城市排水系統(tǒng)新思維

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 我國是一個(gè)水資源相對貧乏、時(shí)空分布又極不均勻的國家。由于我國城市化進(jìn)程的加快和國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水環(huán)境污染和水資源短缺日趨嚴(yán)重。目前，許多城市由于水資源不足影響了當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全國每年因?yàn)樗Y源短缺而造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2000多億元。造成水資源緊張的主要原因：一是水資源總量先天不足；二是水質(zhì)日趨惡化，不能滿足水體正常使用的功能要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)1997年全國建制市污水產(chǎn)生量351 億m3 ，2020年預(yù)計(jì)將達(dá)536 億m3；而相比之下，污水處理率卻增長緩慢，1997年實(shí)際處理污水量為1292萬m3/d，處理率僅為13.4%，如果考慮到污水處理設(shè)施由于各種原因運(yùn)行不正常的狀況，污水達(dá)標(biāo)排放率僅百分之幾而已。其中，絕大部分的污水直接排入江河湖海中，造成水體污染，破壞了天然水體的良性循環(huán)。據(jù)報(bào)道，目前全國城市水源只有30%符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，全國七大水系有一半以上江段被污染，流經(jīng)42個(gè)大中城市的44條河流中有93%被污染〔1〕。
    
    　　恢復(fù)我國水環(huán)境是解決我國水資源不足的根本所在。其主要途徑就是在各城市修建和完善污水處理廠，提高污水處理程度，努力促進(jìn)水的健康循環(huán)。值得慶幸的是，人們已經(jīng)開始逐步認(rèn)識到水在社會(huì)發(fā)展中的重要地位，在建設(shè)部城市污水處理規(guī)劃中提出要在2010年前增建? 1000余座污水處理廠，使處理能力增加到5000萬～6000萬m3/d，污水處理率將達(dá)40%左右。
    
    　　本文就排水系統(tǒng)的功能、規(guī)劃和思想原則等方面提出一些思路，以期能引起社會(huì)對排水系統(tǒng)和水健康循環(huán)的關(guān)注。
    
    　1　水污染控制及排水系統(tǒng)發(fā)展歷程
    
    　　隨著社會(huì)的發(fā)展和人們環(huán)境意識的增強(qiáng)，我國水污染控制經(jīng)歷了由單一污染源的治理、污染物濃度達(dá)標(biāo)排放到區(qū)域污染綜合防治、以環(huán)境容量為依據(jù)的污染物排放總量控制的兩個(gè)階段。
    
    　　在20世紀(jì)70年代末期之前，主要采取的是點(diǎn)源治理策略，顯然不足以防止水環(huán)境的污染。 80年代開始進(jìn)入污染綜合防治和總量控制階段。在過去的幾十年中，由于我國的污染防治工作一直擺脫不了點(diǎn)源治理、達(dá)標(biāo)排放、三同時(shí)和誰污染、誰治理的政策，實(shí)際結(jié)果并不理想。據(jù)國家環(huán)?？偩謱ξ覈?5556?套工業(yè)廢水處理設(shè)施調(diào)查結(jié)果表明，三個(gè)效率(污染治理設(shè)施的運(yùn)行率、設(shè)備利用率、污染物去除率)較好的僅占運(yùn)行設(shè)施總數(shù)的35.7%，其污染物去除率達(dá)到設(shè)計(jì)能力的只有50%，總體有效投資只占全部處理設(shè)施總投資的31.3%，只有不足1/3的設(shè)備發(fā)揮作用〔2〕。由此可見原有污水處理系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、思想原則中存在不少問題，已不再適應(yīng)當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求。
    
    　2　排水系統(tǒng)的功能
    
    　　傳統(tǒng)觀念上的排水系統(tǒng)是以防止雨洪內(nèi)澇、排除和處理污水、保護(hù)城市公共水域水質(zhì)為目的，認(rèn)為污水是有害的、應(yīng)盡快排除到城市下游。這種觀念導(dǎo)致的結(jié)果往往是保護(hù)了局部的生活環(huán)境，危害了廣大流域地區(qū)。實(shí)際上，良好的水環(huán)境不是局部地域的，它的范圍是整個(gè)流域的乃至全球的。給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)好比是城市水循環(huán)的動(dòng)脈與靜脈，排水系統(tǒng)起到回收城市污水和凈化再生，暢通城市水循環(huán)的作用。21世紀(jì)排水系統(tǒng)的定位應(yīng)從以前的防澇減災(zāi)、防污減災(zāi)逐步轉(zhuǎn)向污水的資源化，從而恢復(fù)健康水循環(huán)和良好水環(huán)境，維系水資源可持續(xù)利用。事實(shí)證明：污水深度處理與再生回用是恢復(fù)水環(huán)境的必由之路，其社會(huì)效益、環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益已為世界各國所矚目。在這方面每一個(gè)點(diǎn)滴進(jìn)步都是對人類社會(huì)的貢獻(xiàn)。
    
