湿地污水处理系统的资源利用评估_洪嘉年

给水排水Vol.32No.11200647湿地污水处理系统的资源利用评估洪嘉年(上海市政工程设计研究总院,上海200092)摘要通过对美国两个污水处理系统即人工湿地系统和常规系统的经济评估和环境资源评估比较,简要介绍了美国渥图姆(Odum)开发的环境资源效益评估系统的原理和内容,认为在进行经济评估的同时,辅以环境资源评估,可使系统方案更合理。进一步的论证表明人工湿地系统不仅经济效益显著,而且环境资源利用效益突出,值得在农村污水处理中推广应用。关键词农村污水处理人工湿地系统经济评估环境资源评估0前言农村水污染治理工作由于缺乏有效、经济的污水处置工艺而进展缓慢,以致农村慢性病、致畸致癌病症的发生率居高不下。人工湿地系统的主要优点之一是借助较多的自然净化机理能生产出相当于甚至更高于二级的污水处理水质,其建造和运行费用比传统人工生物处理厂少得多,而且仅需很少的能耗,一旦建成,维护管理也很简单易行,是经济欠发达地区和农村水环境污染治理的优选方案。本文拟从另一视角———环境资源利用效益评估进一步论证人工湿地系统的优点。1环境资源效益评估方法美国渥图姆(Odum)等在过去十几年开发了环境资源效益评估系统。它是一种以衡量某一拟建系统要求生产制品或服务的投入程度,并且将在生产过程中包含的“深置能量”或能量记忆都揭露出来的分析工具。其独特价值之一是衡量最终由自然提供至人类经济和环境二者的“服务”程度,并换算成共有单位太阳能焦耳sej(solaremjoules),即将拟评估的系统所需自然资源、本地可再生资源和系统内不可再生资源(细分为本地固有资源和需外区输入的资源)以及系统输出的产品均以sej表达,从而使该系统综合环境资源分析具有可比较的量值,以评估该系统环境服务的数量(以自然资源和可再生能源方式计,sej/a)和人类经济的产品数量(以劳力、制成品和资本等计,sej/a)。由此可得:该系统可一直利用可再生资源量和不可再生资源量;从本区可作出什么贡献,从外区要输入什么;与经济分析一起,可确定给定系统对环境保护的贡献大小。其中关键是各种类型的资源和产品如何换算成共有单位sej的科学性和合理性,此部分内容详见Odum,1996,方法学手册(HandbookoftheMethodlogy,Brown,1981;Odum,1994;Odumetal,2000),示例见表1。表1某系统的环境资源分析项目数据环境资源量/sej/unit太阳能sej/a输入可再生资源阳光/J4.54×10111.00×1004.54×1011水/J7.16×1074.10×1042.94×1012植物/g1.40×1041.00×1042.06×1012日污水量/g4.24×1051.13×1084.79×1013合计5.34×1013购入不可再生资源混凝土/g1.83×1057.00×1071.28×1013细菌/美元3.82×106.54×10112.50×1013机械/g4.54×1034.10×1091.86×1013电能/J3.07×10101.60×1054.91×1015总劳力/h6.00×103.47×1014大学教师/h5.002.2×10131.10×1014农业技师/h5.50×104.3×10122.37×1014合计5.90×1015环境资源量合计5.95×1015输出︵产品︶清水/g2.35×1082.53×1075.95×1015收获生物量/g4.76×1041.25×10115.95×10152人工湿地与常规污水处理系统的环境资源利用比较进行比较的系统1是美国40户住宅的潜流式人工湿地系统,包括初级处理腐化池和重力流石灰石基质潜流式湿地。系统2是常规装配式污水处理DOI:牨牥牨牫牱牳牴牤jcnkiwwe牨牴牰牬牪牥牥牰牨牨牥牨牪48给水排水Vol.32No.112006系统,建于同一镇的40户住宅,包括鼓风机、破碎机、泵和氯化消毒。比较结果如下。2.1传统经济评估在可比人口数量前提下,系统2的投资费用是系统1的2倍多(15400美元对6650美元),维护费用超过10倍(1130美元/a对120美元/a),该数据取决于当地人工费和土地费等因素。依据工作机理,系统2必须由外界供电,否则鼓风机、破碎机和泵就不工作,必须采用氯化消毒,不然不能减少大肠菌;系统1借重力流输送污水,由石灰石过滤,微生物和植物同化作用净化污水,大肠菌数可达标。系统1的经济效益不仅在于能达标排出系统外部,还提高了当地生态系统质量,附加了地方的景观价值和生物多样性价值。但是系统1需要较大的人均土地面积和较长的水力停留时间,过滤器要经常清洗,以防管道堵塞。系统1当湿地坡度不允许重力流或污水排入湿地有困难时则应用潜流泵,其用电量约比系统2少22%。2.2环境资源效益评估根据Odum对两