田相友 肖鋒 宿輝 馬征釗 謝江浩(.中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司，天津 00450；.安全環(huán)保公司，天津 0045；.碧海環(huán)保服務(wù)公司，天津 00450)

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，我國城市污水產(chǎn)生量一直在持續(xù)增長，生活污水問題越來越受到人們的關(guān)注，導(dǎo)致相關(guān)研究人員不得不將水處理技術(shù)的研究重點轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘猩钗鬯?jù)統(tǒng)計，我國黑水每天的排放量達(dá)1.44×107t，1t黑水可污染220t清潔水，生活污水有機物中80%～90%的氨、50%～57%的磷來自于黑水[1]，黑水是優(yōu)質(zhì)的肥料來源和土壤調(diào)節(jié)劑，在我國有悠久的利用歷史，現(xiàn)階段對于黑水生態(tài)循環(huán)的研究進(jìn)展主要是從分類收集、處理小站、城市綠化等綜合體多維度進(jìn)行研究，以期實現(xiàn)區(qū)域化能源消耗及廢物資源化利用的小生態(tài)。

1 黑水處理現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)末端集中式處理

隨著環(huán)境保護(hù)越來越受到重視，人們意識到生活污水完全可以充分資源化利用，對生活污水分類收集、輸送和處理，有助于實現(xiàn)資源化利用[2-3]。黑水污染物濃度高，但營養(yǎng)物具備資源化條件，目前國內(nèi)處理生活污水的方式為末端集中處理廠。末端集中式處理遠(yuǎn)離人們生活區(qū)域，投資巨大且保養(yǎng)維護(hù)供排水系統(tǒng)和管道系統(tǒng)需要大量的人員和資金。其優(yōu)勢主要在于環(huán)保監(jiān)督便捷、規(guī)?；鸵子诠芾淼葍?yōu)勢，但是在管道污水泄漏時，可導(dǎo)致地下水污染。總體上看，傳統(tǒng)末端集中式處理系統(tǒng)具有以下缺點：(1)污水混合形成二次污染，主要含有工廠污水、餐廚、化學(xué)品、黑水等混合液；(2)集中處理模式對有害物質(zhì)和可利用物質(zhì)全部凈化，營養(yǎng)物質(zhì)沒有達(dá)到綜合利用；(3)集中式水處理綜合利用率低，回用水需要單獨管網(wǎng)回用，建設(shè)投資規(guī)模較大。

1.2 分散式處理

隨著人們生活水平的快速發(fā)展，家用電器等走進(jìn)百姓家，農(nóng)村的人均生活污水產(chǎn)生量劇增。然而農(nóng)村具有人口分散且數(shù)量多的特點，在沒有任何收集和處理設(shè)施的情況下，使得農(nóng)村生活污染源成為影響水環(huán)境的重要因素[4]。大部分農(nóng)村的生活污水基本上用于農(nóng)田灌溉，隨著環(huán)保法的逐步落實，農(nóng)村也不是法外之地。由于農(nóng)村生活污水的處理起步比較晚，根據(jù)農(nóng)村居住特點，大部分選擇分散式處理。這種模式具有經(jīng)濟效益高，營養(yǎng)物質(zhì)可循環(huán)利用的特點，但是外排水水質(zhì)監(jiān)管難。

2 構(gòu)建城市污水綠化生態(tài)系統(tǒng)

城市化進(jìn)程的不斷加快和淡水資源匱乏的今天，如何減少飲用水的浪費和資源化將是城市污水處理結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向。半集中式處理系統(tǒng)首先由德國的學(xué)者提出，在中國由同濟大學(xué)首先提出[5]。根據(jù)同濟大學(xué)提出的半集中式處理系統(tǒng)的啟發(fā)，建立以住宅區(qū)和公園組合的小站生態(tài)系統(tǒng)，如圖1所示，在公園建設(shè)處理點，通過獨立的管網(wǎng)連接公園處理系統(tǒng)和住宅區(qū)。下面，通過城市布局，分析城市污水與生態(tài)循環(huán)的可行性，主要分析分質(zhì)排水系統(tǒng)、處理系統(tǒng)建設(shè)地點、處理技術(shù)、生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)建。

2.1 分質(zhì)排水系統(tǒng)及地點選擇

圖1 小站生態(tài)系統(tǒng)

在水資源緊缺的現(xiàn)狀下對污水資源化有很強的基礎(chǔ)，黑水資源化將是未來專家學(xué)者研究的重要方向。城市住宅、寫字樓、學(xué)校等水源有兩路，一路是自來水，另一路是中水，但是住宅排水統(tǒng)一管道外排。黑水的有機濃度是灰水的2.5～3.5倍，其營養(yǎng)物質(zhì)氮磷鉀的濃度分別是灰水的9.6和15.7倍[5]，根據(jù)數(shù)據(jù)來看黑水中含有生活污水中絕大部分營養(yǎng)物質(zhì)可資源化。從小區(qū)管道合流到城市下水管網(wǎng)與雨水等集中排放到廠家處理，這樣的收集處理模式不但造成二次污染，還增加大量的處理成本。選擇分質(zhì)排水系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選擇寫字樓、學(xué)校、商場等，因為樓宇方面改造簡單，附近公園可以作為處理小站的建設(shè)點。如果是在住宅區(qū)域就要改造樓宇下水管道，建立分質(zhì)獨立管道收集處理，實現(xiàn)污水資源化再利用，這將實現(xiàn)街道綠化土壤、提高處理廠污水處理效率，降低污水二次污染，明顯降低污水處理成本。

