生態(tài)小區(qū)污水零排放探路
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，污水資源化逐漸被人們認(rèn)知，中水回用作為污水資源化的一個(gè)組成部分，在提高水資源利用率、減少環(huán)境污染等方面，已越來越顯示出它的優(yōu)越性。中水回用系統(tǒng)分為城市中水系統(tǒng)、小區(qū)中水系統(tǒng)和獨(dú)立中水系統(tǒng) 。城市中水系統(tǒng)由于需要市政管網(wǎng)的配套，且80%的投資將用于污水收集管道的鋪設(shè)，管網(wǎng)中的水在回用過程中至少要進(jìn)行三次輸送，這不僅會(huì)浪費(fèi)大量資金和較長的時(shí)間，而且目前國內(nèi)市政管網(wǎng)的狀況也不利于推廣。
獨(dú)立的中水系統(tǒng)由于其相對(duì)投資大、耗能大、經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)，也只適用于特定情況，不適于大面積推廣。小區(qū)中水系統(tǒng)由于具有實(shí)施方便、不影響市政道路、回用管道短、投資較小等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于大型的住宅小區(qū)。
天津某房地產(chǎn)項(xiàng)目總面積200萬m2 ，建設(shè)總用地 150萬m2 ，綠化總面積45萬m2 ，規(guī)劃總?cè)丝?0萬。本著“生態(tài)小區(qū)，零排放”的目標(biāo)，對(duì)小區(qū)內(nèi)水系統(tǒng)循環(huán)做如下規(guī)劃構(gòu)想（見下圖）。
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規(guī)劃構(gòu)想的可行性
作為新建生態(tài)小區(qū)應(yīng)該將優(yōu)質(zhì)雜排水（灰水）與廚房污水和沖廁污水（黑水）分開。優(yōu)質(zhì)雜排水作為中水水源，進(jìn)入小區(qū)的中水處理系統(tǒng)處理后回用，而初期雨水由于污染物含量高，與廚房、沖廁污水經(jīng)一級(jí)處理后作為小區(qū)及周邊林帶的綠化用水。洗浴和盥洗污水人們以前也直接用來沖洗廁所，現(xiàn)在作為中水水源，經(jīng)處理后可再回用于廁所的沖洗，居民在感官和思想觀念上都較為容易接受，而且水質(zhì)較好，易于處理，對(duì)中水回用的推廣有很大的益處 。
優(yōu)質(zhì)雜排水回用:從技術(shù)選擇上，由于優(yōu)質(zhì)排水的污染物含量相對(duì)較少，處理也相對(duì)簡單。可采用在小區(qū)收水處加裝毛發(fā)聚集器，經(jīng)過調(diào)節(jié)池預(yù)處理后的水再進(jìn)入人工濕地生態(tài)系統(tǒng)處理。為保障中水水質(zhì)回用的可靠性，可以在人工濕地生態(tài)系統(tǒng)后增加強(qiáng)化處理系統(tǒng)（多介質(zhì)過濾和長效消毒）。
第一，預(yù)處理。通過調(diào)節(jié)預(yù)處理可以達(dá)到均勻布水，調(diào)節(jié)出水濃度，使得人工濕地生態(tài)處理系統(tǒng)的進(jìn)水負(fù)荷變得可以調(diào)節(jié)，以此可緩和污染物去除率受季節(jié)、溫度影響的弊端，使得最終出水都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)在負(fù)荷總量不變的情況下，盡可能地提高單位面積濕地的處理效率；并且可以減少系統(tǒng)發(fā)生堵塞的情況，延長系統(tǒng)運(yùn)行年限 。
第二，人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地生態(tài)處理技術(shù)利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)污水凈化。用于生活污水的處理技術(shù)與傳統(tǒng)生物處理技術(shù)相比，有如下六大特點(diǎn) ：處理效果穩(wěn)定可靠；脫磷、脫氮效果好； 基建投資低，一般為二級(jí)生化處理的1/4～1/3，甚至1/5；運(yùn)行費(fèi)用低，為二級(jí)生化處理的1/6～1/5；運(yùn)行操作簡單；適宜處理間歇排放的生活污水，耐污能力及水力負(fù)荷強(qiáng)，抗沖擊性能好。
