城市公園污水生態(tài)化處理方法和模式研究

盧石應(yīng),李 立

(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127)

城市公園污水生態(tài)化處理方法和模式研究

盧石應(yīng),李 立

(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127)

分析城市公園污水特點(diǎn),從有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、地下水資源和節(jié)約成本的角度,分析了適合我國城市公園污水生態(tài)化處理的方法以及處理模式,最后對(duì)我國今后城市公園污水處理系統(tǒng)建設(shè)提出建議。

城市公園;污水處理;生態(tài)化;模式

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步,我國城市化速度正在快速發(fā)展,由于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)境質(zhì)量需求的提高,城市各類型公園數(shù)量也在不斷增多,城市公園污水處理問題已經(jīng)成為一個(gè)新的值得研究的問題。如果城市公園污水處理不當(dāng),會(huì)引發(fā)公園環(huán)境惡化,地下水資源污染,公園就會(huì)失去其本身生態(tài)休閑的實(shí)際意義。本文從生態(tài)、環(huán)保和低成本的角度,尋求適合城市公園污水生態(tài)化處理的方法及模式,確保水資源的保護(hù)以及再利用,環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和投資成本的節(jié)約。

1 城市公園污水類型及特點(diǎn)

我國的城市公園綠地按主要功能和內(nèi)容,分為綜合公園(全市性公園、區(qū)域性公園)、專題公園(兒童公園、動(dòng)物園、植物園、歷史名園、風(fēng)景名勝園、游樂公園、其他專類公園)、帶狀公園和街旁綠地[1]。不同類型的城市公園其污水構(gòu)成類型不同,主要構(gòu)成是黑水和灰水。公廁是所有公園必須配備的基礎(chǔ)設(shè)施,所有公園的污水都包含了黑水,有些類型公園內(nèi)配置有相應(yīng)的餐飲服務(wù)設(shè)施,如風(fēng)景名勝園,污水處理會(huì)涉及到灰水。

根據(jù)對(duì)生活污水的研究,不同的水質(zhì)所含成分有很大不同,大致可以分為:黑水:指廁所糞便污水,包括人尿和糞便;黃水:指人尿;褐水:指糞便污水;灰水:指來自于廚房、洗衣、沐浴和盥洗等污水。生活污水的分類及其水量、水質(zhì)見表1[2]。

表1 城市公園污水各項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)

從上表可看出,城市公園污水的主要成分是有機(jī)碳和氮、磷、鉀三化學(xué)元素,城市公園污水處理主要考慮如何分解水分中的有機(jī)碳和減少氮、磷、鉀含量。

2 生態(tài)處理方法選擇

目前國內(nèi)污水生態(tài)化處理方法主要有:生態(tài)塘處理系統(tǒng)、人工濕地處理系統(tǒng)和土地滲濾處理系統(tǒng)三種處理技術(shù)。各種處理方法適合不同類型的公園污水處理系統(tǒng)。

2.1 生態(tài)塘處理系統(tǒng)

生態(tài)塘系統(tǒng)通過在塘中種植水生作物,建立人工生態(tài)系統(tǒng),以太陽能為初始能源,將污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化。在生態(tài)塘處理系統(tǒng)能夠有效地處理生活污水及一些有機(jī)工業(yè)廢水,對(duì)有機(jī)物和病原體有很好的去除效果[3]。生態(tài)塘是將污水處理與利用相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)污水資源化的一種廢水生物處理設(shè)施,它具有基建投資省、年運(yùn)行費(fèi)用低、管理維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等諸多優(yōu)點(diǎn),不足之處就是占地面積比較大。

由于生態(tài)塘處理系統(tǒng)占地面積大、生態(tài)塘處理系統(tǒng)適合面積、規(guī)模較大的城市公園污水處理系統(tǒng),小型的城市公園,街頭綠地等不宜采用。其次生態(tài)塘處理系統(tǒng)對(duì)水體的需求決定了其使用范圍的局限性。一是地表水裸露面積大,水分蒸發(fā)速度快,在干旱和半干旱地區(qū),采用生態(tài)塘系統(tǒng)需要采取各種措施保持生態(tài)塘水量的穩(wěn)定,不然蒸發(fā)過度,單位水體含污染物濃度增高,產(chǎn)生異味,生態(tài)塘失去其本身的污水處理能力,污水滲入地下,污染地下水,同時(shí)破壞城市公園生態(tài)環(huán)境,導(dǎo)致環(huán)境惡化。然而持續(xù)的補(bǔ)水措施,會(huì)加大成本的投入。因此,生態(tài)塘處理系統(tǒng)不宜使用在干旱和半干旱地區(qū)的公園,適用于南方雨水量較為豐富及其豐富的大型的有表面裸露水域的公園,如濕地公園等,生態(tài)塘中可種植觀賞植物,不僅能加快污水有機(jī)物的分解和有害化學(xué)元素吸收,同時(shí)能美化城市公園環(huán)境。

2.2 人工濕地污水處理系統(tǒng)

