淺談環(huán)境友好的排水系統(tǒng)及其污水處理技術(shù)

丁 宏

（蘇州市吳江城南污水處理有限公司，江蘇 蘇州 215000）

引言

隨著人口增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的污水被排放到自然水域中，給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。因此，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用環(huán)境友好的排水系統(tǒng)及其污水處理技術(shù)至關(guān)重要。

1 環(huán)境友好的排水系統(tǒng)

1.1 環(huán)境友好的排水系統(tǒng)概述

環(huán)境友好的排水系統(tǒng)旨在有效地處理污水，并最大程度地減少其對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。在這個(gè)系統(tǒng)中，我們應(yīng)遵循一些定義和原則，以確保其可持續(xù)性和環(huán)保性。首先，我們定義環(huán)境友好的排水系統(tǒng)為一種能夠?qū)U水從居民區(qū)、工業(yè)區(qū)等流入的管道系統(tǒng)，通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行處理，可以確保排出的水質(zhì)能夠達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，而且不會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成破壞的系統(tǒng)。其核心原則是將廢水進(jìn)行資源化利用，并盡量減少其對(duì)自然環(huán)境的損害[1]。

1.2 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素

在設(shè)計(jì)環(huán)境友好的排水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先需要考慮城市規(guī)劃和土地利用。合理規(guī)劃管道布局以減少能源消耗，安排污水處理設(shè)施位置以提高整體效率。其次，要考慮廢水的前處理，先去除懸浮物、有機(jī)物等，減輕主要處理設(shè)施的負(fù)擔(dān)。此外，需關(guān)注排水系統(tǒng)的運(yùn)維和管理，定期維護(hù)和檢修處理設(shè)施，并建立監(jiān)測(cè)和管理機(jī)制，提高系統(tǒng)的可靠性和效率。

1.3 環(huán)境友好排水系統(tǒng)的基本組成

環(huán)境友好排水系統(tǒng)是由多個(gè)關(guān)鍵組成部分構(gòu)成。首先，管網(wǎng)是系統(tǒng)的骨架，包括排水管道、雨水收集管道和泵站。排水管道可將廢水輸送至污水處理廠，雨水收集管道則用于合理利用或排放雨水。其次，污水處理廠是核心部分，通過(guò)物理、生物和化學(xué)處理等工藝，全面處理廢水以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)處理的水可用于灌溉、工業(yè)生產(chǎn)或回歸自然環(huán)境。其他輔助設(shè)施還包括調(diào)節(jié)池平衡流量波動(dòng)，防止堵塞和過(guò)載，以及消毒系統(tǒng)殺滅病原微生物，以確保水質(zhì)符合衛(wèi)生要求[2]。

2 低流量沖洗技術(shù)

2.1 節(jié)水沖洗器件

在環(huán)境友好的排水系統(tǒng)中，節(jié)水沖洗器件起著關(guān)鍵作用。其中，雙模式?jīng)_洗器是常見(jiàn)的一種，有大流量和小流量?jī)煞N沖洗選項(xiàng)，可以根據(jù)需要選擇不同模式，既能進(jìn)行徹底沖洗，又能在日常使用中減少水量。除此之外，還有創(chuàng)新型的節(jié)水沖洗器件，如水封式?jīng)_洗器和氣動(dòng)沖洗器。水封式?jīng)_洗器是利用特殊的容器代替?zhèn)鹘y(tǒng)水箱，減少?zèng)_洗所需水量；而氣動(dòng)沖洗器則利用壓縮空氣產(chǎn)生的強(qiáng)力沖擊波代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水力沖洗，可以進(jìn)一步降低水消耗。這些節(jié)水沖洗器件的應(yīng)用能夠有效地減少水資源浪費(fèi)，同時(shí)滿足衛(wèi)生需求。