人工濕地生態(tài)系統(tǒng)顯著的生態(tài)環(huán)境效益和較強(qiáng)的觀賞性還可與小區(qū)內(nèi)的風(fēng)景園林建設(shè)相結(jié)合，集觀賞、娛樂和污水處理于一體，同時(shí)發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但人工濕地生態(tài)系統(tǒng)占地較大（一般處理1m3 的污水需要有5～10m2 的濕地面積與之配套），因此在規(guī)模較小的小區(qū)不適宜推廣。該小區(qū)的優(yōu)質(zhì)雜排水產(chǎn)生量約為5000t/d，需2.5萬～5萬m2 的綠化或水域與之配套。針對(duì)該小區(qū)的自然地域特點(diǎn)（遍布小水塘）和綠化面積大的條件，同時(shí)，雨水和空調(diào)水經(jīng)過收集和預(yù)處理都可以進(jìn)入濕地生態(tài)系統(tǒng)，該小區(qū)45萬m2 的綠化規(guī)劃面積完全能滿足這一需要。
第三強(qiáng)化處理。經(jīng)過濕地生態(tài)系統(tǒng)處理的出水已經(jīng)能夠滿足國內(nèi)沖廁中水的水質(zhì)要求。但目前國內(nèi)中水沖廁回用普遍存在由于長時(shí)間不用（約1～2周）而有灰黑色或綠色掛壁的問題。分析原因，可能是因?yàn)閷?duì)中水中的可溶性固體控制量過大造成的。因此，為保障回用水的可靠性，以及考慮公眾的接受和認(rèn)知程度，可以對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的出水運(yùn)用多介質(zhì)過濾等方式做進(jìn)一步的凈化處理，如采用活性炭精濾、膜微濾或反滲透膜處理等。目前國內(nèi)采用活性炭精濾主要是去除水的色度、異味和進(jìn)一步降低濁度；微濾膜可以過濾 0.1μ～10μm的微粒；反滲透膜可以有效地去除水中的溶解鹽、膠體、有機(jī)物、細(xì)菌和病毒等。對(duì)過濾后的出水，可采用臭氧、二氧化氯、紫外線等多種方式進(jìn)行長效殺菌，以進(jìn)一步保證回用中水的安全性。
廚房、沖廁污水（黑水）回用：利用污水對(duì)城市園林進(jìn)行灌溉，在以色列、美國等一些國家已有幾十年的歷史，尤其是在以色列，其城市園林的用水中，有80%以上采用的都是經(jīng)過簡單處理后并結(jié)合現(xiàn)代灌溉技術(shù)灌溉用的生活污水和工業(yè)廢水。廚房污水含油脂量較高，沖廁污水從傳統(tǒng)有機(jī)肥利用的角度來看是一種肥料資源。該小區(qū)構(gòu)建的理想生態(tài)模式是希望對(duì)此黑水加以合理利用，基本思路是將黑水進(jìn)行分離，稠狀物用于堆肥，上清液經(jīng)過生化處理達(dá)到城市環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后直接用于綠化。
首先，分離。簡單的固液分離可以通過多級(jí)格柵和機(jī)械脫水處理。廚房油污可通過油水分離器分離，糞便稠物、廚房油脂及相應(yīng)的餐廚固廢和濕地植物修剪殘枝結(jié)合處理后用于堆肥。該過程在原理上具有可行性，但在具體實(shí)施過程中，由于沖廁污水的固體含量較低，如何經(jīng)濟(jì)有效地分離出稠狀物還有待進(jìn)一步研究。
