[來(lái)稿選登]探索污水零排放構(gòu)建無(wú)污水管網(wǎng)城市福建泉州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)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(zhuǎn)化為沼氣新能源與水資源,構(gòu)建無(wú)污水管網(wǎng)城市的新設(shè)想。關(guān)鍵詞:城市污水零排放沼氣分散處理管網(wǎng)議定書》,并積極參與國(guó)際社會(huì)應(yīng)對(duì)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(guó)投幾十年前,我國(guó)政府就+分重視沼氣的開發(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(guó)舉辦的世博會(huì)上中國(guó)館全國(guó)設(shè)市城市污水處理率已由2005年的52%增就展示了我國(guó)當(dāng)時(shí)的農(nóng)村沼氣。至今沼氣技術(shù)已加到2007年的63%,全國(guó)七大水系的水質(zhì)總體比較成熟,并取得了可觀的效果,得到一-定程度的保持穩(wěn)定,407個(gè)國(guó)家監(jiān)控?cái)嗝嬷?劣V類水質(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,至今尚未獲得開發(fā)與利用,白白地國(guó)水環(huán)境安全仍面臨威脅，全國(guó)七大水系中,劣V從樓下化糞池及污水管網(wǎng)系統(tǒng)中排人大氣,非常類水質(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(dāng)“十一五”規(guī)劃綱要提出的主要污染物排放達(dá)標(biāo)于農(nóng)村的一個(gè)小村莊,高樓下建-一個(gè)沼氣池,相當(dāng)依然有較大的差距,減排的達(dá)標(biāo)任務(wù)仍十分艱巨,于小村莊家家戶戶建沼氣池所產(chǎn)沼氣的總量,而責(zé)任與壓力很大。我國(guó)是能源短缺的國(guó)家,又是成本卻很低。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),我國(guó)城鎮(zhèn)人口占全國(guó)一個(gè)耗能大國(guó), 燃煤發(fā)電占全國(guó)發(fā)電總量的總?cè)丝诘慕?0% ,污水既集中,有機(jī)物含量也多，78% ,溫室氣體排放居世界第二。我國(guó)嚴(yán)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(dá)800億t, .浪費(fèi)。“城市,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(tǒng)染又促使水資源短缺進(jìn)-步加劇,形成惡性循環(huán),的延用,為人類社會(huì)文明做出了巨大的貢獻(xiàn)，然.已經(jīng)成為影響我國(guó)環(huán)境的主要問(wèn)題之一。水是國(guó)而,隨著城市化的高速擴(kuò)展,人口高度集中,世界家建設(shè)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源,現(xiàn)卻成為制約我國(guó)經(jīng)各城市中的污水管網(wǎng)系統(tǒng)縱橫交錯(cuò),施工與維護(hù)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”，應(yīng)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(zhǎng)效治理污水、提高水資源利用率的難題。展開面積巨大,直接為蚊蠅、蟑螂、老鼠等害蟲提3城市污水治理 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題供繁殖與生存空間,數(shù)以萬(wàn)計(jì)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(guó)城市現(xiàn)行的污水處理是這樣的:由縱橫市衛(wèi)生環(huán)境。因此,筆者設(shè)想移植農(nóng)村成熟的沼交錯(cuò)的城市污水管道系統(tǒng)排放出的污水，通過(guò)污氣工程為城市所應(yīng)用,構(gòu)建無(wú)污水管網(wǎng)城市,對(duì)污水泵站集中到污水處理廠, 經(jīng)過(guò)二級(jí)生化處理,通染減排、環(huán)境保護(hù)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(guó)煤化工集中處理方法2責(zé)任與壓力帶MHCNMHG我國(guó)已簽署《聯(lián)合國(guó)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(cuò)2010年第24卷第6期37的城市污水管道系統(tǒng)、集中污水泵站等基礎(chǔ)設(shè)施，治污選擇。零排放污水分散處理利用系統(tǒng)]是不但投人的資金額巨大,而且這些展開面積巨大一種生態(tài)工程方法,其基本原理是將-一戶家庭-的污水管道設(shè)施構(gòu)成-一個(gè)永久性的、巨大的細(xì)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(qū),是疾病引發(fā)與傳播的源頭,尤其是醫(yī)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(dāng)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(nèi)時(shí)，重力加速度的能量在重力攪拌導(dǎo)道總長(zhǎng)1 280.8 km'l ,比總長(zhǎng)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(zhǎng)。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?xì)怏wB] ,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(fèi),另一方面一個(gè)甲烷分子的溫室效應(yīng)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(yǎng)的沼液,通過(guò)水壓限位管流人分③污水集中處理系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用散排水系統(tǒng)中的集水罐內(nèi),然后通過(guò)帶閥門開關(guān)較高,占地面積大,工期長(zhǎng)。