第3个回答 2009-04-19
在我国地下取水己受到越来越多的限制,为此几十年来兴建了一批大型蓄水工程和跨流域调水工程,但兴建新的蓄调水工程,投资比过去大大增加,而跨流域引水则随着调水距离越来越远,调水成本越来越高,加上被引水地区的环境危害和间接经济影响以及引水的质量问题,远距离调水的传统方法正受到越来越多的质疑。而最为关键的是,这些措施并没有从根本上增加淡水资源的总量,淡水紧缺的问题依然十分严峻。所以海水淡化和废水利用是解决淡水紧缺比较实用的方法
文章内容:.一龟5吞?-系嘲晴俞建德(清华大学生态城市课题组)一,工业化城市水环境的困惑随着工业化城市进程的加快,城市的水环境变得越来越成问题,主要表现在以下两个方面:一方面,我国是一个水资源贫乏的国家,人均水资源仅为世界平均水平的1/4.同时水资源在时间和空间上分布不均,南方多北方少,这就更加重我国水资源的缺乏,尤其是可利用的水资源更少.目前中国年总缺水量约为三百六十亿立方米,因缺水造成工农业损失每年高达数千亿元人民币;而且这种缺水程度会随着经济的快速发展和工业及生活用水的增加而变得日趋严重.另一方面,我国城市河道污染严重,城市生活污水处理率低,饮用水源严重污染,地下水位下降,地下水体受污染,酸雨时有发生,城市生态环境严重恶化.因此更加剧了城市水资源的短缺程度,需要向城市外几百公里处引水.而传统工艺处理污水投资成本高,运行费用高,政府对治理水环境的投资大,运营负担重,财政压力大.这已经成为我国政府需要迫切解决的两难问题.二,人工生态绿地处理新工艺/新技术完全能够解决这个大难题有没有一种方法,既能减轻政府投资水环境治理的压力,又能很好地处理污水,而且处理后的出水水质比常规处理效果还要好.经过大量的研究和试验,我们终于试制成功了一套人工生态绿地处理污水系统方案.这套方案充分运用了生态学的原理,把传统的污水处理与生态绿化相结合,完全可以实现城市污水零排放,具有投资省,运行费用低,处理效果好等特点.在很好地处理污水的同时还具有强大的生态功能:它能净一22一化空气,吸收,,,,增加氧气,消除城市热岛效应,光污染和吸收噪声等优点.此方案不仅可大大减少政府财政压力,而且符合"谁污染谁投资"处理之原则.做到"建设一片,治污一片,生态环境改善一片"的良性循环.总之,人工生态绿地处理污水新工艺/新技术总投资只为传统方法(工艺)的1/2~1/4,可以由居民承担,政府完全可以实现零投资解决问题(千斤重担万人挑运行费用是传统方法的1/10,可实现"零费用"运行;另外它还有强大的生态功能,可改善人居环境,一举多得.1.人工生态绿地处理污水工艺流程2.人工绿地处理污水的机理通过植物吸收和好氧,厌氧,兼氧反应,过滤的协同处理.好氧氧源主要来自于植物的光合作用,根系输氧;土地的呼吸作用;水自流负压吸氧.提供氧源的能耗是太阳能和重力势能这些能源,所以需要产生的费用很低.3.序批式厌氧收集池通过厌氧菌的作用能将大分子有机物分解成小分子有机物,便于好氧反应和植物吸收.通过重力势能作用,使水中的得到沉淀,去除率可达80%左右.所用能耗是生物能和重力势能.因此,也是非常节能的,运行费用几乎为零.4.此系统是否会发生堵塞现象?此系统冬季能否正常运行?<>_5(1)此系统是否会发生堵塞现象?我们经过一系列的特殊结构设计,如序批式厌氧沉淀池等装置,能将污水降低到较低水平.另外,定期清理上层布水管和上层多孔材料(5左右),即可恢复,维护费用极低.一般4—5年左右整理一次.(2)此系统能否在冬季正常运行?只要不产生冰冻土(即北方冰冻土可达左右,不能正常运转;如采用特殊的结构也可保证正常使用,此处不详细讨论),此系统都能有效运行;我们通过冬夏植物的搭配组合,能达到最佳的处理效果;但冬季的环境温度较低,微生物和植物生长速度较慢,因此处理效果比夏季略差,但能够满足污水处理的要求,是完全可行的.5.处理前后水质指标对比\措0;0项目\(/1)(/1)(/1)(/1)(/1)\进水水质≤150≤500≤200≤50≤5出水水质≤10≤25≤10≤10≤1.0三,如何实现城市污水零排放和运行零费用?1.