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中水回用城市景观综述

徐 静 (华中科技大学 430074)

摘 要:现如今,全球水资源紧缺、水环境恶化,节水成为实现社会可持续发展的必然选择.城市景观既是水资源的消耗体,同时又具有一定的蓄水功能,在节水方面潜力巨大.因此,如何循环利用有限的水资源,成为每一个景观设计师面临的挑战.本文介绍了中水回用的概念、必要性以及回用现状,对目前国内外中水回用于城市景观方面的研究进展及研究成果进行综述,归纳总结了中水回用于景观的相关标准与技术,并根据我国中水回用存在的实际问题,提出相应的改善建议.

关键词:城市景观;中水回用;研究

一、概念

“中水”这一概念是相对于上水(自来水)与下水(排入管道内的污水)而言的,指经过适当处理的废水达到一定水质标准后可进行有益使用的非饮用水.中水可用于工业企业,如工业冷却水、锅炉水、清洁水、生产加工用水等;也可用于冲厕、洗车、绿化灌溉、景观娱乐等.中水的回用不仅可以大量减轻对天然地表水和地下水的开发力度,缓解水资源短缺、生态和地质问题,还能减少废水的排放量,有效抑制废水排放对环境的污染.因此,中水回用的研究具有深远的现实意义.

二、中水回用景观的现状与研究

1.国外中水回用景观研究进展

目前,中水回用技术研究在国际上较为成熟,早在19世纪30年代就在国外广泛使用,经过处理后的中水大多用于城市景观的观赏用水.在一些发达国家,中水回用研究已经发展得相对完善,国家也出台了较为全面的政策来支持其研究.

美国是世界上最先开始实施中水回用的国家之一.1923年,美国旧金山率先建立了第一个将中水回用于景观用水的大型污水循环利用工程,将净化处理过的污水用作公园的湖泊中,在世界范围内产生了很大影响.之后随着美国回用的中水水量急剧增加,用于城市景观的案例也越来越多.直到目前,美国已有三百五十多个城市建立了污水再处理工程,中水的利用率与使用范围都得到了进一步提升,极大地缓解用水矛盾,实现了水资源的高效利用.

澳大利亚位于阿德莱德莫森湖周边的住宅区将污水与建筑屋顶的雨水进行收集,经过处理后回用与莫森湖水的补给、住宅用水以及景观用地的灌溉.

日本地区地形复杂、河流短小,淡水资源相对紧缺,这样不利的自然条件促使中水回用研究在日本得到了很好的发展.目前,日本使用中水的人口占到总人口数量的65%左右,全国年均利用循环水总量达1.5×108m3.于1984年出台了水资源再利用的指导方针,规定在凡建筑面积超过3×104m2,或日用水量达到100m3的建筑物都要利用循环水.日本中水回用的范围非常广,主要包括家庭水再利用系统、地区水再利用系统、区域水再利用系统与工业水利用系统这四个方面.

新加坡于2000年在裕廊岛工业园区建设了一套城市污水深度处理装置,中水产水规模为3万m3?d-1,处理过后的水主要回用于景观水与消防水系统.

南非作为水资源紧缺问题最为严重的国家之一,其对中水处理与回用的研究较为成熟,全国约有22%的水资源属于再生水.南非设有专门的污水处理机构,将污水进行处理后输送至各个地区进行回用,以满足其用水需要.

欧洲各国、沙特阿拉伯、墨西哥等国也积极研究中水回用的方法与形式,取得了一系列成果,为水资源的循环利用作出贡献.

2.国内中水回用景观研究进展

与国外相比较而言,我国的水资源紧缺问题较晚得到重视,因此中水回用起步也较晚.直到20世纪80年代,我国将城市污水回用课题列入“六五”科技攻关计划中,才开始开展对中水回用技术的相关研究与开发.从1986年起,国家将城市污水资源化相继列入在“七五”“八五”“九五”计划中,逐步接受与探索中水回用于城市景观这一课题.

在国家“七五”攻关计划(1986-1990年)中,将水污染防治及城市污水资源化技术列入课题.天津、北京、大连、太原、西安等多个缺水城市相继开展对污水再生技术及工艺的研究,其中,天津制定了《天津市景观河道水质质量标准》,开始尝试将纪庄子污水处理厂二级处理出水用于补充景观河道的景观环境再用实践.