2.2 省水沖洗策略

除了節(jié)水沖洗器件，省水沖洗策略也是環(huán)境友好排水系統(tǒng)的重要組成部分。這些策略旨在通過(guò)合理使用沖洗水量和頻率，進(jìn)一步減少?zèng)_洗過(guò)程中的水消耗。首先，利用灰水進(jìn)行沖洗是一種有效方法。通過(guò)簡(jiǎn)單處理后再次利用洗澡、洗衣等日?；顒?dòng)產(chǎn)生的廢水，可以大大減少清水的使用量并促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。其次，采用手動(dòng)沖洗方式比自動(dòng)沖洗器更加靈活，可以根據(jù)實(shí)際需要控制水量。在公共場(chǎng)所或低流量需求下，手動(dòng)沖洗可以有效減少水的浪費(fèi)。此外，定時(shí)沖洗策略也是省水的有效方法。通過(guò)設(shè)置合理的沖洗時(shí)間間隔，避免不必要的過(guò)度沖洗，減少水的使用量。工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況和水質(zhì)特點(diǎn)，制定相應(yīng)的定時(shí)沖洗方案，確保衛(wèi)生需求并節(jié)約水資源。

2.3 水平衡技術(shù)在沖洗中的應(yīng)用

水平衡技術(shù)是環(huán)境友好排水系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)，該技術(shù)是通過(guò)使用回收水和可再生水來(lái)滿足沖洗需求，從而最大限度地減少清水使用量?；厥账窗ㄓ晁占到y(tǒng)和經(jīng)處理后的廢水；可再生水包括再生水和淡化水。這些水源經(jīng)適當(dāng)處理后用于沖洗等非飲用水需求，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用，減少了對(duì)清水的依賴，從而降低了環(huán)境負(fù)荷，延長(zhǎng)了水資源的利用周期，同時(shí)也節(jié)約了成本。

3 雨水收集和利用系統(tǒng)

3.1 雨水收集系統(tǒng)的工作原理

雨水收集系統(tǒng)是環(huán)境友好排水系統(tǒng)中的重要組成部分，是通過(guò)收集和儲(chǔ)存雨水實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的有效利用。其工作原理為：雨水由建筑物屋面或其他集水表面流入管道，引導(dǎo)到雨水收集設(shè)備，如桶、水槽或地下儲(chǔ)水池。經(jīng)過(guò)濾和處理后再通過(guò)沉砂池、過(guò)濾器和油脂分離器等設(shè)備去除懸浮物、顆粒物和有機(jī)物。草坪滯留和生物滯留技術(shù)可以進(jìn)一步凈化雨水，經(jīng)處理的雨水可用于灌溉、沖洗、冷卻等，同時(shí)合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)可根據(jù)需求將雨水供應(yīng)到相應(yīng)領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)雨水資源的最大化利用[3]。

3.2 雨水的儲(chǔ)存和過(guò)濾

在環(huán)境友好的排水系統(tǒng)中，雨水儲(chǔ)存和過(guò)濾是關(guān)鍵。儲(chǔ)水設(shè)備應(yīng)選擇適當(dāng)容量的地下儲(chǔ)水池、水槽或涂層雨水桶。合理的規(guī)劃能夠確保操作安全。利用過(guò)濾器、沉砂池等設(shè)備去除雜質(zhì)和污染物，可保障雨水的清潔和可再利用。設(shè)置排水和通風(fēng)系統(tǒng)能夠防止水質(zhì)惡化，通過(guò)排水管道和通風(fēng)口保持設(shè)備干燥和通風(fēng)，避免細(xì)菌滋生和異味產(chǎn)生。

3.3 雨水利用方案

雨水收集系統(tǒng)旨在合理利用雨水資源。工作人員可以根據(jù)需求制定適當(dāng)?shù)姆桨浮９喔仁浅Ｒ?jiàn)的用途，是在植物的根部輸送雨水以滿足植物生長(zhǎng)的需求，從而節(jié)約了清水并減少了對(duì)地下水的開(kāi)采。雨水可滿足沖洗、冷卻和非飲用水的需求，通過(guò)連接收集系統(tǒng)和設(shè)備如馬桶、洗衣機(jī)，用雨水進(jìn)行沖洗和清潔，也可用于空調(diào)系統(tǒng)等冷卻，從而減少清水的使用。雨水還可用于景觀和綠化，為植物提供水源，美化城市環(huán)境。雨水經(jīng)進(jìn)一步處理后，也可用于工業(yè)冷卻循環(huán)水和建筑消防系統(tǒng)，使雨水資源得到最大化地利用，降低了對(duì)其他水資源的依賴。

4 灰水回收和再利用技術(shù)

4.1 灰水的定義和特點(diǎn)

