城市公園污水生態化處理方法和模式研究

盧石應,李 立

(西北大學城市與環境學院,陜西 西安 710127)

城市公園污水生態化處理方法和模式研究

盧石應,李 立

(西北大學城市與環境學院,陜西 西安 710127)

分析城市公園污水特點,從有利于保護生態環境、地下水資源和節約成本的角度,分析了適合我國城市公園污水生態化處理的方法以及處理模式,最后對我國今后城市公園污水處理系統建設提出建議。

城市公園;污水處理;生態化;模式

0 引言

隨著經濟社會的不斷進步,我國城市化速度正在快速發展,由于現代社會對環境質量需求的提高,城市各類型公園數量也在不斷增多,城市公園污水處理問題已經成為一個新的值得研究的問題。如果城市公園污水處理不當,會引發公園環境惡化,地下水資源污染,公園就會失去其本身生態休閑的實際意義。本文從生態、環保和低成本的角度,尋求適合城市公園污水生態化處理的方法及模式,確保水資源的保護以及再利用,環境的可持續發展和投資成本的節約。

1 城市公園污水類型及特點

我國的城市公園綠地按主要功能和內容,分為綜合公園(全市性公園、區域性公園)、專題公園(兒童公園、動物園、植物園、歷史名園、風景名勝園、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成類型不同,主要構成是黑水和灰水。公廁是所有公園必須配備的基礎設施,所有公園的污水都包含了黑水,有些類型公園內配置有相應的餐飲服務設施,如風景名勝園,污水處理會涉及到灰水。

根據對生活污水的研究,不同的水質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、水質見表1[2]。

表1 城市公園污水各項相關指標

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

2 生態處理方法選擇

目前國內污水生態化處理方法主要有:生態塘處理系統、人工濕地處理系統和土地滲濾處理系統三種處理技術。各種處理方法適合不同類型的公園污水處理系統。

2.1 生態塘處理系統

生態塘系統通過在塘中種植水生作物,建立人工生態系統,以太陽能為初始能源,將污水中的有機污染物進行降解和轉化。在生態塘處理系統能夠有效地處理生活污水及一些有機工業廢水,對有機物和病原體有很好的去除效果[3]。生態塘是將污水處理與利用相結合,實現污水資源化的一種廢水生物處理設施,它具有基建投資省、年運行費用低、管理維護方便、運行穩定可靠等諸多優點,不足之處就是占地面積比較大。

由于生態塘處理系統占地面積大、生態塘處理系統適合面積、規模較大的城市公園污水處理系統,小型的城市公園,街頭綠地等不宜采用。其次生態塘處理系統對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,水分蒸發速度快,在干旱和半干旱地區,采用生態塘系統需要采取各種措施保持生態塘水量的穩定,不然蒸發過度,單位水體含污染物濃度增高,產生異味,生態塘失去其本身的污水處理能力,污水滲入地下,污染地下水,同時破壞城市公園生態環境,導致環境惡化。然而持續的補水措施,會加大成本的投入。因此,生態塘處理系統不宜使用在干旱和半干旱地區的公園,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,生態塘中可種植觀賞植物,不僅能加快污水有機物的分解和有害化學元素吸收,同時能美化城市公園環境。

2.2 人工濕地污水處理系統

人工濕地是通過模擬自然濕地而人為設計和建造的具有可控性和工程化特點,以基質、植物及微生物協同通過物理、化學和生物作用進行污水處理的自然生態系統[4]。污水沿一定方向流動的過程中,在耐水植物和土壤(填料)的物理、化學和生物的三重協同作用下,污水中有機物通過過濾、根系截留、吸附、吸收和植物光合、輸氧作用,促進兼性微生物分解來實現對污水的高效凈化。人工濕地處理系統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,隨著技術的日趨完善,人工濕地在世界各地廣泛應用。據統計數據表明,目前美國有 600多處人工濕地用于處理市政、工業和農業廢水[6]。丹麥、德國和英國各國至少有200處人工濕地運行[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,其生態系統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計控制,對 BOD、N、P的處理能力較強[5],建造簡單,投資小,維護和運行費用低。對城市公園適應范圍類似于生態塘處理技術,但在人工濕地公園規模上,人工濕地技術研究在不斷使其規模縮小化,使其在小型城市公園的利用成為可能性,比生態塘技術應用范圍更為廣闊。

