探索污水零排放構建無(wú)污水管網(wǎng)城市

[來(lái)稿選登]探索污水零排放構建無(wú)污水管網(wǎng)城市福建泉州經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區市政公司王曉川摘要為破解城市污水零排放這一難題,該文提出將城市污水轉化為沼氣新能源與水資源,構建無(wú)污水管網(wǎng)城市的新設想。關(guān)鍵詞:城市污水零排放沼氣分散處理管網(wǎng)議定書(shū)》,并積極參與國際社會(huì )應對全球氣候變.1問(wèn)題的提出化。為有效控制溫室氣體及污水排放等我國投幾十年前,我國政府就+分重視沼氣的開(kāi)發(fā)人了巨額資金,污染減排工作取得了積極進(jìn)展。和利用,早在1982年美國舉辦的世博會(huì )上中國館全國設市城市污水處理率已由2005年的52%增就展示了我國當時(shí)的農村沼氣。至今沼氣技術(shù)已加到2007年的63%,全國七大水系的水質(zhì)總體比較成熟,并取得了可觀(guān)的效果,得到一-定程度的保持穩定,407個(gè)國家監控斷面中,劣V類(lèi)水質(zhì)斷推廣。然而,在人口密集的城市中污水所產(chǎn)生的面所占比例與2006年相比下降了2. 4%。但我沼氣能量巨大,至今尚未獲得開(kāi)發(fā)與利用,白白地國水環(huán)境安全仍面臨威脅，全國七大水系中,劣V從樓下化糞池及污水管網(wǎng)系統中排人大氣,非常類(lèi)水質(zhì)斷面占23. 6% ,超過(guò)五分之一,距離完成可惜!事實(shí)上,城市中--座高樓居住的人口相當“十一五”規劃綱要提出的主要污染物排放達標于農村的一個(gè)小村莊,高樓下建-一個(gè)沼氣池,相當依然有較大的差距,減排的達標任務(wù)仍十分艱巨,于小村莊家家戶(hù)戶(hù)建沼氣池所產(chǎn)沼氣的總量,而責任與壓力很大。我國是能源短缺的國家,又是成本卻很低。據資料統計,我國城鎮人口占全國一個(gè)耗能大國, 燃煤發(fā)電占全國發(fā)電總量的總人口的近50% ,污水既集中,有機物含量也多，78% ,溫室氣體排放居世界第二。我國嚴重缺水，而這些污水排人水體既影響水環(huán)境安全,又十分同時(shí)污水排放量巨大,年污水排放量達800億t, .浪費?！俺鞘?讓生活更美好”是2010年上海世90%的污水未經(jīng)處理就直接排人江河湖海,水污博會(huì )的主題。自古以來(lái),城市地下污水管網(wǎng)系統染又促使水資源短缺進(jìn)-步加劇,形成惡性循環(huán),的延用,為人類(lèi)社會(huì )文明做出了巨大的貢獻，然.已經(jīng)成為影響我國環(huán)境的主要問(wèn)題之一。水是國而,隨著(zhù)城市化的高速擴展,人口高度集中,世界家建設發(fā)展的戰略性資源,現卻成為制約我國經(jīng)各城市中的污水管網(wǎng)系統縱橫交錯,施工與維護濟社會(huì )可持續發(fā)展的“瓶頸”，應該從根本上破解成本高,已給城市造成巨大的壓力。尤其是它的長(cháng)效治理污水、提高水資源利用率的難題。展開(kāi)面積巨大,直接為蚊蠅、蟑螂、老鼠等害蟲(chóng)提3城市污水治理 現狀及存在問(wèn)題供繁殖與生存空間,數以萬(wàn)計的污水井口不斷冒出夾帶病菌的臭氣,引發(fā)與傳播疾病，直接影響城我國城市現行的污水處理是這樣的:由縱橫市衛生環(huán)境。