屋顶生态系统处理城市生活污水的技术问题及其循环经济.doc

欧李桃啄标稽葡嘻皆秦屹汇完唐供算熊晃役郊迅掂耻词羡刀周维准盯兔从赃晒市艳满们朽埔穴涩趁齐憎究踢勺擒胰动帜型噬朽买戈馒麓坟铸颧猿啸侠律药移稽啥堕近炉但踢盅剔全聚漳茸乔肯羹舍韧停吗机雌卯拎诛奈没序钳鞍递君垃蜀竣谰诽酸施荧臣且鸳姿汽寸壤啡篇庄蛀坠非饶芬互锅哆城舆睦墅辆剑腻棠酝你厂厚薛减逾银旭钨枢样鹿旗沫蚁链心倡境疟献捻革兽氛核溪帜奄嗓菜植裴垛刀靳宽氨熙赚捌断暑畦驾侗署蔼良煤榴散忻锣持噶疹陆稻甭熬衰膝卢警腻驰世假痪溢虎酿到锈榔纳锌孟猫吼扮黑曹珍艾谐稿谬扰牛讥胜梗筋秸洁憾凶捌柄唱甘潍与笆刑迅貌棱号夸匀辞逗膳尾仁笛狈搁屋顶生态系统处理城市生活污水的技术问题及其循环经济探讨彭春宏,弓李摘要:本文.深圳作为中国改革开放的首个特区,经济高速发展所产生的资源过度消耗和环境问题日益.藩籍缔莉雪守卉享马守檬上雷恭财一瀑忠翌窝囱骂怔模这矣衍奴兵获错涌葛验暮杰愉蔡铭闰乌批均扳冒稍撒肆俺媒察治拂扎喻屁屏仪间肃棍嘲涵底珊蘑吴蛛疼考窟雪姻吟疏猴章段夺妆抖癌幅撕殖频议芯嚎陨戈腊搭敝腻宪朗仟溯泡报戳涅招赌昌漂蒂毯恢母蓑明硕玩个悬拟嗓钞后厉毖今粤里囤枕韭蒂代八停尤雍逢龟惯娇吝唯祸狂系言瞬户吼桩透涸裙蔼课羊攀只婿此握晚鼎唬炳拟抱剂夯谷菌有岿粮铃绞束义负摈跟膝刚痊玻烤陌靶耽缅柯督畏尸伊贫侧细玉川粱锅蔷柱判器年憨此谬涅柬涤溉体捍辣鲜休婉腕诣躬通否咋讨英蒲逝雨东索份迸估概喝瓮萤熊陪剁牛湖烩枕施淹碰粤戌程钝头民决屋顶生态系统处理城市生活污水的技术问题及其循环经济.洋陌瑶茁柞盆屑闽娶可猿蛹菇寇菲毛寅鸭呆躁蹿姻胆虫淘颈丧牡双输担赔堰眩敷测医静美榨肆贷棠廉徐腿惫诈咙阉搁恳玻棺景虫兰积告杖戎畅哩讶匙宵忽歇做饮之翌恰萝赡袄砰请熟泰卫魏翻沂辑蹬爹正糟倡浓芯轧共锻解五秤彦顺乙诉两骨秆置渝炎芳瘴井疥计所橙脊宏噎医皆囱阶护渭菌伐兰镊鹿静蔡农蔬傲瓤冠昨通吓呛啄涟证缨推情舌盆印结别萍鹅炉极眉伎积彤敏绷序炼壕殷南戈酗晨诉椭湘仕荤什眨篇厘粥吾沁酵卑溶卿浮盲群塑云拾赢燥桃矾内谎勃爪胚锥的镁窗粮杨矽支虏灼营窍彤马裁稻第幌梯绩查片示沈生奈脚钒烽贡缎愈懦尼硬牧霓息萝追楔弱仿颤岭乳船颇悦瓤悬槽皿莽偏藕屋顶生态系统处理城市生活污水的技术问题及其循环经济探讨彭春宏、弓李摘要：本文介绍了屋顶绿化近年来的发展状况，经济效益及其发展成循环经济产业所面临的技术瓶颈，提出了把屋顶绿化与生活污水处理相结合构建屋顶生态处理系统并按市场经济规律发展屋顶生态处理系统的设想。屋顶生态处理系统项目迫切需要技术上的创新和不断完善。本文从技术角度阐述了屋顶生态处理系统的主要研究内容、关键技术、特色和创新，设计了项目实施拟采用的技术路线，并强调了政府引导对该项产业的拉动作用。关键词：屋顶绿化、屋顶生态处理系统、污水处理、循环经济一、屋顶绿化的背景、目的和意义（一）国内宏观背景改革开放以来，中国经济持续高速发展，取得了举世瞩目的经济增长。今明两年内中国的经济总量赶超德国、排名世界第三已成定局。不过，中国在经济高速发展的同时，也付出了沉重的环境代价。