城市污水深度處理與水資源可持續(xù)利用
促進(jìn)循環(huán)型城市發(fā)展進(jìn)程的重要舉措。
18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以后，特別是近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人類社會(huì)采取的是大量生產(chǎn)、無(wú)度消費(fèi)、大量廢棄的方式，這是建立在自然界的能源、資源是無(wú)限的認(rèn)識(shí)之上的。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人口劇增并向大都市集中，使得大自然不堪重負(fù)，環(huán)境遭到破壞，人類的生存發(fā)展受到威脅，使人類意識(shí)到地球資源與環(huán)境是有限的，而建立循環(huán)型的城市是拯救資源、能源和環(huán)境的有效措施，應(yīng)將其列為城市建設(shè)的中心政策，是21世紀(jì)社會(huì)生產(chǎn)與消費(fèi)的新秩序，是人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
水是在陸地—河海—大氣中循環(huán)的自然資源，是人類的共同財(cái)富，只要人們遵守它的循環(huán)規(guī)律，維持健康的水循環(huán)，它就能永久地為人類所利用。城市的給水排水系統(tǒng)對(duì)于水自然循環(huán)至關(guān)重要，是水大自然循環(huán)的一個(gè)旁路，是水社會(huì)循環(huán)的重要組成部分。城市排水系統(tǒng)是水自然循環(huán)與社會(huì)循環(huán)的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，污水處理廠是水循環(huán)中水量與水質(zhì)的平衡點(diǎn)。
欲完成排水系統(tǒng)恢復(fù)與維系健康水循環(huán)的功能，污水處理程度與普及率是應(yīng)認(rèn)真討論的。中國(guó)工程院在為國(guó)家編制《中國(guó)可持續(xù)發(fā)展—水資源戰(zhàn)略》中指出，當(dāng)2010、2030年全國(guó)污水處理普及率分別達(dá)50%和80%時(shí)，城市污水對(duì)水環(huán)境的污染負(fù)荷并沒(méi)有明顯減弱，近岸海域、江河湖泊仍然達(dá)不到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這是由于污水處理率雖在增加，但污水排放總量也在增長(zhǎng)，污染負(fù)荷總量削減有限之故。
據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，東京都污水處理率達(dá)95%以上，區(qū)域內(nèi)河川水質(zhì)已有明顯改善，但東京灣富營(yíng)養(yǎng)化仍有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，赤潮時(shí)有發(fā)生。當(dāng)東京灣流域的川崎市、橫濱市和東京都的污水二級(jí)處理率都達(dá)到100%時(shí)，污水廠排放的負(fù)荷仍占入海負(fù)荷的大半，海水上層水質(zhì)CODMn仍為5.46～5.75 mg/L，還是達(dá)不到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)槠胀ǘ?jí)處理只能去除易分解的含碳有機(jī)物，而對(duì)N、P和難降解有機(jī)物作用不大。1997年?yáng)|京灣排放標(biāo)準(zhǔn)提高到CODMn為12mg/L，TN為10mg/L，TP為0.5 mg/L，這就意味著東京灣的環(huán)境質(zhì)量已寄希望于污水深度處理。
國(guó)內(nèi)外水環(huán)境恢復(fù)與再生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，污水深度處理與再利用是通向健康水循環(huán)的橋梁。再生水有效利用的每一點(diǎn)實(shí)際進(jìn)步都是對(duì)地球環(huán)境、人類進(jìn)步的貢獻(xiàn)，推進(jìn)污水深度處理和普及再生水利用是人類與自然兼容協(xié)調(diào)，創(chuàng)造良好水環(huán)境，促進(jìn)循環(huán)型城市發(fā)展進(jìn)程的重要舉措。
迄今為止環(huán)境工作者只注意到城市污水處理與排放，將排水系統(tǒng)功能定位在防止內(nèi)澇，改善生活環(huán)境和保護(hù)公共水域水質(zhì)之上，今天看來(lái)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，F(xiàn)今城市排水系統(tǒng)應(yīng)是恢復(fù)和創(chuàng)造良好水環(huán)境，維持健康水循環(huán)的基礎(chǔ)設(shè)施，要實(shí)現(xiàn)這種功能就需要推進(jìn)污水深度處理和再生水的有效利用。
1 推進(jìn)污水深度處理
所謂污水深度處理有別于污水三級(jí)處理。三級(jí)處理是在二級(jí)處理流程之后再增加處理設(shè)施來(lái)取得良好的水質(zhì)，而深度處理則不限于此，采用二級(jí)處理新工藝取得更好的水質(zhì)也是深度處理。譬如采用生物脫氮、除磷就是在二級(jí)處理過(guò)程中完成的，尤其是磷的去除就更方便，采用厭氧—好氧活性污泥法可以在不增加基建和運(yùn)行費(fèi)用的條件下，改變運(yùn)行工況就能除磷，并且能收到抑制絲狀菌繁殖，防止污泥膨脹的效果。無(wú)論正在建設(shè)和已運(yùn)行的污水廠都可以改造成為厭氧—好氧活性污泥法除磷工藝，減少我國(guó)水域的磷污染負(fù)荷，這對(duì)于閉鎖性的湖泊、海灣是有重要價(jià)值的。活性污泥法發(fā)展到今天，應(yīng)該以厭氧—好氧活性污泥法替代普通活性污泥法成為標(biāo)準(zhǔn)流程。當(dāng)然污水深度處理也不排除三級(jí)處理，當(dāng)再生水用戶對(duì)SS、COD、色度、嗅味有特殊要求時(shí)，應(yīng)在二級(jí)處理之后增加混凝過(guò)濾、生物膜過(guò)濾、臭氧氧化、活性炭吸附以至膜分離凈化單元。
