北京通州新城建设中再生水利用规划及其实施
摘要: 通州新城是北京市规划的11 个新城之一，是东部发展带的重要节点。由于该地城区范围内污水管网尚未完善，部分污水未经处理直接排入河内，严重污染了本地区的水环境，环境质量问题已成为当地经济健康发展和人民生活水平提高的重要障碍。根据城市总体规划，在新城区内应形成完善的排水系统，通过污水管道的布置和再生水厂的建设，将污水引入再生水厂进行处理及再利用。本文介绍了通州新城污水治理的规划及实施情况，并对在建的河东再生水厂的较为先进的MBR 处理工艺进行了介绍说明。
关键词: 通州新城; 污水处理; 再生水利用; 规划; 实施; 北京市
1 概述
1. 1 通州新城发展概况
根据《北京城市总体规划( 2004 年～ 2020 年) 》，通州新城是北京市规划的11 个新城之一，主要承担疏解中心城人口和功能、聚集新的产业，带动区域发展，具有相对独立性。通州区位于北京城市总体规划的东部发展带上，是北京市重点发展的通州、顺义和亦庄3 个新城之一。通州区规划用地布局结构为“一轴、三核、四带、五片”。“一轴”，即运河城市景观轴; “三核”，即3 大城市核心功能区; “四带”，即沿京哈、京沈、六环高速公路及沿运河的4 条生态绿带; “五片”，即5 大城市片区，具体为老城片区、永顺北片区、宋庄南片区、河东片区、张湾片区。
通州新城是东部发展带的重要节点，北京重点发展的新城之一，也是北京未来发展的新城区和城市综合服务中心及北京参与环渤海区域合作发展的重要基地。引导发展行政办公、商务金融、文化、会展等功能。是中心城行政办公、金融贸易等职能的补充配套区。空间上主要向东、向南发展，北运河以东地区是引导发展行政办公、金融商务等功能的重要区域，该地区的规划和建设是高起点、高标准，突出以北运河为纽带的城市形象与文化内涵。
1. 2 新城污水治理的重要性
1. 2. 1污水处理设施建设的重要性
由于城区范围内污水管网尚未完善，部分污水未经处理直接排入河内，严重污染了本地区的水环境，与绿色生态走廊的高品质环境要求不符合，水环境质量问题已成为当地经济健康发展和人民生活水平提高的重要障碍，主要表现有:
随着工业化、城市化进程的日益加快，城市规模不断扩大，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，现有城市污水处理能力明显滞后。大量污水直接排入河道，造成河流污染加重，加剧了水质的恶化。
城区范围和周边地区水环境不断恶化。
没有相应配套的污水治理设施，将使城市基础设施建设滞后，并影响经济发展与通州新城建设进程的速度。
1. 2. 2污水处理设施建设的必要性
根据《北京市城市总体规划》和规划区的性质、特点，排水体制采用雨污分流制，污水处理工程更重要的是为防止污水对河水的水质造成污染，在规划区内应形成完善的排水系统，通过污水管道的布置和再生水厂的建设，将污水直接引入再生水厂进行处理及再利用。
1. 2. 3建立完善的污水处理设施是总体部署的要求
2007 年，建设部设立“水体污染控制与治理科技重大专项”，下含“城市水污染控制与水环境综合整治技术体系研究与示范”等主题，其中包括“海河流域典型城市水环境整治技术研究与综合示范”等项目，北京市将通州和昌平水环境治理纳入“海河流域典型城市水环境整治技术研究与综合示范”项目中。通州水系既是北京市东部城区的排水下游，也是北运河水系的源头。因此，对配合海河流域水环境的整治、保证区域生态环境的总体部署也具有重要意义。
1. 2. 4改善水环境，是提高人民生活质量的需要
我国是一个水资源稀缺、人均水资源占有量少、水资源污染严重的贫水大国。水是人类赖以生存和发展的不可替代的资源，决定水资源功能的主要参数是水质。水质与水资源功能是紧密联系的，水污染不但使水体功能退化、降低其价值，而且加重了水短缺。此外，水污染还潜在地威胁人体健康。污水中的致病微生物、病毒等可引起传染病的蔓延，水中的有毒物质可使人畜中毒甚至死亡。
因此，保护河水水质不被污染，改变城区落后的排水系统，杜绝生活污水不经处理排入天然水体的现象，为通州新城的经济发展打好基础，为居民及过往旅客提供良好的生活居住条件，已成为当务之急。
2 通州新城污水治理的规划情况
2. 1 通州新城污水处理的现状
2. 1. 1地理位置、地形及气候
通州区地处永定河、潮白河冲积洪积平原，地势平坦，自西北向东南倾斜，海拔最高点27. 6 m，最低点仅8. 2 m。其土质多为潮黄土、两合土、沙壤土，土壤肥沃，质地适中。