小站式分質(zhì)排水系統(tǒng)需要對樓宇的排水進(jìn)行改造，首先要建立一條獨立的污水分類收集管道系統(tǒng)用于可以資源化的污水管網(wǎng)，形成一個以公園處理小站為核心的管網(wǎng)小生態(tài)循環(huán)，處理后的水可以綠化，固廢可以作為有機肥改善公園土質(zhì)，不僅減輕污水處理廠的負(fù)擔(dān)，還可以將黑水中的營養(yǎng)物質(zhì)就近資源化，符合城市的生態(tài)循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展的原則。

2.2 小站處理系統(tǒng)

微生物法在廢水的應(yīng)用是近年來廢水處理的主要技術(shù)。經(jīng)過多年發(fā)展這種技術(shù)成熟有效、經(jīng)濟可行，與化學(xué)或物理方法相比有很大的優(yōu)勢，在生物處理技術(shù)的發(fā)展中，已不再局限于厭氧或好氧生物處理方法，而是更多的把厭氧和好氧兩種方式有機地結(jié)合起來應(yīng)用。國外解決城市生活污水問題，采用特殊處理和污水相結(jié)合的方法，一般都是建立糞便消納站[5]。我國黑水每天的排放量達(dá)1.44×107t，特別是這些年水危機不斷加重，研究學(xué)者們提出向半集中化處理方向發(fā)展，主要處理技術(shù)有：厭氧-好氧技術(shù)、一體化流化床生物膜技術(shù)。

厭氧-好氧技術(shù)主要是去除有機物，氧化徹底，終端產(chǎn)物為CO2、H2O，好氧技術(shù)分解有機物的速度比較快，對于建設(shè)空間受限的情況下可優(yōu)選好氧工藝建設(shè)小站處理系統(tǒng)。厭氧-好氧技術(shù)具有以下優(yōu)勢：厭氧與好氧工藝組合后好氧工藝有機負(fù)荷減小，減少好氧固相的產(chǎn)生量且占地面積小，運行較為穩(wěn)定，既節(jié)約能源又方便工業(yè)化生產(chǎn)。

一體化流化床生物膜裝備簡稱IMBBR[5]，該技術(shù)裝備主要包括沉淀池、快慮器、污泥資源化、IMBBR等模塊。反應(yīng)器的技術(shù)特點是出水達(dá)到城市中水質(zhì)，固液分離率高 ,出水濁度穩(wěn)定，動力消耗低等。IMBBR技術(shù)工藝流程是：污水源進(jìn)入沉淀池，沉淀大顆粒固相，再進(jìn)入固液分離模塊清除固相顆粒，開啟反洗曝氣清洗固液分離模塊，分離后的固相進(jìn)行壓濾后資源化。液相進(jìn)入快慮器精細(xì)化過濾，液相再經(jīng)過流化床生物膜處理達(dá)標(biāo)后資源化。

2.3 生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)

伴隨我國現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展以及人口城市化的全面加速，首先要做的是建設(shè)和運營好城市污水處理廠[6]。黑水中含有大量致病菌，如果不經(jīng)過有效處理，大量致病菌一旦污染水體和土壤就會引起一些疾病，甚至?xí)?dǎo)致流行病的爆發(fā)，這對人類健康將產(chǎn)生巨大威脅[7]。從可持續(xù)發(fā)展的角度來講，為保障生態(tài)環(huán)境及人群的安全， 需要將污水的綜合毒性納入排放標(biāo)準(zhǔn)。為此，在工藝的選擇及優(yōu)化時應(yīng)將毒性削減效果納入其中，以提高污水處理工藝的生態(tài)安全性[8]。污水處理企業(yè)想要合理地解決城市污水處理問題，在選擇污水處理技術(shù)時必須遵循生態(tài)和安全準(zhǔn)則?？傊?，小站生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)將是未來城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)的新舉措。

3 結(jié)語

綜上所述，黑水含有大量營養(yǎng)物質(zhì)，可分類收集資源化，學(xué)校、寫字樓、酒店等分類收集更有優(yōu)勢。小站式生態(tài)系統(tǒng)的建立將成為未來城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)的新舉措，其可降低處理廠的壓力，實現(xiàn)水資源深度綜合利用。厭氧-好氧工藝、IMBBR技術(shù)適合小站式生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。污水分類收集對水資源綜合利用有著非常重要的作用，利用分散式進(jìn)行小生態(tài)水資源綜合利用，可以最大限度的對水資源充分利用，生活污水簡單處理就可以作為綠化和有機肥，不僅可以改善土壤品質(zhì)還能有效保護(hù)環(huán)境。