其次，生化處理。黑水通過簡單的一級(jí)或二級(jí)處理后，即可達(dá)到再利用的要求。目前國內(nèi)在污水處理回用上用得比較多的工藝有生物接觸氧化工藝、MBR工藝、UASB等。利用此污水對(duì)小區(qū)內(nèi)園林進(jìn)行灌溉，是節(jié)約和保護(hù)城市水資源的一條重要途徑，它具有處理城市廢水資源，達(dá)到保護(hù)受納水體的效果。因?yàn)橥寥老喈?dāng)于一個(gè)巨大的污水處理廠，對(duì)外界環(huán)境條件的變化及外來物質(zhì)具有一定的緩沖能力，各種污染物進(jìn)入土壤后，可在土壤的固相、液相之間進(jìn)行一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，污水在土壤中遷移、轉(zhuǎn)化、積累的同時(shí)，水體也得到了一定程度的凈化；此外，污水中還富含氮、磷、鉀等可供植物利用的肥效資源。因此，利用生化處理后的污水進(jìn)行灌溉，不僅可提高土壤的肥力，增加植物的水分和養(yǎng)分，而且還大大節(jié)約了水資源。
但基于對(duì)該小區(qū)投資運(yùn)行成本和生態(tài)及美觀的考慮，建議重新建立一套濕地系統(tǒng)對(duì)黑水進(jìn)行處理，即通過建約10萬m2 左右的濕地與之配套。
水質(zhì)、水量平衡分析
參考《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第2冊(cè)），對(duì)該小區(qū)的水質(zhì)水量做出以下平衡分析。
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小區(qū)住宅人均用水的水量、排水水質(zhì)及水量情況分別見表1、表2，同時(shí)參考一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定該小區(qū)綠化和澆灑用水約1450t/d，人均用水總量120L/人•d，其中盥洗和淋浴用水量約占45%，廚房及廁所等用水約占55%，輸送和處理過程中的損耗量約15%，因此可回收再利用的灰水和黑水的量分別約是小區(qū)用水量的 38%和47%。該小區(qū)每天可回用的水量分析見表3。根據(jù)灰水收集量和沖廁用水需求及一定的保險(xiǎn)系數(shù)判斷，中水回用沖廁系統(tǒng)正好可滿足循環(huán)需求。黑水處理后的回用水可用于小區(qū)綠化、澆灑、景觀湖補(bǔ)充用水及小區(qū)周邊園林綠化。
經(jīng)濟(jì)成本分析
該小區(qū)水系統(tǒng)采取規(guī)劃方式利用的經(jīng)濟(jì)成本分析見表4。自來水費(fèi)用按3元/t、市政排污費(fèi)按1.1元/t、人工濕地處理灰水和黑水費(fèi)用分別按0.4和0.8元/t、非濕地法處理黑水費(fèi)用按1.1元/t計(jì)算，如果按照規(guī)劃利用方式利用水資源，自來水用量每天可節(jié)省5290t，相應(yīng)的費(fèi)用減少了15,870元；每天總用水費(fèi)用可減少2萬元左右。如果系統(tǒng)維護(hù)運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用可進(jìn)一步降低。
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該小區(qū)水系統(tǒng)自循環(huán)、零排放后，每年可以節(jié)省自來水190多萬t，水費(fèi)570多萬元，同時(shí)可利用非傳統(tǒng)水源 370多萬t，相比市政排污共節(jié)省費(fèi)用170多萬元，總體相加每年可以節(jié)約費(fèi)用750多萬元（不計(jì)設(shè)備折舊）。因此該整套水資源回用系統(tǒng)的利用規(guī)劃在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均可行，為類似的新建大型住宅小區(qū)的節(jié)能降耗和水資源循環(huán)利用提供了一條新的途徑。
作者單位：
裴芳 天津市塘沽區(qū)環(huán)保產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心
李成民 王靜天津市塘沽區(qū)環(huán)境保護(hù)局
朱婧嫄 天津市天人合環(huán)保技術(shù)研發(fā)中心
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