分
管理及付费
管理松弛.免费或低费。
管理得到加强.收取污水费
对城市污水系统进行科学管理.污水处理厂由专业公司经营，污水收费合理
阶段年限
约1995年前
约1995-2010年
约2011年或2015年后
4实施更严格的技术经济政策
4.1加强对水资源的保护和利用，提高供水水质
城市应立足于依幕本地区的水资源，取水量一般不超过径流量的40%,并消除水源的危害性污染物。
将节水和非常规水源开发作为保持水资源可持续利用的重要措施。
净水厂全面采用深度处理工艺，多层建筑釆用直接供水，确保生活用水用户取水水质符合饮用水卫生标准。
4.2将污水再生利用作为城市水系统必需的组成
污水再生利用不仅是解决水资源短缺的措施，更是实现水健康循环的关键。
各城市都应列入规划内容和发展计划，并逐步实施和完善。
4.3由“达标排放”向“零”排放转变
污水处理厂达到排放标准后允许排入水体是建立在水体有一定的环境容量的基础上。
实际上我国水资源不仅不丰富，且时空分布极不均匀，水体的环境容量十分有限。
在一定水文保证率时的环境容量大多已瓜分殆尽。
对水体造成污染的原因除城市、工厂排污等“点”源外，还有更难治理的“面”污染问题，只有将“点”源做到“零”排放，让有限的环境容量用于消除“面”源产生的污染物,才能解决水污染问题。
“零”排放不是指不向水体排水或不排污染物，而是指排放标准等同于水体的水质U标，即不改变水体的功能等级。
U前污水深度处理技术已有较快的发展,技术和经济已进入可操作的范臥据初步测算山“达标排放”提高到“零”排放,其污水处理设施的建设费和运行费约增加50%至1倍左右。
现在我国已有较强的经济实力，为了减少水污染对经济发展的负面影响，政府和企业拿出更多资金是有可能和值得的。
4.4大、中型工厂应自行承担水污染物治理的全部责任
大、中型工厂及工业区承担所产生的水污染物（包括污水及污泥）的全部处理、处置的责任，即自行进行污水治理，城市污水系统不再接纳工厂污水。
工厂自行处理所产生的污染物，不侵占社会资源和环境资源是天经地义的事，这样才会产生调整产品、改革工艺、物料回收、节水减排的动力，起到事半功倍的作用。
工厂及工业区的污水经内部处理后，首先用于厂内的再生利用，若不能全部回用而必须排入水体，则应做到“零”排放。
小型工厂的排污，若不影响城市污水处理厂的运行，可排入城市污水系统。
总之对工业污水建议实行“谁污染，谁治理，谁回用”的政策。
4.5积极推广大型居民区及公共建筑的生活污水实行自行处理后再生利用
大型居民区及公共建筑在规划设计时应将污水再生利用作为配套工程项U,所产生的再生水就地用于杂用水和景观用水。
自行处理可有两种模式，第一种模式是将生活污水全部收集至污水处理站，经处理后再生利用；笫二种模式是将主活污水中的粪便污水（褐水）和洗涤污水（灰水）分别收集，将褐水接入城市污水系统。
灰水量大，但污染较轻易于处理，灰水经污水处理站处理后就地利用。
小型污水处理站及再生利用在技术上完全成熟和可行，在经济上也是有利的叭
5健康水系统的布局构思
城市水系统已经历满足“量”到提高“质”转变的过程，建议将实现水的健康循环作为新一轮发展的理念和LI标。
城市水系统的布局应“因地制宜、因城而异S但都应包含污水再水利用的内容，逐步实现水的健康循环。
5.1在规划阶段安排好城市水系统布局
给水系统布局应以流域为单元进行统筹安排，并对水资源进行综合开发与统一管理，将污水再生利用，海水、雨水等作为城市非常规水源进行统一布局。
为确保供水的水量、水质、水压及安全经济，应建立符合饮用水标准的集中供水系统，若有多个水源供水的城市，主干管间应有连接管，确保供水安全。
非常规水源的供水系统则应分区安排。