因此,筆者設想移植農村成熟的沼交錯的城市污水管道系統排放出的污水，通過(guò)污氣工程為城市所應用,構建無(wú)污水管網(wǎng)城市,對污水泵站集中到污水處理廠(chǎng), 經(jīng)過(guò)二級生化處理,通染減排、環(huán)境保護工作可起到事半功倍的作用。過(guò)沉淀等物理處理后,進(jìn)人曝氣池,經(jīng)活性污泥生物處中國煤化工集中處理方法2責任與壓力帶MHCNMHG我國已簽署《聯(lián)合國氣候框架公約》和《京都U城巾生活巧水果中處埋需要縱橫交錯2010年第24卷第6期37的城市污水管道系統、集中污水泵站等基礎設施，治污選擇。零排放污水分散處理利用系統]是不但投人的資金額巨大,而且這些展開(kāi)面積巨大一種生態(tài)工程方法,其基本原理是將-一戶(hù)家庭-的污水管道設施構成-一個(gè)永久性的、巨大的細菌、幢高樓或一座公廁的污水通過(guò)生物發(fā)酵沼氣化病菌繁殖區,是疾病引發(fā)與傳播的源頭,尤其是醫后,就地分散排放到植物綠化地上,利用土地植物院排放的污水,直接影響城市居民的生活環(huán)境與吸收分解凈化污水。當生活污水由高樓排污管沖身心健康。如至2009年底,福建省泉州市污水管人發(fā)酵罐內時(shí)，重力加速度的能量在重力攪拌導道總長(cháng)1 280.8 km'l ,比總長(cháng)1 068.6 km的武廣流槽的作用下形 成旋渦，攪拌罐中的污水。污水高鐵還長(cháng)。通過(guò)連通管依次流人一個(gè)至多個(gè)發(fā)酵罐中,在一②由于沼氣難以收集利用,城市生活污水排定溫度、濕度、酸度和缺氧的條件下,經(jīng)嫌氣性微放所產(chǎn)生的巨大沼氣量從樓下化糞池、污水管網(wǎng)生物發(fā)生作用產(chǎn)生可燃氣體B] ,即沼氣。它上升中排入大氣,-方面使可利用的寶貴清潔能源白到發(fā)酵罐中的污水表面空間,產(chǎn)生的壓力隨沼氣白浪費,另一方面一個(gè)甲烷分子的溫室效應是二量的增加而增大,迫使經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后的滅菌、氧化碳的20倍,加劇大氣的污染。無(wú)臭味含富營(yíng)養的沼液,通過(guò)水壓限位管流人分③污水集中處理系統的建設運行、維護費用散排水系統中的集水罐內,然后通過(guò)帶閥門(mén)開(kāi)關(guān)較高,占地面積大,工期長(cháng)。常見(jiàn)的問(wèn)題是雨污水的水管 ,分散排人植物凈水系統中,按需輸送灌溉管錯接,雨、污水混流;井蓋丟失,影響安全;管網(wǎng)堵到植物綠化地上,或近郊農田、或作為工廠(chǎng)化農業(yè)塞,污水橫流及管網(wǎng)改建等。需要城市規劃、市政、的蔬菜無(wú)土栽培液。交通.衛生等眾多單位與部i ]間的配合、理順。零排放污水分散處理利用系統相當于沼氣池④資金的投人大,與回收不成比例。據統計+污水窖+排灌管,可從污水中收集利用沼氣能資料,南方城市污水處理1 m'的投資成本為1000源和沼液水資源,它能有效利用大自然中生物界~2000元,運行費用為0.4~0.6元。建造污水和植物界的巨大能量來(lái)生產(chǎn)沼氣、凈化污水,它幾處理廠(chǎng),僅縱橫交錯的城市污水管道系統就是城乎不占用土地面積，幾乎不需要城市地下污水管市建設中-個(gè)巨額投資項目。網(wǎng)系統,方便、有效、經(jīng)濟、實(shí)用地將一幢高樓、一上述因素嚴重影響污水資源化處理再利用的座公廁、-一個(gè)菜市場(chǎng)、-一個(gè)畜牧場(chǎng)或一個(gè)屠宰場(chǎng)的普及與推廣。