人工濕地是通過模擬自然濕地而人為設(shè)計(jì)和建造的具有可控性和工程化特點(diǎn),以基質(zhì)、植物及微生物協(xié)同通過物理、化學(xué)和生物作用進(jìn)行污水處理的自然生態(tài)系統(tǒng)[4]。污水沿一定方向流動(dòng)的過程中,在耐水植物和土壤(填料)的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用下,污水中有機(jī)物通過過濾、根系截留、吸附、吸收和植物光合、輸氧作用,促進(jìn)兼性微生物分解來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。人工濕地處理系統(tǒng)按水流方式可分為地表流濕地、潛流濕地和垂直流濕地。

至今,隨著技術(shù)的日趨完善,人工濕地在世界各地廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,目前美國有 600多處人工濕地用于處理市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水[6]。丹麥、德國和英國各國至少有200處人工濕地運(yùn)行[7]。新西蘭也有 80多處投入使用[8]。

作為人工制造的濕地系統(tǒng),其生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類多種多樣,并處于人為控制之下,綜合處理污水的能力受到人為設(shè)計(jì)控制,對(duì) BOD、N、P的處理能力較強(qiáng)[5],建造簡單,投資小,維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低。對(duì)城市公園適應(yīng)范圍類似于生態(tài)塘處理技術(shù),但在人工濕地公園規(guī)模上,人工濕地技術(shù)研究在不斷使其規(guī)?？s小化,使其在小型城市公園的利用成為可能性,比生態(tài)塘技術(shù)應(yīng)用范圍更為廣闊。

2.3 土地滲濾系統(tǒng)

土地滲濾系統(tǒng)這是土地處理系統(tǒng)中的一種方式,是一種以土地的自然生態(tài)凈化為主的小規(guī)模污水處理生態(tài)工程技術(shù)。其原理是通過農(nóng)田、林地、葦?shù)氐韧寥馈参锵到y(tǒng)的生物、化學(xué)、物理等固定與降解作用,對(duì)污水中的污染物實(shí)現(xiàn)凈化并對(duì)污水及 N、P、K等資源加以利用。以土地處理為主的治理技術(shù),因其運(yùn)行成本低、操作運(yùn)行簡單。土地滲濾系統(tǒng)主要有慢速滲濾、快速滲濾和地下滲濾等處理模式。

慢速滲濾是土地處理污水技術(shù)中最廣泛應(yīng)用的一種類型。它具有易管理、經(jīng)濟(jì)效益顯著的優(yōu)點(diǎn)。但由于慢速滲濾系統(tǒng)滲濾速度較慢,污水處理量有限,過度的處理會(huì)導(dǎo)致形成殘存地表污水,影響城市生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境,此方法不宜用在城市公園污水處理上。

快速滲濾土地處理系統(tǒng)是將污水有控制地投配到具有良好滲透性能的土地表面,在污水向下滲濾的過程中,在過濾、沉淀、氧化、還原以及生物氧化、硝化、反硝化等一系列的物理、化學(xué)及生物作用下,得到凈化處理的一種污水土地處理工藝。在城市公園灰水處理系統(tǒng)中,主要采取快速滲濾系統(tǒng)?？焖贊B濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在城市公園污水產(chǎn)生處,規(guī)劃設(shè)計(jì)一個(gè)土壤通透性較好的生態(tài)林,污水直接排入生態(tài)林處理,污水通過特定植物種類根系的吸收,不斷降解和吸收水中的有機(jī)物和 N、P、K元素,達(dá)到凈化的目的,生態(tài)林同時(shí)可以美化環(huán)境。但黑水的氣味較重,不宜采用地表方式的快速滲濾系統(tǒng)。

地下滲濾系統(tǒng)是一項(xiàng)地下終年運(yùn)行的工程,其主要設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)將散水管埋在冬季溫度不低于 10℃的位置,目前建設(shè)的工程散水管最大埋深 1.5m,可正常運(yùn)轉(zhuǎn),污水凈化效果很好,因此對(duì)我國大部分地區(qū)都適用[9]。由于地下滲透系統(tǒng)散水管埋藏在地下,這種特點(diǎn)適合城市公園黑水和灰水處理,不會(huì)造成地表污水的污染和氣味的散發(fā),是城市公園小規(guī)模污水綜合處理的最佳途徑。

3 城市公園污水處理模式選擇

城市污水處理模式主要是分散處理模式和集中處理模式,這兩個(gè)概念是相對(duì)的,對(duì)整個(gè)參考區(qū)域的大小不同而不同。

3.1 集中處理模式

在過去相當(dāng)長的時(shí)間里,城市生活污水主要通過市政管網(wǎng)集中收集進(jìn)行處理。集中式城市衛(wèi)生系統(tǒng)(centralized urban sanitation system,CUS)解決了人們關(guān)心的水污染問題,成為一種城市污水處理的主要方式。集中式處理最主要的特征是:統(tǒng)一收集、統(tǒng)一輸送、統(tǒng)一處理。雖然集中式處理模式,對(duì)于公共衛(wèi)生事業(yè)做出了顯著的貢獻(xiàn),而且在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)也將是污水凈化的主要手段,但這種污水凈化模式存在一些局限性,主要表現(xiàn)如下:一、建設(shè)集中式污水廠需要高昂的基建費(fèi)用和運(yùn)行成本,其中 80%的投資將用于污水收集管道的鋪設(shè)[10];二、集中式處理,需要用大量優(yōu)質(zhì)水充當(dāng)介質(zhì)運(yùn)用污染物,集中式處理的性價(jià)比過低;三、集中式處理主要采用接觸氧化法,耗能較大。以上不足在很大程度上,限制了集中式處理模式現(xiàn)階段在我國廣大中小城市的推廣應(yīng)用。

