浅析北京市城市污水处理与再生利用 5页

环境保护工程器Environmenta~ProtectionEngineedng浅析北京市城市污水处理与再生利用王晓琳，魏宁，欧芳，成彩霞(1_北京城市排水集团有限责任公司，北京100044；2．北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083)摘要：分析了目前北京市的污水处理与再生利用状况，提出一些建设性的意见，以增进对北京市及中国污水处理与再生业的认识。关键词：北京：污水处理；再生利用中图分类号：X703文献标志码：B文章编号：1009—7767(2012)02—0089—05AnalysisofBeijingUrbanSewerageTreatmentandRecyclingWangXiaolin，WeiNing，OuFang，ChengCaixia经过净化的污水可以作为一种再生的水资源。具厂。郊区的污水处理率达42％。农村地区新建216处小有量大、集中、水质和水量都较稳定的特点，能够用于型污水处理设施，乡村污水处理率达到2l％。2006年，农业、工业和市政用水，不仅可以缓解城市水资源的北京市再生水利用量达到3．6亿113。，比2005年增加供需矛盾，而且还可减少对水环境的污染，这是巨大1亿m。北京市2007年新建5座污水处理厂，投入使的可利用资源。城市污水就近可得，便于收集，再生处用后，市区规划的14座污水处理厂全部建成，日处理理成本比海水淡化低廉，技术较成熟，建设投资比远能力将达到268万m，基本可以解决市区污水排放处距离引水经济。污水再生利用是缓解缺水状况最经济理。依托城市污水处理厂，2007年另建设4座中水生产的途径。北京市作为中国的首都，其城市污水处理和厂，建成后将使中水利用量达4．8亿13"1，比2006年增回用处于国内的领先水平。近年来，北京市大力提高加1．2亿m3。污水处理水平。增加污水再生利用率，修建和改扩建2北京市城市污水的处理现状-~tL污水处理厂和再生水厂。有力地推动了北京市及2．1城市污水处理概况周边水环境状况的好转，缓解了水资源短缺的局面。笔北京市的排水系统有600多年的历史。早在元朝者就北京市的城市污水处理及再生利用现状作一论时期，地下就已经有了排水设施。明朝城内形成了以述．以增进对北京市及中国污水处理与再生业的认识。护城河和通惠河为主的排污泄洪总干道。中华人民共1北京市水资源的基本情况和国成立以后，按照城市总体规划，确定了分流制的北京从东到西分布有蓟运河、潮白河、北运河、永排水原则，开始修建污水截留管道，这些截留管也是定河和大清河五大水系。除北运河发源于北京市境内分流制污水管系统的干管，对原有的合流制管道进行以外，其他四条水系发源于河北、山西和内蒙古。北京了保留或者改造。经过长时间的建设，北京的城市管市可利用水资源总量约为41．33亿m，其中．地表水总网得到了极大的改观_1_。污水日排放量从1954年的量为15亿m，地下水总量为26．33亿m．人均占有水6．7万t、1983年的184万t增至2005年的336．7万t资源量不足300m，约为全国人均水资源占有量的1／8，20世纪80年代末，北京市政府采取了集中式、分世界人均水资源量的1／32，是一个严重缺水的城市。散式相结合的办法，即除对新建的宾馆饭店、住宅小截至到2006年底，北京市区共有污水处理厂9座，区以及有条件的企事业单位等的生活污水进行就地年处理污水7．8亿m。，污水处理率达到90％，比上年提处理，达标后回用外，加快建设城市污水处理厂，进行高20％。郊区新城新建污水处理厂14座，年处理污水集中式处理。目前，北京市区的城市污水处理能力达到1．7亿m，由此，33个中心镇已有21个建成了污水处理258万m3／dzo12~2期(3一)第3o卷，；}荭投术89\n器环境保护工程Environrnen《虢lProtectio~Engir~eering从图l可以看出，北京市的城市污水排放量约占模为20万m／d的高碑店一级污水处理厂l3l。随着国家全国城市(不含港澳台)污水总排放量的2％．排放量经济实力的提高，保护Ft然环境意识的增强．北京从巨大，其中生活污水占全国生活污水排放量的3％，工1989起开始建设处理程度为二级的城市污水处理厂业废水占全国排放量的1％。由于北京市加大对T业1990年，北京市建成第1座二级城市污水处理厂——废水处理的管理和回用力度，工业废水的年排放量基北小河城市污水处理厂。