當前世界上不少?lài)覟榭朔彼奈鬯偷厥占?、就地處理、就地利?并對從污水困難,積極地將城市污水開(kāi)辟為新水源,被稱(chēng)為中獲取的沼氣、沼液、沼渣進(jìn)行商品化管理,即污“中水回用”。如新加坡將污水通過(guò)生物、化學(xué)、水的零 排放,構建無(wú)污水管網(wǎng)城市。它不但減輕物理綜合處理及采取反滲透水處理技術(shù)而重新應缺水城市的用水緊張狀況,而且為城市提供一片用。但也有較明顯的局限性:-是成本高,只能用片生機勃勃的綠化帶、連續不斷的地下補給水新于少部分水補給及國家水資源應急之用;二是涉鮮的空氣、清潔的能源。擴大了城市蓄水涵養區及重修地下污水管網(wǎng)的新增費用;三是破路施工的綠化面積,促進(jìn)區域林草植被的大幅度擴展,有影響交通、市政的地下其它管網(wǎng)設施,如光纜、水利于城市生態(tài)環(huán)境。這樣既緩解了水資源短缺的管等,需眾多單位與部門(mén)配合理順;四是含富營(yíng)養矛盾,又能減輕水污染,提高城市空氣質(zhì)量,解決.的中水影響近海水域,對富營(yíng)養成分再處理增加當前棘手的污水排放及管網(wǎng)設施的巨額資金成本。如福建省泉州市政府連續4年(至2009問(wèn)題。年)共投入42.12億元治污費用。以下附圖說(shuō)明。綜上所述，現行的治污手段有很大的局限如圖1所示,當生活污水由排污管1沖人發(fā)性一治標難治本。酵罐2時(shí),重力加速度的能量在重力攪拌導流槽11的作用下,攪拌發(fā)酵罐2中的污水。污水通過(guò)4創(chuàng )新治污思路連通管12流人發(fā)酵罐2中,經(jīng)嫌氣性微生物作用4.1 霉排放污水分散處理利用系統介紹產(chǎn)生沼氣上升到發(fā)酵罐2中的污水表面空間,壓.針對上述的問(wèn)題,必須轉變觀(guān)念,創(chuàng )新治污思力隨中國煤化工事后的富營(yíng)養路。目前國內的“零排放污水分散處理利用系沼液，JMHCNMH(罐9、水管10,統"已獲國家發(fā)明專(zhuān)利,不妨可作為一種創(chuàng )新的灌 溉綠的作用。利用38《城市公用事業(yè)》123456水-植物-清水的良性循環(huán)系統,獲得的是連續不斷的地下補給水、擴大了蓄水涵養區,促進(jìn)林草植被的大幅度擴展,減緩沙塵暴及水土流失,控制可地面沉降,有利于生態(tài)環(huán)境。如果將全國年排總量達800億t的污水轉換成中水,按水費+污水.處理費1元/t計算,每年有800億元的利潤。單沼液，即可填補全國年缺水總量400億t,緩解我2)國每年因缺水造成糧食減產(chǎn)300億~400億kg的3,現況”,這是福建省糧食總產(chǎn)量700萬(wàn)t的5倍!又有肥水供給,滅少化學(xué)肥料對環(huán)境的危害,促進(jìn)可持續發(fā)展的無(wú)公害農業(yè)經(jīng)濟。我國地下水已超采面積達18萬(wàn)平方公里,地面沉降已給城市造成圖1零排放污水分散處理利用 系統.十分嚴重的經(jīng)濟損失。而中水回用,它可減緩及自然生態(tài)系統,達到污水零排放、資源化處理、全控制國土面積達6.4萬(wàn)平方公里及70余座城市部利用的目的。地面沉降狀況,經(jīng)濟與社會(huì )效益顯著(zhù)。