常見的問(wèn)題是雨污水的水管 ,分散排人植物凈水系統(tǒng)中,按需輸送灌溉管錯(cuò)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(nóng)田、或作為工廠化農(nóng)業(yè)塞,污水橫流及管網(wǎng)改建等。需要城市規(guī)劃、市政、的蔬菜無(wú)土栽培液。交通.衛(wèi)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(tǒng)相當(dāng)于沼氣池④資金的投人大,與回收不成比例。據(jù)統(tǒng)計(jì)+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(yùn)行費(fèi)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,僅縱橫交錯(cuò)的城市污水管道系統(tǒng)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(shè)中-個(gè)巨額投資項(xiàng)目。網(wǎng)系統(tǒng),方便、有效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用地將一幢高樓、一上述因素嚴(yán)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(dāng)前世界上不少國(guó)家為克服缺水的污水就地收集、就地處理、就地利用,并對(duì)從污水困難,積極地將城市污水開辟為新水源,被稱為中獲取的沼氣、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(gòu)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(yīng)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(jī)勃勃的綠化帶、連續(xù)不斷的地下補(bǔ)給水新于少部分水補(bǔ)給及國(guó)家水資源應(yīng)急之用;二是涉鮮的空氣、清潔的能源。擴(kuò)大了城市蓄水涵養(yǎng)區(qū)及重修地下污水管網(wǎng)的新增費(fèi)用;三是破路施工的綠化面積,促進(jìn)區(qū)域林草植被的大幅度擴(kuò)展,有影響交通、市政的地下其它管網(wǎng)設(shè)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,需眾多單位與部門配合理順;四是含富營(yíng)養(yǎng)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(duì)富營(yíng)養(yǎng)成分再處理增加當(dāng)前棘手的污水排放及管網(wǎng)設(shè)施的巨額資金成本。如福建省泉州市政府連續(xù)4年(至2009問(wèn)題。年)共投入42.12億元治污費(fèi)用。以下附圖說(shuō)明。綜上所述，現(xiàn)行的治污手段有很大的局限如圖1所示,當(dāng)生活污水由排污管1沖人發(fā)性一治標(biāo)難治本。酵罐2時(shí),重力加速度的能量在重力攪拌導(dǎo)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(tǒng)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(duì)上述的問(wèn)題,必須轉(zhuǎn)變觀念,創(chuàng)新治污思力隨中國(guó)煤化工事后的富營(yíng)養(yǎng)路。目前國(guó)內(nèi)的“零排放污水分散處理利用系沼液，JMHCNMH(罐9、水管10,統(tǒng)"已獲國(guó)家發(fā)明專利,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(tǒng),獲得的是連續(xù)不斷的地下補(bǔ)給水、擴(kuò)大了蓄水涵養(yǎng)區(qū),促進(jìn)林草植被的大幅度擴(kuò)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(guó)年排總量達(dá)800億t的污水轉(zhuǎn)換成中水,按水費(fèi)+污水.處理費(fèi)1元/t計(jì)算,每年有800億元的利潤(rùn)。單沼液，即可填補(bǔ)全國(guó)年缺水總量400億t,緩解我2)國(guó)每年因缺水造成糧食減產(chǎn)300億~400億kg的3,現(xiàn)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(duì)環(huán)境的危害,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的無(wú)公害農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。我國(guó)地下水已超采面積達(dá)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(tǒng).十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而中水回用,它可減緩及自然生態(tài)系統(tǒng),達(dá)到污水零排放、資源化處理、全控制國(guó)土面積達(dá)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(jì)與社會(huì)效益顯著。該技術(shù)破解了治污的難題一即污水處理后③在公共衛(wèi)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(jié)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(tǒng)的可行性④在資金投人方面,它不必建設(shè)污水處理廠分析及鋪設(shè)管網(wǎng),不必動(dòng)遷民居與征地等。農(nóng)村沼氣工程已相當(dāng)成熟，如為城市所用,可⑤該新技術(shù)可工廠化成批生產(chǎn),成本低,有行性強(qiáng)。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(qiáng)。它能應(yīng)用于農(nóng)村改廁，更可應(yīng)能源利用的雙重循環(huán)經(jīng)濟(jì)。用于城市公廁及化糞池改造。因?yàn)榛S池的容量⑥最大的經(jīng)濟(jì)效益是國(guó)際上的碳排放交易大小是依據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求與規(guī)范所確定;將現(xiàn)有和節(jié)能減排、低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)。