同时，北京市开始建设处理能本稳定：而生活废水的年排放量由于人口的增长和生力为100万m3／d高碑店城市污水处理厂．这是中国处活水平的提高，逐年增高。由于节水政策及相关措施的理能力最大的城市污水处理厂。该厂位于北京东郊高实施，增长率呈减缓趋势。从近些年来的城市污水构成碑店村南，主要接纳旧城区和东郊工业区的排水。高碑来看，生活污水的比例达85％。北京市城市污水处理店二级城市污水处理厂工程分为两期，每期处理能力能力及处理率也逐年增长，市区的城市污水处理能力均为100万m3／d。第1期工程于1993年10建成投产．自2002年后迅速增长(见图2)，这主要是由于北京市第2期丁程于1999年投入运营。截至2006年底，北京政府为落实“十五”规划和履行2008年奥运会环保承(含郊区)已经建成41座污水处理厂及配套排污干线，埘舳∞∞诺，加快了城市污水处理厂新建和改扩建的进度，加大并建设了一批沿河污水截流管线，使部分河流特别是、瓣剐了污水处理的力度，推进了生态环境的改善。护城河、通惠河、亮马河、小月河等河道水质得到明显改善。北京市城市污水处理厂一般采用生物法处理T艺，如传统活性污泥法、氧化沟工艺、SBR、A／O、AVO、100曝气生物滤池法等。北京市区城市污水处理厂的有关X信息如表1所示。、删3北京市城市污水的再生利用103．1污水再生利用的相关政策法规北京市污水的利用是从污水灌溉开始，20世纪50年代初期在石景山区利用石景山钢铁厂的T业废水进行灌溉：1985年北京市环保所在其办公楼地下室修建了一套污水处理装置，将污水进行二级处理和消图1北京市及全国的城市污水排放情况【毒后，供该所洗车、绿化和冲洗厕所。从污水灌溉、工业废水厂内处理回用到单栋建筑中水系统，在污水再生回用方面进行了有益的实践。1987年北京市在总结中水设施建设和管理经验的基础上，制定并颁布了《北京02O0市中水设施建设管理试行办法》，该试行办法规定在全陵市范围内建筑面积在2万m以上的宾馆、饭店和建筑商150袖割面积在3万mz以上的其他公共建筑需配套建设中水100设施【4】o50进入20世纪90年代。北京市区污水处理厂的建设进度加快，为城市污水再生回用创造了更好的条件。01995年，北京市制定了《北京市区城市污水处理厂再生水回用总体规划》，明确要求：全市新建道路，只要图2北京市区城市污水年度处理状况【规划有再生水和中水管线的，必须与道路同步建设。2．2城市污水处理厂的建设与发展1999年北京市政府指示编制了《高碑店污水处理厂再北京市最早建立的污水处理厂是1956年建成投生污水综合利用规划》。高碑店污水处理厂处理水资源产的酒仙桥污水处理厂，处理程度为一级，处理污水化再利用工程是北京市目前最大的城市再生水回用量为0．9万ITI／d。20世纪60年代初又建立了处理规项目，已建成投入运行。90荭投术2012No．2(Mar．)Vo1．30\n环境保护工程器Environmen＆张lProtectionEngineering表1北京市区城市污水处理厂特性注：为在建的污水处理厂；括号内数字分别代表第二期工程后的总处理能力、第二期工程的投产时间。此外，北京市在1995-2005年间还相继修改、水厂中．水源六厂作为高碑店污水处理厂的再生水处台了一些法规和条例，对再生水的价格及收取范围进理厂，向市区中心区和东郊垡头集团、定福庄集团供行了规定，以促进污水处理和再生回用的发展，保护再生水：清河再生水处理厂、北苑再生水处理厂、肖家水资源。如《北京市水资源管理条例》，《北京市取水许河与北小河再生水处理厂分别向北郊地区、西北郊地可制度实施办法》、《北京市水资源费征收管理办法》、区、西苑集团、清河集团、望京地区供再生水，为清河、《北京市节约用水办法》等。北小河等城市河湖提供景观用水。酒仙桥再生水处理3．2城市污水再生利用规划及再生水厂建设厂、东坝再生水处理厂分别向东北郊地区、酒仙桥地根据<2008年奥运会申办报告》的承诺：北京市区、东坝集团供再生水，为坝河、亮马河、水碓湖等城2008年城市污水处理率达到90％以上．污水回用率达市河湖提供景观用水。吴家村再生水处理厂、卢沟桥再到50％；以及《北京市“十一五”发展规划》和中华人民生水处理厂、小红门再生水处理厂分别向南郊地区、西共和国国务院《关于加强城市供水节水和水污染防治南郊地区、丰台集团、南苑集团供再生水，并为凉水工作的通知》(国发[2000]36号)文件“缺水地区在规划河、马草河、旱河、小龙河等城市河湖提供景观用水。