城市公园污水生态化处理方法和模式研究

卢石应,李 立

(西北大学城市与环境学院,陕西 西安 710127)

城市公园污水生态化处理方法和模式研究

卢石应,李 立

(西北大学城市与环境学院,陕西 西安 710127)

分析城市公园污水特点,从有利于保护生态环境、地下水资源和节约成本的角度,分析了适合我国城市公园污水生态化处理的方法以及处理模式,最后对我国今后城市公园污水处理系统建设提出建议。

城市公园;污水处理;生态化;模式

0 引言

随着经济社会的不断进步,我国城市化速度正在快速发展,由于现代社会对环境质量需求的提高,城市各类型公园数量也在不断增多,城市公园污水处理问题已经成为一个新的值得研究的问题。如果城市公园污水处理不当,会引发公园环境恶化,地下水资源污染,公园就会失去其本身生态休闲的实际意义。本文从生态、环保和低成本的角度,寻求适合城市公园污水生态化处理的方法及模式,确保水资源的保护以及再利用,环境的可持续发展和投资成本的节约。

1 城市公园污水类型及特点

我国的城市公园绿地按主要功能和内容,分为综合公园(全市性公园、区域性公园)、专题公园(儿童公园、动物园、植物园、历史名园、风景名胜园、游乐公园、其他专类公园)、带状公园和街旁绿地[1]。不同类型的城市公园其污水构成类型不同,主要构成是黑水和灰水。公厕是所有公园必须配备的基础设施,所有公园的污水都包含了黑水,有些类型公园内配置有相应的餐饮服务设施,如风景名胜园,污水处理会涉及到灰水。

根据对生活污水的研究,不同的水质所含成分有很大不同,大致可以分为:黑水:指厕所粪便污水,包括人尿和粪便;黄水:指人尿;褐水:指粪便污水;灰水:指来自于厨房、洗衣、沐浴和盥洗等污水。生活污水的分类及其水量、水质见表1[2]。

表1 城市公园污水各项相关指标

从上表可看出,城市公园污水的主要成分是有机碳和氮、磷、钾三化学元素,城市公园污水处理主要考虑如何分解水分中的有机碳和减少氮、磷、钾含量。

2 生态处理方法选择

目前国内污水生态化处理方法主要有:生态塘处理系统、人工湿地处理系统和土地渗滤处理系统三种处理技术。各种处理方法适合不同类型的公园污水处理系统。

2.1 生态塘处理系统

生态塘系统通过在塘中种植水生作物,建立人工生态系统,以太阳能为初始能源,将污水中的有机污染物进行降解和转化。在生态塘处理系统能够有效地处理生活污水及一些有机工业废水,对有机物和病原体有很好的去除效果[3]。生态塘是将污水处理与利用相结合,实现污水资源化的一种废水生物处理设施,它具有基建投资省、年运行费用低、管理维护方便、运行稳定可靠等诸多优点,不足之处就是占地面积比较大。

由于生态塘处理系统占地面积大、生态塘处理系统适合面积、规模较大的城市公园污水处理系统,小型的城市公园,街头绿地等不宜采用。其次生态塘处理系统对水体的需求决定了其使用范围的局限性。一是地表水裸露面积大,水分蒸发速度快,在干旱和半干旱地区,采用生态塘系统需要采取各种措施保持生态塘水量的稳定,不然蒸发过度,单位水体含污染物浓度增高,产生异味,生态塘失去其本身的污水处理能力,污水渗入地下,污染地下水,同时破坏城市公园生态环境,导致环境恶化。然而持续的补水措施,会加大成本的投入。因此,生态塘处理系统不宜使用在干旱和半干旱地区的公园,适用于南方雨水量较为丰富及其丰富的大型的有表面裸露水域的公园,如湿地公园等,生态塘中可种植观赏植物,不仅能加快污水有机物的分解和有害化学元素吸收,同时能美化城市公园环境。

2.2 人工湿地污水处理系统

人工湿地是通过模拟自然湿地而人为设计和建造的具有可控性和工程化特点,以基质、植物及微生物协同通过物理、化学和生物作用进行污水处理的自然生态系统[4]。污水沿一定方向流动的过程中,在耐水植物和土壤(填料)的物理、化学和生物的三重协同作用下,污水中有机物通过过滤、根系截留、吸附、吸收和植物光合、输氧作用,促进兼性微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地处理系统按水流方式可分为地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。

至今,随着技术的日趋完善,人工湿地在世界各地广泛应用。据统计数据表明,目前美国有 600多处人工湿地用于处理市政、工业和农业废水[6]。丹麦、德国和英国各国至少有200处人工湿地运行[7]。新西兰也有 80多处投入使用[8]。

作为人工制造的湿地系统,其生态系统中的生物种类多种多样,并处于人为控制之下,综合处理污水的能力受到人为设计控制,对 BOD、N、P的处理能力较强[5],建造简单,投资小,维护和运行费用低。对城市公园适应范围类似于生态塘处理技术,但在人工湿地公园规模上,人工湿地技术研究在不断使其规模缩小化,使其在小型城市公园的利用成为可能性,比生态塘技术应用范围更为广阔。

