可持续城市污水处理系统及其在中国的应用

可持续城市污水处理系统及其在中国的应用

摘要

中国正面临着水危机。有多座城市玦乏足够的水资源，一半以上的河流

遭到污染。为在世纪实现可持续发展首先要为每一个人提供足够的水源和

保持良好、轻松的水环境。根据可持续发展观念在这篇文章提出了可持续城

市污

水处理系统概念。城市污水处理系统不仅是一个的基本的雨水和污水排水

设施、保护城市环境和公共水体，而且也必须有•助于恢复水环境以维持一个健康

的社会水循环。可持续城市排水系统应当以城市用水循环再用为基础以流域水资

源的再生和养分循环中心为焦点。深圳经济特区和中国北京地区已经推出。

关键词：水；资源；废水；再利用；可持续性；中国

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1引言

我国水资源稀缺。根据中国水利部发布的中国水资源公报,2004年中国水资源

总量为2.413X10i3立方米。它相当于人均每年1856立方米。其中23%,即

5.548X10.2立方米,用于农业、工业及家庭活动。同时,6930X10s立方米的废水

从城市排放出。数额不超过半数的废水受到二次处理。我国一半以上的江河受

到严重的污染。

为了解决水危机,中国政府发表了许多法规，研究提出了许多战略工程师

们己经规划及兴建了许多供水、污水处理工程。但随着中国经济的发展，水资源

日益短缺，中国泛博地区环境质量不断恶化。

为了解决中国水问题和实现可持续发展，一种新用水和处理策略必须建立。

基于传统观念的城市污水处理系统的运作是不能持久的，它必须改变。城市污水

处理系统,不仅是一个的基本的雨水和污水排水设施，保城市环境和公共水体。而

且也必须有助于恢复水环境,以维持一个健康的社会水循环。社会水循环定义为一

个系统,包括从天然机构引水，利用它并排放回水体。一个健康的社会水循环意

味着要适度取水、审慎用水、人为废水净化与再利用。要确保在江河上游的用水

不影响下游河道水体功能。最终目的是恢复保持城市或者流域健康的水环境及最

终实现水资源的可持续利用。一个健康的社会水循环也是建立城市再循环的一个

重要组成部份。

这篇文章的目的是讨论利用健康水循环观念，从功能和设计上考虑可持续城

市污水处理系统。本文将介绍一些城市规划的建议，以促进这种健康的水循环。

2可持续城市污水处理系统的发展

2.1城市污水处理系统的历史

最早的城市污水处理系统建成仅仅是，尽快从一个城市向城市下游河道运输

过多的陆上雨水。抽水马桶发明于18世纪，在19世纪欧洲各城市成为普遍。广

泛使用抽水马桶改善了城镇居民的卫生条件，但供水量和污水因此而大幅提升。

此时，下水道和径流污水系统建为合并的污水处理系统。城市污水处理系统的功

能变成这一组合系统，作为卫生工程的重要组成部份以保障居民不受细菌感染。

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但是，在这期间城市附近的河流和湖泊污染得可怕因为大量未经处理的废水

