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經(jīng)典:上海世博會給水排水新技術(shù)解讀及啟示
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2010上海世博會雖已過去了近十年了,但是它的經(jīng)典依然存在!收集了一些資料,總結(jié)了世博會上展示和應(yīng)用給水排水新技術(shù)的展館和地標(biāo),解讀了各個國家和地區(qū)向世界展示的給水排水方面的最新技術(shù)和先進(jìn)理念。
  在上海世博會,很多展館和地標(biāo)的設(shè)計(jì)都與水密切相關(guān),很多展館還利用多媒體展示了先進(jìn)的給水排水技術(shù)。各項(xiàng)技術(shù)匯總情況如下表:
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  1、 直飲水將是我國城市未來的主要飲水方式
  經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來人們生活水平發(fā)生質(zhì)的變化,對飲用水的水質(zhì)提出了更高的要求,直飲水入戶是當(dāng)今世界的發(fā)展潮流,是發(fā)達(dá)國家的一個重要標(biāo)志,也是對中等發(fā)達(dá)國家的一項(xiàng)評判標(biāo)準(zhǔn)。
  發(fā)達(dá)國家的直飲水已比較普及,美國、歐洲、日本的普及率分別為60%、56%、38%。我國的直飲水事業(yè)與國外相差較大,家庭直飲水量僅占城市供水量的1%~3%。上海世博會采用的直飲水技術(shù)堪稱中國給水排水領(lǐng)域的一項(xiàng)重大革新。世博園區(qū)內(nèi)共分布了158處直飲水供水點(diǎn),為參觀者提供便捷、優(yōu)質(zhì)的免費(fèi)飲用水。為實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)自來水直接飲用,在世博園區(qū)外,實(shí)施了世博配套南市水廠改造一期工程(50×104m3/d),采用新型的高效澄清池工藝,增設(shè)臭氧活性炭深度處理過程;在世博園區(qū)內(nèi),采用“超濾膜過濾、活性炭吸附、紫外線消毒”三項(xiàng)技術(shù),選用的超濾膜滲透過程無需要額外加高壓,只要自來水的水壓即可保證處理流量。經(jīng)過多重的加工處理,出水口的直飲水不僅達(dá)到了現(xiàn)行國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),甚至優(yōu)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)。
  2、 低碳化是污水處理技術(shù)的發(fā)展方向
  城市污水處理系統(tǒng)作為重要市政基礎(chǔ)設(shè)施之一,是低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展最主要的實(shí)施平臺,在低碳經(jīng)濟(jì)中扮演著多重“角色”。首先,污水處理系統(tǒng)是完成城市減排目標(biāo)的主體;其次,污水處理系統(tǒng)又是碳排放行業(yè),污水處理設(shè)施建設(shè)需要消耗大量高能源高碳密度原材料產(chǎn)品,在污水輸送和處理過程中,亦直接或間接造成溫室氣體的排放。如何在保證污水處理系統(tǒng)完成污染減排目標(biāo)的前提下,降低污水處理過程的能耗和碳排放量,是目前污水治理行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)問題。世博園成都的“活水公園”項(xiàng)目展示了城市污水生態(tài)治理系統(tǒng),充分體現(xiàn)了低碳處理理念。