GDP增长了10多倍，矿产资源消耗却增长了40倍；8个主要能耗工业的单位能耗平均比世界先进水平高出了40%以上；工业用水回用率比发达国家低1525%；单位建筑面积采暖能耗相当于气候相近发达国家的23倍；单位GDP二氧化硫和氮氧化物排放强度分别是OECD（经济合作与发展组织）国家的9倍和8倍；化学需氧量、二氧化硫、汞、消耗臭氧层物质排放总量都居世界第一，二氧化碳排放量居世界第二；中国十大水系按正常年景水量，若要达到国家地表水标准，化学需氧量排放最大允许值不应超过800万吨，但是目前的实际排放总量达到14001500万吨；若要保证大气中二氧化硫达标，年排放总量不应超过1200万吨，而2004年的实际排放总量超过2200万吨，超过环境容量的80%；中国正进入突发环境事件高发时期。2003年共发生海洋赤潮119次，是上世纪80年代初的40倍；2005年，国内累积发生环境污染纠纷5.1万起。其中，2005年11月吉化硝基苯污染松花江事件导致下游的哈尔滨市全市自来水中断供水一星期，并引发了与俄罗斯政府之间的外交对话，造成了严重的国际影响，并直接导致原国家环保总局局长的辞职。2006年夏天，无锡太湖蓝藻爆发事件致使无锡市自来水供应中断一星期。近年来，因环境问题引发的群众性事件以年均29%的速度递增；过去十年间，全国环境投诉信件由最初的每年几万封猛增到2005年的60多万封。（二）深圳特区背景深圳作为中国改革开放的首个特区，经济高速发展所产生的资源过度消耗和环境问题日益严重。特区内外的主要河流几乎没有一条不黑不臭，近年来阴霾天气一年达到100多天，城市土地资源已经到达难以为继的边缘，用水量不断攀升，深圳已跨入严重缺水城市的行列。正是在这样严峻的环境压力下，2007年，深圳市将环境保护提到前所未有的战略高度。2007年元月，深圳市政府发布了一号文件关于加强环境保护建设生态市的决定，为深圳市落实科学发展观和发展环境友好型经济模式指明了方向。“一号文件”指出，深圳将通过构建协调发展的生态经济体系、宜居的生态环境体系、和谐友好的生态文化体系、权责明晰的环境执法体系和保障体系，实现环境与经济社会的良性循环，到2020年全面建设成充满活力的可持续发展生态市。正是在这样的背景下，深圳开始转变经济增长模式，从资源消耗高、效益低下、污染重的粗放式型经济增长模式转变成资源消耗低、附加值高、污染小的知识经济增长模式。那么在这个过程中环境科研人员能为生态市建设做些什么呢？我们注意到，由于受到2008年北京奥运会“绿色奥运”旗帜的影响，近年来深圳市屋顶绿化产业发展很快，技术水平在全国处于领先地位。深圳市鑫淼森园林草坪有限公司开发的“超薄型屋顶绿化技术系统”首开国内第五立面生态绿化之先河。短短几年，迅速成长为中国屋顶绿化之标志性企业。此外，湖南长沙绿园草业有限公司，江西南昌金色雨林园林有限公司在屋顶绿化用草及基质培育方面做了许多建设性工作。屋顶绿化的节能效果在实践中已经得到了验证，但是其潜在的经济效益尚未被充分挖掘出来。这种现状为以屋顶生态处理系统处理城市生活污水、中水回用和发展循环经济提供了良好的发展空间和市场前景。同时，开展屋顶生态处理系统研究有助于提高自主创新水平，为产业结构调整创造新的机遇。深圳市的绿化在全国处于领先水平，公园及街道旁的可利用绿化空间已经饱和，但是深圳市的屋顶面积十分可观，大规模推广屋顶生态系统不仅能净化空气，缓和城市热岛效应，增加城市绿化面积，还能改善生态环境。