在国家“八五”攻关计划(1991-1995年)中,将污水的资源化与污水回用列入了重大科研课题.其间,北京高碑店污水处理厂、北小河污水处理厂、酒仙桥污水处理厂、石家庄西污水处理厂以及山东泰安市污水处理厂等一些将中水回用于城市景观用水的示范工程相继建成投产.这些工程对中水进行一定的技术处理净化到达一定标准后,部分出水应用于城市景观、河道的用水.其中,北京北小河污水处理厂将处理能力中20000m3/d的回用水应用于绿化、河道的补充用水等;深圳冰河城市污水处理厂将20000m3/d的二级出水进行处理后回用于公园绿化和景观用水.

在“九五”计划(1996-2000年)中,我国开始研究污水处理与水工业关键技术.“十五”(2001-2005年)期间,中水回用被正式写入文件,城市污水资源化利用技术与示范课题研究也全面展开,北京、天津、青岛等城市建立起一批将再生水回用于景观环境的示范工程,对我国再生水回用于景观水体的工程实践起到了示范作用.

随后,在“十一五”计划(2006-2010年)中,中水回用及城镇污水处理工程被列为国家重点支持的九大工程之一.“十二五”期间,我国进一步推进污水在景观中的再生利用,北京、大连等城市逐年加大中水使用量,利用中水改善河流干涸断流的现象,重建河流景观.

如今,城市景观生态环境受到的重视日益增加,国内许多城市开始着手整治市内因各种维护不当而受到严重污染发臭的河流与湖泊,但一味利用洁净水资源来对污染河流引水换水,而不考虑如何更好地维护净化水体,只会造成大量可用水资源的浪费,从而引发了更为恶劣的环境问题.近年来随着我国对中水回用的关注与研究逐步深入,很多城市都开始尝试并展开将中水投入城市景观用水的工程项目,循环利用了水资源,推动了我国中水回用于城市景观的研究发展.

三、中水回用于景观用水的水质标准及修复方法

1.回用水质标准

回用于城市景观的中水,主要控制指标有pH值、色度、浊度、BOD5、CODcr、溶解氧以及磷、氮等,这些指标是从设备防腐、感观舒适性、用水安全性以及水质保持等方面考虑的,是非常必要的.我国针对回用于景观水的水体质量,先后颁布了若干相关的水质标准,其中《城市污水再生利用景观环境用水水质(GB/T18921 -2002)》是目前对于景观水体考核评价的标准.因此,现建议中水回用于城市景观的水质指标如下:

(1)基本要求:无漂浮物,无令人不快的嗅和味;(2)pH值:6.0~9.0;(3)色度≤30度;(4)浊度≤10NTU;(5)悬浮性固体≤15mg/L;(6)溶解性固体≤1000mg/L;(7)BOD5≤10mg/L;(8)CODcr≤50mg/L;(9)总磷(以P计)≤1.0mg/L;(10)总氮≤15mg/L;(11)氨氮(以N计)≤5mg/L;(12)余氯≥0.05mg/L;(13)溶解氧≥1.5mg/L;(14)阴离子表面活性剂≤0.5mg/L;(15)粪大肠菌群≤1000个/L

2.修复方法

(1)物理化学修复方法

径流污染、水污染等水质问题在影响水资源可持续利用的因素中尤为突出,造成了水资源在城市景观建设中的大量浪费.对回用于流动性较强的景观水的中水而言,在设计的初期可根据水体的实际情况,设计相应的净化设施,如过滤水坝、过滤沙缸等,在水体的自然流动过程中对水体进行自然保养,起到净水作用,降低水体的浊度.而对回用于人工水体的中水而言,其流动性往往较差,流速慢、面积小,且大多为封闭状.这样的水体自净能力差,容易受到二次污染,间接影响景观的视觉效果.因此可进行外源性控制,在对水体进行物理修复的同时加入化学药剂,以去除水中污染物,实现水质的净化与维护.