  案例:成都案例館以1:10的比例還原了成都的活水公園?;钏珗@日處理污水量15m3左右,全部來自世博園區(qū)。污水凈化分三步:一是世博園區(qū)內(nèi)的部分污水經(jīng)管道流入收集池,由水泵抽至厭氧沉淀池處理;二是處理過的水經(jīng)由具有落差的一串石雕池,在自然落差中跌水曝氣;三是充氧水進(jìn)入人工濕地,通過人工濕地中植物、微生物和填料的協(xié)同作用吸收、吸附、分解污水中的污染物質(zhì)。整個處理系統(tǒng)基本無動力消耗,日常維護(hù)簡單,展示了污水處理技術(shù)發(fā)展的新方向。
  3、資源化利用是破解城市缺水難題的“鑰匙”
  21世紀(jì),人類面臨全球性水資源危機(jī),實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,已成為全世界共同的任務(wù)。一些國家較早認(rèn)識到水資源危機(jī)的嚴(yán)重性,將水資源保護(hù)和利用提升至重要戰(zhàn)略高度,并開展了大規(guī)模的實(shí)踐工作。借助2010年上海世博會這一平臺,各國展示了水資源綜合利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)。
  案例1:在城市最佳實(shí)踐區(qū)中,馬德里案例館展示了歐洲最佳的水資源再利用系統(tǒng)。馬德里市100%的污水都得到處理,年處理量3億多m3,經(jīng)過凈化的再生水通過150km的地下管道,供給噴泉和城市清潔等公共用水,年再利用水量達(dá)600×104m3。
  案例2:新加坡淡水資源貧乏,主要通過雨水收集、污水再生、海水淡化和境外購水四種方式來保證城市用水。新加坡主要利用先進(jìn)的膜技術(shù)與紫外線消毒,對二級出水進(jìn)一步凈化,出水可安全飲用。此外,新加坡還創(chuàng)造性地開發(fā)了深隧道陰溝系統(tǒng),利用重力輸水,不需要動力,也不占用城市空間。再生水廠就建在污水處理廠旁,使水資源得到循環(huán)利用。到2020年,新加坡再生水量將增加到每天7500萬加侖,能夠滿足新加坡本地40%的用水需求。
  4、 膜是水深度處理的主要技術(shù)手段
  膜技術(shù)是近40年來發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,膜技術(shù)具有能耗低、投資少、操作簡便、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。膜技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣闊,在城市飲用水和污水深度處理中廣泛應(yīng)用。在上海世博會上,膜技術(shù)不僅保障了世博園區(qū)的飲水安全,也成為很多展館競相展示的對象。
  案例:除世博園區(qū)的直飲水設(shè)備和新加坡館展示的污水再生方法采用了膜技術(shù)以外,在城市未來館中,陶氏公司展示了膜處理出水的多種回用用途,瑞典阿法拉伐公司在世博園內(nèi)召開的研討會上,討論了膜處理技術(shù)議題。以“環(huán)境先進(jìn)城市?水都大阪的挑戰(zhàn)”為主題的大阪城市案例,從其設(shè)計(jì)的“水之回廊”到第三展示區(qū),皆是通過大量的短片、影像向游客展示大阪濾膜凈水技術(shù)、防止污染技術(shù)等與水相關(guān)的內(nèi)容以及服務(wù)于未來城市的“新能源”內(nèi)容,特別是游客通過踩動一輛特殊的自行車就可以驅(qū)動反滲透膜把污水凈化成純水這一展示形式引起了游客的極大興趣。
  5、 雨水綜合管理是城市發(fā)展的必然趨勢
  隨著城市化進(jìn)程的加快,傳統(tǒng)的雨水快集和快排管理方式顯現(xiàn)出很多弊端,如雨水徑流系數(shù)提高、洪水流量過程線變陡、排澇災(zāi)害風(fēng)險加大、初期雨水徑流污染加重等,相應(yīng)的設(shè)施建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用也隨之增加,同時引發(fā)了地面沉降、水資源短缺等水生態(tài)環(huán)境問題。因此,世界各國開始致力于雨水綜合管理技術(shù)的研究,將防汛排澇、雨水利用和面源污染控制綜合考慮,解決城市雨水問題。
