圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书 22911 再生水回用的可行性分析 11.1 概述 由于水源缺乏是圆明园建设防渗工程的重要原因之一，在目前北京市水资源紧缺的情况下，在圆明园水源补给方案中考虑采用城市污水处理后获得的再生水成为解决圆明园水源匮乏的可能方案之一。圆明园管理处在实施防渗工程之前也曾规划将肖家河污水处理厂的再生水作为一种替代水源加以利用，但再生水利用的计划并没有得到落实和实施。 本章在分析圆明园水体功能的基础上，对再生水作为圆明园水体补充水源利用的必要性、可行性和利用条件进行了分析，为圆明园用水问题的解决提供参考。

11.2 圆明园水体功能与相关水质标准要求 11.2.1 圆明园水体功能分析 圆明园内水系包括福海等近30块相互联系的人工湖水体，按1998年北京市水体功能规划，圆明园福海为《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)III类水体。地表水III类水体主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。但圆明园水体长期以来从未用作过集中式生活饮用水水源地，部分水体如福海等的实际功能是娱乐水体，属地表水IV类水体；部分水体如长春园等的实际功能是一般景观观赏，属地表水V类水体。 鉴于以上现状，以下分别对地表水III类和地表水IV类（取实际功能水质要求严格者）两种情景的评价标准、再生水水质要求和再生水处理技术及其经济性进行分析。

11.2.2 基于地表水III类水体要求的再生水水质 为推进并规范城市污水的再生利用，国家在2002年重新修订了《城市污水11 再生水回用的可行性分析 230再生利用》的系列标准。其中《城市污水再生利用 景观环境用水水质》（GB/T 18921-2002）标准规定了将再生水回用于景观环境（分娱乐性景观环境，相当于地表水IV类水体，和观赏性景观环境，相当于地表水V类水体）时的水质要求。但对于再生水回用于相当于地表水III类水体时的水质要求，即《城市污水再生利用 补充水源水质》标准目前尚未出台。在没有标准可借鉴的情况下，遵循再生水的利用不改变原有水体功能的原则，再生水补充水源的水质应满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中III类水体的标准要求。 另一方面，由于圆明园区域整体坐落于清河古河道上，部分湖底部为渗透性强的砂土层。在没有防渗的条件下，地表水与地下水之间存在补给关系，从而在客观上形成人工回灌地下水的状况。根据《中华人民共和国水污染防治法》第四十五条规定：人工回灌补给地下水，不得恶化地下水质。而《中华人民共和国水污染防治法实施细则》第三十七条规定：人工回灌补给地下饮用水的水质，应当符合生活饮用水水源的水质标准，并经县级以上地方人民政府卫生行政主管部门批准。由于圆明园周边北大、清华等单位均有自备井抽取地下水作为生活饮用水水源，虽然大部分自备井的开采层位不在圆明园渗漏补给的潜水层，但考虑各含水层之间存在越流补给，渗漏水仍可能进入开采层位。因此如果没有适宜的防渗能力，圆明园再生水补充水源的水质还应满足《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)中III类水体的标准要求。

11.2.3 基于地表水IV类水体要求的再生水水质 如果未来圆明园水体可按实际使用功能，部分执行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中IV类水体标准，部分执行V类水体标准，考虑两者中水质严格的情况，圆明园再生水补充水源的水质应满足《城市污水再生利用 景观环境用水水质》标准（GB/T 18921-2002）中“娱乐性景观环境用水”的要求，但前提是水体下渗不对地下水水源造成安全风险。

11.3 国内外城市污水再生回用于景观环境的工程实例 将污水作为一种资源再生后加以利用，是社会、经济持续发展的必然选择，其意义在于可提高水资源的利用效率，保护自然生态环境，从而保障水资源的可圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书 231持续利用和人类社会的可持续发展。我国“国民经济和社会发展第十个五年计划纲要”已明确规定：重视水资源的可持续利用，坚持开展人工增雨、污水处理再生利用、海水淡化，多渠道开源，建设一批骨干水源工程。污水再生利用作为我国一项重要的水资源利用对策正逐渐得到重视和实施。 国外早在19世纪30年代就开始将城市污水处理后作为河道、湖泊观赏用水。美国、日本、澳大利亚等国是开展污水再生利用较多的几个国家，并建有很多世界知名的工程。1932年美国在加利福尼亚州的旧金山建立了世界上第一个将污水处理厂出水再利用为公园湖泊观赏用水的工程，到1947年用于公园湖泊和景观灌溉的再生水量已达3.8万m3/d，占公园需水量的四分之一，至此，开始了真正意义上的城市污水景观环境再用。非洲的南非也有这方面的实例。欧洲各国的城市污水处理再生水主要是用于城市绿化、景观灌溉、工业及市政杂用，由于这些国家的河道和湖泊的水质较好，再生水用于市政景观环境的工程较少。其他国家如沙特阿拉伯、以色列、墨西哥等国家也有这方面的研究与实践。总体而言，国外开展的再生水用于市政景观环境，由于对排入景观水体的氮磷指标进行严格的限制，且污水处理厂绝大多数采用了深度处理工艺，部分再生水甚至使用活性炭过滤、臭氧消毒、加氯除氨等工艺，较好地控制了水体富营养化现象。 国内最早将城市污水处理后回用于景观环境的研究始于“七五”国家科技攻关计划。此后，天津、北京、大连、太原、西安等缺水城市相继开始了污水再生技术和工艺以及经济政策等方面的研究工作。天津制定了地方性标准《天津市景观河道水质质量标准》，并开始尝试将纪庄子污水处理厂二级出水引入景观河道的景观环境再用实践。“八五”期间，“污水净化与资源化技术”项目，以天津、泰安、燕山石化、大连等城市为依托，开展了工程性试验，与“七五”国家科技攻关计划相比，“八五”攻关的成果在理论创新和实践方面都有长足的进步。在泰安建立了城市污水再生利用于景观环境的示范工程，并对相关的水质指标进行了长时间监测，取得了较好的示范效果。“十五”期间“城市污水再生利用政策、标准和技术研究与示范”课题研究全面展开，在北京、天津、青岛等城市建立起一批再生水景观环境再用示范工程，为再生水景观环境再用的推广奠定了基础。 以下，重点介绍几个国内外城市污水再生水回用于景观环境的工程实例。