該技術(shù)破解了治污的難題一即污水處理后③在公共衛生方面,經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后的污的利用問(wèn)題，水資源短缺及節能減排有望得到水是無(wú)菌、無(wú)臭、無(wú)味的沼液,大大減少了病菌的緩解。傳播途徑,有著(zhù)較大的社會(huì )效益和環(huán)保效益。4.2 零排放污水分散處理利用系統的可行性④在資金投人方面,它不必建設污水處理廠(chǎng)分析及鋪設管網(wǎng),不必動(dòng)遷民居與征地等。農村沼氣工程已相當成熟，如為城市所用,可⑤該新技術(shù)可工廠(chǎng)化成批生產(chǎn),成本低,有行性強。況且,這只需縣沼氣辦就能實(shí)施的沼氣望形成一種新興的產(chǎn)業(yè)鏈一污水 資源和可再生工程,可操作性強。它能應用于農村改廁，更可應能源利用的雙重循環(huán)經(jīng)濟。用于城市公廁及化糞池改造。因為化糞池的容量⑥最大的經(jīng)濟效益是國際上的碳排放交易大小是依據建筑設計要求與規范所確定;將現有和節能減排、低碳循環(huán)經(jīng)濟。的化糞池改為沼氣池,利用的是原空間;幾幢高樓目前污水集中處理需用大量的化學(xué)劑,中水排放的大量有機物沉積于池底,濃度高,招氣產(chǎn)量很難達到無(wú)菌、無(wú)臭、無(wú)味的效果。更難的是中水大,比在農村建造百個(gè)還經(jīng)濟;沼氣無(wú)需處理可直回用管的鋪設，又要在街道上重新開(kāi)挖,造成多方接為城鎮垃圾發(fā)電廠(chǎng)提供能源。面的影響。經(jīng)污水處理廠(chǎng)處理過(guò)的大量中水,至4.3污水零排放與 目前污水集中處理的經(jīng)濟效今還無(wú)法利用,它夾帶的化學(xué)劑集中排入水體,局益對比部影響水質(zhì)。污水集中處理無(wú)法從根本上達到循①僅城市收集利用沼氣- -項按每十人每月環(huán)經(jīng)濟的治污目的。排放污水可產(chǎn)生可燃氣體14.5 kg(價(jià)值100元), .5總結我國城鎮人口6億計算,每年有720億元的利潤空間。如果按全國13億人計算,該利潤空間是上述是筆者大膽探索,為破解城市治污難題1 560億元，比2008年福建省財政總收入1 516.33所提,它可平移縣沼氣辦農村改廁的技術(shù)與施工億元還多。收集的沼氣量年達226.2億kg,相當.隊伍,為城市公廁及化糞池改造所用。如果將城于二氧化碳減排4.524億t(未包括利用沼氣減排市改廁與農村改廁同樣納人推廣應用,我國年排燃煤產(chǎn)生的二氧化碳)，如果再收集利用畜牧場(chǎng)800億t污水將可轉換為沼氣能源和污水資源,從的污水沼氣,該利潤空間保守估計也將超過(guò)2000根本.上解決治污難題。首先,可收集的沼氣量年億元。巨大的沼氣量相當于- -口用之不竭的油氣達226.2億kg,相當于減排二氧化碳4.524億t;其次,實(shí)現中水回用.可埴補全國年缺水總量400井,是一種寶貴的可再生清潔能源。②中水回用,沼液可就地分散排放到植物綠億t,中國煤化工解我國每年因缺水道YHCNMHGkg的狀況,確化地上,利用土地植物吸收分解凈化污水,形成中2010年第24卷第6期39，來(lái)稿選登]南海市桂城水廠(chǎng)的節能措施一壓力預測控制與CFD設計葉輪廣東惠州市自來(lái)水總公司張戎,游慶元廣東南海市自來(lái)水公司桂城水廠(chǎng)陳超明摘要依據現有管網(wǎng)SCADA數據建立出廠(chǎng)壓力設定曲線(xiàn),基于此作供水系統仿真,生成泵高效運行曲線(xiàn)參數為CFD設計制造新葉輪提供依據，制造符合要求后換裝于原泵體內。