近年来由于政府的大力推进，环境友好型的屋顶绿化发展很快，但是其巨大的市场潜力尚未被人们充分认识到。目前实施屋顶绿化的主体是政府大楼，这就意味着社会效益和环境效益比较好，但是经济效益还不明显。资本总是流向最能赚钱的地方，要想真正地推进屋顶绿化产业，没有企业家们最关心的经济效益是行不通的，政府应该设法通过宏观政策引导民间资本投资屋顶绿化产业。所以，深度挖掘该项目的潜在经济效益是本文要讨论的主要问题之一。笔者认为，把城市屋顶生态处理系统与中水回用有机地结合起来发展循环经济是提高该项目附加值的有效手段。如果政府能制定有利于该项产业发展的宏观政策来引导资本流向这块市场，就能创造新的经济增长点，加快宝安区产业结构的调整。为什么德国的太阳能产业发展走在世界前列？就是因为德国政府颁布了一系列鼓励使用太阳能的补贴政策，让老百姓得到了实惠。能得到实惠的事人人都喜欢做，德国人如此，日本人如此，中国人也不例外。（三）目的屋顶绿化与生活污水处理结合起来就构成了屋顶生态处理系统，可以从源头减轻污水处理厂的负荷，“就地处理，就地回用”也是节能减排的上上策。深圳市可进行屋顶绿化的面积达7000多万平方米。若按0.05立方米/平方米天的处理能力计算，屋顶生态处理系统对生活污水的潜在处理能力达到350万立方米/天，相当于50座中型污水处理厂。现阶段屋顶生态处理系统的技术瓶颈尚未攻克。上世纪80、90年代建设的普通楼房的屋顶只有300公斤/平方米左右的承重能力，屋顶生态处理系统通常要求土层厚度达到1米以上才能取得明显的净化效果，改造屋顶结构不现实。学者一般认为，生活污水在土层薄的屋顶生态处理系统停留时间过短，净化能力有限。此外，生活污水从地下化粪池抽到屋顶后会导致卫生恶化。以上两个主要问题基本构成了屋顶生态处理系统的技术瓶颈，目前在我国很少有学者涉足该领域的研究。不怕做不到，就怕想不到。笔者认为屋顶绿化与城市生活污水处理接轨在技术上并不困难。如果能够攻克相应的技术难关，就可以在楼顶建立微型生态污水处理厂，回用很方便，避免长期以来困扰中水回用的管道铺设问题。（四）意义屋顶生态处理系统研究的意义在于探索一条切实可行的绿色环保模式，减轻城市生活污水的排放总量，为深圳经济发展模式的转变和产业结构调整创造新的机遇。发展循环经济是贯彻落实科学发展观、实现可持续发展的有效途径，是破解宝安区“四个难以为继”的发展瓶颈和转变经济发展模式的必经之路。屋顶生态处理系统产业符合国家的宏观产业调整政策，相信在不久的将来能够逐渐发展成为一个新兴产业，具有相当突出的经济效益、环境效益和社会效益。二、主要研究内容、关键技术、特色和创新楼顶绿化是近年来城市人口急增、土地资源难以为继的后果和结果。怎样在现有的屋顶结构条件下，找出一条建设屋顶生态处理系统的路线，减轻城市生活污水的排放总量，并以处理后的出水回用来发展循环经济是本项研究的核心内容。屋顶生态处理系统的技术路线涉及到前处理系统，屋顶生态处理系统和出水回用系统。从可操作性来讲，直接从化粪池抽水，管道布置简单，容易实现，成本低。前处理系统可以减轻屋顶生态处理系统的负荷和消除臭味，但是由于楼内的空间有限，前处理设施必须占地很小，自动化程度高，无须专人看管，否则运行成本中的人工费用就会提高。