建设城市污水处理设施时．还要同时安排污水回用设五里坨再生水处理厂、方庄再生水处理厂分别向五里施的建设”的规定，2003年北京市政府组织编制了《北坨、方庄地区提供再生水。京市区城市污水处理厂再生水回用总体规划纲要》。据北京市的具体情况，北京市区城市污水再生利总体规划纲要规定：2008年前，北京市区将依托城市用对象为丁业、绿化、市政杂用以及河湖景观、农业灌污水处理厂建设11座再生水处理厂，合计处理能力将溉5个方面。达到日产87．5万m。，配套建设再生水干线管网4001)工业利用：再生水用于工业发电厂冷却用水是500km，城市污水再生利用率将达到50％。北京市再生水利用的重点。2006年国华、华能2座热北京市区城市污水再生利用是在已确定的污水处电厂再生水总用量为8500万m：2007年高井、石景理厂布局的基础上，以各污水处理厂为中心，综合考虑山、郑常庄3座热电厂也将使用再生水；到2010年，再生水用户的分布、再生水用水量、回用距离、地形地太阳宫热电厂、高安屯垃圾焚烧厂等T业用户将全部势情况等因素，划定各污水处理厂再生水利用的范围，使用再生水作为工业冷却用水，年供水量达1．4亿m。并确定再生水的处理规模。北京市区已建设及规划中鉴于北京市未来的丁业结构调整，一般工业低质用水的再生水厂情况如表2所示。在11个规划建设的再生量可按5万m3／d估算。2012卑第2期(3一)S30卷啼技术91\n器环境保护工程Environmente~ProtectionEngineering表2北京市区城市污水再生水厂一览表①2)绿化用水：北京市区绿地分为公共绿地、居住运地区提供高品质景观补充水．每年可节约清清水源区和企事业单位内部的专用绿地和生产防护绿地。到3000万1TI。2008年初。采用MBR和反渗透处理工艺2010年．北京市区的公共绿地面积将达到6450hm。建设的北小河再生水厂投入使用，为奥运中心提供到2010年，北京市的专用绿地(城市建设用地的30％)高品质再生水，再生一水日供)÷应、删能回力将进一步提高，全市986420面积将达到10780hm。这部分绿地一般也需用再生再生水利用率达到50％。水浇洒。3)市政杂用水：主要包括建筑冲厕用水、道路浇洒与降尘用水、冲洗汽车用水及空调冷却设备补充用水等。4)城市河湖环境用水：按照北京市区地表水水体功能划分，市区河湖水系属于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V类水体。根据北京市j又=水系的不同功能及水质标准及再生水可能达到的水质标准，IV类水体的环境用水采用污水处理厂的深度处理水(即再生水)；V类水体的环境用水采用污水处理厂的二级出水。5)农业灌溉用水：目前农业灌溉用城市污水处理水的年用水量为2．2l亿1TI，预计在2010年用水量达图3北京市年加度再∞生水利柏用总量与利加用率及规划利用情况、瓣匿到2．5亿ITI。发展污水灌溉的重点是提高水质，逐步取4结语缔未经处理的污水直接用于农业灌溉的现象。北京的城市污水处理和再生水利用设施建设在为完成再生水回用率50％的奥运水环境目标，北中国处于前列，是第1个将再生水利用作为地方法规京市投资十几亿元建设再生水回用设施，再生水利用正式颁布执行，并且坚持了20年。虽然北京市不断加量和利用率逐年增加，预计到2010年，全市再生水利大城市污水和再生利用的力度，但是水体环境污染局用量达6亿ITI，利用率超过50％；到2020年，北京市面目前并未得到根本改观，面临的水资源短缺形势依的再生水利用率将在6O％以上(见图3)。截止2006年然严峻，农村和小城镇污水污染有加剧趋势；此外，城底．市区共建成再生水厂5座、再生水泵站2座，铺设市污水再生利用仍有很大的发展空间。作为污水处理管线350km，日供水能力达37万m。其中2006年底的延续和水资源的拓展，城市污水的再生利用应受到建成的清河再生水厂，日供水能力8万m，主要向奥更多的关注，应将之视为城市发展的战略来加以规划和研究。不断开发利用先进、高效、实用、经济的再生水①引自2001年由北京市规划委、计委、市政管委、水利局等部门编写处理T艺，完善城市配套的再生水管网设施，扩大再生的《北京市区城市污水处理厂再生水同用总体规划纲要》和北京市政府2004年报国务院批复的《北京城市总体规划2004—2020年》。(下转第128页)92荭投木2012No．2(Mar．)