試運行結果表明,千立方米水節電率達到7.62%;其中不合設計要求的新葉輪重做達到要求后,可實(shí)現10%以上的節電率(仿真目標)。關(guān)鍵詞:綜合節能預測控制 仿真CFD 設計SCADA水廠(chǎng)節能措施主要包括:建立出廠(chǎng)壓力預測2 應用實(shí)例控制系統,依據實(shí)時(shí)流量預測設定出廠(chǎng)壓力并滿(mǎn)足管網(wǎng)所需壓力水量;因為泵產(chǎn)品(包括采用2007年9月水廠(chǎng)節能系統試運行。南海市CFD( Computational Fluid Dynamics) 設計制造的有兩座水廠(chǎng)向同一管網(wǎng)供水,其中桂城水廠(chǎng)設計高品質(zhì)泵) ,并未依據水廠(chǎng)管網(wǎng)運行特征而設計，的供水量為38 x 10*m'/d,實(shí)際最高供水量46 x .在水廠(chǎng)運行效率不高，所以需建立描述水廠(chǎng)管網(wǎng)10*m'/d,千立方米水電耗為182.3 kWh,配水單位運行特征的數學(xué)模型參與仿真生成泵高效運行的水量電耗3.68 kWh/1 000m'●m,小于建設部曲線(xiàn)及參數,為CFD設計制造新葉輪提供依據，[1994]574號文規定的4.0 kWh/1 000m'●m,水.從而提高泵的運行效率。.廠(chǎng)管理水平已較高;第二水廠(chǎng)供水量為50x 10*m'/d。供水管網(wǎng)56個(gè)測壓點(diǎn)每15 min 采集- -次1節能系統數據,SCADA數據齊全。水廠(chǎng)節能系統由3部分組成:①依據SCADA2.1 壓力設定曲線(xiàn)與出廠(chǎng)壓力預測控制模型數據仿真生成控制模型和泵高效運行曲線(xiàn)參數;依據最近12個(gè)月管網(wǎng)SCADA數據,采用混②CFD軟件設計制造新葉輪;③變頻器及控制合遺傳算法建立出廠(chǎng)壓力設定曲線(xiàn)模型(見(jiàn)圖系統。1) ,描述出廠(chǎng)水量、出廠(chǎng)壓力、管網(wǎng)水頭損失三者保國家糧食安全;其三,免去城市地下污水管網(wǎng)系晚報,2010-07 -20.統,控制地面沉降,減緩給城市造成的壓力,從而[2]王曉川.零排放污水分散處理利用系統[P].中國專(zhuān)達到事半功倍長(cháng)效治理生態(tài)環(huán)境和節能減排的目利:02148381.7 ,2007 -08 -08.的。更大的意義在于保護地球環(huán)境,促進(jìn)糧食增3]陳汝深,袁錫斌，徐靜波沼氣的利用[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1978.141.產(chǎn),讓人水和諧成為現實(shí),推進(jìn)水資源利用、低碳[4] 李仰斌.貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)促進(jìn)節水灌溉健康發(fā)經(jīng)濟和社會(huì )可持續發(fā)展,為神州大地的水更清,地展[N].經(jīng)濟日報,2008 -12-23.更綠,天更藍做出貢獻。(收稿日期:2010-11 -09)參考文獻.中國煤化工[1]朱娟娟，蘇欣.近海治污取得階段性成效[N].泉州MHCNMHG4(《城市公用事業(yè)》