 ?。?)加強(qiáng)雨水源頭收集利用
  加強(qiáng)雨水源頭收集利用,一方面開拓了非傳統(tǒng)水源的利用,另一方面可削峰蓄谷,減輕排水系統(tǒng)壓力和面源污染負(fù)荷。中國館、文化中心、世博中心等場館的屋頂和世博軸的頂棚均實(shí)現(xiàn)了大面積收集利用,而挪威館、倫敦館、美國館等數(shù)十個國家館以及很多城市案例館的屋面雨水也均進(jìn)行了回收利用,利用方向包括綠化澆灌、沖廁、建筑周邊的景觀水池補(bǔ)充水以及直接飲用等。除了直接利用方式外,在世博園區(qū)的建設(shè)中,還采用了下凹式綠地、滲透性路面等技術(shù),增加了園區(qū)雨水的入滲能力,提高了雨水的綜合利用規(guī)模。
 ?。?)加強(qiáng)城市面源污染控制
  德國館展示了2011年柏林施普雷河項(xiàng)目的雨水收集方案:在河道水面以下建蓄水池,與堤壩上的排水口相連,在雨季時暫時儲存從排水管道流出的污水,待雨停后再用水泵將收集的污水排入污水廠處理。柏林和上海一樣,排水體制為合流制和分流制并存,上海已在蘇州河沿岸建造了5座地下雨水調(diào)蓄池以控制面源污染,但其服務(wù)面積僅為合流制排水系統(tǒng)的18%,無法滿足面源污染的控制要求。柏林施普雷河項(xiàng)目提供了很好的思路,利用河道水面下的空間,將沿河的排放口都接入調(diào)蓄空間,不僅能實(shí)現(xiàn)面源污染的控制,同時還可以根據(jù)服務(wù)區(qū)域的降雨情況,調(diào)控各系統(tǒng)的排水能力,兼顧防汛排澇。
 ?。?)加強(qiáng)城市排澇能力
  在極端氣候頻現(xiàn)、城市不透水面積增加、排水系統(tǒng)已建的情況下,如何提高城市的排澇能力,已成為國內(nèi)外各大城市關(guān)注的重點(diǎn)問題。在世博會城市最佳實(shí)踐區(qū)內(nèi),可以看到很多成功的案例。
  案例:荷蘭鹿特丹市位于海平面以下,一旦水位升高、海水倒灌,全城將遭“滅頂之災(zāi)”。鹿特丹采用水廣場應(yīng)對暴雨,水廣場平時是市民娛樂休閑的場所,暴雨來臨時,變成一個防澇系統(tǒng)。水廣場由幾個形狀、大小和高度各不相同的水池組成,水池間有渠相連,雨量大時,從大水池中分流到溝渠,雨量小時,水又回流入大水池。日本大阪市采用在地下建造大規(guī)模雨水調(diào)蓄隧道的方式來應(yīng)對城市積水現(xiàn)象,這些調(diào)蓄隧道對低洼地區(qū)的排澇起到了巨大的作用,在暴雨期間,低洼地區(qū)的地面雨水徑流能夠很快排入大口徑的干線中。
  6、 生態(tài)技術(shù)是提高城市水環(huán)境質(zhì)量的首要選擇
  清澈、優(yōu)美的景觀水體是生態(tài)型城市的重要構(gòu)成要素之一。然而,目前我國的城市景觀水環(huán)境污染仍比較嚴(yán)重,如何改善城市景觀水環(huán)境質(zhì)量已成為當(dāng)前亟待解決的問題。生態(tài)技術(shù)由于具有建造和運(yùn)行成本低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn),因此受到廣泛重視。上海世博園區(qū)的后灘公園向游客生動展示了水體的生態(tài)凈化過程。
  案例:后灘公園的原水取自黃浦江,屬《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)劣V類。江水先進(jìn)入后灘公園的滴瀑墻,沿滴瀑墻緩緩流下過程中,在墻上微生物膜的作用下得到初步凈化,然后再進(jìn)入生態(tài)凈化功能區(qū)逐級凈化,出水達(dá)到III類水標(biāo)準(zhǔn)。后灘公園的整個生態(tài)凈化系統(tǒng)全長1.7km,其中配置了由水生動物、沉水植物、挺水植物、浮葉植物和濕生植物構(gòu)成的完整水生態(tài)系統(tǒng)。后灘公園每日凈化水量達(dá)2400m3,出水不僅可以用作世博公園的景觀水,還能用于世博園區(qū)的綠化灌溉和道路沖洗。

  注:文章摘自土木工程論壇給排水分區(qū),作者為網(wǎng)友愛耍酷。