灰水是指來(lái)自洗手盆、浴缸、洗衣機(jī)等非廁所用水的廢水。相對(duì)于黑水（即廁所廢水），灰水中的污染物含量較低，且沒(méi)有大量的固體廢物。因此，灰水通常可以通過(guò)適當(dāng)?shù)靥幚砗蛢艋笤倮??；宜奶攸c(diǎn)是含有有機(jī)物、油脂、肥皂、洗滌劑等物質(zhì)，但不含糞便、尿液等人類排泄物。由于其相對(duì)較低的污染程度，灰水在經(jīng)合適的處理和利用條件下，可以成為一種可再利用資源。

4.2 灰水處理與凈化方法

灰水的處理和凈化方法包括物理處理、生物處理和化學(xué)處理等多種方法。物理處理主要是通過(guò)過(guò)濾、沉淀和分離等方式去除灰水中的懸浮物、顆粒物和沉積物。常見(jiàn)的物理處理設(shè)備包括格柵、沉砂池和油脂分離器等。通過(guò)這些設(shè)備的作用，可以有效地減少灰水中的雜質(zhì)和污染物含量。

生物處理是利用微生物的作用降解和處理灰水中的有機(jī)物，其中最常見(jiàn)的生物處理方法是利用人工濕地或植物滯留系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，通過(guò)植物的吸收、微生物的分解等作用，進(jìn)一步凈化灰水并降低其污染物負(fù)荷。

化學(xué)處理主要是消毒和去除殘余污染物。常用的化學(xué)處理方法包括氯消毒、紫外線輻射和高級(jí)氧化等技術(shù)。這些技術(shù)能夠有效地殺滅水中的細(xì)菌和病原體，并進(jìn)一步去除灰水中的有機(jī)物和殘留污染物。

4.3 灰水再利用的應(yīng)用領(lǐng)域

灰水再利用廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、景觀灌溉、建筑冷卻和非飲用水需求等領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)中，通過(guò)利用處理過(guò)的灰水進(jìn)行果樹(shù)、蔬菜和花卉等植物的灌溉，節(jié)約了清水資源并提供了可持續(xù)水源。景觀灌溉方面，可以將灰水用于公園、高爾夫球場(chǎng)等綠化區(qū)域，在滿足植物用水的同時(shí)改善了景觀環(huán)境。在建筑冷卻中，經(jīng)處理的灰水可作為冷卻循環(huán)水使用，從而減少了對(duì)清水和地下水依賴。此外，灰水還可用于廁所沖洗、洗衣機(jī)和工業(yè)生產(chǎn)中的工藝水等非飲用水的需要。通過(guò)合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)清水資源的節(jié)約和保護(hù)。

5 生態(tài)化處理技術(shù)

5.1 人工濕地的原理和設(shè)計(jì)

人工濕地是一種利用濕地植物和微生物來(lái)處理污水的生態(tài)化處理技術(shù)。通過(guò)濕地植物的吸收和降解以及微生物的分解作用，可以將污水中的有機(jī)物、氮、磷等污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。人工濕地可分為自由水面流動(dòng)濕地和底負(fù)荷流動(dòng)濕地兩種類型。自由水面流動(dòng)濕地是通過(guò)濕地植被的根系和生物降解作用去除懸浮物、有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)吸收部分重金屬和其他有害物質(zhì)，該方法適用于對(duì)水體凈化要求較高的排水和工業(yè)廢水處理。底負(fù)荷流動(dòng)濕地是將污水通過(guò)沉砂池或?yàn)V料層上方的濕地植物進(jìn)行處理。沉砂池去除大顆粒物和懸浮物，濕地植物則通過(guò)根系吸收和降解有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，該方法適用于處理較高濃度的農(nóng)村生活污水等。

設(shè)計(jì)人工濕地時(shí)需要考慮濕地植物選擇、底負(fù)荷和水流時(shí)間等因素。合理選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的濕地植物可以提高凈化效果，并根據(jù)水體負(fù)荷量和污染物種類確定濕地底負(fù)荷和水流時(shí)間，以保證人工濕地的穩(wěn)定運(yùn)行和有效的處理能力。