2.3 土地滲濾系統

土地滲濾系統這是土地處理系統中的一種方式,是一種以土地的自然生態凈化為主的小規模污水處理生態工程技術。其原理是通過農田、林地、葦地等土壤—植物系統的生物、化學、物理等固定與降解作用,對污水中的污染物實現凈化并對污水及 N、P、K等資源加以利用。以土地處理為主的治理技術,因其運行成本低、操作運行簡單。土地滲濾系統主要有慢速滲濾、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中最廣泛應用的一種類型。它具有易管理、經濟效益顯著的優點。但由于慢速滲濾系統滲濾速度較慢,污水處理量有限,過度的處理會導致形成殘存地表污水,影響城市生態環境和人居環境,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中,主要采取快速滲濾系統。快速滲濾系統設計是在城市公園污水產生處,規劃設計一個土壤通透性較好的生態林,污水直接排入生態林處理,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物和 N、P、K元素,達到凈化的目的,生態林同時可以美化環境。但黑水的氣味較重,不宜采用地表方式的快速滲濾系統。

地下滲濾系統是一項地下終年運行的工程,其主要設計參數應將散水管埋在冬季溫度不低于 10℃的位置,目前建設的工程散水管最大埋深 1.5m,可正常運轉,污水凈化效果很好,因此對我國大部分地區都適用[9]。由于地下滲透系統散水管埋藏在地下,這種特點適合城市公園黑水和灰水處理,不會造成地表污水的污染和氣味的散發,是城市公園小規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,這兩個概念是相對的,對整個參考區域的大小不同而不同。

3.1 集中處理模式

在過去相當長的時間里,城市生活污水主要通過市政管網集中收集進行處理。集中式城市衛生系統(centralized urban sanitation system,CUS)解決了人們關心的水污染問題,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:統一收集、統一輸送、統一處理。雖然集中式處理模式,對于公共衛生事業做出了顯著的貢獻,而且在今后相當長的時間內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,主要表現如下:一、建設集中式污水廠需要高昂的基建費用和運行成本,其中 80%的投資將用于污水收集管道的鋪設[10];二、集中式處理,需要用大量優質水充當介質運用污染物,集中式處理的性價比過低;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階段在我國廣大中小城市的推廣應用。

對于城市公園污水生態化處理,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,只有規模較大的生態塘系統和地下滲濾處理系統考慮到規模效益可采取集中式污水處理模式。具體做法是鋪設城市公園內部污水管網或利用真空污水吸取車,將所有的或者區域性的公園污水送至“處理廠”進行處理。集中處理模式適合于建有大型生態塘處理系統和大型地下滲濾系統的城市公園。

3.2 分散處理模式

雖然在 20世紀 60、70年代,人們已經開始使用地下滲濾、人工濕地等技術處理分散的生活污水,但是“分散”概念卻是在 20世紀末才開始受到人們的廣泛關注[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展。分散處理即將污水按照污水產生單位進行收集,以污水產生的單位或稍大片區內的污水產生單位群的污水單獨處理。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、小型生態塘、快速滲濾系統、地下滲濾系統等。該處理模式具有布局靈活、施工簡單、管理方便、污水水質單一等特點。

分散處理模式在生態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用前景較好。

4 結語

城市公園作為一個特殊的城市組成部分,其環境、生態系統不同于城市其他構成部分,處理好城市公園污水具有深遠積極的意義。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,具體到一個特定的公園污水處理系統設計要因地制宜,尋求適合它自身的最佳方案。

[1]李錚生.城市園林綠地規劃與設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2006

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

[3]山長城.認識生態塘系統[J].杭州農業科技.2008(2):26

[4]汪寶貞,王琳.水污染治理新技術[M].北京:科學出版社,2004.

[5]王青穎.中國農村生活污水處理技術應用現狀及研究方向[J].污染防治技術,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及其發展應用[J].哈爾濱建筑大學學報,1999,32(6):88-92.

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

[9]沈堅,羅剛,周琪等.適合我國農村的污水處理模式探討[J].安徽農業科學,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、系統和實施[M].北京:化學工業出版社,2004.

[11]李曉東,孫鐵珩等.小區生活污水處理模式的研究進[J].生態學雜志,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(1986-),男,湖南岳陽人,在讀碩士研究生,主攻方向:風景園林規劃設計。