考虑到屋顶的承重能力有限，处理系统必须设计得非常薄。怎样使这样薄的土层达到良好的处理效果是本项研究的难点，也是体现本项研究特色、创新的关键。屋顶生态处理系统的特点是建设费用低，运行费用低，同时又能改善自然景观。三、预期达到的目标、主要技术指标和水平在楼顶建立一套屋顶生态处理系统，每平方米的屋顶面积设计日处理水量为0.05m3/m2.d以上。示范工程建设部分投资约10万元，绿地面积约100平方米，每天处理生活污水约10立方米，处理后的出水达到GB18918的一级A标准，每年节省自来水约3000立方米，每年节省水费约10000元。出水用于景观绿化，减少了排向市政管网的污水。本项目仅仅起到示范效应，真正的建设费用和运行费用要规模化以后才能核算准确。四、项目拟采取的技术路线在本项目的实施方案中，应尽量减少对原有屋顶结构的改动。首先从化粪池抽取生活污水，加入特殊絮凝剂，固液分离后取上清液经大楼的外部把水抽到楼顶，采用比较低的水力负荷（0.05立方米/平方米.天）把进水均匀地布到屋顶生态处理系统。依出水的用途，建立回用系统。如果出水用于景观绿化，则可以直接自流到楼下地面的蓄水池，蓄水池的结构应与建筑布局协调，池内安装有水位控制器。高位时，抽水泵自动停止；低位时，抽水泵自动启动。这种间歇式布水方式有利于节能降耗，提高屋顶生态处理系统的处理效果。五、现有研发工作的基础、条件及需要解决的问题宝安区环保局十分非常重视科研工作和循环经济，一再强调以科技创新来提升环境管理水平。2007年10月31日，我们圆满了完成了生物膜反应器前处理人工湿地生活污水的研究，受到了评审专家的一致肯定。通过该研究课题，我们积累了大量的原始数据，对土地处理技术的理解比较透彻，为屋顶生态处理系统的研究开展奠定了坚实的理论基础和实践经验。已经取得的研究成果表明，出水的pH值、溶解氧、化学需氧量、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷、挥发酚、石油类和粪大畅菌群等十项指标全部达到国家地表水（GB3838-2002）III类标准，大大优于GB18918的一级A标准，已经具备进入中试阶段的基础条件。六、发展屋顶生态处理系统的循环经济应遵循市场经济规律企业是经济活动的主体，发展循环经济的主体自然是企业，政府的作用是制定合理的政策导向鼓励企业投资于该领域。成功的循环经济项目一定要符合市场经济规律，产生明显的经济效益，没有经济效益的循环经济示范项目不过是花拳绣腿，难以持久。过去，政府鼓励发展循环经济的办法，通常是把专项资金有选择性地给予一些在示范项目方面取得一定成绩的企业。这样的做法当然会起到一定效果，但是很难持久，因为这种小范围的扶持覆盖面有限，多数企业无法受益。笔者认为，政府应该学习德国和日本的做法，制定系统的政策把有限的资金扶持用于发展循环经济的产业而不是企业。只有产业发展了，从事这些产业的企业才会强大起来。深圳市可绿化的屋顶面积达7000多万平方米。如果屋顶生态处理系统能够发展成规模，每天处理的城市生活污水十分可观。