地下渗滤系统与管理的探索洪嘉年

.......曰.............口口…,..日口......丫犷地门尸渗流系统与管理的探索洪嘉年(上海市政工程设计研究院,上海200092)摘要有效管理是保证地下渗滤系统达到保护公众健康和环境资源的关健。对系统设计全过程的各环节:规划、目标、场址评估、设计、施工、运行和维护的管理要求从技米层面作全面探索。指出管理关健点及管理不善可能造成的风险。总结有效管理的十大要紊应在今后实践中逐渐充实完善。关键词地下渗滤系统农村污水管理常规地下渗滤系统由污水收集系统、腐化池和地下渗滤场三部分组成。它与传统的集中式污水处理系统相比似乎显得较低级,无技术优势。但是它在人口稀少、房屋分散、缺少排水系统的地区,尤其在农村地区有突出的优点。只要有一定地质、地理条件的土地可利用,花费少量材料和费用,在较短时间即可建成净化效果稳定的污水处理系统。该处理系统看似简单,运行维护无特别高的技术要求,但国外实践证明,有效管理是保证该系统达到保障公众健康和环境资源的关键。如缺乏管理或管理疏忽,可使净化效果降低,甚至使整个系统报废。该系统管理涉及规划、场址选择、设计、施工、运行和维护全过程各环节,尤其该处需纳入水流域或支流域范围规划时,或正在开发变化中,管理显得特别重要。本鉴于我国实际情况,工程造价及运行费用仍是当前一般建设单位选择污水处理工艺优先考虑因素,由于人工湿地的土建施工比较简单,且正常情况中几乎无须耗能,因此,其造价和运行费用远比传统二级生物处理工艺节省。本工程是对污染河水进行处理,污水要经过提升,有一定的耗能,系统出水最后进入饮用水源水体,出水水质要求也很高,但一个污水处理量为1.5万m3/d的工程,工程总投资仅为800万元,污水投资成本仅为533.3元/m”,投资成本约为常规污水处理工艺的13/一2/3,运行维护费用为0.18元/m3,约为传统二级生物处理工艺的l/6一l/3。从经济角度来看,垂直流人工湿地污水处理系统对中小城镇、居民小区、城市分散型及河流污水处理更有独到的优越性,对我国当前正在规划建设的中、小城镇污水、饮用水源的保护区和景观用水区的地表水等水质净化系统的设计和建设更有特别的重要意义。5展盆在水资源紧缺、水污染日益严重的今天,垂直流人工湿地系统水质净化技术为解决水污染开辟了新途径。目前,垂直流人工湿地不仅在深圳得到了广泛的应用,而且已推广到上海、福建等地。本文所述的石岩人工湿地受到了深圳乃至全国各界人士的关注,这将对人工湿地污水处理技术的研究、推广应用起到很好的推动作用。参考文献1籍国东,孙铁衡.李顺.人工湿地及其在工业废水处理中的应用.应用生态学.2002,13(2):224一2282岳春雷.常杰,葛澄,等.利用复合垂直流人工湿地处理生活污水.中国给水排水,2003.19(7):84一853许春华.等.人工湿地在农业面派污染控制方面的应用,重庆环境科学.2001,23(3):70一724BrijG(,Pal.Naturalandeonstruetedwerlandsforwasrewatertreatment:optentialsandproblems.Wat段.Tech,1999,40(3):27一355雷志洪,戴知广.陈志城,等.高效复合垂直流人工湿地系统处理效果与污水回用工程.给水排水,2002,25(9):22一24OE一mail:l:hihong@publ元c.szptt.net.。n收稿日期:2004一01一29给水排水vol.31No,4200513DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2005.04.003..口二口用曰口..口....口..............丫犷文根据国外资料,试图结合我国国情对比进行必要探索。1规划f理本文所指规划是农村排水规划或村镇排水规划,与当地的土地利用规划和水用途规划有关。