(2)生物修复方法

水生植物对污水有一定的净化作用,它们能够通过根部来吸收、过滤水体中的污染物,因此在景观水体中选择性地种植水生植物是修复回用水水质的有效方法之一,且这种纯生态的修复技术在各种物理化学技术中有着独到的优势.这种修复技术的成本较低,基本对自然环境无不良影响,并且在合理搭配设计下还能营造出丰富的水生景观,增强景观的表现效果,美化环境.但植物对水体的净化功能与其他人工技术相比见效较慢,且会受到季节及温度的较大影响.

四、国内中水回用景观存在的问题及改善建议

1.存在问题

(1)公众意识淡薄

公众意识是支持将中水回用于景观建设的必要条件.让公众在心理上和情感上认可中水回用,是水的再利用的保证.在我国的南方地区,尤其是在一些滨海滨江城市,人们感受不到水资源紧缺的隐患,对水资源再利用的意识薄弱,还未形成中水回用的概念.如果公众对水资源再利用的意识达不到一定高度,那么即便是在我国北方的缺水地区,中水回用也很难实现.同时,公众对中水水质安全性的不信任也制约着国内中水回用于景观的发展.

(2)缺乏政策支持

将中水回用于城市景观建设,有益于社会的可持续发展,政府应该制定相应的优惠政策,对其给予推进与支持.对于将中水回用于景观建设的用户,使用中水应比使用自来水更加经济实惠,这样才具有吸引力.对于中水生产企业,生产符合要求的中水需要投入额外的成本,政府应在建设和运行过程中给予一定的政策优惠.目前,城市中水回用于景观缺乏政府的鼓励与支持,亟待相应政策的完善与补充.

(3)中水回用景观设计存在缺陷

中水作为回用水,不管作何种用途,都必须保证在任何情况下绝对满足城市景观用水质的标准和水质要求,保障居民的健康与安全.但就国内目前的情况而言,城市景观的中水回用系统还比较欠缺,使用中水的景观水体也缺乏相应的净水过滤装置来保持回用水的水质,存在着很大的隐患.

2.改善建议

(1)加强宣传,转变观念

中水回用在社会可持续发展和环境保护中都发挥着积极作用.然而,这并没有在水资源相对丰富的中国南部地区得到关注.城市景观的中水回用面临同样的问题.因此,要使公众意识到中水回用于景观的社会、经济和生态意义,加强对其的宣传倡导是非常有必要的.政府需普及中水回用技术、景观回用水的水质标准,并介绍国内外中水回用于景观的成功实例.通过宣传教育,让公众了解中水,愿意接受和信任中水,逐步转变公众对回用水的不正确观念.

(2)制定完善相关政策

中水回用于景观是公众事业的一部分,政府应该给予适当的政策支持,特别是在中水回用于景观的早期实施阶段,应对投资中水回用、将其用于景观水的设计单位给予优惠待遇,对再生水回用的设施建设进行补贴,降低建设成本.鼓励采用先进成熟、经济的中水回用技术和设备,使生产者和消费者都能从中水回用中受益.指导城市景观中的中水回用随着回用水修复技术的发展,逐步走上正轨,并最终发挥更大的环境效益.

(3)增加有利于水体净化的相关设计

目前,在国内大多城市的景观水体设计中,都更加偏向于对景观环境的美化与改善,而在景观水体质量的维护与净化上关注甚少,较为欠缺.在全球水资源日益短缺的状况下,中水回用于城市景观势必成为一种趋势,因此景观设计师在美化水体形态的同时,也需要仔细斟酌如何维持水体质量,根据实际情况设计出相应的净化装置,不断过滤维护引入的中水水质,使得城市的景观水环境由内而外的优美怡人,真正地造福于城市居民.

五、结语

随着人们对城市景观的要求越来越高,景观建设用水量日益增加,水质标准也更加严格.使用洁净水资源来营造城市景观不仅造成了水资源的大量浪费,还会对社会的可持续发展造成不良影响.合理利用中水资源,将进行一定技术处理的、符合景观用水标准的中水回用于城市景观建设中,不仅是未来城市景观发展的大势所趋,还能适当缓解水资源短缺的危机,对生态可持续发展产生良好的社会效应.因此,我国应该重视中水回用景观这一问题,借鉴国外相关成功案例,研究出更加有效的中水处理方法,同时探索如何能更加合理地将水体净化维护设施与景观相结合进行设计,也将成为中水回用城市景观的热点和方向.

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