扫二维码关注
掌握行业一手资讯

【对话给排水】城市给水&排水系统

2016-03-14

 
    城市给水和污水的处理与管理是城市基础设施建设和管理的重要内容,它随着城市的兴起而出现,随着城市化的进程而发展。但是,工业革命以来的社会巨变,使人类社会的城市化急剧加速,高度城市化所造成的问题在世界各地比比皆是,严重制约了人类健康、和谐社会的构建和发展。
 
   中国自改革开放以来,经济社会高速发展,城市化速度加快,城市基础设施建设滞后所造成的水环境污染问题十分突出。中国是一个人均水资源缺乏的国家,水源性缺水问题很突出。随着城市化的加快,作为城市最重要基础设施之一的给水、排水系统的建设和管理,将面临更大的压力,应对这种局面,必须有新的水管理策略。
 
一、早期的城市水管理模式
    19-20世纪,随着人口密度1:3的增大,过于集中的城市水管理的方式对城市及其更广泛地区水环境的影响是灾难性的。洁净源水的汲取和污水的再注入,导致了严重的水体污染,从而明显削弱了当地水的自然循环。因此,要实现集中式给水和污水收集,必须对源水进行强化处理以获得饮用水,而在污水排放到自然系统之前也必须进行处理。
 
    下图所描绘的是传统的重力流城市污水系统的历史发展。最原始的城市排水系统是自然敞开的沟渠,主要用于排除雨水。随着城市的发展,排水设施被改造成人工的管道,功能第一次扩展,也用来排除城市生活污水;排水设施功能第二次扩展,包括了工业废水的排放;这些混合污水最终在城市污水处理厂得到处理,然后排放到天然水体中去。在l9世纪后期直到20世纪,这些措施对减轻工业化和城市化带来的水污染问题发挥了重要作用。


 
    这种思想带来的最明显的问题是,系统的功能被扩展或滥用,进行生活污水之外其他物质的收集和排放。本来生活污水中含有的杂质多数是来自天然的可生物降解的,而其他通常有害的人造工业废弃物难以生物降解。这种系统的缺点也在于此,源于城市雨水径流和生活污水的各种污水流在系统内混合,来自工业源的优先控制污染物也被包含在其中,这极大地增加了污水的处理难度。
 
二、现代化的城市排水系统
 
传统集中式水系统存在的缺点
多年的经验表明,传统集中式水系统存在以下一些严重的缺点:
1、在大的居民区内,更多的是在城市、大城市和超大城市的周边,水文循环和城市水源受到严重的污染和破坏;
2、复杂城市系统永无止境的增长,对污水收集系统容量的要求不断增加。这不仅由于不断扩大的城市产生了越来越多的污水,而且由于不透水排水面积的增加导致了城市暴雨径流量的增加;
3、由于所有废物成分在单一的系统中收集、混合和运输,污水处理、污水及其某些组分的回用变得极其困难。
 
对传统污水系统的改进
要克服原有城市水系统的缺陷,必须要对其进行改造,包括污水收集基础设施系统的变化,以及给水管网系统的变化。
1、通过对城市地面的改造将城市降水渗入到地下水中。这对改善城市水文循环、减缓城市“地下水漏斗”的形成是十分重要的;
2、用雨水部分地代替生活用水和工业供水,不仅可以节约水资源,而且减少了城市污水的排放量;
3、工业企业内部的水处理和重复利用。这也可以节约水资源,减少污水排放量。不仅发达国家,中国也对工业用水的重复利用率颁行了较严格的规定。


 
通过以上的改进,使传统的城市污水系统走向现代化。这种改进不应是一次性的行动,而应当是一种循序渐进、持续不断的过程。这一过程在强度和方向上存在不确定性,一方面取决于技术进步,另一方面取决于财政、组织以及法律上的约束。
 
三、未来城市水环境管理理念
城市水管理的规则
温故而知新,分析过去就能预测未来。了解过去的发展成就和失误,就容易找到解决未来问题的办法。在确认过去的成绩和问题的基础上,经过演绎和外推,能得到以下3条关于城市水管理的“规则”:
1、要用“整体论”的思想路线解决给水和污水管理的所有问题;
2、必须贯彻“节约”的用水原则;
3、必须“共享”资金、技术和操作经验。
 
规则的内涵
1、首先,将城市水系统管理作为一个整体来处理,意味着从组织上、建设上和操作上不再把给水输配和污水收集分开,要学会将这些任务完全按照质量守恒的原理进行处理。各种水流和许多不同的物流进入市政规划区域,而所有的这些物质必须离开这个封闭的区域。正如“欧洲水框架指导”那样,我们必须分析和优化总体的市政水循环。此外,我们要认识到保护整个水生态系统才是面向未来的整体水管理的正确道路。德国关于不同层次水环境,如对养鱼、娱乐、生活给水等的定义,进一步显示了这一思想的本质;
 
2、第二条规则,尽可能地节约用水,即使在没有直接缺水问题的区域也要节约用水。遵循这一规则必须体现在用水的诸多方面,居民用水需求通常更多的是一个基础设施的问题,而不是可用水总量的问题。未来城市水管理方面,节约用水可以通过以下两种途径实现,一种是在缺乏水资源的地区不向水资源丰富的地区输出耗水量巨大的农产品,另一种是在财政困难,特别是在缺乏水资源而又缺少城市基础设施的地区,不再千方百计地投资建设污水收集和运输系统。
 
3、第三条规则,实行水系统管理的资金、技术和操作经验的国际“共享”。从全球来看,健康、安全用水的缺口是巨大的,解决这一问题取决于道德和经济的考量,这已经成为国际共识。许多“水管理有问题的地区”缺乏资金、技术和操作经验,但是这些资源可以从其他地区获得。


 
四、总结
城市水系统管理思想的发展历程,至少给了我们以下3点启迪:
1、必须切实贯彻整体论的水系统管理思想。中国的城市水业正在进行一系列变革,运用整体论的思想管理城市水系统是业内的共识。但是,由于长期以来管理体制上形成的弊端,多头管水、条块分割的现象仍然相当严重,今后仍要对管理体制进行大力改革;
 
2、节约用水和污水回用是解决缺水问题的根本措施。为了解决中国北方水资源缺乏的问题,国家正在建设“南水北调”工程,耗资十分巨大。工程的实施虽然能够缓解北方地区的缺水问题,但是如果不实行节约用水和污水回用,以促进区域良性水文循环,北方地区的缺水问题仍将难以得到根本的解决;
 
3、城市集中式与分散式污水处理系统相结合。集中式污水处理系统建设周期长,对配套污水收集管网的要求高,耗资巨大,而许多已经建成的大型污水处理厂由于选址在城市水网下游,阻碍了污水的再生回用;而分散式污水处理系统容易实现污水的就地回用,有利于实现城市区域性良性水循环。

新 闻