2可持續城市污水處理系統及其在中國的應用摘要中國正面臨著水危機。有400多座城市缺乏足夠的水資源，一半以上的河流遭到污染。為在21世紀實現可持續發展,首先要為每個人提供足夠的水源和保持良好、輕松的水環境。根據可持續發展觀念,在這篇文章提出了可持續城市污水處理系統概念(SUSS)。城市污水處理系統,不僅是一個的基本的雨水和污水排水設施、保護城市環境和公共水體，而且也必須有助于恢復水環境,以維持一個健康的社會水循環。可持續城市排水系統應當以城市用水循環再用為基礎,以流域水資源的再生和養分循環中心為焦點。深圳經濟特區和中國北京地區已經推出。關鍵詞：水；資源；廢水；再利用；可持續性；中國31引言我國水資源稀缺。根據中國水利部公布的中國水資源公報,2004年中國水資源總量為2.4131013立方米。它相當于人均每年1856立方米。其中23%,即5.5481012立方米,用于農業、工業及家庭活動。同時,6930108立方米的廢水從城市排放出。數額不超過半數的廢水受到二次處理。我國一半以上的江河受到嚴重的污染。為了解決水危機,中國政府發表了許多法規，研究提出了許多戰略；工程師們已經規劃及興建了許多供水、污水處理工程。但隨著中國經濟的發展,水資源日益短缺，中國廣大地區環境質量不斷惡化。為了解決中國水問題和實現可持續發展，一種新用水和處理策略必須建立。基于傳統觀念的城市污水處理系統的運作是不能持久的，它必須改變。城市污水處理系統,不僅是一個的基本的雨水和污水排水設施,保護城市環境和公共水體。而且也必須有助于恢復水環境,以維持一個健康的社會水循環。社會水循環定義為一個系統,包括從天然機構引水，利用它并排放回水體。一個健康的社會水循環意味著要適度取水、審慎用水、人為廢水凈化與再利用。要確保在江河上游的用水不影響下游河道水體功能。最終目的是恢復保持城市或流域健康的水環境及最終實現水資源的可持續利用。一個健康的社會水循環也是建立城市再循環的一個重要組成部分。這篇文章的目的是討論利用健康水循環觀念，從功能和設計上考慮可持續城市污水處理系統。本文將介紹一些城市規劃的建議,以促進這種健康的水循環。2可持續城市污水處理系統的發展2.1城市污水處理系統的歷史最早的城市污水處理系統建成僅僅是,盡快從一個城市向城市下游河道運輸過多的陸上雨水。抽水馬桶發明于18世紀,在19世紀歐洲各城市成為普遍。廣泛使用抽水馬桶改善了城鎮居民的衛生條件,但供水量和污水因此而大幅提升。此時,下水道和徑流污水系統建為合并的污水處理系統。城市污水處理系統的功能變成這一組合系統,作為衛生工程的重要組成部分以保障居民不受細菌感染。但是，在這期間城市附近的河流和湖泊污染得可怕,因為大量未經處理的廢水含有糞便和尿液。20世紀萊茵河的污染是一個典型的例證。城鄉居民居住條件的改善是以水環境污染為代價而得到的。4廢水處理技術的研究和實踐始于20世紀初，開始的情形是河流和湖泊污染嚴重。在過去的世紀里,廢水處理技術隨著污染物的清除急劇提高，這些污染物包括懸浮固體、有機物，到后來的氮、磷酸鹽，到最后的微量污染物質如消毒副產物、激素類物質等。目前,城市污水處理系統的功能如下:(1)盡快運輸城市外表的雨水和廢水以防洪水和防止流行病的蔓延；(2)處理城市廢水以達到或超過國家或地方規定的標準。2.221世紀可持續城市污水排水系統的格局上述城市污水處理系統的功能是在水資源豐富足以炫耀，而廢水傾入的河流或湖泊有足夠自凈的能力的假設下形成的。當人口不多或不集中、工業不發達時，這個假設是被支持的。隨著工業的發展,人們越來越集中，都市區形成。此時傳統的城市污水處理系統只能保護城市內的范圍。城市周圍地區因城市居民制造的廢水和其他廢棄物受到嚴重污染。從整個流域的恢復視角看，城市污水處理系統是整個水分循環的一部分。城市污水系統的功能應該再評估，新任務應該得到支持。城市污水處理系統應發揮重要作用,健全水循環和可持續城市建設。如果我們把一個城市比作人體,水可視為血液。供水系統好比動脈，污水系統類似于靜脈。污水處理廠可視為類似于肝臟，因工廠凈化城市廢水的作用。城市污水處理系統必需要負責廢水的收集、運輸、凈化、改造。城市污水處理系統的關鍵因素是結束城鎮水循環。21世紀城市污水處理系統的功能應該從傳統的防澇預防到廢水回收利用,水資源可持續利用和流域的恢復的建立。這個新的污水處理系統在本文中稱為可持續城市污水排水系統(SUSS),其主要特點表現在圖1中。圖1.可持續城市污水排水系統略圖5一個典型的可持續城市污水排水系統(SUSS)有四個現代化的特征，描述如下:(1)它是城市用水循環再用的基礎。SUSS有責任生產回收廢水作為穩定的二級城市水資源。再生水可作為工業冷卻水、景觀美化灌溉用水、溪流再生用流動水及任何其他非飲用水的應用。大量廢水再生利用可以減少淡水開發,從而增進健康的水循環。(2)流域水資源的再生取決于SUSS.在一個流域上,廢水從上游城市排入下游城市。從整個流域看，上游可持續城市污水處理系統的流出物將是下游城市水源的一部分。每一個SUSS應該都要有水資源再生能力。(3)SUSS是養分循環的中心。作為廢水處理的產物，污泥應妥善處理，返回農田作肥料。廢水中的氮、磷應在廢水收集、運輸和處理過程中回收作為肥料。SUSS在天然養分循環中起著重要作用。注:中國法律規定,工業廢水必須進行預處理去除重金屬方能排放到城市污水流。(4)SUSS以稀缺資源回收和能源回收為基礎。大多數城市居民的代謝產物排入城市污水管網，然后運往廢水處理廠，這種廢水含有大量的能源。廢水或污泥的厭氧處理可能產生甲烷,它可作為燃料。廢水中的能源還可通過熱泵技術提取。一些珍貴金屬或其他稀有資源在廢水中也有,尤其是工業污水管道。工業廢水中回收有價值的物質可能是工業循環經濟中一個重要的部分。2.3傳統城市排污系統和可持續城市排污系統的對比2.3.1城市污水處理系統的原理在可持續城市污水排水系統規劃中,既要強調方便城市污水再生利用也要便于雨水的利用。這是傳統城市排污系統和SUSS最根本的區別。在SUSS中廢水處理的目的是廢水生產再用，叫廢水再利用生產廠(RWPPs)。RWPPs和傳統的城市污水處理系統中的廢水處理廠(WWTPs)有明顯的區別。為了實現可持續性城市污水處理系統，作為SUSS的關鍵部件，雨水下水道、污水處理設施是重要的。雨水是最重要的地表和地下流動水來源,不應象在傳統的城市污水處理系統中一樣快速流向城市外。在SUSS中，城市雨水應盡可能的保留,并應妥善處理，以便城市的再循環。2.3.2生產廢水再生廠的規模、地點、數