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2014-10-17
  尽管全球城市化发展中无一例外地沿用欧洲早期城市化中形成的排污模式,但是不得不看到,传统的模式早已无法承载城市化所带来的能源与环境的压力。较健全的污水管网和较完善的现代污水处理厂已在工业发达国家得到实现,而在我国,新的排污模式一直在探索。
  问:为什么源于西方的城市用水排水模式亟待改善?
  张健:源于西方的城市用水排水模式在过去近两个世纪中不断被叠加,存在高耗水耗能、资源流失、农业生产不可持续等一系列弊端。这种弊端已经不仅仅是战略层面的判断和宏观分析上的考量,人口众多的发展中国家效法常规排水模式的问题和危机已经开始不断凸显。在我国,城市水遇雨就涝已开始成为普遍现象,污水设施规划建设赶不上新增人口排污的问题即使在污水设施最完善的首都也时有报道。除此之外,随着我国(和全球)磷资源的短缺和土壤有机质的匮乏,从农业可持续发展和粮食安全的角度,污水污染物肥料化的需求也越来越突出。
  问:常规模式下城市对水循环、物质循环有什么影响?
  张健:常规模式下城市对水循环、物质循环的扰动是惊人的,是难以或无法修复的,以百万人口年产生的污水为例,污水量约为6205万立方、相当于30个昆明湖,其中CODCr量约为2.5万吨、相当于5.4千吨尿素,总P量为500吨、相当于5千吨重过磷酸钙(磷肥),K量达1.2千吨、相当于2.4千吨氯化钾(钾肥),碳排量达到16万吨,而处理这些污水多产生的能耗达到3102万千瓦时、相当于13万居民用电。
  而这仅仅只是百万人每年产生的污水能耗,中国人口基数庞大,城市化规模正在不断扩大。因此,构建低碳微循环和资源回收的水管理模式已经不再只是战略追求,现实的问题在逼迫我们寻求节水、零排放、低碳、资源和能源回收的新理念、新模式,寻求此理念下分散、以绿色建筑(群)为单元的解决方案。
  问:您所提到的低碳微循环排水系统与传统用水、排水系统相比在理念上有何创新之处?
  张健:低碳微循环排水系统也称为微循环给排水系统,突出的特点是构建一个循环系统,最大力度地实现资源回收利用,我们知道虽然人的排泄物仅占污水总量的百分之一,但却含有污水中大部分的有机物和绝大部分的农业营养物。以微循环、源分离和资源回收为导向的排水系统在模式上最大程度地降低耗水和调水,构成微循环和微降解,与此同时修复废物-肥料-农业-食品的物质循环,从远距离输送末端处理走向源头管理。
  问:微循环给排水系统的构建与实践是否有瓶颈?
  张健:微循环排水系统的构建,除了缺乏紧迫感和少有促进城市微循环的实操政策外,在技术和实施层面也存在诸多问题有待解决。笔者认为,在技术层面上首先要打通瓶颈的是如何有效地、高浓度单独收集富含营养盐的黄水(尿液)或者富含营养盐和有机物的黑水(尿液和粪便的混合物,也称黑水),进而完成新理念下系统构建。
  问:在实践中这些问题能否得到解决?
  张健:综合不同的源头分离形式、物料特点以及重力、正压、负压流体输送的特点,针对不同水冲型洁具及物料特性,提出具体的系统构架,也称水冲型源分离洁具(重力流黄水分离便器,负压黄水分离便器,负压黄褐混排便器),采用从远距离输送、末端净化走向源头管理、微循环和资源回收模式。与常规节水便器相比可节省70-90%的冲厕水,同时获得高浓度的黄水褐水和黑水,便于处理和利用。灰水含固率低,一般选用重力排水管道,也可辅以压力排水管道、负压(真空)排水管道。褐水、黑水水量小而且含固率高,更适宜采用负压排水管道。黄水易于结垢,可选用短距离重力排水和长距离负压排水相结合的方式。
  问:这一系统的实地操作中成效如何?
  张健:多年来我们一直在持续不断地投入研发,致力于推动这一排水系统的实践。比如在对崇明岛双津村污水处理上,我们运用的是分散处理系统,实现黄水、褐水或黑水在一定范围内的自动、集中收集,才能使源分离发展成为一种替代模式,才能解决多层建筑、建筑群和住宅区的现实问题。出于这一认识,万若环境七年前在解放军报社的金茂物业楼建立了一个多层负压节水便器为基础的黑水收集系统,积累了初步经验。此基础上,在清华环保节能楼的一侧建立了黄水分离的收集系统。地上7层公厕采用负压粪尿分离便器实现建筑分质排水,黄水采用重力流收集,粪便水(褐水)采用负压管道收集。单独收集的粪便污水及尿液污水被用来研究后续污水资源化技术。该系统至今已经运行5年多。
  问:针对不同的实际需要,这一排水系统也会有不同的变化吗?
  张健:对,在具体的实践运用中,我们也充分考虑实际情况,做出合理的调整,以达到最好的效果。比如崇明岛陈家镇节能环保示范楼资源型排水系统,分离排水系统应该允许源头分离设施的多样化选择,在北京市小汤山兴寿镇建设一个占地面积约 2公顷的度假村庄里进行了分别采用真空节水便器、真空粪尿分离便器和重力流粪尿分离便器构成一个分质收集系统的实验和示范。 黄水、褐水和黑水分别通过重力流、真空管道不同形式的组合实现的多样化的污水分质收集。。
  重力流分质收集的黄水、褐水、灰水分别通过重力流管道流入相应的集水井,集水井与黑水、灰水负压管道相连,负压便器直接与黑水负压管道相连接。
  黄水经过一定时间腐熟后用于农田灌溉。灰水通过室内的重力流排水管道进入积水井,并通过室外真空管道收集后采用人工湿地进行净化,然后排放至人工湖。褐水集水井通过负压管道与负压便器收集到的黑水一道被输送到沼气罐,与秸秆、家禽粪便一起发酵,产生的沼气用于照明和做饭,沼液、沼渣用作农肥。
  本示范旨在集中示范可持续发展的技术手段,为新农村建设、城乡现代化建设以及岛屿建筑的生态排水提供借鉴。
  问:微循环给排水系统的实现处在乌托邦与现实之间,您如何看待这一系统的前景?
  张健:常规模式下城市对水循环、物质循环的扰动是惊人的,是难以或无法修复的。在大规模兴建集中污水处理厂的浪潮下,在乌托邦与现实之间,出于对用水废水物质流、能量流的分析和构建微循环生态排水模式的信念,我们一直致力于持续研发替代方案,并开发出五十余项专利技术、产品和设备并在数十个示范探索项目和商业项目中得到应用,以期从实施层面推动替代排水模式,为中国高速城镇化中的水管理提供新的借鉴。构建城市微循环给排水系统,不再是乌托邦,新开发的手段是可行的,新理念下更多的新型技术还有待开发。中国不应、也无法拷贝西方早期城市化中奠定的模式基础,时下的探索和变革不仅可为中国可持续用水排水寻求更持续的方案,也将为所有新兴发展中国家提供借鉴。
  本文章由《千人》采访报道,由全国“千人计划”专家张建为我们解读,系万若环境创始人,中国生态城市研究会城市水学组副组长。
  (文章源自千人智库—EWW141017CYX).
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