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城市水资源开发与水环境改善有效途径探讨(三)

城市水资源开发与水环境改善有效途径探讨(三)
低碳低能耗污水处理一再生技术
(接上文)域的水资源开发也极其重视雨水的汇集、净化与利用。以德国鲁尔河管理协会(Ruhrverband)为例,为了解决鲁尔河作为整个鲁尔工业这500方人的嘛和工业用水水源,鲁尔和协会对鲁尔河流域的水量和水质进行两方面的管理和控制:在其贺流河上游建造了14座大、中、小型水库,其中上亿m3的大型水库3座,年总有效储水量4. 2亿m3。此外,不仅建造了97座城镇和社区污水处理厂总处理污水量100方m3/d;其出水水雕到相学于我国的1A标准排入鲁尔河;还建造了397座雨水径流处理厂采用雨水沉淀池、雨水净化塘和地表径流人工湿地进行处理,净化雨水刹队鲁尔河作为其补给水源。
     图8德国鲁尔河雨水净化塘及其中的天鹅
     图9德国鲁尔河协会一处雨水沉淀池与净化塘
      德国和欧洲其他发达国家以及北美国家都对雨水径流收集、净化与利用给予重视,无论是合流制下水道的溢流出水(Combined Sewerage Overflow,简写CSO )),还是分流制的雨水管道的雨水径流,都予以收集、处理与利用,用作水资源。这与我国片面理解与实施的分流制有很大的不同:我们只管分流制中污水管道中的生活污水和工业废水处理,而对雨水管道,只管收集与排放,而根本不予以处理与资源利用。由于我国城市大气污染和地而污染都较严重,其雨水径流污染比国外严重得多(见表2)。如此下去,即使城市污水处理厂的污水处理普及率高达90%以上,甚至达到100%,由于未经处理的雨水径流携带大量污染物的排入,城市水体的污染就不会得到根本的改善。
表2、各国雨水径流中污染物含量统计
      我国其他城市雨水径流污染也很严重,表2为上海市雨水径流水质数据表,表3为邯郸市雨水径流水质数据表。
      表3上海市不同区域路面雨水径流水质(单位:mg/L)
      我国一些城市的雨水径流污染的普遍规律是:有机物污染(以COD和BOD5计量)、悬浮物(SS)和石油类的浓度相当于甚至高于生活污水,尤其是初雨水,而营养物如总氮、氨氮和总磷等浓度则低于生活污水;而且其污染程度都高于国外达国家雨水径流的污染。因此,为了解决我国城市河道、湖泊等水体污染的问题,必须重视雨水径流的处理以及将其作为重要水源予以回收利用。
     3.5无论是合流制还是分流制排水系统都应对雨水径流进行处理和利用
     长期以来,我国对排水系统的合流制和分流制存在着片面的认识和工程实践.并且普遍认为分流制是先进的,而合流制是落后的,而且认为分流制排水系统,只需要对城市污水(包括生活污水和工业废水)进行处理,而无需对雨水径流进行处理.这与国际尤其是发达国家城市排水体系的普遍观念与实践背道而驰。在国际上的普遍做法是,为了保持城市或排水系统所服务区域的水环境洁净和水资源的开发利用,无论是分流制还是合流制排水系统,都要对雨水径流进行处理净化和资源化利用。例如,德国鲁尔河管理协会所属的污水处理厂共有97座,而建造和运行的雨水径流处理厂则多达397座,经处理净化后排入鲁尔河及其支流的水库或河道中,作为饮用水和景观用水的补给水源之一。
      欧洲和北美,其合流制下水道雨季不仅处理下水道中截流的1-3倍的污水流量的雨水径流并予以处理,而且还对溢流出水进行处理与回收利用。外国尤其是发达国家一些城市的河流和湖泊洁净与美观,不仅依靠高的污水处理率,还要依靠高的雨水径流处理率。我国许多城市即使污水处理率己高达90%以上,而且出水达到1A或1B标准,但是市区水体污染仍较严重,原因主要在于对雨水径流未做任何处理的结果。由于我国城市的地面、屋顶和大气污染都比国外发达国家严重,雨水径流的污染负荷要比国外发达国家高出数倍。污染严重的雨水径流不经处理排入城区河流或湖泊必将造成严重的污染。因此,我国城市的排水系统,无论是分流制还是合流制,都要对雨水径流进行认真的处理、净化与回收能利用。