通州区属潮白河、北运河水系。区境内有大小河流13 条，境内总长度约242 km，总流域面积907 km2，堤防总长度315 km。河流分别为北运河、潮白河、凉水河、凤港减河、温榆河、通惠河、运潮减河、凤河、玉带河、萧太后河、小中河、中坝河、港沟河。运河蜿蜒，势若游龙; 潮白河碧波千顷，渔歌唱晚。三河三路两侧百米绿色通道颇为壮观，形成天然生态屏障。
通州区属大陆性季风气候区，受冬、夏季风影响，形成春季干旱多风、夏季炎热多雨、秋季天高气爽、冬季寒冷干燥的气候特征。年平均温度11. 3 ℃，降水620 mm 左右。
2. 1. 2排水现状
通州中心区污水出路为已建的通州碧水再生水厂。该处理厂位于土桥北、玉带河西侧，占地约18 hm2，处理规模为10 万m3 /d，退水为玉带河。
河东地区老城区为雨污合流制，雨污水通过合流管渠一并排入河道，新建区采用雨污分流制，但目前只修建了雨水管，污水管线建设滞后于城市发展建设，污水管网不完善，大部分污水未经处理直接排放到河道，对水环境造成了一定污染和影响。
2. 2 通州新城再生水利用的规划
根据《通州新城规划( 2005 年—2020 年) 》及《通州新城再生水厂及配套污水管网规划》要求，具体提出: 污水由排水管道集中输送至再生水厂处理达标后回用。2020 年通州新城污水管道普及率95%，污水处理率达到95%。
根据通州新城规划，拟扩建现状碧水再生水厂，使处理规模从现在的10 万m3 /d 扩建到20 万m3 /d，扩建后占地20 hm2，处理北运河以南老城区及部分规划新城南部建设区污水。新建永顺再生水厂，处理运潮减河以北的规划新城建设区污水，处理厂规模4. 5 万m3 /d，占地15 hm2。新建河东再生水厂，处理北运河和运潮减河之间的规划新城建设区污水，处理厂远景规模8 万m3 /d，占地8. 4 hm2。新建张湾再生水厂，处理北运河以南张湾工业区以及未来通州新城南部规划建成区污水，处理厂规模10 万m3 /d，占地10 hm2。
3 通州新城再生水利用的实施情况
3. 1 现有再生水厂的改造
扩建现状碧水再生水厂，使处理规模从现在的10 万m3 /d 扩建到20 万m3 /d，该项目计划于2012 年10 月启动。
3. 2 新建再生水厂的实施情况
永顺再生水厂，规划处理运潮减河以北的规划新城建设区污水，处理厂规模4. 5 万m3 /d，占地15 hm2。该项目计划于2014 年启动建设。
张湾再生水厂，处理北运河以南张湾工业区以及未来通州新城南部规划建成区污水，处理厂规模10 万m3 /d，占地10 hm2。该项目计划于2016 年启动建设。河东再生水厂，处理北运河和运潮减河之间的规划新城建设区污水，处理厂远景规模8 万m3 /d，占地8. 4 hm2。该项目于2011 年3 月完成招标工作，目前正在加紧施工建设中，预计2012 年11 月投入使用。
4 新建河东再生水处理厂实施情况
4. 1 项目区概况
通州区河东再生水厂位于通州新城河东地区，其污水收集范围北至运潮减河右堤，西南至北运河左堤，东至京通州新城东边界，规划流域范围内主要包括现状月亮河度假村、芙蓉花园、武夷花园、运河园等地区，总流域面积约为20 km2。
河东再生水厂流域范围内2020 年规划人口为10. 7 万人，规划居住建设面积524. 698 万m2，规划公共建筑面积1 032. 332 万m2。规划城市建设用地8. 91 km2。
4. 2 再生水处理工艺简介
4. 2. 1膜生物反应器( MBR 工艺)
河东再生水厂采用MBR 工艺，将具有较高耐污能力的膜系统溶进各种传统的活性污泥系统用于处理城市污水，具有很多明显的优势，该工艺被称作膜生物反应器( MBR 工艺) ，膜系统用于去除固体，其作用相当于传统活性污泥法二沉池，但效率提高很多。这样既不再需要二沉池，而且工艺不受沉淀负荷能力的限制，生物反应池可在很高的微生物浓度条件下运行，从而大大减小生物反应器的容积。此外，MBR的出水水质要好得多，悬浮物几乎为零并可降低大肠菌数，可直接达到水质标准。
4. 2. 2污水处理工艺流程
原水首先经过粗格栅去除粗大漂浮物，再经过中格栅进一步去除杂物后由泵房进行提升，然后经曝气沉砂池去除砂砾，再经过1 mm细格栅进行精过滤去除微细杂物，然后进入厌氧、缺氧、好氧生物反应池去除C、N、P 污染物质，生物反应池的出水经超滤膜过滤; 经过MBR 池处理后，水质已达到出水标准。出水进入紫外线消毒渠进行消毒后，一部份重力排入减运沟，其余进入清水池，再由再生水泵房再加压后回用( 见图1) 。
