生態小區污水零排放規劃探討
2001年建設部制定了《綠色生態住宅小區建設要點與技術導則》，2004年國家住宅與居住環境工程中心修訂了《健康住宅建設技術要點》，對健康生態小區的居住環境、住宅空間、空氣環境、熱環境、聲環境、光環境、水環境、綠化環境、衛生環境共9大類做出了明確規定。生態小區融入了可持續發展的城市理念，將是未來住宅小區發展的必然趨勢[1] 。生態小區的建設是一個立體的生態網絡構建的過程。本文從住宅小區的水環境角度出發，以某房地產項目為例，對生態小區水環境系統的零排放進行規劃探討。
隨著經濟社會的不斷發展，污水資源化逐漸被人們認知，中水回用作為污水資源化的一個組成部分，在提高水資源利用率、減少環境污染等方面，已越來越顯示出它的優越性。中水回用系統分為城市中水系統、小區中水系統和獨立中水系統[2] 。城市中水系統由于需要市政管網的配套，且80%的投資將用于污水收集管道的鋪設，管網中的水在回用過程中至少要進行三次輸送[3][4] ，這不僅會浪費大量資金和較長的時間，而且目前國內市政管網的狀況也不利于推廣。獨立的中水系統由于其相對投資大、耗能大、經濟性不強，也只適用于特定情況，不適于大面積推廣。小區中水系統由于具有實施方便、不影響市政道路、回用管道短、投資較小等優點，因此適用于大型的住宅小區。
天津某房地產項目總面積200萬m2 ，建設總用地 150萬m2 ，綠化總面積45萬m2 ，規劃總人口10萬。本著“生態小區，零排放”的目標，對小區內水系統循環做如下規劃構想（見下圖）。
 |
1 規劃構想的可行性
作為新建生態小區應該將優質雜排水（灰水）與廚房污水和沖廁污水（黑水）分開。優質雜排水作為中水水源，進入小區的中水處理系統處理后回用，而初期雨水由于污染物含量高[5] ，與廚房、沖廁污水經一級處理后作為小區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，現在作為中水水源，經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，而且水質較好，易于處理，對中水回用的推廣有很大的益處[2] 。
1.1 優質雜排水回用
從技術選擇上，由于優質排水的污染物含量相對較少，處理也相對簡單。可采用在小區收水處加裝毛發聚集器，經過調節池預處理后的水再進入人工濕地生態系統處理。為保障中水水質回用的可靠性，可以在人工濕地生態系統后增加強化處理系統（多介質過濾和長效消毒）。
（1）預處理
通過調節預處理可以達到均勻布水，調節出水濃度，使得人工濕地生態處理系統的進水負荷變得可以調節，以此可緩和污染物去除率受季節、溫度影響的弊端，使得最終出水都能達到標準；同時在負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；并且可以減少系統發生堵塞的情況，延長系統運行年限[3][6][7] 。
（2）人工濕地生態系統
人工濕地生態處理技術利用自然生態系統中的物理、化學和生物的三重協同作用來實現污水凈化。用于生活污水的處理技術與傳統生物處理技術相比，有如下特點[3] ：1）處理效果穩定可靠；2）脫磷、脫氮效果好； 3）基建投資低，一般為二級生化處理的1/4～1/3，甚至1/5；4）運行費用低，為二級生化處理的1/6～1/5； 5）運行操作簡單；6）適宜處理間歇排放的生活污水，耐污能力及水力負荷強，抗沖擊性能好。
人工濕地生態系統顯著的生態環境效益和較強的觀賞性還可與小區內的風景園林建設相結合，集觀賞、娛樂和污水處理于一體，同時發揮經濟效益和社會效益。但人工濕地生態系統占地較大（一般處理1m3 的污水需要有5～10m2 的濕地面積與之配套），因此在規模較小的小區不適宜推廣。該小區的優質雜排水產生量約為5000t/d，需2.5萬～5萬m2 的綠化或水域與之配套。針對該小區的自然地域特點（遍布小水塘）和綠化面積大的條件，同時，雨水和空調水經過收集和預處理都可以進入濕地生態系統，該小區45萬m2 的綠化規劃面積完全能滿足這一需要。
（3）強化處理
經過濕地生態系統處理的出水已經能夠滿足國內沖廁中水的水質要求。但目前國內中水沖廁回用普遍存在由于長時間不用（約1～2周）而有灰黑色或綠色掛壁的問題。分析原因，可能是因為對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知程度，可以對濕地生態系統的出水運用多介質過濾等方式做進一步的凈化處理，如采用活性炭精濾、膜微濾或反滲透膜處理等。目前國內采用活性炭精濾主要是去除水的色度、異味和進一步降低濁度；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、有機物、細菌和病毒等。對過濾后的出水，可采用臭氧、二氧化氯、紫外線等多種方式進行長效殺菌，以進一步保證回用中水的安全性。