對(duì)于城市公園污水生態(tài)化處理,沒有大型的污水處理廠,集中式污水處理模式在城市公園污水處理上受到制約,只有規(guī)模較大的生態(tài)塘系統(tǒng)和地下滲濾處理系統(tǒng)考慮到規(guī)模效益可采取集中式污水處理模式。具體做法是鋪設(shè)城市公園內(nèi)部污水管網(wǎng)或利用真空污水吸取車,將所有的或者區(qū)域性的公園污水送至“處理廠”進(jìn)行處理。集中處理模式適合于建有大型生態(tài)塘處理系統(tǒng)和大型地下滲濾系統(tǒng)的城市公園。

3.2 分散處理模式

雖然在 20世紀(jì) 60、70年代,人們已經(jīng)開始使用地下滲濾、人工濕地等技術(shù)處理分散的生活污水,但是“分散”概念卻是在 20世紀(jì)末才開始受到人們的廣泛關(guān)注[11]。近年來,為緩解集中式處理的不足,分散式處理模式取得了快速發(fā)展。分散處理即將污水按照污水產(chǎn)生單位進(jìn)行收集,以污水產(chǎn)生的單位或稍大片區(qū)內(nèi)的污水產(chǎn)生單位群的污水單獨(dú)處理。污水分片收集后,采用中小型污水自然處理等形式處污水,例如人工濕地污水處理系統(tǒng)、小型生態(tài)塘、快速滲濾系統(tǒng)、地下滲濾系統(tǒng)等。該處理模式具有布局靈活、施工簡單、管理方便、污水水質(zhì)單一等特點(diǎn)。

分散處理模式在生態(tài)化污水處理上適用范圍更廣闊。適用于功能建筑布局分散、地形條件復(fù)雜、污水不易集中收集的城市公園污水處理。在山地城市公園和大中型城市公園中應(yīng)用前景較好。

4 結(jié)語

城市公園作為一個(gè)特殊的城市組成部分,其環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)不同于城市其他構(gòu)成部分,處理好城市公園污水具有深遠(yuǎn)積極的意義。不能簡單地把城市污水處理方法和模式搬到城市公園污水處理上,本文從污水處理的方法和模式選擇上進(jìn)行了初步的研究,闡述了不同方法和模式適用的不同類型的公園,具體到一個(gè)特定的公園污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要因地制宜,尋求適合它自身的最佳方案。

[1]李錚生.城市園林綠地規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006

[2]李子夫生.活污水的分類收集與處理系統(tǒng)[J].中國排水給水.2001(17):64

[3]山長城.認(rèn)識(shí)生態(tài)塘系統(tǒng)[J].杭州農(nóng)業(yè)科技.2008(2):26

[4]汪寶貞,王琳.水污染治理新技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[5]王青穎.中國農(nóng)村生活污水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及研究方向[J].污染防治技術(shù),2006,20(5):37-41.

[6]USEPA.Guiding prin ciples for constructed treatment wetlands providing forwater quality and wild life hab it[M].WashingtonDC:USEPA.OficeofW etlan ds.Ocena ershed,2002.

[7]白曉慧,王寶貞.人工濕地污水處理技術(shù)及其發(fā)展應(yīng)用[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào),1999,32(6):88-92.

[8]吳亞英.人工濕地在新西蘭的應(yīng)用[J].江蘇環(huán)境科技,2000,13(3):32-33.

[9]沈堅(jiān),羅剛,周琪等.適合我國農(nóng)村的污水處理模式探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(29):12859-12861.

[10]倫斯,澤曼,萊廷格.分散式污水處理和再利用 -概念、系統(tǒng)和實(shí)施[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[11]李曉東,孫鐵珩等.小區(qū)生活污水處理模式的研究進(jìn)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2008,27(2):269-272

The research on the sew age ecological treatm ent and pattern of urban park

LU Shi-ying,LI Li
(Department of Urban and Resource Science,Northwest University,Xi'an 710127,Shaanxi,China)

The article analysised the characteristics of sewage of urban park,then,based on protecting environment、groundwater and cost-saving,analysised the way of sewage eco logical treatmentand pattern which app ropriate for our country,finally,give advice to the sewage treatment system of urban park in our country.

urban park;sewage treatment;ecologica l;pattern

X 523

B

1004-1184(2011)01-0069-02

2010-10-11

盧石應(yīng)(1986-),男,湖南岳陽人,在讀碩士研究生,主攻方向:風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)。