图1 工艺流程图
4. 2. 3膜技术在污水处理中的应用发展趋势
膜处理技术，是基于膜分离材料的水处理新技术。膜分离技术的工程应用开始于20 世纪60 年代的海水淡化。以后，随着各种新型膜的不断问世，膜技术也逐步扩展到城市生活饮用水净化和城市污水处理以及医药、食品、生物工程等领域。在全球水资源紧缺、受污染日益严重的今天，膜技术作为一种新型的污水回用技术，得到越来越广泛的应用。
近年来，在欧美发达国家和国内已有若干采用MBR 工艺的再生水厂投入使用，同时还有一批更大规模的采用MBR 工艺的再生水厂正处于设计或施工阶段，该工艺已全面进入成熟阶段，具有良好的应用前景。MBR 工艺中膜的成本和维护费用较高，但是，近10 年来膜的成本已经有大幅下降的趋势，可以预见，未来若干年MBR 工艺中膜的费用将继续显著下降，随着膜技术的发展，膜的制造成本的下降和新型膜组件及膜生物反应器工艺的不断开发，MBR 工艺也会得到越来越多的推广和普及。
在河东再生水厂项目中采用该工艺较好地满足本项目各方面的要求，充分展示污水处理中的前沿高新技术，较好地体现北京市全面提升和改善污水处理水平，为缓解日益紧张的水资源供需矛盾作出贡献的理念。
4. 3 管网工程设计
4. 3. 1污水管网布置
根据规划，结合再生水厂的建设，按照排水分区建设各自独立的污水管网。考虑到现状污水管道、雨污水管道同向布置及城市近期建设等因素，将河东区分为北运河东岸污水截流干线系统、运河大街东延污水干线系统。其中，北运河东岸污水截流干线系统包括芙蓉路污水管和六环西辅路污水管; 运河大街东延污水干线系统包括玉带河大街污水管和通胡路污水管。
河东污水收集干线总长约29. 64 km。
4. 3. 2再生水回用管道布置
再生水厂的出水作为绿化浇洒、道路浇洒和河道补水，根据规划沿北运河东侧道路，由河东再生水厂至六环西附路，新建1 条DN400 ～ DN800 的再生水主干管，长度4 465 m。
再生水管线沿途每隔一定距离设置一取水口，用于绿化和道路浇洒车取水; 在再生水管线靠近丰字沟处和再生水管线末端分别预留两个出水管分别向丰字沟和北运河补水。另外，多余的水在再生水厂东侧自流进减运沟，做为减运沟的补水。
4. 4 河东再生水厂的实施效益
根据河东地区的发展，河东再生水厂的再生水近期回用对象主要是城市绿化、道路浇洒及河湖补水。利用这部分管网适当地扩大城市绿化、道路浇洒用水的用水量，充分利用再生水资源。再生水厂回用范围内主要河道是北运河、丰字沟、减运河，规划水面的补充水量和换水量通过供水管网将再生水输送到河道上游补充水源。
河东再生水厂及配套管网工程的建设对于保护水环境、节约水资源、提高人民生活质量、改善投资环境、促进社会和经济的可持续发展具有十分重要的意义。
5 新城再生水利用的市场前景
根据《北京市通州新城再生水利用规划》，到2020 年规划总用地8 578. 9 hm2。其中，专有绿地1 275. 3 hm2;规划绿地总面积率≥38%，约3 260 hm2，人均绿地面积约为36 m2。
按照通州新城规划的水资源配置，2012 年以后，新城环境用水全部由再生水来解决( 见表1) 。
表1 新城建设用地中绿地再生水用水量
注: 2012 年用水量为2020 年的1 /3 计，绿地喷洒率0. 9。
再生水工程的建设可以很好地解决目前污水处理能力不足的情况，极大地降低城市的环境污染，改善人民的生活环境，控制和预防各种传染病、公害病，提高人民健康水平，并从根本上改善地区的投资环境，促进经济发展。
项目建成后，污水有了消纳、处理场所，受此制约的工业企业将得到迅速发展，工业产值将有效提高。
再生水厂建成后，可根据城市内水资源使用情况和各工业企业用水水质要求，将再生水厂的出水回用于工业、农业灌溉以及浇洒绿地、景观环境等，可以节省部分水资源。
6 结语
通州新城再生水工程的规划和实施，是一项重要的市政基础设施和环保设施的建设，它的建设对保护当地的自然环境、改善城市居民的生活环境、推动城市建设发展和经济发展、提高城镇居民的生活水平、发展循环经济起到非常重要的作用。
综上所述，再生水工程的建设在各方面都将为通州新城带来巨大的效益。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
