林凡奇，陳玉雯，岳雪琴，鮑懷威，劉藝欣

（鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院水利與環(huán)境國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,河南 鄭州 450001）

1 引言

近些年,我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高的城市中,霧霾天氣逐漸減少,這得益于工廠排放廢氣標(biāo)準(zhǔn)的制定與道路灑水除塵減霾的效果。其中,道路灑水屬于市政公共用水,灑水車內(nèi)所裝的水大部分都是自來水,從某種程度上來說,這無疑是對(duì)寶貴水資源的一種浪費(fèi),而且也不符合可持續(xù)發(fā)展理念。中水,又稱循環(huán)水或回用水,主要是指工業(yè)廢水或生活污水經(jīng)處理達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后,在一定范圍內(nèi)回用的非飲用水[1]。如果中水代替自來水進(jìn)行城市道路的灑水除塵減霾,可在一定程度上緩解水資源短缺問題,另外,節(jié)約下來的自來水還可以用于工業(yè)生產(chǎn)或城市生活,減少用水部門之間的矛盾。

因此,中水代替自來水對(duì)城市道路進(jìn)行除塵減霾的可行性亟需得到證實(shí)。本文對(duì)比分析分別用中水、自來水進(jìn)行除塵減霾的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效應(yīng),分析在鄭州市實(shí)施中水除塵減霾的可行性。

2 研究區(qū)域概況

鄭州地處中國(guó)地理中心,是全國(guó)重要的鐵路、航空、高速公路、電力、郵政、電信主要樞紐城市,中國(guó)中部地區(qū)重要的工業(yè)城市。

2018 年鄭州市廢污水排放量大約為8.3961 億m3,平均廢污水排放量為230 萬m3/d。目前鄭州市區(qū)擁有污水處理廠總計(jì)8 座,總設(shè)計(jì)處理能力230 萬m3/d,處理范圍覆蓋城市污水、工業(yè)園區(qū)污水和工業(yè)廢水等領(lǐng)域。目前日均處理生活污水約187 萬m3,基本實(shí)現(xiàn)污水全收集、全處理。

其中中水直接利用約25 m3/d,其余排水進(jìn)入市區(qū)主要河道,補(bǔ)充生態(tài)用水[2]。中水利用率為10.9%,相對(duì)較低,沒有充分利用中水這一資源。此外,鄭州市水資源短缺,利用自來水除塵減霾造成了水資源的巨大浪費(fèi),說明中水回用有很大的潛力。

3 生態(tài)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)分析方法

通過分析中水、自來水除塵減霾,生態(tài)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的差異,綜合分析在鄭州市實(shí)施中水除塵減霾這一做法是否可行。

在生態(tài)方面,通過實(shí)驗(yàn)定量分析自來水和中水除塵減霾前后空氣中污染顆粒物含量的數(shù)據(jù),然后采用調(diào)查問卷的形式分析灑水車用自來水和中水對(duì)行人及其車輛的影響；在經(jīng)濟(jì)方面,分析自來水價(jià)格和中水處理的費(fèi)用,算出等量中水、自來水除塵減霾的花費(fèi)進(jìn)行成本比較。

3.1 生態(tài)效應(yīng)分析

3.1.1 對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

在城市維護(hù)管理中,常通過灑水或噴霧、一定水壓沖洗的方式進(jìn)行道路清潔,其作用是減少揚(yáng)塵,降低空氣中可吸入顆粒物濃度,以達(dá)到凈化空氣的效果。此外,在夏季高溫時(shí)段,通過灑水還可以增加地表濕度,降低路面溫度,讓環(huán)境更加舒適。

本文通過簡(jiǎn)單的對(duì)比實(shí)驗(yàn) ,對(duì)比在等量用水下,利用自來水與利用中水噴灑在路面時(shí),空氣中可吸入顆粒物濃度變化,分析其生態(tài)效應(yīng)。

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)置

搭建一個(gè)40 cm×60 cm×40 cm的空間道路生態(tài)模擬模型,將其放置于車輛較常經(jīng)過的道路一側(cè),該模型頂部與大氣連通。首先在未噴灑任何水資源的情況下,利用顆粒物檢測(cè)儀檢測(cè)該空間內(nèi)各濃度顆粒物含量。再分別檢測(cè)噴灑等量自來水和中水后顆粒物的濃度。

