城市再生水回用于农田灌溉在国外已有很长的历史, 规模也较大, 并取得了相当可观的经济效益与社会效益。美国、西欧、澳大利亚、日本、以色列等发达国家80%以上的城市污水都进行了再生利用, 再生水灌溉技术及管理法规等已基本成熟。目前, 我国的大连、青岛、太原、天津、淄博等城市都建有城市再生水回用工程, 将城市污水处理后回用于工业、农业、绿化和市政杂用等方面。
北京市南红门灌区再生水水资源丰富, 小红门污水处理厂、黄村污水处理厂农业可利用再生水资源为1 亿m3, 而目前的利用量仅为10%。大量再生水资源被排除境外, 建设南红门再生水灌区是实现水资源科学配置、水资源联合调度利用的重要途径, 同时也是缓解灌区当前水资源紧缺的必要措施。
1 南红门灌区农业利用再生水工程概况
1.1 南红门灌区概况
大兴区位于北京南郊, 地处东经116 °12 ′— 116 °43′, 北纬39 °26 ′— 39 °50 ′之间, 北与丰台、朝阳区相接, 西隔永定河与房山区、河北省涿州市、固安县相望, 东南与河北省廊坊市安次区相连。大兴区与北京市区相距20 余km, 素有“京南门户”之称, 是首都重要的粮、菜生产基地。
南红门灌区位于大兴区东北部, 是大兴区主要农副产品生产基地之一。灌区包括黄村镇、旧宫镇、瀛海镇、青云店镇、魏善庄镇、长子营镇、采育镇、安定镇, 面积485.2 km2, 属于永定河冲击平原, 区内总耕地面积2.73 万hm2, 原灌区控制灌溉面积2.02 万hm2。
1.2 南红门灌区工程任务
南红门灌区农业利用再生水工程任务为: 灌溉、排水和涵养地下水。即: ①通过建立人水和谐的灌排体系、高质量的水环境保护和生态建设体系、优化配置的水资源安全供给体系、统一高效的水管理体系等四大体系; ②通过疏挖、清淤、拓展和归顺渠道, 提高农业灌溉能力; ③通过再生水的利用, 从根本上缓解水资源紧缺和供需矛盾; ④通过补充涵养地下水,增加生态绿化和景观设施建设, 改善局地气候和环境条件, 最终实现“河水清、环境美”, 保障灌区农业的持续稳定发展。
1.3 南红门灌区工程范围
南红门灌区工程范围包括凉凤干渠、姜凤支渠、北野场灌区一支干、二支干、三支干、四支干、龙河灌渠。
小红门污水处理厂生产的再生水, 经861.53 m 的压力管道, 沿规划的庞殿村公路西行至凉凤灌渠,经消能后入凉凤灌渠, 沿凉凤干渠南下, 在桩号0 + 692.7 处与小龙河立体交叉, 由倒虹吸穿过小龙河,继续沿凉凤干渠南下, 在凉凤干渠桩号5 + 181.4 处有一分水闸( 即姜凤支渠进水闸) , 此闸已经建成。在桩号12 + 287.7 与黄村污水处理厂生产的再生水汇合, 在桩号12 + 984 与新凤河立交至北野场闸干渠, 与北野场灌区连接一起。
凉凤干渠总长13.067 km, 设计流量5.051 m3 / s;姜凤支渠全长7.34 km, 设计流量5.051 m3 / s; 二支干渠全长17.04 km, 设计流量2.64 m3 / s; 北野场干渠渠道总长8.2 km, 设计流量为6.0 m3 / s;三支干渠( 旱河) 全长14.6 km; 四支干渠( 岔河) 全长18.12 km; 大龙河工程范围内的渠道长度为7.81 km; 小龙河工程范围内的渠道长度为4.25 km。
2 再生水利用安全性分析
南红门灌区主要引用小红门( 30万t / d) 和黄村( 5 万t / d) 污水处理厂生产的再生水, 再将其利用时, 需对再生水利用安全性加以分析说明。
2.1 用于农业灌溉再生水水质可行性分析
再生水用于农业灌溉的实践已经成功应用了很长一段时间。美国、以色列、加拿大等发达国家广泛利用再生水灌溉公园绿地、粮食、饲料、苜蓿、蔬菜等农作物。国外再生水利用的成功实践表明, 再生水灌溉是再生水回用的主要形式。2002 年, 美国加利福尼亚州与佛罗里达再生水灌溉量占总再生水回用量的比例分别为69%和63%。
北京市水利科学研究所在开展国家“863”计划项目“再生水灌溉利用关键技术的研究与示范”与北京市重大科技攻关项目“北京市再生水灌溉利用示范研究”期间, 连续、定点监测北京市郊区、城区8 座污水处理厂二级出水水质, 得出再生水水质变化范围, 见表1。
我国于1992 年颁布了修改后的《农田灌溉水质标准》(GB5084 — 92) ,对农业灌溉取水水质指标与限值进行了详细规定。如表1 所示, 根据对《农田灌溉水质标准》( GB5084 —92) 水质指标的限值与实测值的比较得出, 再生水水质实测值均低于《农田灌溉水质标准》( GB5084 —92) 规定的限值, 可以用于农业灌溉。
根据实测值与《农田灌溉水质标准》( GB5084 —92) 相关限值的比较发现, 再生水能够符合《农田灌溉水质标准》(GB5084 — 92) 的有关指标限值要求。