    3　排水系統(tǒng)的規(guī)劃
    
    　　在污水深度處理、超深度處理、污水再生回用已經(jīng)實(shí)用化了的今天，城市總體規(guī)劃與給水排水系統(tǒng)規(guī)劃都應(yīng)當(dāng)重新考慮，將污水的再生和回用放到重要位置上來。在進(jìn)行排水系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)對整個(gè)城市的功能分區(qū)、工農(nóng)業(yè)分布、排水管網(wǎng)及污水處理現(xiàn)狀等做周密的調(diào)查，調(diào)查現(xiàn)有的和預(yù)測潛在的再生水用戶的地理位置及水量與水質(zhì)的需求，并將這種結(jié)果反映到給排水專業(yè)規(guī)劃中。恰當(dāng)?shù)卮_定排水分區(qū)、污水凈化廠的位置與個(gè)數(shù)，改變將污水處理廠擺放在城市最下游進(jìn)行高度集中處理的傳統(tǒng)做法。在進(jìn)行新建和擴(kuò)建污水處理廠的設(shè)計(jì)時(shí)，要近遠(yuǎn)期結(jié)合考慮污水回用的需要，選擇污水深度處理系統(tǒng)，預(yù)留污水深度處理的發(fā)展用地，使污水處理、深度處理系統(tǒng)和回用系統(tǒng)的總投資之和為最小。
    
    　　在進(jìn)行排水管網(wǎng)的規(guī)劃時(shí)，要把雨水、污水的收集、處理和綜合利用結(jié)合起來，逐步轉(zhuǎn)變目前的雨、污水合流制或不完全分流制系統(tǒng)為完全的分流制系統(tǒng)。雨、污水的分流有利于對不同性質(zhì)的水采用不同方法處理和控制，有利于雨水的收集、貯存、處理和利用，避免洪澇災(zāi)害，增加城市可用水資源，同時(shí)也有利于減輕城市面源污染。
    
    　　在規(guī)劃中還應(yīng)該引起注意的是應(yīng)妥善處理和處置城市污水處理廠產(chǎn)生的大量污泥，避免產(chǎn)生二次污染，危害城市環(huán)境。目前較多的是將污泥填埋，這不但需要大量的土地，而且廢棄了大量污泥資源。因此污泥處置的最終出路應(yīng)該是作為農(nóng)業(yè)肥料--充分利用污泥中富含的N ，P，K等營養(yǎng)物質(zhì)，既可避免污染，又可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。
    
    　3.1　污水處理廠的選址與數(shù)目
    
    　　按照傳統(tǒng)規(guī)劃方法，污水處理廠廠址要根據(jù)污染物排放量控制目標(biāo)、城市布局、受納水體功能及流量等因素來選擇，一般盡可能地安放在各河系下游、城市郊區(qū)。但是這種系統(tǒng)布局使污水廠距離再生水用戶較遠(yuǎn)，需鋪設(shè)的回用水管網(wǎng)費(fèi)用相應(yīng)增加，不利于污水的資源化。因此，在確定污水處理廠廠址時(shí)，還應(yīng)對再生水的用戶進(jìn)行調(diào)查分析(城市中的自然水面、小河、綠地和工業(yè)再生水用戶)，并根據(jù)回用水的需求，在城市中適當(dāng)位置設(shè)置污水凈化廠(再生水廠)，收集附近區(qū)域的城市污水，根據(jù)回用水質(zhì)要求加以處理之后就近回用。
    
    　　根據(jù)長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)大型的污水處理廠可以發(fā)揮規(guī)模效益，降低建設(shè)費(fèi)用和日常運(yùn)行費(fèi)用，但這種觀點(diǎn)并沒有考慮到污水回用的因素，如果考慮再生水的回用所需鋪設(shè)的輸水管道、提升泵站等費(fèi)用，考慮改善城市水環(huán)境以及因?yàn)槲鬯赜脺p輕城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，那么可以肯定，在城市下游建立集中的大型污水處理廠，在經(jīng)濟(jì)上并不是最優(yōu)的，也是和促進(jìn)污水回用相悖的。因?yàn)槲鬯畯S的數(shù)目過少，勢必遠(yuǎn)離再生水用戶，加大回用水輸送管道的距離和投資，增加回用水成本，不利于污水回用。因此，城市污水廠的數(shù)目不應(yīng)拘泥于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，而應(yīng)該依據(jù)城市實(shí)際中水回用的需要在適當(dāng)位置建設(shè)合適規(guī)模的污水處理廠，使得整個(gè)城市形成大、中、小，近、遠(yuǎn)期相結(jié)合的污水處理廠布局規(guī)劃。這樣，既有利于污水回用，又減輕了城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，易于實(shí)現(xiàn)分期建設(shè)，符合我國當(dāng)前國情。
    
