李碧清
水環(huán)境劣化引起社會各界矚目,促成人們達(dá)成共識:保護(hù)水環(huán)境,合理利用有限的水資源??沙掷m(xù)發(fā)展是既符合當(dāng)代人類利益,又不損害未來人類利益的發(fā)展,只有這種發(fā)展才可能長久持續(xù),才可保持人類在地球上世世代代繁衍生存并創(chuàng)造更加文明的將來??沙掷m(xù)發(fā)展謀求社會的全面進(jìn)步,體現(xiàn)了人與自然的和諧統(tǒng)一。
水在大陸-河海-大氣中全球循環(huán),是工農(nóng)業(yè)的命脈,是人類的共同財富,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利用。
水的社會循環(huán)系統(tǒng)包括給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩部分,這兩部分是不可分割的統(tǒng)一有機(jī)體。給水系統(tǒng)就是自然水的提取、加工、供應(yīng)和使用過程,是水社會循環(huán)的動脈;而使用后污水的收集、處理與排放系統(tǒng)則是水社會循環(huán)的靜脈,兩者不可偏廢一方。
水環(huán)境恢復(fù)和維系的基礎(chǔ)是建立健康的社會水循環(huán)。已惡化的水環(huán)境是可以恢復(fù)的,節(jié)制用水與水的健康循環(huán)是水環(huán)境恢復(fù)的必要條件。節(jié)制用水的內(nèi)涵包括從工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水的源頭上減少新鮮水的使用量,減少自然水資源取水量,充分利用有限的淡水資源,實現(xiàn)城市用水零增長。城市污水應(yīng)深度處理,再生水應(yīng)有效利用,應(yīng)充分利用雨水、海水,城市污泥盡量資源化。水的健康循環(huán)要求人類科學(xué)地規(guī)劃城市水系統(tǒng),尊重水的自然運動規(guī)律,將使用過的污水經(jīng)過再生凈化,達(dá)到天然水體自凈能力的要求。
合理劃分排水分區(qū),綜合確定再生水廠的數(shù)量與廠址,規(guī)劃時應(yīng)改變傳統(tǒng)原則。污水排水范圍的規(guī)劃既要考慮規(guī)模效應(yīng),又要方便污水再生回用,還應(yīng)分析當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)、氣候、經(jīng)濟(jì)實力等因素。過度集中的污水處理廠有以下缺點:污水在管網(wǎng)中停留時間長,地下水滲入多,使污水濃度變稀,增加污水處理成本;污水收集與再生水利用管網(wǎng)系統(tǒng)造價高;局部干管如發(fā)生堵塞、斷裂等問題后,影響整個系統(tǒng)的運行;需要增加提升泵站;污水可能污染地下水。污水處理廠適度集中,可結(jié)合各分區(qū)內(nèi)水質(zhì)水量特點及再生水用戶用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),充分發(fā)揮各種不同類型工藝流程效能。如過度分散,水質(zhì)水量波動范圍大,運行管理難度增加,也會浪費財力。
標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法的應(yīng)用已有100余年歷史,目前世界各地污水廠仍以該法為基礎(chǔ)工藝。AB法、A/O法、AA/O法、氧化溝法、SBR法等都是在活性污泥法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。水質(zhì)水量不同的排水分區(qū),受納水體環(huán)境容量差異較大,污水處理工藝流程應(yīng)有差別。每一污水廠最優(yōu)工藝應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、科學(xué)試驗確定。
歐美日等發(fā)達(dá)國家各類污水處理設(shè)備,如格柵、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、曝氣機(jī)、投藥設(shè)備、刮泥機(jī)、污泥脫水機(jī)、檢測儀表等在國內(nèi)污水處理領(lǐng)域有較大市場,往往一個污水廠有多國設(shè)備,購買備品備件困難。國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品因品種少、結(jié)構(gòu)落后、技術(shù)含量低而失去用武之地。因此應(yīng)加大研發(fā)力度,給予有實力的國內(nèi)環(huán)保企業(yè)大力扶植,城市污水系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用合格的國產(chǎn)設(shè)備。
污水深度處理,就是在二級處理流程之后增加處理設(shè)施或采用水處理新工藝來取得良好的水質(zhì)。污水深度處理使城市污水對水環(huán)境的污染負(fù)荷明顯減弱,近岸海域、江河湖泊可以達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),污染負(fù)荷總量削減就要通過深度處理實現(xiàn)。廣州市中心城區(qū)已建污水處理廠正在實施提標(biāo)改造。城市污水水質(zhì)水量穩(wěn)定,不受季節(jié)與干旱影響,是城市穩(wěn)定可靠的水資源。