Vo1．30\n器工程材料与设备EngineeringMateria~姨Equ}pmentOOO0OOO0OO0相位，通常可取咖l=0，、。、咖在[0，盯]内随机分布；合m憾梁∞吊装∞质∞量￡j与∞纯∞GmFRP构件相近，比钢箱梁轻40％凡的取值与近似程度相关，一般竖向考虑3～5阶即可。左右，减少运输吊装成本，也适当减少了下部结构TYoung基于前人成果提出了步频在1．0~2．8Hz范围程量。内竖向步行荷载前四阶DLF表达式：2)FRP人行桥基频为4Hz，满足规范要求，并可有cl=0．41(_厂_0．95)≤0．56效避免与行人步频重叠引起桥梁共振。C，=0．069+0．0056X2，。3)对FRP人行桥由于人群行走引起的振动加速c3=0．033+0．0064x3f，1·0Hz≤2．8Hz。(2)度进行了验算，平均峰值加速度为0．088m／s，满足国C4=0．013+0．0065x4f外规范对人群引起的振动加速度的要求。将行人移动荷载用随机发生的方式施加于结构通过以上计算分析和工程实践，证明采用FRP一混上，人群通行量2400P／m·h)，步频均值2．0Hz．标准凝土组合梁建造人行桥具有充分可行性．在安全性和差0．173Hz的随机变量，行人步长与体重根据参考文适用性方面都能很好地满足工程设计要求，可为类似献『51的统计结果确定。通过实测获得该桥的阻尼比为工程的推广应用提供参考，但对于材料的耐高温性及4．1％，以此作为计算阻尼比。利用振型分解法，可得到耐紫外线的抗老化性能等，还需在工程实践中进一步随机人群荷载下跨中加速度时程，见图3。积累数据，以逐步完善GFRP桥梁的实用技术，为施T服务。0参考文献：寇[1]梅葵花．FRP筋的特点及在桥梁工程中的应用[J]．公路，2007舞(7)：13-15．[2]北京市市政工程研究院．CJJ69—1995城市人行天桥与人行地道技术规范【S]．北京：中国建筑工业出版社，1996．O468时间，s【3]BritishStandardsInstitution．EN13706—2，Reinforcedplastics—Specificationsforpuhrudedprofiles—Part2：Methodsoftestand罔3FRP人行桥长跨跨中加速度时程generalrequirements[S]．BritishStandardsInstitution．，UnitedKingdom，2002．计算后的跨中峰值加速度为0．076m／s，该桥共计『4]YoungP．Improvedfloorvibrationpredictionmethodologies[RJ．算了100次，取平均值为0．088m／s，最大一次的峰值ARUPVibrationSeminar，2001．加速度为0．105m／s，小于欧洲规范要求，同时也小于[5】陈政清，华旭刚．人行桥的振动与设计【M]．北京：人民交通英国规范要求，符合对振动加速度的要求。版社，2009：41—42．6结论1)在承载力极限验算中。混凝土和FRP在强度上收稿日期：2011-11-30均能满足内力要求，材料应力均远小于其强度，材料强作者简介：邵忠民，男，高级T程师，学士，主要从事桥梁、通道设计度并未达到充分利用，同等设计条件下，FRP一混凝土组工作。(上接第92页)tab189／info6195．htm．水的利用范围；同时，应高度重视再生水的水质安全保[3]柯建明，王凯军，田宁宁．北京市城市污水污泥的处理和处置问题研究[J]．中国沼气，2000，18(3)：35—38．障，开展再生水的生态安全风险评估。_【4]王军，刘京．北京中心城污水再生回用系统规划研究[c]／／巾国参考文献：城市规划学会．规划50年一2()()6中国城市规划年会论文集：城市T程规划与城市安全．北京：中国建筑丁业m版社，2006：【1】王殿芳，谷庆宝，韩梅，等．北京地区城市污水处理现状及污517-523．水排放对区域水环境的影响[JJ．北京石油化工学院学报，2003．11(3)：55—60．收稿日期：2011-10—24[2]北京市环境保护局．1997年北京市环境状况公报[EB／OL]．作者简介：王晓琳，女，助理工程师，硕士，主要从事再生水项El前期的(1998-06-05)[2011-10—161．http：／／www．bjepb．gov．cn&ortalO／管理工作128席荭技术2012No．2(Mar．)Vo1．30