2.3 土地渗滤系统

土地渗滤系统这是土地处理系统中的一种方式,是一种以土地的自然生态净化为主的小规模污水处理生态工程技术。其原理是通过农田、林地、苇地等土壤—植物系统的生物、化学、物理等固定与降解作用,对污水中的污染物实现净化并对污水及 N、P、K等资源加以利用。以土地处理为主的治理技术,因其运行成本低、操作运行简单。土地渗滤系统主要有慢速渗滤、快速渗滤和地下渗滤等处理模式。

慢速渗滤是土地处理污水技术中最广泛应用的一种类型。它具有易管理、经济效益显著的优点。但由于慢速渗滤系统渗滤速度较慢,污水处理量有限,过度的处理会导致形成残存地表污水,影响城市生态环境和人居环境,此方法不宜用在城市公园污水处理上。

快速渗滤土地处理系统是将污水有控制地投配到具有良好渗透性能的土地表面,在污水向下渗滤的过程中,在过滤、沉淀、氧化、还原以及生物氧化、硝化、反硝化等一系列的物理、化学及生物作用下,得到净化处理的一种污水土地处理工艺。在城市公园灰水处理系统中,主要采取快速渗滤系统。快速渗滤系统设计是在城市公园污水产生处,规划设计一个土壤通透性较好的生态林,污水直接排入生态林处理,污水通过特定植物种类根系的吸收,不断降解和吸收水中的有机物和 N、P、K元素,达到净化的目的,生态林同时可以美化环境。但黑水的气味较重,不宜采用地表方式的快速渗滤系统。

地下渗滤系统是一项地下终年运行的工程,其主要设计参数应将散水管埋在冬季温度不低于 10℃的位置,目前建设的工程散水管最大埋深 1.5m,可正常运转,污水净化效果很好,因此对我国大部分地区都适用[9]。由于地下渗透系统散水管埋藏在地下,这种特点适合城市公园黑水和灰水处理,不会造成地表污水的污染和气味的散发,是城市公园小规模污水综合处理的最佳途径。

3 城市公园污水处理模式选择

城市污水处理模式主要是分散处理模式和集中处理模式,这两个概念是相对的,对整个参考区域的大小不同而不同。

3.1 集中处理模式

在过去相当长的时间里,城市生活污水主要通过市政管网集中收集进行处理。集中式城市卫生系统(centralized urban sanitation system,CUS)解决了人们关心的水污染问题,成为一种城市污水处理的主要方式。集中式处理最主要的特征是:统一收集、统一输送、统一处理。虽然集中式处理模式,对于公共卫生事业做出了显著的贡献,而且在今后相当长的时间内也将是污水净化的主要手段,但这种污水净化模式存在一些局限性,主要表现如下:一、建设集中式污水厂需要高昂的基建费用和运行成本,其中 80%的投资将用于污水收集管道的铺设[10];二、集中式处理,需要用大量优质水充当介质运用污染物,集中式处理的性价比过低;三、集中式处理主要采用接触氧化法,耗能较大。以上不足在很大程度上,限制了集中式处理模式现阶段在我国广大中小城市的推广应用。

对于城市公园污水生态化处理,没有大型的污水处理厂,集中式污水处理模式在城市公园污水处理上受到制约,只有规模较大的生态塘系统和地下渗滤处理系统考虑到规模效益可采取集中式污水处理模式。具体做法是铺设城市公园内部污水管网或利用真空污水吸取车,将所有的或者区域性的公园污水送至“处理厂”进行处理。集中处理模式适合于建有大型生态塘处理系统和大型地下渗滤系统的城市公园。

3.2 分散处理模式

虽然在 20世纪 60、70年代,人们已经开始使用地下渗滤、人工湿地等技术处理分散的生活污水,但是“分散”概念却是在 20世纪末才开始受到人们的广泛关注[11]。近年来,为缓解集中式处理的不足,分散式处理模式取得了快速发展。分散处理即将污水按照污水产生单位进行收集,以污水产生的单位或稍大片区内的污水产生单位群的污水单独处理。污水分片收集后,采用中小型污水自然处理等形式处污水,例如人工湿地污水处理系统、小型生态塘、快速渗滤系统、地下渗滤系统等。该处理模式具有布局灵活、施工简单、管理方便、污水水质单一等特点。

分散处理模式在生态化污水处理上适用范围更广阔。适用于功能建筑布局分散、地形条件复杂、污水不易集中收集的城市公园污水处理。在山地城市公园和大中型城市公园中应用前景较好。

4 结语

城市公园作为一个特殊的城市组成部分,其环境、生态系统不同于城市其他构成部分,处理好城市公园污水具有深远积极的意义。不能简单地把城市污水处理方法和模式搬到城市公园污水处理上,本文从污水处理的方法和模式选择上进行了初步的研究,阐述了不同方法和模式适用的不同类型的公园,具体到一个特定的公园污水处理系统设计要因地制宜,寻求适合它自身的最佳方案。

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[4]汪宝贞,王琳.水污染治理新技术[M].北京:科学出版社,2004.

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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

卢石应(1986-),男,湖南岳阳人,在读硕士研究生,主攻方向:风景园林规划设计。