（2）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

①未噴灑水、噴灑自來水、噴灑中水前經(jīng)過的車輛數(shù)目相同,且檢測(cè)開始時(shí)間距上一輛車輛經(jīng)過時(shí)間應(yīng)相同；②噴灑自來水、噴灑中水前應(yīng)先檢測(cè)一次當(dāng)下顆粒物濃度是否與未噴灑水也即正常情況下顆粒物濃度相近,若不相近,則應(yīng)等待一段時(shí)間后再進(jìn)行檢測(cè)；③每一次噴灑的自來水與中水水量應(yīng)保證一致（此次實(shí)驗(yàn)選擇一容積為300 mL水壺的三分之一量,即100 mL）；④噴灑水應(yīng)在模型空間內(nèi)底部進(jìn)行。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

噴灑處理前后可吸入顆粒物含量對(duì)比見表1。

表1 噴灑處理前后可吸入顆粒物含量對(duì)比

（4）結(jié)果分析

由表2數(shù)據(jù)分析可知,采用中水與自來水進(jìn)行噴灑處理,顆粒物濃度都實(shí)現(xiàn)了一定量的減少,除塵效果幾乎完全一樣。另外,由于用水量相同,所以可以推斷其對(duì)空氣的增濕程度與降溫效果相同。

表2 噴灑處理結(jié)果分析

3.1.2 對(duì)行人與車輛的影響

本文通過一個(gè)自主設(shè)計(jì)的問卷,調(diào)查了人們對(duì)于中水代替自來水道路噴灑的接受程度,問卷共發(fā)放為期30 天,參與調(diào)查人數(shù)203 人。調(diào)查問卷涉及三個(gè)問題,分別為調(diào)查者的年齡、調(diào)查者能否接受使用中水進(jìn)行灑水除塵以及調(diào)查者對(duì)中水在除塵減霾方面發(fā)展前景持有的態(tài)度,從而得到不同年齡段的人們對(duì)于該問題的看法,結(jié)果顯示大家對(duì)這一替換是普遍接受的。

（1）使用中水進(jìn)行除塵減霾對(duì)行人的影響

①對(duì)于是否愿意接受使用中水對(duì)城市街道進(jìn)行灑水除塵,愿意者占比94.92%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于不愿意者5.08%。調(diào)查結(jié)果見圖1。

②對(duì)于中水在除塵減霾方面的發(fā)展前景,持樂觀態(tài)度者占大多數(shù),少數(shù)持中立態(tài)度,極少數(shù)持消極態(tài)度。調(diào)查結(jié)果見圖2。

圖2 對(duì)于中水在除塵減霾方面的發(fā)展前景所持態(tài)度調(diào)查結(jié)果

③對(duì)于是否愿意接受使用中水對(duì)城市街道進(jìn)行灑水除塵,問卷調(diào)查結(jié)果顯示,18 歲以下愿意者占比100%,18 歲～30歲愿意者占比94.44%,30 歲～50 歲愿意者占比100%,50 歲以上愿意者占比85.71%。調(diào)查結(jié)果見圖3。

圖3 不同年齡段調(diào)查者能否接受使用中水進(jìn)行灑水除塵調(diào)查結(jié)果

④對(duì)于中水在除塵減霾方面的發(fā)展前景,問卷調(diào)查結(jié)果顯示,18歲以下調(diào)查者中持樂觀態(tài)度者與持中立態(tài)度者大致相同,極少數(shù)持消極態(tài)度；18歲～30歲調(diào)查者中大部分持樂觀態(tài)度,少部分持中立態(tài)度；30歲～50歲調(diào)查者中全部持樂觀態(tài)度；50歲以上調(diào)查者中大多數(shù)持樂觀態(tài)度,少數(shù)持中立態(tài)度。調(diào)查結(jié)果見圖4。

