2012城市雨水資源化處理與水環(huán)境改善研討
合流制與分流制都應(yīng)對(duì)雨水徑流進(jìn)行處理和利用
長(zhǎng)期以來,我國(guó)對(duì)排水系統(tǒng)的合流制和分流制存在著片面的認(rèn)識(shí)和工程實(shí)踐,普遍認(rèn)為分流制是先進(jìn)的,而合流制是落后的,而且認(rèn)為分流制排水系統(tǒng),只需要對(duì)城市污水(包括生活污水和工業(yè)廢水)進(jìn)行處理,而無需對(duì)雨水徑流進(jìn)行處理。這與國(guó)際尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家城市排水體系的普遍觀念與實(shí)踐背道而馳。在國(guó)際上的普遍做法是,為了保持城市或排水系統(tǒng)所服務(wù)區(qū)域的水環(huán)境潔凈和水資源的開發(fā)利用,無論是分流制還是合流制排水系統(tǒng),都要對(duì)雨水徑流進(jìn)行處理凈化和資源化利用。例如,德國(guó)魯爾河管理協(xié)會(huì)所屬的污水處理廠共有83座,而建造和運(yùn)行的雨水徑流處理廠則多達(dá)512座(2002年),而且雨水處理設(shè)施逐年呈正比迅速上升(見圖10),經(jīng)處理凈化后排入魯爾河及其支流的水庫或河道中,作為飲用水和景觀用水的補(bǔ)給水源之一。
歐洲和北美,其合流制下水道雨季不僅截流相當(dāng)于污水流量1-3倍的雨水徑流并予以處理,而且還對(duì)溢流出水進(jìn)行處理與回收利用。外國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家一些城市的河流和湖泊潔凈與美觀,不僅依靠高的污水處理率,還要依靠高的雨水徑流處理率。我國(guó)許多城市即使污水處理率已高達(dá)90%以上,甚至出水達(dá)到1A或1B標(biāo)準(zhǔn),但市區(qū)水體污染仍較嚴(yán)重,原因主要在于對(duì)雨水徑流未做任何處理。由于我國(guó)城市的地面、屋頂和大氣污染都比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家嚴(yán)重,雨水徑流的污染負(fù)荷要比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家高出數(shù)倍。污染嚴(yán)重的雨水徑流不經(jīng)處理排入城區(qū)河流或湖泊必將造成嚴(yán)重的污染。因此,我國(guó)城市的排水系統(tǒng),無論是分流制還是合流制,都要對(duì)雨水徑流進(jìn)行認(rèn)真的處理、凈化與回收能利用。
雨水徑流的最適宜處理技術(shù)是雨水徑流沉淀池(或沉淀塘)、雨水凈化塘、地表徑流人工濕地。裝填生物膜載體填料的雨水凈化塘和種植蘆葦、蒲草、香蒲等挺水植物的地表徑流人工濕地,都能高效地處理從含較高濃度污染物的初期雨水徑流到低濃度的后期雨水徑流。活性污泥工藝與系統(tǒng)只能有效處理濃度較高污水,如BOD5≥100mg/L, COD≥150mg/L等,而凈化塘和人工濕地則可處理BOD5≤20mg/L、COD≤50mg/L的后期雨水徑流,并使最后出水達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)的III-IV類標(biāo)準(zhǔn),并可作為生態(tài)景觀、澆灑綠地、工業(yè)用水、甚至飲用水源等多用途的水資源予以利用。
3.結(jié)論
雨水徑流應(yīng)作為城市水體的主要污染源和主要的水資源之一來對(duì)待和處理。無論是分流制或還是合流制排水系統(tǒng),都應(yīng)對(duì)雨水徑流(尤其是污染重的初期雨水徑流)進(jìn)行處理、凈化和利用,實(shí)現(xiàn)雨水的資源化。雨水徑流的有效處理技術(shù)是:雨水沉淀池或沉淀塘、雨水凈化塘和地表徑流人工濕地。
在有條件的地方,應(yīng)盡量建造塘-濕地生態(tài)系統(tǒng)來對(duì)污水處理廠的二級(jí)出水和雨水徑流進(jìn)行深度凈化。這既可生產(chǎn)高質(zhì)量的出水(其水質(zhì)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量IV-III類標(biāo)準(zhǔn),又能減少溫室氣體的產(chǎn)量和排放量,因?yàn)樘?濕地處理系統(tǒng)通過藻類和其他水生植物的光合作用能使CO2轉(zhuǎn)化成初生態(tài)氧。因此,多級(jí)塘和人工濕地組合系統(tǒng),能同時(shí)去除污水的COD(BOD)和CO2溫室氣體,這與活性污泥和生物膜等常規(guī)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在去除COD的同時(shí)產(chǎn)生大量的CO2不同,是環(huán)境友好的污水和雨水處理系統(tǒng)。
城市河流、湖泊和水庫,其主要污染有二;一是有機(jī)物降解的生物耗氧污染,導(dǎo)致厭氧腐敗使水體發(fā)黑發(fā)臭;二是營(yíng)養(yǎng)物導(dǎo)致的富營(yíng)養(yǎng)化,導(dǎo)致水體水華變綠發(fā)臭。目前對(duì)有機(jī)物(COD和BOD)去除易于實(shí)現(xiàn),而營(yíng)養(yǎng)物的去除相對(duì)困難。目前許多污水處理廠在運(yùn)行中其出水的總氮、氨氮和總磷很難同時(shí)達(dá)標(biāo)。而城市淡水水體的富營(yíng)養(yǎng)化的限制營(yíng)養(yǎng)物是磷而不是氮,因此,城市水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治和污水處理廠出水應(yīng)把重點(diǎn)放在磷的控制上;只要水體中的TP≤0.01mg/L,即是氨氮和總氮濃度各在10mg/L左右,水體也不會(huì)發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。北京奧林匹克湖的再生水和雨水補(bǔ)給的實(shí)踐就是最好的證明。如果污水處理廠出水直接排入近海,則限制性營(yíng)養(yǎng)物是氮而不是磷,則該處理廠的運(yùn)行應(yīng)重點(diǎn)控制總氮和氨氮的排放濃度,使指達(dá)標(biāo)排放,否則就會(huì)發(fā)生赤潮。
表1、各國(guó)雨水徑流中污染物含量統(tǒng)計(jì)