实现城市污水零排放必须实现两个转变其一,从大规模集中式污水处理厂向分散的小规模污水净化系统转变;其二,从污水处理是政府投资主体向民间投资主体的转变.2.发达国家污水处理发展趋势发达国家污水处理发展趋势已经从大规模集中式污水处理厂向分散的小规模污水净化系统转变.我国城市污水处理模式完全可以实现跳跃式发展,积极学习世界潮流,实现城市可持续性发展.3.研究开发适合中国国情的城市污水处理技术(1)达到必需的出水水质;(2)基建投资低廉;(3)能源消耗节省,运行费用便宜;(4)管理简便,运行稳定;(5)在水资源短缺的地区,应充分考虑处理后出水回用的可能性;(6)能符合当地的条件,做到因地制宜.4.人工生态绿地系统就是人工湿地系统之一.早在1974年世界第一个人工湿地污水处理系统就在西德建成,随后在欧洲,美国,加拿大,日本,澳洲等发达国家都得到迅速发展.规模小至一家一户生活污水处理,大至几千人生活社区的生活污水处理.它经历了以下几个发展阶段:第一阶段:1974年~1980年,利用天然湿地和氧化塘处理结合起来处理污水.它的优点是成本低,运行费用低,不占用有用土地.缺点是处理效率较低,占用土地面积大.第二阶段:1980年~现在,人工湿地是由人工建造的,以不同粒径砾石等作填料基质并种植一定类型有效的植物的处理系统并进入规模性推广阶段.以处理生活污水和酸性矿石废水为主,开始处理纺织工业和石油等工业废水处理.它的优点是处理效率高,适应性强,不受地域限制;处理效果好.运行成本低.缺点是造价较高,占用有用土地.国内人工湿地示范工程(举例)(见表1)表1处理面积处理水量处理负荷()(./)(./)植物深圳白泥坑12.631000.0245北京昌平县2.15000.0238芦苇天津市61400.233芦苇一23—<>5/国内人工湿地存在问题主要有以下几点:处理负荷低0.023/;占地面积大,投资较大;易堵塞.这些问题都导致人工湿地技术很难在全国范围内进行大规模推广.5.我们研究出来的人工绿地:采用德国1990年末最先进的技术,处理负荷可达0.1—0.15/,比上述国内的示范工程提高5倍,且采用专用防堵技术给予保证,不易堵塞.处理污水所需土地面积大大减少,这样使直接利用生活小区绿地进行处理生活污水成为可能.6.推广分散型人工绿地的经济可行性分析分散型的人工绿地系统与集中式的大规模污水处理系统的经济上的对比研究
太容易获得,从而导致了由过度分配这种有限的资源而产生的矛盾和影响。 只需考虑以下数据就可深刻体会该问题的影响程度:每年我们对科罗拉多河水的使用总量达到280亿立方米,然而该河流的平均每年的水量仅有1700万立方米。在干旱季节,河流流量已经减少了75%之多。该河流长时间被过度利用,同时这些州及墨西哥不断增长的人口导致水资源需要量不断增加。如何协调人口不断增长的需要与流域的环境、经济、社会和治理之间的平衡关系,是世界各地面临的一个共性问题。 由于缺乏能对规划、建设、运营和土地使用进行总体协调的方法,造成了一些重大的环境损害、许多州之间的法律纠纷、短期的苛刻的配额供水措施、联邦政府干预控制供水、以及仅能解决短期问题的带有*色彩的方法。这些问题使水资源消费者相互之间更加疏远,并延误了根本解决问题的时机。所有这些都可以归因于对流域的“背景环境”考虑不足,并需要找出一个平衡的可持续的解决方案。 值得欣慰的是,在美国,人们对水资源问题和解决方法的“内容”和“背景环境”有越来越深刻的认识,并且愿意开创一条开发可持续地解决方案的新路子。 一个能代表这种解决水资源问题的新路子和新方法的实例就是加州的CALFED海湾三角洲计划。该计划于1994年发起,目的在于阻止该州主要水源,旧金山海湾三角洲状况的恶化,并使之与流域的经济、环境、社会和治理状况相适应。 该解决方案与我在前面所提到的科罗拉多河的问题也有关联,因为中部流域项目是美国干旱地区宏伟改造计划的一个组成部分。为这两处给水找到可持续的解决方案对该地区长期保持健康的环境和经济状态是至关重要的。 让我给大家介绍一些背景资料。海湾三角洲是美国西海岸最大的河口,位于加州两条最大的河流的交汇处:州内中央河谷北部的交汇河流萨克拉门多河,和中央河谷南部的交汇河流圣何昆河。