污水資源化具備得天獨厚的條件,再生水可應(yīng)用于以下幾個方面:(1)創(chuàng)造城市良好的水溪環(huán)境。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。利用再生水復(fù)活城市小河流,給沿河市區(qū)帶來風(fēng)情景觀,愉悅?cè)藗兊男那?,深受居民歡迎。利用污水處理水可維持運河與護(hù)城河基流。(2)工業(yè)用水。按工業(yè)生產(chǎn)裝置、工序、車間用水指標(biāo),再生水的使用可以節(jié)約大量新鮮水。(3)道路、綠地澆灑用水。噴灑用水的水質(zhì)要求應(yīng)該比工業(yè)用水更嚴(yán)格,因為它影響沿路空氣并可能與人體部分接觸。(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)為獨立單元,自行循環(huán)使用。并應(yīng)與工業(yè)冷卻用水,綠地、景觀用水相結(jié)合,形成統(tǒng)一再生水供水系統(tǒng)。(5)消防用水。普通的工業(yè)與民用建筑消防水源都可以使用再生水。(6)利用再生水融雪在我國北方也有廣泛的前景。(7)農(nóng)業(yè)用水。污水處理廠出水用于農(nóng)業(yè)灌溉不僅節(jié)省了水資源,同時也使回歸自然水體的處理水又經(jīng)進(jìn)一步凈化,污水處理廠出水用于農(nóng)田應(yīng)滿足農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn),一般二級水經(jīng)過適當(dāng)稀釋就可以達(dá)到水質(zhì)要求。
雨水收集與排放系統(tǒng),即雨水管與合流水管是排水系統(tǒng)的重要部分。以往的規(guī)劃原則偏重于就近將雨水排放于河道體系,迅速地流入下游河流或海域。雨水是地表徑流和地下徑流的最主要來源,是水資源的源泉,應(yīng)更合理地為人類服務(wù)。應(yīng)改變盡快排除雨水的錯誤觀念,因此要加強(qiáng)雨水的地面滲漏,補(bǔ)給涵養(yǎng)地下水,建立雨水調(diào)蓄體系,包括街坊,小區(qū)調(diào)節(jié)水池,也包括地下水庫。雨水資源的充分利用不但可以有效地減小城市徑流量,延滯匯流時間,調(diào)節(jié)洪、旱季節(jié)水資源的供需矛盾減輕洪水災(zāi)情,還可以減少城市雨水管的建設(shè)費用。
改造合流制管道也是雨水有效利用的重要問題。如將城市雨水與污水合并規(guī)劃城市中水系統(tǒng),處理前的調(diào)蓄水池及處理后的中水池容積都會相應(yīng)增大,但在居住小區(qū)里有效利用雨水是可行的。各居住小區(qū)可采用屋頂花園、庭院樹木、高花壇、低綠地、淺溝、滲透渠不同層次的生物群落綜合利用雨水。
綠地的滲水系統(tǒng)可以仿效田徑運動運動場的排水方法,做成滲水盲溝,滲水盲溝出口設(shè)置流量調(diào)節(jié)裝置(如帶孔鋼板),起到蓄水保水的作用。雨水口可建在綠地邊上,暴雨時超過滲透能力的雨水由雨水口收集排入城市雨水系統(tǒng)。城市道路、廣場及停車場只要建一些簡單的蓄水設(shè)施,如滲井、滲地、蓄水窖,即可利用雨水資源。滲井就是將普通的檢查井的井壁與井底做成透水孔洞,以便雨水向井的四周滲透。停車場地面可為帶有孔洞的混凝土預(yù)制塊,能透水,透水性鋪裝層下面的微生物、植物有一個繁衍生息的活動場所,草皮由孔洞中生長出來,美化環(huán)境;城市廣場應(yīng)充分利用雨水形成人工水景。
城市污水二級處理與深度處理普及率的提高,城市污泥量將迅速增長。城市污水處理廠的一個任務(wù)是將污水處理到排放標(biāo)準(zhǔn)或根據(jù)用戶對水質(zhì)的需求生成再生水, 另一個重要任務(wù)就是污泥處理處置和有效利用。污泥設(shè)施的建設(shè)與運行費用約為污水處理廠的50%。城市環(huán)境對城市污泥的要求是穩(wěn)定化、減量化、無害化與資源化。
污泥處置的常用方法是焚燒、制肥、制建材等。污泥焚燒最大限度地降低了污泥體積,只剩下少量的焚燒灰,節(jié)省了土地資源。污泥焚燒工藝設(shè)備龐大,能耗較高,費用較高。污泥堆肥是利用污泥中的嗜溫菌、嗜熱菌的作用,進(jìn)行好氧發(fā)酵,分解污泥中的有機(jī)物并殺滅傳染病菌、寄生蟲卵與病毒,同時提高污泥肥分。污泥中的重金屬對動、植物都是有害的。污泥中的重金屬來自個別工業(yè)生產(chǎn)工藝,如電鍍等行業(yè)。嚴(yán)格控制含重金屬工業(yè)廢水的排放是基本的措施。這些少量工業(yè)廢水在排入城市下水道之前,應(yīng)該進(jìn)行局部除害處理,達(dá)到工業(yè)廢水排入下水道標(biāo)準(zhǔn)才能排放。如各企業(yè)能夠遵守這個規(guī)則,政府主管部門能夠認(rèn)真負(fù)責(zé)監(jiān)督,重金屬不會進(jìn)入城市污水,就不可能轉(zhuǎn)移到污泥之中。少量含重金屬等有害成分的工業(yè)廢水除害處理的投資與消耗是很有限的,技術(shù)是成熟的。如果管理得當(dāng),這個問題完全可以解決。處理含重金屬工業(yè)廢水的方法很多,如氫氧化物沉淀法、離子交換法、活性炭吸附法、蒸發(fā)濃縮法、膜分離法等。
例如,廣州市經(jīng)過多年的實踐探索,提煉出污泥“濃縮+深度機(jī)械脫水+熱干化”的工藝路線,確保污泥干化后出廠,污泥含水率為30%-40%,干化后的污泥運至廣州華潤熱電有限公司與廣州市越堡水泥有限公司協(xié)同焚燒,已經(jīng)形成污泥在污水廠內(nèi)干化減量、廠外徹底處置的全新模式。