◎ 蘇雁楠　廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院郭創(chuàng) 中交四航局港灣工程設(shè)計(jì)院有限公司

源分離排水的節(jié)水與資源回用分析及工程實(shí)例

◎ 蘇雁楠廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院
郭創(chuàng) 中交四航局港灣工程設(shè)計(jì)院有限公司

從污水的成分分析來(lái)顯示源分離排水的重要性，通過(guò)對(duì)不同規(guī)模的城區(qū)用水量的對(duì)比揭示源分離排水節(jié)水的顯著性，通過(guò)上海崇明示范項(xiàng)目實(shí)例來(lái)展示源分離排水模式在節(jié)水和資源回用及其它方面的一些優(yōu)越性。人類(lèi)早期的城市化過(guò)程中受當(dāng)時(shí)理念的局限造就了當(dāng)今全球流行的排水模式：高耗水、大量排污、高能耗、農(nóng)業(yè)營(yíng)養(yǎng)源永久流失。

源分離排水 節(jié)水 資源回用

1.引言

源分離排水的概念是上世紀(jì)末歐洲、北美學(xué)者，基于人糞尿和生活污水在質(zhì)和量上的巨大反差以及污水混合排放的弊端相繼較系統(tǒng)地提出的。由于傳統(tǒng)常規(guī)排水模式徹底否定了人類(lèi)生態(tài)文明的原理，截?cái)嗔藸I(yíng)養(yǎng)鹽氮磷鉀等回歸土地的物質(zhì)循環(huán)，源分離排水理念是國(guó)際上近十多年來(lái)形成的可持續(xù)發(fā)展的共識(shí)。

大型碼頭及堆場(chǎng)污水成分較復(fù)雜，含有煤油污水、礦石污水、化學(xué)品污水、粉塵污水、生活污水等等中的一種或者幾種，種類(lèi)多且水量少，這種情況下采用傳統(tǒng)的排水模式，技術(shù)不合理，經(jīng)濟(jì)效益低。而源分離排水技術(shù)的核心是在盡量少稀釋的情況下單獨(dú)收集高濃度不同種類(lèi)污水，單獨(dú)處理，適合在碼頭排水中使用。

2.源分離排水中的污水成分

生活污水的人均排放量約100～200L/人·天，其中人糞尿的量?jī)H約1～2·L，約占總污水量的1～2%，而生活污水中大部分含碳有機(jī)物、氮、磷、鉀均來(lái)自于人糞尿（見(jiàn)圖1和表1）。

人糞尿既是污水對(duì)水環(huán)境的最大污染源，又是能量攜帶體，土壤、農(nóng)業(yè)的理想資源。在發(fā)達(dá)國(guó)家，經(jīng)三級(jí)處理后的污水中仍含有20%的氮、5%的磷和90%的鉀，排放后仍有可能引起環(huán)境污染；此外，荷爾蒙、藥劑殘?jiān)ㄈ缈股兀┑呐欧乓矔?huì)造成水體污染。所以，將糞尿在盡可能不稀釋的情況下單獨(dú)收集，既顯著減少?zèng)_廁耗水，又減少需要處理的排水的總量和再生回用水中的有害物質(zhì)。

人類(lèi)生產(chǎn)氮肥需要消耗大量能源，磷礦是不可再生的資源，全球磷資源70年后面臨枯竭，而氮、磷均是人糞尿中的主要成分，通過(guò)處理均可為人類(lèi)所用。糞尿分離后的污水污染程度低，有利于深度處理和資源化，而正常人的尿液是沒(méi)有致病微生物的，基本上不需要處理，通過(guò)尿液分離便器分離后單獨(dú)收集的人糞尿來(lái)源單一，更容易資源化。

3.不同種類(lèi)便器和規(guī)模城區(qū)沖廁用水量對(duì)比分析

真空便器與真空排水應(yīng)用于生活污水源分離，不僅解決了高濃度糞尿的單獨(dú)收集，同時(shí)還能顯著減少?zèng)_廁用水量。以下分別以1000人口當(dāng)量和5000人口當(dāng)量的城鎮(zhèn)區(qū)域的沖廁耗水與廢水組成進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算中考慮4種情況：（1）傳統(tǒng)便器，沖廁耗水10L；（2）常規(guī)的重力流節(jié)水便器，大便沖廁耗水6L、小便沖廁耗水3L；（3）真空便器，大便沖廁耗水1.2L、小便沖廁耗水0.6L；（4）糞尿分離真空便器，大便沖廁耗水1.2L、小便沖廁耗水0.1L。假設(shè)每人每天5次小便（0.2L/次·人）。比較結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