在城市规划各阶段应根据用地布局确定现有和潜在的再生水用户的水量、水质的需求，按照污水再生利用的要求确定污水分区、污水再生水厂的布局，形成多个分区集中污水系统叭如产生的污水不能全部再生利用，则多余的污水经处理达到水体水质标准可排入附近水体，做到“零“排放。
现有的污水处理厂应增建深度处理工序，尽可能进行再生利用，主要是用作景观用水环境用水，实现“零”排放。
5.2城市宜釆用分区集中式与分块式污水处理相结合的污水系统
城市污水系统采用集中式还是分散式是多年讨论研究的问题，笔者认为应釆用分区集中式与分块式相结合的模式。
分区集中式污水处理是指以城市（政府）为主导建设的、分区的、有污水再生利用的污水系统，分块式污水处理不是指一家一户自行处理的污水设施，而是指大中型工厂及大型居民区、公共建筑自行建造的有一定规模的、有污水再生利用的污水处理设施。
这种模式形成以政府为主导，各主要排污单位参与，共同负责的治理系统。
政府只负担分区集中污水系统的建设和运行，并对分块污水处理设施进行监管，有利于政府工作的优化。
山于处理工艺和自动化程度的提高，建议山专业公司进行统一管理，确保污水处理设施正常运行。
由于大量工业污水自行处理，使以生活污水为主的分区集中式污水处理厂所产生的污泥可用于农田，实现污泥回归自然成为有用的资源。
5.3城市健康水系统的布局概述
城市健康水系统的布局应该是水源安全一制约取水一优质供水一节约用水的集中式给水系统；分区集中与分块相结合、有污水再生利用及“零”排放的污水系统。
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6对杭州水系统发展的建议
杭州位于长江三角洲，是我国社会经济快速发展的城市，□前社会经济已达到中等发达国家水平。
杭州是著名的国际风景旅游城市和国家环境保护模范城市，因而应对水环境治理有较高的口标，应为水环境保护作出更多的贡献。
U前杭州规划部门正在编制新的城市给水工程和污水工程规划，建议将实施水环境健康循环作为新一轮规划的理念和目标。
建议如下：
6.1按照污水再生利用要求，核实规划水量规模
现行的设计规范所提的水量预测指标及方法，以及现有的水量统讣资料均为直流水系统所产生的指标。
应按照污水再生利用率的预测，确定规划给水水量和规划污水水量。
6.2保护取水水源，提高取水水质
钱塘江、东苕溪是杭州的取水水源，山于上游污染，□前水源水质常为III类和IV类。
应加强管理、治理污染源，首先消除“三致”物质，达到要求的II类及III类水质标准。
6.3提高供水水质，达到直饮水目标
政府应提供投资，加紧主城地区、余杭区、萧山区净水厂深度处理工程的建设和输配水管网的改造，实现直饮自来水的U标。
建议滨江区作为首先实现直饮自来水的示范区域。
6.4七格污水处理厂提高出水标准
七格污水处理厂承担主城区的全部污水的治理，三期工程建成后设计设汁能力最终120万立米/H,规划规模150万立米/B,设计出水水质为一级B,投产以来实际进水水质超标，但随着城区工业外迁，预期将有好转。
七格厂位于城区末端，要进行再生利用比较困难，建议部分水深度处理后用于下沙人工湖（人工湿地）和用于下沙城区的杂用水和景观环境用水，但水量有限。
为不致对钱塘江产生污染，建议进行深度处理，达到钱塘江功能确定的川类水质标准。
6.5上泗地区实施“褐水”、“灰水”污水系统
上泗地区位于钱塘江水源保护区，水环境非常脆弱，不能往水体排放污水。
U前该地区有一条输水能力5万立米/日的污水管道通向主城污水系统。
上泗地区以安排居住区及公建为主，建议釆用“褐水”、“灰水”分别收集系统褐水”（粪便污水）收集后送到外接污水管。
“灰水”（洗涤水）按居住区收集处理，达到再生水标准后就地回用，避免排入水体。
6.6余杭现有四座污水处理厂深度处理后再生利用
余杭已建成及在建的仓前、良渚、塘栖、崇贤污水处理厂，□前出水水质达到一级B排放标准，建议增加深度处理工艺，尽可能再生利用，若要排放水体，需达到运河IV类水体水质标准。