规划必须适应当地的社会经济技术发展水平,在给定的经济技术条件下因地制宜地制定排水规划。有效的规划管理应将设计地点置于当地总体规划中考虑,根据该区分期的发展要求、处理目标和经济能力,在可行的技术方案中选定适当的技术方案。适宜的污水处理方案必须是可行的、可操作的和可靠的,这是规划中筛选方案的原则之一。由于当前污水处理技术发展很快,呈现多种处理工艺,有效的规划应详细全面地评估全部可行技术方案,根据新开发初期首要解决间题的优先次序,当地可能排放的污染质(包括病原体和营养质),水资源现状和回用要求,环境保护要求,达到符合经济学和生态学管理的目标,在财力受限制的情况下做到工程投资少,工程效益能基本符合环境保护要求和保障公众健康。上述规划管理要求较高,需要跨学科,由当地有效负责的管理机构组织土地利用规划、卫生、环境和水务等部门共同协作完成,才能做到阻力最小,管理程序重叠最少,在最短时间内统一规划。规划中还应对财务作出合理安排。2目标管理规划的工作目标主要为保障公众健康和保护环境资源,对象是地下水和地表水。一般按国家和地方的有关标准控制,包括(地表水环境质量标准》(GB3838一2002),(地下水质量标准)(GB/T14848一93),(土壤环境质量标准)(GB15618一1995),(污水综合排放标准)(GB8978一96),(生活饮用水卫生规范)卫法监发(2001)161,《农田灌溉水质标准)(GB5084一92),(渔业水质标准)(GB11607一89),(城市污水再生利用城市杂用水水质)(GB/T18920一2002),(城市污水再生利用景观环境用水水质)(GB/T18921一2002)。常按当地受控环境的水用途水质标准控制,并按污染负荷总量实行管理控制,即在流域、支流域和水资源用途保护的基础上,对各规划小区分配水力负荷或污染负荷,并分析该负荷能否被受纳环境同化而不降低资源的质量或用途,如不能满足要求,则应修改规划。需注意管理的拟建系统仅是能对地下水和地表水产生负面影响的污染源之一,其他如当地农业活动和野生生物活动都是污染源,在确定设计负荷时必须考虑此类因素,而且将来发展存在许多不确定因素,计算时应保留一定安全度。我国尚未制定有关污水回注地下的质量控制标准,对地下渗滤系统处理成果的监测无相应标准可遵循。目前对排水管倒坡和地下渗漏可通过目测观察到,但监测受纳环境(地下水和地表水)状况很复杂,为避免广泛地检测地下水和地表水(尤其在有其他污染源的地方),建议在排入受控环境前进行检测,即系统下游的第一个环境控制点(如饮用水井、最近的地表水体)之前。该建议考虑的原则为,处理成果应包括处理过程中土壤和植物的物理、生物和化学净化作用,以及在流抵地下水或地表水之前不能和土壤发生弥散和稀化作用。此类目标管理难度较大,却是评估该系统成果所必需。3场址评估管理在规划标准以后,选定合适的地下渗滤场址是关键。场址评估应确定该场址接受当地预期污水水量和水质的能力。评估拟建场址的内容有:环境条件(气候、地质、坡度、地理位置、地下水和地表水等),物理特征(规划区划界线、井群、流域水力水文状况)和污水特性(预计污水流量、水质)。根据提供的资料确定适于污水处理的地下渗滤场场址和尺寸。具有喀斯特地层和大的巨孔土壤地区不适合建地下渗滤场。场址的渗水性过大、有机物含量低、pH小、阳离子交换能力低、氧化还原电位低、含水率高和低温等环境均对净化效果不利,场址评估时应重点考虑。当地负责机构应根据评估期工作中收集的资料分析,确定是否对该场址颁发许可证。4地下渗滤系统设计管理系统的设计成果由两部分组成:数据要求和叙述性内容。数据要求列出可计测的污水水量和进出水水质(包括腐化地处理后水质)。对环境控制点的水质一般包括:总悬浮固体、BODS、粪大肠杆菌、氮(总氮、有机氮、氨、亚硝酸盐和硝酸盐)、磷(对地表14给水排水vol.3一No一2005.....................