海湾三角洲接受加州40%的径流水(每年合3.5万亿立方米的水资源)并支撑着世界上第五大经济,为加州3500万人口的三分之二提供饮用水,为280万公顷的农田提供灌溉水,以及为生活在其生态系统中的750多种动植物提供生存环境。 海湾三角洲地区几十年来经历了由于城市和农业发展需要所产生的对水土资源的经济和生态需求。快速增长的加州的人口和经济,加上难以预知的降水量、偶尔发生的干旱以及未能实施改进的预防措施和体系,使水资源已不堪重负,无法维持其可持续性。其后果是水质下降、供水可靠性下降、洪水泛滥,防洪体系的完整性受到挑战,以及生态系统恶化,濒危物种增加。 虽然各利益实体都意识到海湾三角洲及其支流对整个加州的经济和环境健康至关重要,但未能就如何管理这些资源以保证资源及州内经济的可持续性达成一致意见。 CALFED计划的制定是为了解决这些利益冲突,并利用其综合的科技和工程设计能力全力以赴应对加州最复杂的水资源挑战。该计划开此类计划之先河,是由州政府和联邦政府合作制定完成的,包括建立18个州和联邦机构,通过对海湾三角洲及其支流进行统一管理从而减少系统内的矛盾。该计划旨在通过补偿中央河谷计划的收益,以最低的成本缓和水资源矛盾。其最终目的在于解决以下四个方面的问题: ·生态系统的作用 ·水质 ·供水可靠性 ·防洪 该计划的主要使命在于维持依赖于海湾三角洲供水的加州的自然、经济和社会环境可持续发展。 CALFED的行动计划是由这些州和联邦机构共同开发的,并有公众和所有用水户、大学的参与以及来自各商业团体的资金。 CALFED包括了1000多个计划和工程,用于解决上述四个领域的问题,如果完全实施,需要30多年的时间。 过去4年里,CALFED 项目的实施进程给人们留下了深刻印象,并且对纳入解决方案制定之中的方式和具有广泛基础的“内容”与“背景环境”因素展示了令人难以置信的前景。同时,挑战仍然存在,然而通过科学、工程方法的持续应用,再加上公众与社区在实施过程中的参与,使许多工程项目得以顺利完成,生态系统与水质状况也稳步提高。 这些创新性科技与工程项目的不断实施、公众的大量参与以及严格的环境监测有望在海湾三角洲系统中实现可持续的水资源供应、物种恢复、优质供水、可靠的洪水控制以及为加利福尼亚人民跨入二十一世纪提供良好的生态系统服务。利用建立在CALFED制定的对于科罗拉多河与海湾三角洲来说,以综合科学和工程为基础的长期协作规划工作的效用显露无疑,事实上,在所有综合性水资源工程中都是如此。CALFED同时突出了将环境、经济、社会以及流域治理条件融合到解决方案规划与实施过程中的重要性。由于对科学与工程“内容”的关注,再加上干系人的参与因素和对流域“大背景”的平衡考虑,目前正在落实成熟的解决方案,它将会为该地区提供可持续的价值。 在西图集团诞生地附近,一个值得借鉴的结合背景环境的多学科决策方法的实例是俄勒冈州的土拉廷盆地,它属于太平洋框架的一部分,已经成为许多管制与管理倡议的试验场。我们正在与当地一家主要的水资源管理服务机构合作,为管理与规范水资源建立一个综合且广泛的流域战略,旨在确保对该稀有资源进行控制,为投资产生最大的环境与公众利益。这项工程已经引起了全国的注意。污水管理当局正在与农场主和林场主建立一种合作伙伴关系,从而实现通过传统的污染控制战略无法实现的环保效果。由于该流域的流量损耗程度,仅靠污染控制无法使环境恢复到良好状态。而且,需要额外补水为鱼类的重要栖息之地——土拉廷河的许多支流恢复流量。该工程需要在地方、州与联邦利益团体各方之间建立史无前例的合作关系,通过共同努力,使得这一重要资源得以恢复。 在世界另一侧的澳大利亚默里—达令盆地,自来水阶梯式定价方法的探索提供了一个打破陆地与水之间经济联系的案例,为政府开创了一条为环境取得水的道路。该盆地占全国总面积的1/7,但却提供了全国41%的土地的200万人口农业与饮用水。农业用水占盆地水消耗量的90%。澳大利亚学习美国西部的例子,他们首先建造大坝,并且对农民用水进行补贴。原生植被的砍伐以及灌溉的利用使地下水位上升,并且将土壤的自然盐分带到了植物的根部区域,这样就产生了碱化问题。 然而,在过去的10年里,澳大利亚通过定价、贸易和公开水市场的利用