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13中国2010上海世博会给水排水新技术解读与展望上海市政工程设计研究总院谭学军陈嫣张辰【摘要】：借助中国2010上海世博会的契机，对给水排水新技术情况进行了全面调研，总结了世博会上展示和应用给水排水新技术的展馆和地标，解读了各个国家和地区向世界展示的给水排水方面的最新技术和先进理念。根据上海世博会上展现的给水排水新技术，结合新的城市发展方向和需求，展望了城市给水排水技术未来发展的动态及趋势，结合上海具体特征，指出了世博后上海给水排水技术的重点发展方向。【关键词】：上海世博会；给水排水；低碳；生态InterpretationsandprospectsofwaterandwastewatertechnologyintheWorldExpoShanghaiTANXue-jun，CHENYan，ZHANGChenShanghaiMunicipalEngineeringDesignGeneralInstituteAbstract:WiththeopportunityofWorldExpositionheldinShanghai,waterandwastewatertechnologiesdisplayedintheWorldExpoShanghaiwereinvestigated,andrelevantPavilionsandplacesweresummed.Advancedtechnologyandideaaboutthewaterandwastewaterexhibitedbydifferentcountriesandregionswereintroduced.BasedonthewaterandwastewatertechnologiesintheWorldExpoShanghai,future14developmenttrendintheaspectofwaterandwastewatertechnologywasputforward,andthemaindevelopmentdirectionofwaterandwastewatertechnologyinShanghaiwaspointedout.Keywords:WorldExpoShanghai;waterandwastewater;lowcarbon;ecology中国2010年上海世博会是以“城市，让生活更美好”为主题，探讨新世纪人类城市生活方式为目的的盛会。世界各国和国际组织围绕世博“城市”主题，通过展示、活动、论坛等形式，共同探讨城市发展之路，从而为新世纪人类的居住、生活和工作探索崭新的模式，为生态和谐社会的缔造和人类的可持续发展提供生动的案例。在城市发展过程中，给水排水工程具有十分重要的地位，是关系城市可持续发展的命脉，对保障居民身心健康、提高生态环境质量、防止环境污染、保证防汛安全均起到举足轻重的作用。因此，在上海世博园，各个国家和地区从饮水安全、水资源利用、水污染控制、雨水管理、水环境保护等方面，亮出了构建安全、健康、生态的城市水环境系统的独特方法和理念，向人们生动展示了各国探索城市用水、治水的先进文明成果。1．世博会给水排水新技术在上海世博会，很多展馆和地标的设计都与水密切相关，很多展馆还利用多媒体展示了先进的给水排水技术。各项技术汇总情况，见表1。15表1世博会给水排水技术汇总类别地点技术概况直饮供水园区外南市水厂园区内直饮水点原水经园区外南市水厂“高效澄清池、臭氧活性炭”深度处理，输送至园区内再经“超滤膜、活性炭吸附、紫外线消毒”进一步处理，直接饮用。污水处理新加坡馆以先进的膜技术进行污水再生，预计到2020年，能够满足新加坡40%的用水需求。成都案例馆世博园区产生的部分污水经厌氧沉淀池处理，然后再进行跌水曝气，最后进入人工湿地处理。马德里案例馆马德里市100％的污水都得到处理，年处理量3亿多m3，年再生利用水量达600万m3。