     雨水径流的蕞适宜处理技术是雨水径流沉淀池(或沉淀塘)、雨水净化塘、地表径流人工湿地。装填生物膜载体填料的雨水净化塘和种植芦苇、蒲草、香蒲等挺水植物的地表径流人工湿地,都能高效地雨水径流,从含较高浓度污染物的初期雨水径流到低浓度的后期雨水径流。活性污泥工艺与系统只能有效处理浓度较高污水,如BOD5≥70mg/L, COD≥154mg/L等,而净化塘和人工湿地则可处理BOD5 ≤20mg/L, COD≤50mg/L的后期雨水径流,并使蕞后出水达到地表水环境质量标准(3838-2002)的工I-I-IV类标准,并可作为生态景观、浇洒绿地、工业用水、甚至饮用水源等多用途的水资源予以利用。
3、结论
     城市污水处理!泣级出水经过深度处理(或称三级处理)予以再生和回用作生态景观用水、工业用水、农田、与绿地灌溉浇洒用水、地下回注补充地下水等,能有效地实现污水处理资源化,既减轻了城市水体的污染,也增加了一种可持续利用的再生水资源。
     城市污水再生技术应多种多样,因再生水回用目标而异,MBR(膜生物反应池)、OF+RO(超滤+反渗透)、OF+NF(超滤+纳滤)等高级再生技术适用于生产高质量的再生水并用于饮用水水源的补给水、高级景观和娱乐湖的补给水、高质量的工业用水等。对于城市河流生态景观观补给水、电厂循环冷却用水、绿地浇洒用水等,再生水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189}8-2002)的1A标准至地表水环境质量标准(GB3838-2002)的工V类标准即可,为此可采用常规二级处理技术(如二级出水双层滤料滤池生物活性碳滤池UV消毒;二级出水多级净化塘人工湿地系统蕞后净化塘,等)即可。
      雨水径流应作为城市水体的主要污染源和主要的水资源之一来对待和处理。无论是分流制或还是合流制排水系统,都应对雨水径流(尤其是污染重的初期雨水径流)进行处理、净化和利用,实现雨水的资源化。雨水径流的有效处理技术是:雨水沉淀池或沉淀塘、雨水净化塘和地表径流人工湿地。
     在有条件的地方,应尽量建造塘一湿地生态系统来对污水处理厂的二级出水和雨水径流进行深度净化。这既可生产高质量的出水(其水质达到地表水环境质量Iv-工II类标准,又能减少温室气体的产量和排放量,因为塘一湿地处理系统通过藻类和其他水生植物的光合作用能使cot转化成初生态氧。因此,多级塘河人工湿地组合系统,能同时去除污水的COD (BOD)和C02温室气体,这与活性污泥和生物膜等常规污水处理系统运行时在去除COD的同时产生大量的C02不同,是环境友好的污水和雨水处理系统。

     城市河流、湖泊和水库,其主要污染又二;一是有机物生物耗氧污染,导致厌氧腐败使水体发黑发臭;二是营养物导致的富营养化,导致水体水华变绿发臭。目前对有机物(coy和goo)去除易于实现,而营养物的去除相对困难。目前许多污水处理厂在运行中其出水的总氮、氨氮和总磷很难同时达标。而城市淡水水体的富营养化的限制营养物是磷而不是氮,因此,城市水体富营养化的防治和污水处理厂出水应把重点放在磷的控制上;只要水体中的TP≤0.01mg/L,即是氨氮和总氮浓度各在10mg/L左右,水体也不会发生富营养化。北京奥林匹克湖的再生水和雨水补给的实践就是蕞好的证明。如果污水处理厂出水直接排入近海,则限制性营养物是氮而不是磷,则该处理厂的运行应重点控制总氮和氨氮的排放浓度是指达标排放,否则就会发生赤潮


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