日........................口...........,明…啥口月口.目口...刁絮犷水)、感官指标(嗅、色)。按地下渗滤场净化机理,BODS、总悬浮固体、粪大肠杆菌和表面活化剂在正常情况下均能有效去除到符合有关水质标准。金属和磷一般通过土壤内的吸附、离子交换和沉淀作用除去,但土壤持留此类离子的能力有限,需视渗滤场条件而定。氮的去除率有限,一般通过土壤的生物、化学作用能将氨氮转换成亚硝酸氮和硝酸氮,亚硝酸氮转换成硝酸氮,但硝酸氮呈溶解状态,一般不易除去,只有在地面降水供给地下水造成的弥散和稀化,可以降低硝酸氮浓度。氮浓度一般难以达到饮用水水质标准(我国规定小于20mg/L,美国规定小于10mg/L)。如果在土壤中存在磷或硫元素,且在缺氧的环境中,硝酸氮可脱硝成气态氮逸至大气,则氮浓度有可能达到饮用水水质标准,但这种场合很少。叙述部分除对决定选用该处理工艺的污水特性、场址条件、成果目标等资料作必要说明外,一般还包括系统处理能力,对高峰流量和平均日流量的估计,腐化地和配水地地点、尺寸和建筑材料,渗滤场位置、尺寸和材料,交替使用的渗滤场面积要求、系统管道的尺寸和坡度、运行和维护要求、检测和调节措施等。由于给定的渗滤场水力负荷和有机负荷有一定限度,故必须对规划区的人口密度限值做必要说明,控制区内人口发展。作为宏观控制,建议对规划区内的渗滤场建设面积密度进行限制,使规划区内地下渗滤系统做到可持续运行,长效管理。5施工和安装管理施工管理应保证施工过程完全按系统设计和说明书。如不按设计要求施工,就可能使工程达不到设计的功能要求。例如可能使渗滤场渗滤能力明显降低,多数渗滤场运行失败属于水力超负荷。有效的施工管理是通过施工许可证、施工人员证书和控制点检查获得保证。检查可包括设计交流会议和施工审查会,均有设计人、业主和承包人参加。施工质量检查包括覆土前和竣工验收。6运行和维护管理地下渗滤系统反复出现问题的薄弱点在运行和维护管理。按操作规程运行和检查检测系统,并进行维护,可以降低系统失败的风险,减少经常费用,延长系统使用寿命,降低对地下水、地表水污染的风险。管理措施是对运行和维护人员进行培训,取得上岗执业证书,定期检查和处置腐化地污泥和余渣,保证配水合理,检查和治理堵塞的过滤介质等。近年来水处理的检测仪表和监控技术已发展成熟,如有条件应用有关自控技术,将是保证成功运行和维护的有效措施。7动态管理由于当地的发展,规划中的目标、资源、环境、公众健康和发展模式在变化中,污水处理技术也在发展中,因此地下渗滤系统管理是动态的,即定期地评估处理系统的有效性和效率,必要时应变更和补充系统方案,以适应当地的变化需要。8结语如前所述,地下渗滤系统是农村污水处理和处置的理想方案之一,但该系统的有效性与管理密切相关。本文仅从技术层面展开探索,有效管理还涉及财务、法律、行政等方面。实际上成功的管理必须具备下列要素:(l)透明的,为当地公众普遍接受的管理目标;(2)有权威的、负责的管理机构和经营部门;(3)有效的,能保证系统长期运行的财政机制;(4)有相应的法律、政策和行政管理支持;(5)有指导意义的场址评估、设计、施工、运行和维护的技术规程;(6)定期的系统检查、维护和监测的管理制度;(7)所有服务人员,包括规划、设计、场址评估、施工、运行和维护人员都有执照和证书;(8)完整的系统管理记录及档案;(9)定期的系统评估和修订的管理制度;(10)有针对的公众教育和舆论宣传。这些要素根据各地情况可各有侧重,希望在今后实践中逐渐充实完善。鉴于地下渗滤系统应用在我国尚处于开发阶段,应用于农村污水治理还在研讨中,本文目的主要是引起国内有关方面的关注,如认为该技术可行,应加强管理,使其有序和健康地发展。0通讯处:201100上海市莲花南路588弄28号402室电话:[phone]收稿日期:2004一09一02给水排水vol.31No一200515