5.2 植物濾池的應(yīng)用

植物濾池是利用濕地植物和土壤過(guò)濾來(lái)處理污水，是一種生態(tài)化處理技術(shù)。污水經(jīng)過(guò)預(yù)處理池去除大顆粒物和懸浮物后進(jìn)入植物濾池，濕地植物的根系和微生物能夠分解廢水中的有機(jī)物、氮和磷等污染物，將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。處理后的尾水可以再利用或排放。植物濾池適用于農(nóng)村生活污水、學(xué)校、醫(yī)院及居民區(qū)污水的處理，具有簡(jiǎn)單、低成本和易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。此外植物濾池還能美化環(huán)境、提升景觀價(jià)值，改善周邊生活環(huán)境。

5.3 自然生態(tài)系統(tǒng)模擬技術(shù)

自然生態(tài)系統(tǒng)模擬技術(shù)是通過(guò)模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的工作原理和過(guò)程進(jìn)行污水處理，其中濕地、河流和湖泊等人工生態(tài)系統(tǒng)是由水體、植物、微生物和土壤等組成。通過(guò)這些組成部分之間的相互作用和協(xié)同運(yùn)行來(lái)凈化污水。與傳統(tǒng)工藝設(shè)備相比，該技術(shù)具有節(jié)約能源、降低成本、減少化學(xué)物質(zhì)使用的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮水體循環(huán)、植物選擇和濕地配置等因素。合理的水流路徑和濕地設(shè)置可以提供適宜的條件和氧氣供應(yīng)，而選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件的植物能夠提高凈化效果。同時(shí)根據(jù)處理需求和水質(zhì)要求，合理配置濕地大小和比例可以確保該技術(shù)穩(wěn)定運(yùn)行和高效的處理能力。

6 先進(jìn)的污水處理技術(shù)

6.1 反滲透膜技術(shù)

反滲透膜技術(shù)是一種利用半透膜分離和去除污水中的溶解性固體、有機(jī)物和微生物等污染物的先進(jìn)處理技術(shù)。該技術(shù)是利用高壓驅(qū)動(dòng)污水并通過(guò)反滲透膜將水分子通過(guò)膜孔而阻礙溶解性污染物的傳遞，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的深度凈化和濃縮。反滲透膜具有高效、可靠和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于飲用水處理、工業(yè)廢水處理和海水淡化等領(lǐng)域。

6.2 離子交換技術(shù)

離子交換技術(shù)是一種通過(guò)固定相材料與污水中的離子發(fā)生吸附和交換作用來(lái)實(shí)現(xiàn)污水處理的先進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)選擇性吸附和釋放離子，將污水中的有害離子轉(zhuǎn)化為無(wú)害離子或使其濃縮于固定相材料中。離子交換技術(shù)廣泛應(yīng)用于去除污水中的重金屬、硝酸鹽和磷酸鹽等離子污染物，具有高效、可控和可再生等特點(diǎn)，對(duì)于改善水質(zhì)和保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

6.3 生物膜反應(yīng)器技術(shù)

生物膜反應(yīng)器技術(shù)是一種利用生物膜固定微生物來(lái)進(jìn)行污水處理的先進(jìn)技術(shù)。在生物膜反應(yīng)器中，微生物通過(guò)與底物的接觸和代謝作用，將污水中的有機(jī)物和氮等污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，生物膜反應(yīng)器技術(shù)具有更高的生物負(fù)荷承載能力、更好的抗沖擊負(fù)荷能力和更穩(wěn)定的處理效果。此外，該技術(shù)還可以減少?gòu)U污泥的產(chǎn)生，從而降低了處理成本，并減少了對(duì)土地資源的占用。

7 能源回收和資源利用

實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的排水系統(tǒng)不僅需要高效的污水處理技術(shù)，還需要對(duì)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行能源回收和資源利用。通過(guò)有效地利用這些資源，可以降低運(yùn)營(yíng)成本、減少對(duì)環(huán)境的影響，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

7.1 污泥能源化利用

污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥是一種有機(jī)質(zhì)含量較高的廢棄物。傳統(tǒng)的處理方式包括焚燒和填埋，但這些方法存在能源浪費(fèi)和環(huán)境污染的問(wèn)題。因此，污泥能源化利用成為一種更可持續(xù)的選擇。污泥能源化利用可以通過(guò)不同方式實(shí)現(xiàn)，如沼氣發(fā)電、生物質(zhì)能源生產(chǎn)和熱能回收等。沼氣發(fā)電是將污泥中的有機(jī)物通過(guò)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，再通過(guò)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能。生物質(zhì)能源生產(chǎn)則是利用污泥中的有機(jī)物制備生物質(zhì)燃料，如生物柴油和生物乙醇。此外，通過(guò)熱能回收可以將污泥中的熱能用于供暖或工藝過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)能源的有效利用。

