北京通州新城建設中再生水利用規劃及其實施
摘要: 通州新城是北京市規劃的11 個新城之一，是東部發展帶的重要節點。由于該地城區范圍內污水管網尚未完善，部分污水未經處理直接排入河內，嚴重污染了本地區的水環境，環境質量問題已成為當地經濟健康發展和人民生活水平提高的重要障礙。根據城市總體規劃，在新城區內應形成完善的排水系統，通過污水管道的布置和再生水廠的建設，將污水引入再生水廠進行處理及再利用。本文介紹了通州新城污水治理的規劃及實施情況，并對在建的河東再生水廠的較為先進的MBR 處理工藝進行了介紹說明。
關鍵詞: 通州新城; 污水處理; 再生水利用; 規劃; 實施; 北京市
1 概述
1. 1 通州新城發展概況
根據《北京城市總體規劃( 2004 年～ 2020 年) 》，通州新城是北京市規劃的11 個新城之一，主要承擔疏解中心城人口和功能、聚集新的產業，帶動區域發展，具有相對獨立性。通州區位于北京城市總體規劃的東部發展帶上，是北京市重點發展的通州、順義和亦莊3 個新城之一。通州區規劃用地布局結構為“一軸、三核、四帶、五片”。“一軸”，即運河城市景觀軸; “三核”，即3 大城市核心功能區; “四帶”，即沿京哈、京沈、六環高速公路及沿運河的4 條生態綠帶; “五片”，即5 大城市片區，具體為老城片區、永順北片區、宋莊南片區、河東片區、張灣片區。
通州新城是東部發展帶的重要節點，北京重點發展的新城之一，也是北京未來發展的新城區和城市綜合服務中心及北京參與環渤海區域合作發展的重要基地。引導發展行政辦公、商務金融、文化、會展等功能。是中心城行政辦公、金融貿易等職能的補充配套區。空間上主要向東、向南發展，北運河以東地區是引導發展行政辦公、金融商務等功能的重要區域，該地區的規劃和建設是高起點、高標準，突出以北運河為紐帶的城市形象與文化內涵。
1. 2 新城污水治理的重要性
1. 2. 1污水處理設施建設的重要性
由于城區范圍內污水管網尚未完善，部分污水未經處理直接排入河內，嚴重污染了本地區的水環境，與綠色生態走廊的高品質環境要求不符合，水環境質量問題已成為當地經濟健康發展和人民生活水平提高的重要障礙，主要表現有:
隨著工業化、城市化進程的日益加快，城市規模不斷擴大，人口增多，人民生活水平有了很大提高，造成污水排放量增加，現有城市污水處理能力明顯滯后。大量污水直接排入河道，造成河流污染加重，加劇了水質的惡化。
城區范圍和周邊地區水環境不斷惡化。
沒有相應配套的污水治理設施，將使城市基礎設施建設滯后，并影響經濟發展與通州新城建設進程的速度。
1. 2. 2污水處理設施建設的必要性
根據《北京市城市總體規劃》和規劃區的性質、特點，排水體制采用雨污分流制，污水處理工程更重要的是為防止污水對河水的水質造成污染，在規劃區內應形成完善的排水系統，通過污水管道的布置和再生水廠的建設，將污水直接引入再生水廠進行處理及再利用。
1. 2. 3建立完善的污水處理設施是總體部署的要求
2007 年，建設部設立“水體污染控制與治理科技重大專項”，下含“城市水污染控制與水環境綜合整治技術體系研究與示范”等主題，其中包括“海河流域典型城市水環境整治技術研究與綜合示范”等項目，北京市將通州和昌平水環境治理納入“海河流域典型城市水環境整治技術研究與綜合示范”項目中。通州水系既是北京市東部城區的排水下游，也是北運河水系的源頭。因此，對配合海河流域水環境的整治、保證區域生態環境的總體部署也具有重要意義。
1. 2. 4改善水環境，是提高人民生活質量的需要
我國是一個水資源稀缺、人均水資源占有量少、水資源污染嚴重的貧水大國。水是人類賴以生存和發展的不可替代的資源，決定水資源功能的主要參數是水質。水質與水資源功能是緊密聯系的，水污染不但使水體功能退化、降低其價值，而且加重了水短缺。此外，水污染還潛在地威脅人體健康。污水中的致病微生物、病毒等可引起傳染病的蔓延，水中的有毒物質可使人畜中毒甚至死亡。
因此，保護河水水質不被污染，改變城區落后的排水系統，杜絕生活污水不經處理排入天然水體的現象，為通州新城的經濟發展打好基礎，為居民及過往旅客提供良好的生活居住條件，已成為當務之急。
2 通州新城污水治理的規劃情況
2. 1 通州新城污水處理的現狀
2. 1. 1地理位置、地形及氣候
通州區地處永定河、潮白河沖積洪積平原，地勢平坦，自西北向東南傾斜，海拔最高點27. 6 m，最低點僅8. 2 m。其土質多為潮黃土、兩合土、沙壤土，土壤肥沃，質地適中。