对于发展屋顶生态处理系统的循环经济，我们不妨借鉴德国发展太阳能产业的成功经验，制定相关扶持政策，鼓励老百姓、政府办公大楼、企业每回用一吨水给予多少补贴，回用越多，补贴越多。这样谁都有公平的机会得到这些补贴，如果经济上划算，这项产业就能壮大起来。就拿太阳能产业来说，国内太阳能光热产业早在90年初展现了良好的发展势头。据有关部门的最新统计，到2005年底，中国太阳能热水器年产能面积已经超过1500万平方米，行业总产值达到150亿元；到2006年底，中国太阳能热水器年产能面积已经超过2000万平方米，占世界总产量的50%；目前，中国太阳能热水器运行保有量达到9000平方米，占世界太阳能应用面积的60%左右。但是，国内太阳能光伏系统的应用发展却非常缓慢，远远被德国、日本等发达国家抛在后面，主要原因就是光伏产业的投资大、见效慢，而政府又没能制定有效的政策扶持该产业的发展。我国的太阳能电池生产能力位居世界第三，大部分太阳能电池出口，自用的太阳能电池还不到生产能力的2%。只有产生经济效益的循环经济项目才有持久的生命力。2000年宝安区环保局作为责任单位，建设了工程总造价达2800万元的深圳观澜河治污应急工程，占地面积20000万平方米，当时每天处理30万吨观澜河污水，每日产生脱水污泥200吨。改善了观澜河水质，保证东深供水安全和保护深圳饮用水源。当时观澜河流域内每天有8万多吨生活污水未经处理排入河内，给观澜河造成严重污染。为此，深圳市、宝安区决定斥巨资在观澜镇建设大型污水处理厂，但由于污水处理厂建设周期长，于是决定在污水处理厂建设前建立工艺流程为絮凝沉淀一级处理的“应急工程”，处理后的出水流回观澜河。外界一般认为这是一个河流污水处理项目，其实笔者认为它也是一个循环经济项目。当时宝安区每年产生废酸约6000吨，怎样变废为宝在技术、经济和路线上并不容易。区环保局经过多次调查和反复研究，发现有一项可以把工业废盐酸转化成聚合氯化铁（净水剂）的技术专利。领导班子大胆决策，后来工业废盐酸变成了聚合氯化铁，并用于观澜河污水的一级处理。8年过去了，该项目仍运行良好，每天处理观澜河水40万立方米，取得了明显的环境效益、经济效益和社会效益。客观地说，这是深圳是最早、最成功的循环经济项目之一。总之，发展循环经济必须遵循市场经济规律，没有经济效益的循环经济示范项目不会持久。政府的引导作用非常重要，但是必须符合市场游戏规则，才能真正把发展循环经济落到实处。作者简介：彭春宏（1965-），男，吉林长春人，2000年从美国密西根州立大学化学系毕业并获得博士学位，现就职于深圳市宝安区环境科学研究所，从事环境科学方面的研究。主要研究领域包括入库河流污水的深度处理工艺、难生化降解有机废水的处理技术和太阳光室内照明系统的研究开发和推广应用。弓李（1980-），男，吉林长春人，曾在深圳市宝安区环境保护局质量建设中心、宝安区环境科学研究所、治污保洁办公室工作，现在深圳市宝安区环境保护局监督科工作。11蚌天惨量挫誊巢兼抖跑害帖息钧拓拘抢岁慨琅顶历十酌它仗晦氦翻抡摘煽乐糕盎酱破审胯熬啼题赖饱蕾胆婉吠杯忍秦戊遣笼赵轿潭聂摔防崖脑撼仟啸底讹益席诀捻乓垣悠绊治由彝毋盛摆创伪惦歪桨掸辽姐情及沽喝辕泄芍勘香仇锋钻重酶荧翠谷粮打橡瞥销埃认啄弛络估页毖仇综产玛俺匡苔灌妥土村罢滚