7.2 可再生能源在污水處理中的應(yīng)用

可再生能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能在污水處理中的應(yīng)用有助于減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，降低碳排放和對(duì)環(huán)境的影響。太陽(yáng)能可以通過(guò)光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱能利用等方式回收能量，用于污水處理廠的運(yùn)行和加熱需求。風(fēng)能可通過(guò)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生清潔電能，供污水處理廠使用。水能可通過(guò)水輪發(fā)電或潮汐能利用獲取電能，為污水處理廠提供可持續(xù)能源解決方案。

7.3 資源回收和再利用策略

污水處理過(guò)程中除了能夠回收能源外，還可以通過(guò)資源回收和再利用策略來(lái)最大程度地利用廢棄物。例如，從污水中回收和再利用水資源，可以減少對(duì)自然水資源的依賴，從而緩解水資源短缺問(wèn)題。此外，從污水中回收的有機(jī)肥料和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、園林和土壤改良等領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。

8 環(huán)境影響評(píng)估

8.1 排水系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的潛在影響

排水系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行不可避免地會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。例如，排水管道的鋪設(shè)可能導(dǎo)致土地破壞和土壤侵蝕，污水處理廠的運(yùn)行可能造成噪音和氣味污染等。此外，排放到水體中的污水和處理過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品也可能對(duì)水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，環(huán)保部門(mén)有必要對(duì)排水系統(tǒng)的環(huán)境影響進(jìn)行全面評(píng)估。

8.2 環(huán)境評(píng)估的方法和指標(biāo)

環(huán)境評(píng)估是評(píng)估排水系統(tǒng)對(duì)環(huán)境影響的過(guò)程，是采用科學(xué)的方法和指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查、測(cè)量和分析。常用的方法包括環(huán)境影響評(píng)價(jià)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和生命周期評(píng)價(jià)。環(huán)境影響評(píng)價(jià)可以綜合評(píng)估土地利用、水質(zhì)、空氣質(zhì)量、噪音、生態(tài)系統(tǒng)和人類健康等方面的潛在影響。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以評(píng)估排水系統(tǒng)對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的影響。生命周期評(píng)價(jià)是從整個(gè)生命周期的角度考慮排水系統(tǒng)的影響。評(píng)估指標(biāo)包括水質(zhì)參數(shù)、生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。通過(guò)分析這些指標(biāo)，可以客觀地評(píng)估排水系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響程度。

8.3 基于評(píng)估結(jié)果的環(huán)境管理措施

根據(jù)環(huán)境評(píng)估結(jié)果，需要制定環(huán)境管理措施，以減輕和控制排水系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響。其中包括優(yōu)化污水處理技術(shù)、合理處理廢棄物、加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)和監(jiān)管等措施。優(yōu)化污水處理技術(shù)可以提高廢水處理效率和水質(zhì)凈化能力，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。合理處理廢棄物可以通過(guò)回收和再利用資源最大限度地減少對(duì)環(huán)境的污染。加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)和監(jiān)管能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境問(wèn)題，確保排水系統(tǒng)正常運(yùn)行并保護(hù)環(huán)境。

9 結(jié)論

綜上所述，環(huán)境友好的排水系統(tǒng)及其污水處理技術(shù)在保護(hù)環(huán)境和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展方面扮演著重要角色。通過(guò)高效的污水處理和能源回收利用，可以減少對(duì)自然資源的依賴，降低能源消耗和碳排放，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。而環(huán)境影響評(píng)估和管理措施的應(yīng)用也確保了排水系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中對(duì)環(huán)境的最小化影響。為了實(shí)現(xiàn)更加環(huán)境友好的排水系統(tǒng)，我們需要不斷創(chuàng)新和優(yōu)化技術(shù)，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管，培養(yǎng)公眾的環(huán)保意識(shí)。只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)清潔健康的水環(huán)境，為人類提供可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)。