通州區屬潮白河、北運河水系。區境內有大小河流13 條，境內總長度約242 km，總流域面積907 km2，堤防總長度315 km。河流分別為北運河、潮白河、涼水河、鳳港減河、溫榆河、通惠河、運潮減河、鳳河、玉帶河、蕭太后河、小中河、中壩河、港溝河。運河蜿蜒，勢若游龍; 潮白河碧波千頃，漁歌唱晚。三河三路兩側百米綠色通道頗為壯觀，形成天然生態屏障。
通州區屬大陸性季風氣候區，受冬、夏季風影響，形成春季干旱多風、夏季炎熱多雨、秋季天高氣爽、冬季寒冷干燥的氣候特征。年平均溫度11. 3 ℃，降水620 mm 左右。
2. 1. 2排水現狀
通州中心區污水出路為已建的通州碧水再生水廠。該處理廠位于土橋北、玉帶河西側，占地約18 hm2，處理規模為10 萬m3 /d，退水為玉帶河。
河東地區老城區為雨污合流制，雨污水通過合流管渠一并排入河道，新建區采用雨污分流制，但目前只修建了雨水管，污水管線建設滯后于城市發展建設，污水管網不完善，大部分污水未經處理直接排放到河道，對水環境造成了一定污染和影響。
2. 2 通州新城再生水利用的規劃
根據《通州新城規劃( 2005 年—2020 年) 》及《通州新城再生水廠及配套污水管網規劃》要求，具體提出: 污水由排水管道集中輸送至再生水廠處理達標后回用。2020 年通州新城污水管道普及率95%，污水處理率達到95%。
根據通州新城規劃，擬擴建現狀碧水再生水廠，使處理規模從現在的10 萬m3 /d 擴建到20 萬m3 /d，擴建后占地20 hm2，處理北運河以南老城區及部分規劃新城南部建設區污水。新建永順再生水廠，處理運潮減河以北的規劃新城建設區污水，處理廠規模4. 5 萬m3 /d，占地15 hm2。新建河東再生水廠，處理北運河和運潮減河之間的規劃新城建設區污水，處理廠遠景規模8 萬m3 /d，占地8. 4 hm2。新建張灣再生水廠，處理北運河以南張灣工業區以及未來通州新城南部規劃建成區污水，處理廠規模10 萬m3 /d，占地10 hm2。
3 通州新城再生水利用的實施情況
3. 1 現有再生水廠的改造
擴建現狀碧水再生水廠，使處理規模從現在的10 萬m3 /d 擴建到20 萬m3 /d，該項目計劃于2012 年10 月啟動。
3. 2 新建再生水廠的實施情況
永順再生水廠，規劃處理運潮減河以北的規劃新城建設區污水，處理廠規模4. 5 萬m3 /d，占地15 hm2。該項目計劃于2014 年啟動建設。
張灣再生水廠，處理北運河以南張灣工業區以及未來通州新城南部規劃建成區污水，處理廠規模10 萬m3 /d，占地10 hm2。該項目計劃于2016 年啟動建設。河東再生水廠，處理北運河和運潮減河之間的規劃新城建設區污水，處理廠遠景規模8 萬m3 /d，占地8. 4 hm2。該項目于2011 年3 月完成招標工作，目前正在加緊施工建設中，預計2012 年11 月投入使用。
4 新建河東再生水處理廠實施情況
4. 1 項目區概況
通州區河東再生水廠位于通州新城河東地區，其污水收集范圍北至運潮減河右堤，西南至北運河左堤，東至京通州新城東邊界，規劃流域范圍內主要包括現狀月亮河度假村、芙蓉花園、武夷花園、運河園等地區，總流域面積約為20 km2。
河東再生水廠流域范圍內2020 年規劃人口為10. 7 萬人，規劃居住建設面積524. 698 萬m2，規劃公共建筑面積1 032. 332 萬m2。規劃城市建設用地8. 91 km2。
4. 2 再生水處理工藝簡介
4. 2. 1膜生物反應器( MBR 工藝)
河東再生水廠采用MBR 工藝，將具有較高耐污能力的膜系統溶進各種傳統的活性污泥系統用于處理城市污水，具有很多明顯的優勢，該工藝被稱作膜生物反應器( MBR 工藝) ，膜系統用于去除固體，其作用相當于傳統活性污泥法二沉池，但效率提高很多。這樣既不再需要二沉池，而且工藝不受沉淀負荷能力的限制，生物反應池可在很高的微生物濃度條件下運行，從而大大減小生物反應器的容積。此外，MBR的出水水質要好得多，懸浮物幾乎為零并可降低大腸菌數，可直接達到水質標準。
4. 2. 2污水處理工藝流程
原水首先經過粗格柵去除粗大漂浮物，再經過中格柵進一步去除雜物后由泵房進行提升，然后經曝氣沉砂池去除砂礫，再經過1 mm細格柵進行精過濾去除微細雜物，然后進入厭氧、缺氧、好氧生物反應池去除C、N、P 污染物質，生物反應池的出水經超濾膜過濾; 經過MBR 池處理后，水質已達到出水標準。出水進入紫外線消毒渠進行消毒后，一部份重力排入減運溝，其余進入清水池，再由再生水泵房再加壓后回用( 見圖1) 。