    　3.2　處理工藝流程的選擇
    
    　　污水處理的方法較多，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分成不同的工藝流程。因此應(yīng)該根據(jù)污水水質(zhì)和回用水水質(zhì)的要求，對水處理單元進(jìn)行多種組合，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來選擇出經(jīng)濟(jì)可行的污水處理流程。這就要求在確定工藝流程的時(shí)候增加對該廠附近地區(qū)污水再生水需求情況的調(diào)查，以便對處理工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L和完善，即可滿足污水回用水質(zhì)的要求。例如：當(dāng)處理后的污水規(guī)劃作為農(nóng)田灌溉用水時(shí)，選擇工藝流程時(shí)就可以不考慮或不注重其除磷脫氮效果，而側(cè)重于其對水中病菌、重金屬等的去除，因此工藝流程的選擇不應(yīng)該采用諸如A2 /O法等，而可以采用傳統(tǒng)的活性污泥法等方法；而作為工業(yè)循環(huán)冷卻水回用時(shí)，就需注意去除表面活性劑等容易起泡的物質(zhì)，盡量減少引起循環(huán)水設(shè)備堵塞、腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象的物質(zhì)。污水二級處理是污水再生的基礎(chǔ)，但是一般都還需要進(jìn)行不同程度的深度處理，才能達(dá)到再生水用戶的水質(zhì)要求。例如：二級水經(jīng)簡單的澄清過濾，可以達(dá)到工業(yè)冷卻水的水質(zhì)要求；如果作為地下水回灌用水，由于其水質(zhì)要求較高，需達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此很有可能需要采用反滲透、鈉濾膜等膜分離技術(shù)才能滿足處理要求。
    
    　3.3　技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
    
    　　在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析、方案比選時(shí)，在滿足出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)前提下，除要考慮費(fèi)用與技術(shù)等因素外，還應(yīng)考慮該方案是否有利于實(shí)現(xiàn)污水資源化--既是在原有技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析因子的基礎(chǔ)上，增加促進(jìn)污水資源化和環(huán)境質(zhì)量的改善這兩個(gè)重要的比較因子。雖然目前我國投入到污水廠建設(shè)的資金較為有限，要在全國范圍內(nèi)普遍地實(shí)現(xiàn)污水資源化還需要一個(gè)認(rèn)識過程，但是必須注意到這將是解決我國水問題的有效途徑。應(yīng)該從現(xiàn)在開始在有條件的城市和地區(qū)率先實(shí)現(xiàn)污水處理和再生利用，要努力探求適合我國國情的污水回用途徑和相應(yīng)的處理方法。在各地污水處理廠建設(shè)方案的比較中，應(yīng)從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)考慮該方案實(shí)施之后，對于解決當(dāng)?shù)厮廴尽⒕徑馑Y源短缺是否具有最大貢獻(xiàn)，全面統(tǒng)籌考慮方案的短期、長期的費(fèi)用效益比，以便選擇一個(gè)真正有利于當(dāng)?shù)厮h(huán)境好轉(zhuǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
    
    4　結(jié)語
    
    　　隨著全球城市化的發(fā)展，排水系統(tǒng)在社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中起著越來越重要的作用，污水處理是城市水環(huán)境改善的一個(gè)極其重要的方面。但是，污水達(dá)標(biāo)排放，并不是排水系統(tǒng)的最終目標(biāo)，而是更艱巨的治理工作的開端。在新的形式下，排水系統(tǒng)被賦予了新的使命。排水系統(tǒng)是水循環(huán)中水質(zhì)與水量的連接點(diǎn)，再生水利用是良好水循環(huán)中質(zhì)與量的橋梁。污水的資源化、污水的再生和利用既提高了水的利用率，又有效地保護(hù)了水環(huán)境，有利于實(shí)現(xiàn)城市水系統(tǒng)的健康、良性循環(huán)，從長遠(yuǎn)來看，這將是有效地解決我國水資源短缺和水環(huán)境惡化問題的優(yōu)化途徑。
    
    參考文獻(xiàn)
    
    　1　張忠祥，錢易.城市可持續(xù)發(fā)展與水污染防治對策.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000
    　2　郝明家，王瑩.城市水污染集中控制指南.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996
    ◇作者通訊處： 150090 哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境學(xué)院 
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