1.2 廚房、沖廁污水（黑水）回用
利用污水對城市園林進行灌溉，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%以上采用的都是經過簡單處理后并結合現代灌溉技術灌溉用的生活污水和工業廢水。廚房污水含油脂量較高，沖廁污水從傳統有機肥利用的角度來看是一種肥料資源。該小區構建的理想生態模式是希望對此黑水加以合理利用，基本思路是將黑水進行分離，稠狀物用于堆肥，上清液經過生化處理達到城市雜用水水質標準后直接用于綠化。
（1）分離
簡單的固液分離可以通過多級格柵和機械脫水處理。廚房油污可通過油水分離器分離，糞便稠物、廚房油脂及相應的餐廚固廢和濕地植物修剪殘枝結合處理后用于堆肥。該過程在原理上具有可行性，但在具體實施過程中，由于沖廁污水的固體含量較低，如何經濟有效地分離出稠狀物還有待進一步研究。
（2）生化處理
黑水通過簡單的一級或二級處理后，即可達到再利用的要求。目前國內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。利用此污水對小區內園林進行灌溉，是節約和保護城市水資源的一條重要途徑，它具有處理城市廢水資源，達到保護受納水體的效果。因為土壤相當于一個巨大的污水處理廠，對外界環境條件的變化及外來物質具有一定的緩沖能力，各種污染物進入土壤后，可在土壤的固相、液相之間進行一系列的物理、化學反應，污水在土壤中遷移、轉化、積累的同時，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行灌溉，不僅可提高土壤的肥力，增加植物的水分和養分，而且還大大節約了水資源。
但基于對該小區投資運行成本和生態及美觀的考慮，建議重新建立一套濕地系統對黑水進行處理，即通過建約10萬m2 左右的濕地與之配套。
2 水質、水量平衡分析
參考《給排水設計手冊》（第2冊），對該小區的水質水量做出以下平衡分析[8] 。
小區住宅人均用水的水量、排水水質及水量情況分別見表1、表2，同時參考一些經驗數據，確定該小區綠化和澆灑用水約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用水量的 38%和47%。該小區每天可回用的水量分析見表3。根據灰水收集量和沖廁用水需求及一定的保險系數判斷，中水回用沖廁系統正好可滿足循環需求。黑水處理后的回用水可用于小區綠化、澆灑、景觀湖補充用水及小區周邊園林綠化。
 |
3 經濟分析
該小區水系統采取規劃方式利用的經濟成本分析見表4。自來水費用按3元/t、市政排污費按1.1元/t、人工濕地處理灰水和黑水費用分別按0.4和0.8元/t、非濕地法處理黑水費用按1.1元/t計算，如果按照規劃利用方式利用水資源，自來水用量每天可節省5290t，相應的費用減少了15,870元；每天總用水費用可減少2萬元左右。如果系統維護運行穩定，運行費用可進一步降低。
 |
4 結語
該小區水系統自循環、零排放后，每年可以節省自來水190多萬t，水費570多萬元，同時可利用非傳統水源 370多萬t，相比市政排污共節省費用170多萬元，總體相加每年可以節約費用750多萬元（不計設備折舊）。因此該整套水資源回用系統的利用規劃在技術和經濟上均可行，為類似的新建大型住宅小區的節能降耗和水資源循環利用提供了一條新的途徑。
參考文獻：
[1] 景星蓉，張健，向平.生態小區系統生態調控探索[J].自然生態保護,2003， 4:34-37.
[2] 蔡瑩，蔡鳴，張愛莉，等.居住小區中水回用系統[J].工程建設與設計,2003， 9:62-63.
[3] 李曉東，孫鐵珩，李海波，等.小區生活水處理模式的研究進展[J].生態學雜志 2008，27（2）：269-272.
[4] 任曉鯤，徐偉樸.城市污水中水回用的分散與集中處理對比研究[J].河北建筑 工程學院報，2004,22(1):65-67.
[5] 王情，王曉磊，張廣錄.石家莊市雨水資源利用的必要性和潛力探討[J].安徽 農業科學，2008，36（1）:306-308.
[6] 林文周，劉海波，左文武，等.人工濕地在城鎮生活污水治理中的應用[J].環境 保護與循環經濟，2008，4:23-26.
[7] 管淑英，郭晶.人工濕地基質堵塞影響因素分析[J].廣西輕工業，2008， 8:73-74.
[8] 陳秀生，等.給水排水設計手冊2（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社， 2001，492-495.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