大阪案例馆通过踩动自行车，驱动反渗透膜过滤处理生活污水，出水可以饮用。城市未来馆陶氏公司展示了先进的膜处理技术。雨水利用中国馆在中国国家馆的屋顶上，设计有雨水收集系统，可以利用收集的雨水，进行绿化浇灌和道路冲洗。德国馆在河道下建蓄水池，与堤坝上的排水口相连，在雨季时暂时储存从排水管道流出的污水，待雨停后将收集的污水排入污水厂处理。挪威馆屋顶上设置了多个收集器，将雨水进行集中，然后通过高压水泵把雨水输送到净化器中，处理后可直接饮用。新加坡馆新加坡雨水全部收集，全国有一半的国土面积是集水区，雨水收集储存后，输送至自来水厂处理，用于居民饮用。美国馆收集屋顶雨水，利用方向包括绿化浇灌、冲厕等。世博轴6个“喇叭口”收集雨水，汇集到地下蓄水池里，经过过滤处理后，主要用于整个世博轴内几十个厕所的用水，还可用于道路冲洗、场馆清洗、绿化浇灌等。世博中心屋面雨水收集用于道路冲洗和绿化灌溉。文化中心设计完善的雨水利用系统，将空调凝结水与屋面雨水收集、处理，用作道路冲洗和绿化浇灌用水，采用程控型绿地喷灌或滴灌等节水灌溉技术，提高水资源利用效率。上海企业联合馆场馆范围内的雨水得到回收，经过沉淀、过滤和储存后，用作场馆内的日常用水。鹿特丹案例馆由几个形状、大小和高度各不相同的水池组成水广场，用于储存、调蓄雨水。布拉格案例馆使用可移动、可拆卸抗洪堤坝，在城市低洼区域，构筑起小型堤坝防水区。伦敦案例馆收集屋面雨水，经过滤处理后，用于绿化、冲厕等。万科案例馆收集屋面雨水，用于环绕着建筑的景观水池，减少自来水用量。景观水体后滩公园劣V类的黄浦江水在后滩公园里经1.7km的生态系统处理后，可以达到III类标准，每天向世博公园提供2400m3的景观用水和灌溉、冲洗用水。162．世博会给水排水新技术的启示2.1直饮水将是我国城市未来的主要饮水方式经济发展带来人们生活水平发生质的变化，对饮用水的水质提出了更高的要求，直饮水入户是当今世界的发展潮流，是发达国家的一个重要标志，也是对中等发达国家的一项评判标准。发达国家的直饮水已比较普及，美国、欧洲、日本的普及率分别为60%、56%、38%。我国的直饮水事业与国外相差较大，家庭直饮水量仅占城市供水量的1%~3%[1]。上海世博会采用的直饮水技术堪称中国给水排水领域的一项重大革新。世博园区内共分布了158处直饮水供水点，为参观者提供便捷、优质的免费饮用水。为实现园区内自来水直接饮用，在世博园区外，实施了世博配套南市水厂改造一期工程（50×104m3/d），采用新型的高效澄清池工艺，增设臭氧活性炭深度处理过程；在世博园区内，采用“超滤膜过滤、活性炭吸附、紫外线消毒”三项技术，选用的超滤膜渗透过程无需要额外加高压，只要自来水的水压即可保证处理流量。经过多重的加工处理，出水口的直饮水不仅达到了现行国家饮用水卫生标准，甚至优于欧盟标准。2.2低碳化是污水处理技术的发展方向城市污水处理系统作为重要市政基础设施之一，是低碳经济发展最主要的实施平台，在低碳经济中扮演着多重“角色”。首先，污水处理系统是完成城市减排目标的主体；其次，污水处理系统又是碳排放行业，污水处理设施建设需要消耗大量高能源高碳密度原材料产品，在污水输送和处理过程中，亦直接或间接造成温室气体的排放。如何17在保证污水处理系统完成污染减排目标的前提下，降低污水处理过程的能耗和碳排放量，是目前污水治理行业关注的焦点问题。世博园成都的“活水公园”项目展示了城市污水生态治理系统，充分体现了低碳处理理念。成都案例馆以1比10的比例还原了成都的活水公园。活水公园日处理污水量15m3左右，全部来自世博园区。污水净化分三步：一是世博园区内的部分污水经管道流入收集池，由水泵抽至厌氧沉淀池处理；二是处理过的水经由具有落差的一串石雕池，在自然落差中跌水曝气；三是充氧水进入人工湿地，通过人工湿地中植物、微生物和填料的协同作用吸收、吸附、分解污水中的污染物质。整个处理系统基本无动力消耗，日常维护简单，展示了污水处理技术发展的新方向。