在此我們僅考慮沖洗便器的節(jié)約用水量，隨著城區(qū)規(guī)模的擴(kuò)大和人口增多，用水量越多，節(jié)水效果越明顯。根據(jù)表2和表3，在采用糞尿分離真空便器的情況下，每天可以節(jié)約水量91.4℅。傳統(tǒng)常規(guī)水處理工藝將水作為廢棄物的載體，將污染物和營(yíng)養(yǎng)物先進(jìn)行稀釋并分離，這樣不僅耗費(fèi)大量的水源資和能源，而且容易造成面源污染，擠占大量的地下空間。分散的污水源頭分類(lèi)、資源化和深度處理（出水達(dá)到中水、地表景觀水、地表水水質(zhì)），與城市雨水利用、地表水規(guī)劃相結(jié)合，可改變昂貴的污水地下輸送方式，補(bǔ)給地下水以及城市污水截流等耗資巨大的局面。

表1　生活污水主要成份分布特征（Otterpohl，2000）

圖1　生活污水組成（單位：每人·每天）

表2　1000人口當(dāng)量、沖廁耗水及污水計(jì)算分析

表3　5000人口當(dāng)量沖廁耗水及污水計(jì)算分析

因此，對(duì)于用水量大的城區(qū)，采取源分離排水的節(jié)水效果更加顯著，但由于城區(qū)基本都有完善的排水管網(wǎng)系統(tǒng)，重新建立源分離排水系統(tǒng)管網(wǎng)難度較大。對(duì)于城區(qū)實(shí)現(xiàn)尿液分離，Larsen等建議利用現(xiàn)有污水管網(wǎng)在夜間排水低峰時(shí)，將尿液集中排入污水管道并在污水處理廠收集、處理和資源化；對(duì)于新城區(qū)或鄉(xiāng)村，排水管網(wǎng)不健全，人口密度低，不適宜鋪設(shè)大型管道，可利用部分村莊自然土渠推行源分離排水，具有較好的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在生態(tài)和物質(zhì)循環(huán)上有較為深遠(yuǎn)的意義。

4.工程實(shí)例

4.1上海崇明島某碼頭項(xiàng)目概況

上海崇明島某碼頭地處上海長(zhǎng)江隧橋崇明登陸口，是崇明作為全國(guó)性生態(tài)島建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)與前沿陣地。作為用水排污可持續(xù)發(fā)展的示范，生態(tài)排水理念與技術(shù)在這里得到應(yīng)用。

該項(xiàng)目中采用源分離技術(shù)，通過(guò)源分離便器并利用負(fù)壓排水技術(shù)將各排水點(diǎn)的尿液（黃水）和糞便水（褐水）集中收集至尿液儲(chǔ)池和糞便水儲(chǔ)池，后續(xù)采用各自適宜的處理利用方式。

4.2節(jié)水效果及經(jīng)濟(jì)效益

源分離技術(shù)的節(jié)水效果和經(jīng)濟(jì)效益主要有以下幾點(diǎn)：（1）沖廁水節(jié)省97%；室內(nèi)用水節(jié)省1/3，室外用水節(jié)省100%；（2）污水總量減量1/3，分質(zhì)處理，不含糞尿的灰水低費(fèi)用處理后成為優(yōu)質(zhì)景觀水；（3）減少用水成本、減少?gòu)U水費(fèi)用，節(jié)省污水處理投資，將污水處理運(yùn)行費(fèi)用降至最低；（4）收集的尿液、糞便有不同的應(yīng)用模式：尿液經(jīng)穩(wěn)定化后用做肥料；糞便經(jīng)回收沼氣后用作肥料，沼氣作為能源的回收利用。N、P、K營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收利用、實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)與農(nóng)村之間的良性生態(tài)循環(huán)；（5）施用優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，生態(tài)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)品可以獲得更好的市場(chǎng)回報(bào)；（6）糞尿資源化的生態(tài)（衛(wèi)生）排水系統(tǒng)改變了污水含碳物質(zhì)的氧化過(guò)程，通過(guò)厭氧發(fā)酵、能量回收以及有機(jī)肥利用，減少碳排放。該領(lǐng)域已經(jīng)成為國(guó)際碳交易領(lǐng)域一個(gè)重要關(guān)注點(diǎn)。

另外，水沖式源分離便器與真空排水的結(jié)合，更富人性化，在不犧牲人居舒適的同時(shí)實(shí)現(xiàn)生態(tài)與循環(huán)，使項(xiàng)目具有可持續(xù)性發(fā)展。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)一體化規(guī)模擴(kuò)大，人均廢水量將顯著增加，廁所入戶(hù)和大量用水沖廁所是一個(gè)普遍趨勢(shì)，建立一個(gè)良好的資源回收型的污水排水控制對(duì)策，具有緊迫的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史影響。

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