1. 美国－Santee Lakes地区公园景观再生水工程 11 再生水回用的可行性分析 232Padre Dam再生水厂位于加利福尼亚州圣地亚哥城，始建于1961年，为当时美国将城市污水再用于限制性娱乐用水（主要指钓鱼、划船、观赏湖泊用水等）的首例工程。再生水厂于1997年进行工艺改造。总再生量为1万m3/d，约4000m3/d的再生水用于补充Santee Lakes地区公园内的7个湖泊（共约190亩）的蒸发补充水，提供湖泊水域的娱乐用水，该公园同时为野生动物提供栖息地；另有约4000m3/d的再生水通过25英里长的管线接至整个区域内约140个回用点；其余部分再生水送至Santee Lakes 地区西南部的水库储存以备用。Padre Dam 再生水厂处理工艺如图11－1所示。

图 11－1 Padre Dam 再生水厂处理工艺图 经过改造后的再生水厂采用Bardenpho工艺，与原有的普通活性污泥法相比，由于厌氧、缺氧、好氧环境的交替存在，极大地提高了生物脱氮除磷的效果。水质优于加州规定的限制性娱乐用水的标准，其中总大肠菌群小于2个/100mL，BOD5<15mg/L，SS<10 mg/L，最小余氯量一般保持稍高于1mg/L，既可以保证一定的杀菌效果，又可以避免对野生动植物造成明显的影响。

2. 新加坡－NEWater工程 新加坡于1998年开始再生水研究－NEWater工程，由新加坡公共事业局与国家环保部共同发起。最初目的是确定新水作为天然水源弥补新加坡自身供水的可能性。所谓新水就是对使用过的水通过先进的双膜（微滤和反渗透）及紫外线工艺进行严格的净化及处理后获得的。新水可与水库水混合，再进行常规处理后作为饮用水。该再生水厂处理能力为1万m3/d，其工艺如图11－2所示。

图 11－2 新加坡再生水厂处理工艺图 表11－1对比了新水水质和US EPA饮用水标准，以及WHO（世界卫生组织）饮用水质量指南中所列出的饮用水指标，可以看出新水的水质指标基本满足

Bardenpho工艺 微滤（MF）反渗透（RO）生活污水 景观用水 微滤（CMF） 反渗透（RO） 紫外消毒（UV） 二级出水 新水 圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书

233饮用水水质标准的要求。此外，还对新水进行了健康影响测试，包括新水与来自BEDOK水库水源进行的对比性毒性评估，对动物标本进行短期和长期健康影响的监测（如老鼠和鱼），对鱼进行雌性激素（繁殖与发展）方面的评估等，确定了再生水的安全性。

表11－1新加坡－NEWater工程出水水质 单位mg/L 水质参数 NEWater 美国环保局/WHO标准 浊度（NTU） <5 5/5 色度（无量纲） <5 15/15 传导性（µs/cm） <200 未明确 pH （无量纲） 7.0－8.5 6.5－8.5 TDS <100 500/1000 TOC <0.5 -/- 总碱度（CaCO3计） <20 -/- 总硬度（CaCO3计） <20 -/- 氨氮 <1.0 -/1.5 氯化物 <20 250/250 氟 <0.5 4/1.5 硝酸盐 <15 -/- 硅 <3 -/- 硫酸盐 <5 250/250 余氯 <2 -/5 三卤甲烷 <0.08 0.08/- 铝 <0.1 0.05-0.2/0.2 钡 <0.1 2/0.7 硼 <0.5 -/0.9 钙 <20 -/- 铜 <0.05 1.3/2