圖4 不同年齡段調(diào)查者對(duì)于中水在除塵減霾方面的發(fā)展前景所持態(tài)度調(diào)查結(jié)果

綜合以上進(jìn)行分析,即使年齡段不同,絕大多數(shù)調(diào)查者接受使用中水進(jìn)行灑水除塵,也對(duì)中水的發(fā)展前景持樂觀態(tài)度,可見大家對(duì)于使用中水進(jìn)行灑水除塵還是比較認(rèn)可的。因此,使用中水進(jìn)行灑水除塵對(duì)行人起到的影響是比較積極的。

（2）使用中水進(jìn)行除塵減霾對(duì)車輛的影響

隨著我國(guó)城市污水回用技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)有的污水回用處理方法已從傳統(tǒng)的處理（混凝、沉淀、常規(guī)過濾）升級(jí)到生物過濾、生物處理、活性炭吸附、膜分離等技術(shù)[3]。將污水處理廠出廠水質(zhì)與《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18920-2020）中三個(gè)基本控制項(xiàng)目限值的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見表3。

表3 出廠水質(zhì)與國(guó)家城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值的對(duì)比[4]

通過表3 對(duì)比分析,可以看到中水完全可以作為城市道路除塵用水,并且可以長(zhǎng)期使用,不會(huì)對(duì)車輛產(chǎn)生腐蝕。

綜合以上,用中水代替自來水來進(jìn)行除塵減霾對(duì)城市的生態(tài)效應(yīng)維護(hù)方面與自來水相差無幾,是可行的；并且由中水回用發(fā)展來看,這一方法正在被更多城市所接受并采納,中水回用率會(huì)逐漸提升,節(jié)省更多的水資源。

3.2 經(jīng)濟(jì)效應(yīng)分析

根據(jù)每立方米中水和自來水的經(jīng)濟(jì)投入對(duì)比得到結(jié)果見表4。

表4 中水和自來水經(jīng)濟(jì)投入對(duì)比

另利用相同價(jià)格的自來水費(fèi)和污水處理費(fèi)進(jìn)行換算可得二者等價(jià)時(shí)的中水回用率,見圖5。

圖5 經(jīng)濟(jì)分析思路圖

依據(jù)鄭州市最新發(fā)布的自來水收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),每噸投入市政工作的自來水收費(fèi)為1.9元,可計(jì)算得每少采用1 t自來水節(jié)約1.9元的水費(fèi)。又依據(jù)《鄭州市人民政府關(guān)于污水處理費(fèi)征收使用管理的通告》鄭州市規(guī)劃區(qū)域內(nèi)污水處理費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)平均調(diào)整為0.70元/t,因此每采用1 t中水需0.7元的污水處理費(fèi),由此分析發(fā)現(xiàn)同樣采用1 t水進(jìn)行除塵減霾的工作,在獲得的生態(tài)效益相同的前提下,且中水回用率100%時(shí),利用中水代替自來水可節(jié)約1.2 元的經(jīng)濟(jì)投入；當(dāng)中水回用率高于37%時(shí),中水代替自來水進(jìn)行除塵減霾將會(huì)更加節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

4 結(jié)論

本文的研究分析涵蓋生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面,具有全面性。在生態(tài)方面,基于自制的模型分別使用自來水和中水進(jìn)行除塵減霾,結(jié)果表明,使用中水和自來水進(jìn)行除塵減霾的效果大致相同。在社會(huì)方面,考慮灑水車使用中水對(duì)行人以及車輛的影響,結(jié)果表明絕大部分調(diào)查者接受使用中水進(jìn)行灑水除塵,且中水不會(huì)對(duì)車輛產(chǎn)生不良影響。在經(jīng)濟(jì)方面,在同樣水量的情況下,將自來水的價(jià)格和中水處理的費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明,使用中水會(huì)花費(fèi)更少的費(fèi)用。

綜上所述,中水可以代替自來水對(duì)城市街道進(jìn)行除塵減霾,該生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益分析具有科學(xué)性和合理性。鑒于此次分析結(jié)果及我國(guó)中水發(fā)展現(xiàn)狀,建議在行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、法律、宣傳等方面采取一系列措施,如提高公眾水資源意識(shí)、建立完善的法制法規(guī)體系、制定合理的水價(jià)體系、積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等。同時(shí),該實(shí)驗(yàn)分析及其相關(guān)建議可為鄭州市市政公共用水管理部門決策提供一定參考,亦可推廣到其他地區(qū)。