含有粪便和尿液。世纪莱茵河的污染是一个典型的例证。城乡居民居住条件的

改善是以水环境污染为代价而得到的。

废水处理技术的研究和实践始于世纪初，开始的情形是河流和湖泊污染严

重。在过去的世纪里废水处理技术随着污染物的清除急剧提高，这些污染物包

括悬浮固体、有机物，到后来的氮、磷酸盐，到最后的微量污染物质如消毒副产

物、激素类物质等。目前城市污水处理系统的功能如下尽快运输城市外表

的雨水和废水以防洪水和防止流行病的蔓延处理城市废水以达到或者超过

国

家或者地方规定的标准。

世纪可持续城市污水排水系统的格局

上述城市污水处理系统的功能是在水资源丰富足以炫耀，而废水倾入的河流

或者湖泊有足够自净的能力的假设下形成的。当人口不多或者不集中、工业不发达

时，这个假设是被支持的。随着工业的发展人们越来越集中，都市区形成。此

时传统的城市污水处理系统只能保护城市内的范围。城市周围地区因城市居民

创造的废水和其他废弃物受到严重污染。

从整个流域的恢复视角看，城市污水处理系统是整个水分循环的一部份。城

市污水系统的功能应该再评估，新任务应该得到支持。城市污水处理系统应发挥

重要作用健全水循环和可持续城市建设。如果我们把一个城市比作人体水可视

为血液。供水系统好比动脉，污水系统类似于静脉。污水处理厂可视为类似于

肝脏，因工厂净化城市废水的作用。城市污水处理系统必需要负责废水的采集、

运输、净化、改造。城市污水处理系统的关键因素是结束城镇水循环C

世纪城市污水处理系统的功能应该从传统的防涝预防到废水回收利用水

资源可持续利用和流域的恢复的建立。这个新的污水处理系统在本文中称为可持

续城市污水排水系统其主要特点表现在图中。

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在中废水处理的目的是废水生产再用，叫废水再利用生产厂。

和传统的城市污水处理系统中的废水处理厂有明显的区别。为了实

现可持续性城市污水处理系统，作为的关键部件，雨水下水道、污水处理

设施是重要的。雨水是最重要的地表和地下流动水来源不应象在传统的城市污水

处理系统中一样快速流向城市外。在中，城市雨水应尽可能的保留并应妥

善处理，以便城市的再循环。

生产废水再生厂的规模、地点、数量

按传统城市排污系统规划的规定，再生水生产厂应位于城市的下游。但这种

安排使再生水的来源远离自己的消费者。因此增加了再生水管道系统的投资和运

行成本。这将是不利的，因为消费者要花费更多的金钱去使用再生水。因此以

下儿项应彻底调查才可以决定污水分离区和的数量功能分类及城市的

地形目前废水、雨水管道的分布接纳污水的水体环境容量目

前和未来需求再生水的位置和尺寸。

根据以往的经验大型的废水处理厂更高效，且每立方米废水建造和

运行的成本低于小型的。因此，在传统的城市污水处理系统中建

得尽可能的大，许多城市惟独一个在城市下段的。但在用于设

计中，这个经验未必合用因为如果惟独一个地处城市下游，要建再生水泵

站，废水和再生水的管道长度就会过长。于是决定数量的多少不能局限于

传统经验应谨慎考虑再生水的实际需求。不应像传统型态的城市污水处理

系统中的规划一样集中在城市下游所在地。在上游或者下游或者污水管线

上的

整个城市可设大、中、小型的使再生水管道可以缩短降低废水再生的生

产成本。

废水处理程度与方法选择

在传统概念下的城市污水处理系统中国的许多城市中相当重视废水的二次

处理，以达到综合废水排放标准o但在多数情况下是不足兴建

的。为了提高污水回收额恢复城市下游水环境，必须使用深度处理乃至超深度

处理增加废水的排放标准。当规划一个应考虑废水超深度处理的可能性。

至少应预留足够的空间供未来增设超深度处理单元。

由于决策官员的反对及巨额的建造和维修费用，在中国规划建设深度或者超深

度污水处理厂存在着很大的艰难。环境与民间研究者和工程师对的概念和

效益起到重要的宣传作用。

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在目前中国大部份地区传统的城市污水处理系统，废水处理厂（）典型

的二次处理已经彻底建立后，又增添了废水回收的先进工艺。二次处理的污水变

成为了废水再利用生产厂进水。当考虑废水从初步到深度处理的整个过程,

这种格局使得管线太长、过程太复杂、再生水的生产成本太高。在中，用

于传统污水处理厂的工艺选择原则不适合的规划设计提到废水处理的方法

选择时，一级、二级和三级处理或者深度处理单元应被视为对整个系统的一部份。

从整个处理顺序上要合理分配去除碳、氮、磷等污染物这是在再生水生产全过

程（）之后的观念，在中国已研制约余年。

可持续城市污水处理系统在中国的实践

深圳经济特区

深圳是中国第一大经济特区也是我国水资源最贫乏七个城市之一。据早些

时候的计划在东深供水工程和东部水源工程建成之后，每年惟独亿立方米

水可供给深圳这即为深圳经济特区市民人均每年用水立方米。水资源短缺

是制约着深圳地区发展的关键因素。

与此同时深圳市水环境的污染严重虽然经二级处理的废水量占深圳经济

区废水总排放量的，但根据中国地表水环境质量标准，大部份

流经该区河流的水流质量是第五级。也就是说，在河水中五天生化需氧量

的浓度超过亳克升溶解氧含量不超过亳克公升深圳河流中没有生命，水

体的颜色是黑色的，且河流附近有异味。

为了恢复深圳经济特区水环境实现水资源的可持续利用，在年引导了

一个废水回用项目。年，中国东北市政工程学院已完成污水回用系统的具体

计划。根据这一仍未实现的计划再生水管网分为六个部份，如图所示管线

总长度约千米再用水总量每天估计有万立方米。

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J.Zhangetal./ResourcesConser\,utu)nandRecyclingxxx(2007)x.u-xw7

Fig.2.SketchofreclaimedwastcuatcrsysteminShenzhenCity.

图深圳市再生水系统略图

每一个的规模和地点的确定都需审慎考虑再生水消费者的分配、深圳地

区的地貌、目前污水管线位置等。

当所有已彻底建成模式将改变，其中的地点均为城市下游，深

圳经济特区的城市污水处理系统将成为水资源循环中心。这将是概念的应

用。

北京地区

北京地区的全年降水量为毫米水资源量每年人均不超过立方米。根

据中国地表水环境质量标准，北京地区的地表水水质低于第五级。

二十一世纪初始兀年，地下水受到严重的开采，地下水水平面每年下降米。

年，北京市政府和中华人民共和国水利部批复了《世纪初期至

首都可持续水资源利用规划》。在同年六月北京废水研究组授权北京

地区再生水规划纲要。在这份报告中，的设计和相关的再生水管线罗列如

图所示。北京奥运行动规划承诺北京废水二级处理率将达到以上，并努力

达成年前废水回收率为。的名称及有关的管道估计到年前

完成，见表。所有这些计划意味着北京地区将应用O

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Fig.3.Sketchofredaimedwaste*1MersysteminBeijingdty.

图北京市.再生水系统哈图

表估计到年前完成的北京地区再生水系统

的规模公吨每天