污水深度處理在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家已在推廣，甚至普及。1996年日本有162處污水廠有再生水設(shè)備，再生水利用量為48×104 m3/d。西歐各國(guó)遠(yuǎn)早于日本就達(dá)到了相當(dāng)高的普及率，見(jiàn)表1。
表1 發(fā)達(dá)國(guó)家的深度處理普及率 %
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就我國(guó)實(shí)際情況而言，污水深度處理與再生水利用是維系良好水循環(huán)的必由之路。對(duì)于進(jìn)入渤海灣、深圳灣、滇池、東湖、南四湖、巢湖等封閉性水域的水進(jìn)行深度處理是防止富 營(yíng)養(yǎng)化，恢復(fù)水體功能的急需措施。環(huán)境主管部門(mén)應(yīng)制定地方標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格限制N、P和難降解物質(zhì)的排放總量。對(duì)于缺水地區(qū)，深度處理是生產(chǎn)再生水的主導(dǎo)工藝，能起到開(kāi)發(fā)城市污水資源和大幅度削減污染負(fù)荷的雙重作用，這些地區(qū)可以率先推進(jìn)污水深度處理與再生水利用。多年來(lái)由于財(cái)政非常有限，不少環(huán)保部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)和水質(zhì)專家側(cè)重于尋求一級(jí)處理、自然處理等既“省錢”、“節(jié)能”又解決環(huán)境污染的途徑，其實(shí)這些途徑是難以奏效的。若在二級(jí)處理基礎(chǔ)上進(jìn)行深度處理，將排放的處理水變成再生水，使之穩(wěn)定地成為城市水源的重要部分，那么就可以把遠(yuǎn)距離調(diào)水的巨額費(fèi)用用于污水的再生，開(kāi)發(fā)污水資源，財(cái)政就可以承擔(dān)，此乃一舉兩得，事半功倍的智者之舉。在封閉性水域地區(qū)和缺水地區(qū)舍此別無(wú)出路，就是在水資源豐富地區(qū)，這也是保持健康水循環(huán)的良策。
2 再生水作為水源的應(yīng)用前景
城市污水是城市穩(wěn)定的淡水資源，污水再生利用減少了城市對(duì)自然水的需求量，削減了對(duì)水環(huán)境的污染負(fù)荷，減弱了對(duì)水自然循環(huán)的干擾，是維持健康水循環(huán)不可缺少的措施。在缺水地區(qū)和干旱年份再生水的應(yīng)用更是雪中送炭，是解決水荒的有力可行之策。再生水可應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：
①創(chuàng)造城市良好的水溪環(huán)境。再生水可補(bǔ)充維持城市溪流生態(tài)流量，補(bǔ)充公園、庭院水池、噴泉等景觀用水。日本從1985年—1996年用再生水復(fù)活了150余條城市小河流，給沿河市區(qū)帶來(lái)了風(fēng)情景觀，愉悅著人們的心情，深受居民歡迎。北京、石家莊等地也利用再生水維持運(yùn)河與護(hù)城河基流。
②工業(yè)冷卻水。大連春柳河污水廠1992年建設(shè)投產(chǎn)了污水再生設(shè)備，產(chǎn)量為1×104m3/d，主要用于熱電廠冷卻用水，少部分用于工業(yè)生產(chǎn)用水，運(yùn)行10年來(lái)效果良好，效益可觀。
③道路、綠地澆灑用水。大連經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)用再生水噴灑街道花園、林蔭樹(shù)帶，節(jié)省了大量自來(lái)水。噴灑用水的水質(zhì)要求應(yīng)該比工業(yè)用水更嚴(yán)格，因?yàn)樗绊懷芈房諝獠⒖赡芘c人體接觸，現(xiàn)開(kāi)發(fā)區(qū)污水廠正在進(jìn)行水質(zhì)凈化試驗(yàn)，以期提高再生水水質(zhì)。
④城區(qū)中水道。中水道以沖廁所等雜用水為主，一般是以大廈或居民小區(qū)為獨(dú)立單元，自行循環(huán)使用。在有條件的城市可以在大片城區(qū)內(nèi)建設(shè)廣域中水道，供千家萬(wàn)戶使用。
⑤融雪用水。日本融雪用水占全部再生水使用的11%，在我國(guó)北方也有應(yīng)用前景。
⑥農(nóng)業(yè)用水。再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉不僅節(jié)省了水資源，同時(shí)也使回歸自然水體的處理水又得到進(jìn)一步凈化。再生水用于農(nóng)田應(yīng)滿足農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)，一般二級(jí)處理水經(jīng)過(guò)適當(dāng)稀釋就可以達(dá)到水質(zhì)要求。
3 結(jié)語(yǔ)
推進(jìn)城市污水深度處理是維系良好水環(huán)境、水資源可持續(xù)利用的重要舉措，是通向健康水循環(huán)的橋梁。城市污水再生水的有效利用是建設(shè)循環(huán)型城市的重要組成部分，它的每一點(diǎn)實(shí)際行動(dòng)都是對(duì)地球環(huán)境，人類進(jìn)步的貢獻(xiàn)。
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