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(jī)物沉積于池底,濃度高,招氣產(chǎn)量很難達(dá)到無(wú)菌、無(wú)臭、無(wú)味的效果。更難的是中水大,比在農(nóng)村建造百個(gè)還經(jīng)濟(jì);沼氣無(wú)需處理可直回用管的鋪設(shè)，又要在街道上重新開挖,造成多方接為城鎮(zhèn)垃圾發(fā)電廠提供能源。面的影響。經(jīng)污水處理廠處理過(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(jì)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(duì)比部影響水質(zhì)。污水集中處理無(wú)法從根本上達(dá)到循①僅城市收集利用沼氣- -項(xiàng)按每十人每月環(huán)經(jīng)濟(jì)的治污目的。排放污水可產(chǎn)生可燃?xì)怏w14.5 kg(價(jià)值100元), .5總結(jié)我國(guó)城鎮(zhèn)人口6億計(jì)算,每年有720億元的利潤(rùn)空間。如果按全國(guó)13億人計(jì)算,該利潤(rùn)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(cái)政總收入1 516.33所提,它可平移縣沼氣辦農(nóng)村改廁的技術(shù)與施工億元還多。收集的沼氣量年達(dá)226.2億kg,相當(dāng).隊(duì)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(nóng)村改廁同樣納人推廣應(yīng)用,我國(guó)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(zhuǎn)換為沼氣能源和污水資源,從的污水沼氣,該利潤(rùn)空間保守估計(jì)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(dāng)于- -口用之不竭的油氣達(dá)226.2億kg,相當(dāng)于減排二氧化碳4.524億t;其次,實(shí)現(xiàn)中水回用.可埴補(bǔ)全國(guó)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(guó)煤化工解我國(guó)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]南海市桂城水廠的節(jié)能措施一壓力預(yù)測(cè)控制與CFD設(shè)計(jì)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)水公司桂城水廠陳超明摘要依據(jù)現(xiàn)有管網(wǎng)SCADA數(shù)據(jù)建立出廠壓力設(shè)定曲線,基于此作供水系統(tǒng)仿真,生成泵高效運(yùn)行曲線參數(shù)為CFD設(shè)計(jì)制造新葉輪提供依據(jù)，制造符合要求后換裝于原泵體內(nèi)。試運(yùn)行結(jié)果表明,千立方米水節(jié)電率達(dá)到7.62%;其中不合設(shè)計(jì)要求的新葉輪重做達(dá)到要求后,可實(shí)現(xiàn)10%以上的節(jié)電率(仿真目標(biāo))。關(guān)鍵詞:綜合節(jié)能預(yù)測(cè)控制 仿真CFD 設(shè)計(jì)SCADA水廠節(jié)能措施主要包括:建立出廠壓力預(yù)測(cè)2 應(yīng)用實(shí)例控制系統(tǒng),依據(jù)實(shí)時(shí)流量預(yù)測(cè)設(shè)定出廠壓力并滿足管網(wǎng)所需壓力水量;因?yàn)楸卯a(chǎn)品(包括采用2007年9月水廠節(jié)能系統(tǒng)試運(yùn)行。南海市CFD( Computational Fluid Dynamics) 設(shè)計(jì)制造的有兩座水廠向同一管網(wǎng)供水,其中桂城水廠設(shè)計(jì)高品質(zhì)泵) ,并未依據(jù)水廠管網(wǎng)運(yùn)行特征而設(shè)計(jì)，的供水量為38 x 10*m'/d,實(shí)際最高供水量46 x .在水廠運(yùn)行效率不高，所以需建立描述水廠管網(wǎng)10*m'/d,千立方米水電耗為182.3 kWh,配水單位運(yùn)行特征的數(shù)學(xué)模型參與仿真生成泵高效運(yùn)行的水量電耗3.68 kWh/1 000m'●m,小于建設(shè)部曲線及參數(shù),為CFD設(shè)計(jì)制造新葉輪提供依據(jù)，[1994]574號(hào)文規(guī)定的4.0 kWh/1 000m'●m,水.從而提高泵的運(yùn)行效率。.廠管理水平已較高;第二水廠供水量為50x 10*m'/d。供水管網(wǎng)56個(gè)測(cè)壓點(diǎn)每15 min 采集- -次1節(jié)能系統(tǒng)數(shù)據(jù),SCADA數(shù)據(jù)齊全。水廠節(jié)能系統(tǒng)由3部分組成:①依據(jù)SCADA2.1 壓力設(shè)定曲線與出廠壓力預(yù)測(cè)控制模型數(shù)據(jù)仿真生成控制模型和泵高效運(yùn)行曲線參數(shù);依據(jù)最近12個(gè)月管網(wǎng)SCADA數(shù)據(jù),采用混②CFD軟件設(shè)計(jì)制造新葉輪;③變頻器及控制合遺傳算法建立出廠壓力設(shè)定曲線模型(見圖系統(tǒng)。1) ,描述出廠水量、出廠壓力、管網(wǎng)水頭損失三者保國(guó)家糧食安全;其三,免去城市地下污水管網(wǎng)系晚報(bào),2010-07 -20.統(tǒng),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(tǒng)[P].中國(guó)專達(dá)到事半功倍長(zhǎng)效治理生態(tài)環(huán)境和節(jié)能減排的目利:02148381.7 ,2007 -08 -08.的。更大的意義在于保護(hù)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:上海科學(xué)技術(shù)出版社, 1978.141.產(chǎn),讓人水和諧成為現(xiàn)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)展觀促進(jìn)節(jié)水灌溉健康發(fā)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,為神州大地的水更清,地展[N].經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào),2008 -12-23.更綠,天更藍(lán)做出貢獻(xiàn)。(收稿日期:2010-11 -09)參考文獻(xiàn).中國(guó)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)》