2.3资源化利用是破解城市缺水难题的“钥匙”21世纪，人类面临全球性水资源危机，实现水资源的可持续利用，已成为全世界共同的任务。一些国家较早认识到水资源危机的严重性，将水资源保护和利用提升至重要战略高度，并开展了大规模的实践工作。借助2010年上海世博会这一平台，各国展示了水资源综合利用方面的成功经验。在城市最佳实践区中，马德里案例馆展示了欧洲最佳的水资源再利用系统。马德里市100%的污水都得到处理，年处理量3亿多m3，经过净化的再生水通过150km的地下管道，供给喷泉和城市清洁等公共用水，年再利用水量达600×104m3。新加坡淡水资源贫乏，主要通过雨水收集、污水再生、海水淡化18和境外购水四种方式来保证城市用水。新加坡主要利用先进的膜技术与紫外线消毒，对二级出水进一步净化，出水可安全饮用。此外，新加坡还创造性地开发了深隧道阴沟系统，利用重力输水，不需要动力，也不占用城市空间。再生水厂就建在污水处理厂旁，使水资源得到循环利用。到2020年，新加坡再生水量将增加到每天7500万加仑，能够满足新加坡本地40%的用水需求。2.4膜是水深度处理的主要技术手段膜技术是近40年来发展最迅速、应用最广泛的技术。与传统技术相比，膜技术具有能耗低、投资少、操作简便、处理效率高等优点[2]。膜技术的应用范围十分广阔，在城市饮用水和污水深度处理中广泛应用。在上海世博会上，膜技术不仅保障了世博园区的饮水安全，也成为很多展馆竞相展示的对象。除世博园区的直饮水设备和新加坡馆展示的污水再生方法采用了膜技术以外，在城市未来馆中，陶氏公司展示了膜处理出水的多种回用用途，瑞典阿法拉伐公司在世博园内召开的研讨会上，讨论了膜处理技术议题。以“环境先进城市·水都大阪的挑战”为主题的大阪城市案例，从其设计的“水之回廊”到第三展示区，皆是通过大量的短片、影像向游客展示大阪滤膜净水技术、防止污染技术等与水相关的内容以及服务于未来城市的“新能源”内容，特别是游客通过踩动一辆特殊的自行车就可以驱动反渗透膜把污水净化成纯水这一展示形式引起了游客的极大兴趣。2.5雨水综合管理是城市发展的必然趋势19随着城市化进程的加快，传统的雨水快集和快排管理方式显现出很多弊端，如雨水径流系数提高、洪水流量过程线变陡、排涝灾害风险加大、初期雨水径流污染加重等，相应的设施建设投资和运行费用也随之增加，同时引发了地面沉降、水资源短缺等水生态环境问题。因此，世界各国开始致力于雨水综合管理技术的研究，将防汛排涝、雨水利用和面源污染控制综合考虑，解决城市雨水问题。1、加强雨水源头收集利用加强雨水源头收集利用，一方面开拓了非传统水源的利用，另一方面可削峰蓄谷，减轻排水系统压力和面源污染负荷。中国馆、文化中心、世博中心等场馆的屋顶和世博轴的顶棚均实现了大面积收集利用，而挪威馆、伦敦馆、美国馆等数十个国家馆以及很多城市案例馆的屋面雨水也均进行了回收利用，利用方向包括绿化浇灌、冲厕、建筑周边的景观水池补充水以及直接饮用等。除了直接利用方式外，在世博园区的建设中，还采用了下凹式绿地、渗透性路面等技术，增加了园区雨水的入渗能力，提高了雨水的综合利用规模。2、加强城市面源污染控制德国馆展示了2011年柏林施普雷河项目的雨水收集方案：在河道水面以下建蓄水池，与堤坝上的排水口相连，在雨季时暂时储存从排水管道流出的污水，待雨停后再用水泵将收集的污水排入污水厂处理。柏林和上海一样，排水体制为合流制和分流制并存，上海已在苏州河沿岸建造了5座地下雨水调蓄池以控制面源污染，但其服务面积仅为合流制排水系统的18%，无法满足面源污染的控制要求。柏林施20普雷河项目提供了很好的思路，利用河道水面下的空间，将沿河的排放口都接入调蓄空间，不仅能实现面源污染的控制，同时还可以根据服务区域的降雨情况，调控各系统的排水能力，兼顾防汛排涝。3、加强城市排涝能力在极端气候频现、城市不透水面积增加、排水系统已建的情况下，如何提高城市的排涝能力，已成为国内外各大城市关注的重点问题。在世博会城市最佳实践区内，可以看到很多成功的案例。荷兰鹿特丹市位于海平面以下，一旦水位升高、海水倒灌，全