6.7临平北部新建工业区污水应再生利用
临平北部L1前在建新的工业区，已确定并正在实施的污水工程方案是将区内污水收集后在区外建污水处理厂，经处理后用管道输送到钱塘江排放。
一期工程20万立米/0,出水水质是一级A标准，是一种大集中直流末端治理的污水系统。
由于是工业污水应该进行回用，建议工业区根据发展步骤，在区内安排儿座污水处理厂，经处理达到再生利用标准后就近回用到工厂内。
处理出水水质山一级A提高到再生利用标准所化费的资金并不高，并可以形成水循环，不必建设长距离输送管道，不再向钱塘江排放污水。
6.8萧山城市污水处理厂增建再生利用设施
萧山城市污水处理厂收集工业及居民生活污水，0前处理能力22万立米/日，达到一级B标准后向钱塘江排放。
建议增设污水再生利用设施，尽可能回用，不能回用部分达到钱塘江II【类水质标准后可排入江中。
6.9萧山东片污水处理厂增建再生利用设施
萧山东片污水处理厂以收集印染等工厂污水为主，目前处理能力30万立米/日，出水水质达到二级标准后向钱塘江排放。
建议增设污水再生利用设施，应全部回用到工厂利用，不再向钱塘江排放。
6.10大江东新城应建成水环境保护示范区
大江东新城总面积421.2平方千米，是“杭州的浦东S再造一个“杭州工业S因而环境保护应该有很高的起点。
建议按照水健康循环的要求，应严格产业环境准入和建设各项设施。
特别是工业污水的回用、分区污水系统的布局及对水环境保护的方案都应认真研究确定。
并应根据国务院《规划环境影响评价条例》对新区规划进行评价。
6.11实施建筑中水利用配套工程
根据杭州人民政府2007年1月1日颁发实施的《杭州市城市节约用水管理办法》第十八条，“建筑面积在2万平方米以上的大型城市公共建筑和建筑面积在10万平方米以上的大中型居民住宅区应当配套建设中水利用系统。
中水利用系统应与主体工程同时设计，同时施工，同时投入使用「据了解，对该条例的实施目前并不理想，建议有关部门应予重视。
已开工建设的奥体博览城，要求“做足做好'水'的文章S建议提高供水水质，实施污水再生利用及雨水收集利用工程，以“零”排放为U标，建成健康水系统。
6.12发展与污水再生利用相关的产业
污水再生利用在我国处于起步阶段，与其相关的成套设备、装置及材料是有发展潜力的产业，是环保产业的主要领域。
L1前国产膜仅占国内市场的10%左右，杭州应该利用现有的膜企业，以及高校、设计部门、环保企业的技术及制造能力，积极扶植和发展相关产业，并成为杭州新的支柱产业之一。
6.13将杭州建设成水健康循环城市
将实施节水型城市，最终实现水污染物“零”排放作为城市可持续发展的H标之一。
和建设低碳城市一样，将杭州建成水健康循环城市。
7结语
只有实施污水再生利用和“零”排放，使江、河、湖、海休养生息，才能有清洁的水体和非常规水源，缓解水资源紧缺的局面，形成水的良性循环；
只有加强水源保护，釆用深度处理工艺及其他措施，才能确保用户用水符合饮用水标准；
只有大中型工厂自行处理产生的水污染，才能促进清洁生产和节能减排，让城市污水处理厂能正常运行，污泥回归自然；
只有实现分区集中与分块相结合的城市污水系统，才能减轻城市负担，工厂尽到治污的责任，形成全民治污的局面；
只有水健康循环，才能拯救水危机。
参考文献
魏杰、熊必水、枷著《水健康解鯉与鈕》,中国建筑T程岀版社2006年8月
场須箸阿砂水號分析》“中国给水排水”2008年24期
酥磁著徃态用水（排水）系统国内外发展出妙“给水排水”2001年10期
（SM秘著《我国城镇污水处理发展的状况和而临的挑战》“给水排水”2010年2期
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