张杰:城市水系统健康循环理论与方略的研究

时间:2009-12-08 来源:水世界 作者:张杰

我们把污水中的渣子看成是污染物和废物,把废水看成污浊之水,这种理念是正确的吗?如果把污水中的氮磷有机物及各种杂质看成资源进行回收,把污水看成宝贵的淡水资源进行再循环,而不只是收集、末端处理和排放污水的任务,两种不同观点就赋予了排水系统两种相反的任务,就会产生排水系统的革命。排水系统应该升华为污水再生、再利用、再循环,区域雨水储存、渗透、利用与排除,植物营养物的循环利用,能源物质回收。城市排水系统的功能必须变革。

城市水资源的概念已经多元化了,以前一直把自然径流看成我们的水资源,对污水再生、其它非传统资源并没有重视,我们的城市水资源,虽然还是流域内自然水资源,但是人类取用水资源必须有节制,应与生态平衡和水资源可持续利用为原则,超过了这条底线就产生了水危机,如果社会用水达到了健康循环,每个城市都可以就近取用天然径流,就不必用科技力量长距离源头取水,更不需要跨流域争夺他流域的水资源。长距离、跨流域调水将强烈改变自然水循环的规律,会带来意想不到的生态平衡和环境问题。第二方面,城市污水再生资源,如果我们将城市污水厂变成再生水厂,就可以产生再生厂,建立城市再生厂供应系统,可以替代自来水用于工业、景观和非生活用水,城市污水的产生量一般是用水量的70%左右,而城市用水量之中为我们直接饮用和身体密切接触的水量仅占全部用水量的30%,其余的都是可以用再生水所代替的,城市需水量取用资源水的径流量就会大大减少,城市污水是城市第二水源。第三方面,节水资源,减少水量消耗和改变用水方式,降低城市用水需求,也可以视为一种资源,确实减少了城市对水需求的压力,也是城市不可伙食的水源。此外、城市雨水和沿海城市的海水都可以作为城市水资源。

我们提出了循环城市水系统的模式,在人类经历数千年漫长的否也经济之后和快速发展之后,人们越来越认识到解决资源短缺和可持续发展的问题唯一的出路是建立循环型社会,其中水的循环利用是循环性社会的基础,创立循环型城市水系统的模式是我们的任务,在循环型城市水系统中不但有安全可靠的供水系统,还有完善的污水再生、再利用系统,自来水从采取到排放到下游水体之间已经高效的利用多次,通过高质量排放再生水使社会用水循环与资源水位循环密切的联系起来,除此之外还应该有营养物质的健康循环系统,经发酵分解生产有机肥料,回归农田。城市水资源和植物营养素的健康循环,就构成了循环城市的基础,在一个流域内城市间上下游城市共享人类水资源,充分体现流域水资源利用方面的公平性、共享性和人与自然的和谐,保障河流生命和有活力的生态系统,形成了以流域为单位地理单元的水资源共享模式。

什么是城市水系统健康循环呢?内涵有两方面:一是城市水系统健康循环,另一个是城市食物资源消耗的健康循环,城市水系统的健康循环要就城市用水和食物消耗同时达到健康循环,城市用水健康循环就是在水的社会循环中应该尊重自然循环的规律,控制源头污染,同时将用过的污水进行再净化,实行再利用、再循环,使得上游地区的用水循环不影响下游水域的水体功能,水的上游循环不损害资源水文循环规律,维持城市以及流域的健康水循环,实现水资源的可持续利用。城市食物资源的消耗的循环主要是食物中富含的氮磷钾营养素的循环,是自然界植物营养素循环的分支,城市物质资源流的健康循环,就是不切换、不损害植物营养素的自然循环,不产生植物营养素的流失。

三、城市水系统健康循环实施方略

城市健康水循环第一方略是节制用水,在水资源开发利用中,不仅要节省、节约用水,还要根据地域的水资源状况制定调整产业布局,促进工业改革,提倡节水产业和清洁生产,通过法律、行政、经济和技术手段,在宏观上控制社会水循环的流量,节制自然取水量,减轻社会循环对自然循环的干预,实行节制用水、节约用水。

第二方面,城市污水的再生、再利用与再循环,城市污水是宝贵的淡水资源,突破污水处理达标排放的传统理念,建立含污水处理、深度净化、管道输送在内的以城市污水为源水城市再生水供应系统,实现城市污水的再生再利用和再循环,将城市污水变成了城市的稳定的第二水源。再生水除作为本城市主要资源之外,经过深度净化的高质量的再生水还可以排入水体,作为下游城市水源的一部分。以流域为地理单元,在流域城市中规划各个城市污水再生系统,与流域水功能相结合,实现流域内城市群间水资源的重复和循环利用,就会获得整个流域最佳的水资源生态效益、经济效益和社会效益。污水厂污泥回归农田做农业肥料,存在着氮磷钾的循环,一般从生产者、消费者、分解者再到生产者,污泥富含植物营养素,回归农田是它的正当归宿,是自然界物质循环的规律所决定的。恢复城市雨水水文循环的途径,天然降水是维系整个陆地生态系统的基础,是地表、地下径流的来源,在城市总体规划中,应该充分考虑雨水的土壤渗透、调节和储存,应充分利用天降水补充地下水,以维护城市雨水自然循环的途径。污染复合源头分离,源头分离减轻污染复合,显然是最简单、最经济的办法,不但要提倡工业企业清洁生产,废弃物的再生利用,生活垃圾如果能通过微生物分解产生营养素氮磷钾等,再供农业生产食物,供人们消费,这样人们的食物就可以闭路循环了,人类就回到了自然生态的生物系之中。最后,流域水循环的综合管理,相互依存,互相制约,存在着因果关系,水环境不是每个城市和某个地区的,流域的,因此管理水环境基本地理单元应该是流域,在明确的流域地域内建立跨部门、跨行政区域的权利机构,贯彻《水法》,保护江湖流域水环境的健康。这种流域管理,政府和2002年《水法》中规定的我国水资源实行流域管理与行政区划管理相结合的制度。

四、应用实例

多年来做了几个城市水资源和城市中水道的规划,深圳、北京、大连,还有国家中长期规划中的城市水系统健康循环的研究,在这方面贯彻的主要思想:节制用水、污水再生、再利用、再循环,规划城市中水道系统。北京市在全国率先实行了循环水务理念,取得了相当丰富的成果,其他城市也在这方面做了大量的工作,在污水再生、再利用、再循环方面得到了共识,在这方面有突飞猛进的发展。另一个主要问题是城市污水厂污泥和有机垃圾问题,我一贯主张应该回到农田,因为来自于农田,我们不能切断植物营养素的循环来污染水体,当然这方面有很多困难,我认为这些困难是技术性困难,而不是规律性,如果不把它做肥料,就违背了自然循环的规律,是不可抗拒的。困难经过大家努力和攻关是可以解决的。

我就简单介绍到这,谢谢大家!

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