圖1 工藝流程圖
4. 2. 3膜技術在污水處理中的應用發展趨勢
膜處理技術，是基于膜分離材料的水處理新技術。膜分離技術的工程應用開始于20 世紀60 年代的海水淡化。以后，隨著各種新型膜的不斷問世，膜技術也逐步擴展到城市生活飲用水凈化和城市污水處理以及醫藥、食品、生物工程等領域。在全球水資源緊缺、受污染日益嚴重的今天，膜技術作為一種新型的污水回用技術，得到越來越廣泛的應用。
近年來，在歐美發達國家和國內已有若干采用MBR 工藝的再生水廠投入使用，同時還有一批更大規模的采用MBR 工藝的再生水廠正處于設計或施工階段，該工藝已全面進入成熟階段，具有良好的應用前景。MBR 工藝中膜的成本和維護費用較高，但是，近10 年來膜的成本已經有大幅下降的趨勢，可以預見，未來若干年MBR 工藝中膜的費用將繼續顯著下降，隨著膜技術的發展，膜的制造成本的下降和新型膜組件及膜生物反應器工藝的不斷開發，MBR 工藝也會得到越來越多的推廣和普及。
在河東再生水廠項目中采用該工藝較好地滿足本項目各方面的要求，充分展示污水處理中的前沿高新技術，較好地體現北京市全面提升和改善污水處理水平，為緩解日益緊張的水資源供需矛盾作出貢獻的理念。
4. 3 管網工程設計
4. 3. 1污水管網布置
根據規劃，結合再生水廠的建設，按照排水分區建設各自獨立的污水管網。考慮到現狀污水管道、雨污水管道同向布置及城市近期建設等因素，將河東區分為北運河東岸污水截流干線系統、運河大街東延污水干線系統。其中，北運河東岸污水截流干線系統包括芙蓉路污水管和六環西輔路污水管; 運河大街東延污水干線系統包括玉帶河大街污水管和通胡路污水管。
河東污水收集干線總長約29. 64 km。
4. 3. 2再生水回用管道布置
再生水廠的出水作為綠化澆灑、道路澆灑和河道補水，根據規劃沿北運河東側道路，由河東再生水廠至六環西附路，新建1 條DN400 ～ DN800 的再生水主干管，長度4 465 m。
再生水管線沿途每隔一定距離設置一取水口，用于綠化和道路澆灑車取水; 在再生水管線靠近豐字溝處和再生水管線末端分別預留兩個出水管分別向豐字溝和北運河補水。另外，多余的水在再生水廠東側自流進減運溝，做為減運溝的補水。
4. 4 河東再生水廠的實施效益
根據河東地區的發展，河東再生水廠的再生水近期回用對象主要是城市綠化、道路澆灑及河湖補水。利用這部分管網適當地擴大城市綠化、道路澆灑用水的用水量，充分利用再生水資源。再生水廠回用范圍內主要河道是北運河、豐字溝、減運河，規劃水面的補充水量和換水量通過供水管網將再生水輸送到河道上游補充水源。
河東再生水廠及配套管網工程的建設對于保護水環境、節約水資源、提高人民生活質量、改善投資環境、促進社會和經濟的可持續發展具有十分重要的意義。
5 新城再生水利用的市場前景
根據《北京市通州新城再生水利用規劃》，到2020 年規劃總用地8 578. 9 hm2。其中，專有綠地1 275. 3 hm2;規劃綠地總面積率≥38%，約3 260 hm2，人均綠地面積約為36 m2。
按照通州新城規劃的水資源配置，2012 年以后，新城環境用水全部由再生水來解決( 見表1) 。
表1 新城建設用地中綠地再生水用水量
注: 2012 年用水量為2020 年的1 /3 計，綠地噴灑率0. 9。
再生水工程的建設可以很好地解決目前污水處理能力不足的情況，極大地降低城市的環境污染，改善人民的生活環境，控制和預防各種傳染病、公害病，提高人民健康水平，并從根本上改善地區的投資環境，促進經濟發展。
項目建成后，污水有了消納、處理場所，受此制約的工業企業將得到迅速發展，工業產值將有效提高。
再生水廠建成后，可根據城市內水資源使用情況和各工業企業用水水質要求，將再生水廠的出水回用于工業、農業灌溉以及澆灑綠地、景觀環境等，可以節省部分水資源。
6 結語
通州新城再生水工程的規劃和實施，是一項重要的市政基礎設施和環保設施的建設，它的建設對保護當地的自然環境、改善城市居民的生活環境、推動城市建設發展和經濟發展、提高城鎮居民的生活水平、發展循環經濟起到非常重要的作用。
綜上所述，再生水工程的建設在各方面都將為通州新城帶來巨大的效益。
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