劉　紅
(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)系，北京100094)

　　中圖分類號：TU992.03
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：D
　　文章編號：1000-4602(2001)06-0062-03

1　莫斯科排水系統(tǒng)及2010年發(fā)展規(guī)劃

1.1排水工程系統(tǒng)
　　莫斯科城市排水系統(tǒng)至今已有100年的歷史，采用的是完全分流制。根據(jù)莫斯科市給排水工程管理局提供的數(shù)據(jù)，目前莫斯科的供水量為700×10⁴m³/d，供水管網(wǎng)總長為1×10⁴km；排水管網(wǎng)的排水能力為600×10⁴m³/d，總長為7000km，全線有140多個污水泵站和十幾個應(yīng)急調(diào)節(jié)池，總?cè)莘e為20×10⁴m³，污水處理廠總處理能力為600×10⁴m³/d。
　　近年來，莫斯科給排水公司開發(fā)了一套排水調(diào)節(jié)工藝技術(shù)，該技術(shù)利用應(yīng)急調(diào)節(jié)池保證了在排水高峰時段的排水順暢，提高了系統(tǒng)的排水能力，減少系統(tǒng)運行管理費用達(dá)15%～20%，并有效防止了可能發(fā)生的事故對環(huán)境所造成的影響，在一定程度上穩(wěn)定了城市污水處理設(shè)施的來水流量，允許在較短的時間內(nèi)(花少量的錢)減輕城市排水壓力。
1.2污水處理系統(tǒng)
　　目前，莫斯科的城市污水處理率為100%。到1997年底，已建成的四座污水處理廠分別是：庫里揚(yáng)諾夫污水處理廠的處理能力為312.5×10⁴m³/d，留別列茲污水處理廠的處理能力為150×10⁴m³/d，留布林斯基污水處理廠的處理能力為150×10⁴m³/d，
　　位于衛(wèi)星城結(jié)林諾格勒市的結(jié)林諾格勒污水處理廠處理能力為9×10⁴m³/d。
　　由于留布林斯基污水處理廠位于市中，周圍沒有發(fā)展余地，并且當(dāng)初設(shè)計時沒有考慮深度處理，出水遠(yuǎn)達(dá)不到新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)——漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。因此，擴(kuò)建了留別列茲污水處理廠，使其污水處理能力提高至150×104 m3/d，并且增加了污水深度處理——脫氮除磷工藝，采用的是兩級硝化、反硝化，污泥齡為25d，曝氣池的氣水比為10∶1。該廠于1997年底投入運行，同時關(guān)閉了留布林斯基廠。

表1　俄羅斯的漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn) BOD＜3.0mg/L NH₄-N＜0.39mg/L SS＜0.25mg/L NO₃-N＜9.1mg/L DO＞4.0mg/L PO₄-P＜0.2 mg/L 細(xì)菌總數(shù)＜100 個/mL 　

　　莫斯科的城市污水水質(zhì)：BOD₅＜(150～250)mg/L，NH₄-N＜25mg/L，SS＜180mg/L，PO₄-P＜(5～6) mg/L，水量變化系數(shù)為1.35。
　　1998年在莫斯科郊外建成投產(chǎn)的南布特沃污水處理廠，其處理能力為8×10⁴m³/d。該廠由外商投資興建，其建設(shè)投資和運行費用都將由征收排污費用陸續(xù)回收。其他污水廠的建設(shè)費用由國家投資，而排污收費僅夠支付運行管理費。俄羅斯的排污費是按照排污戶用水量來進(jìn)行計算的。
　　莫斯科的污水排放標(biāo)準(zhǔn)是歐州最為嚴(yán)格的，主要因為它的污水受納水體為流量很小的莫斯科河(污水排放量與河水的比例為1∶1)，而且流經(jīng)莫斯科市，同時還是下游城市的飲用水水源。所以，現(xiàn)在新的標(biāo)準(zhǔn)要求處理后水質(zhì)達(dá)到漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，且排放前要進(jìn)行充氣，使污水中的DO＞4.0mg/L。
　　由于新標(biāo)準(zhǔn)要求很高，一步很難達(dá)到，決定經(jīng)過幾個階段逐步達(dá)到。第一階段的控制標(biāo)準(zhǔn)為：BOD₅＜5mg/L，SS＜5mg/L，NH₄-N＜1.5mg/L，NO₃-N＜9.1mg/L，TP＜1.0mg/L。
　　目前，莫斯科的污水處理廠都采取了不同程度的除N、P措施。結(jié)林諾格勒污水廠還設(shè)置了過濾(其中有炭層)處理工藝，其出水水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到：BOD₅＜5.0mg/L，NH4-N＜0.5mg/L，SS＜3.0mg/L，PO₄-P＜1.5 mg/L。庫里揚(yáng)諾夫污水廠和留別列茲污水廠的出水指標(biāo)為：BOD5＜10mg/L，SS＜10mg/L，NH4-N＜10mg/L，PO4-P＜(2～2.5)mg/L，細(xì)菌總數(shù)＜1000個/mL。
1.3　2010年發(fā)展規(guī)劃
　　1998年1月莫斯科市政府批準(zhǔn)了莫斯科市給排水系統(tǒng)至2010年總體規(guī)劃。該規(guī)劃和以前不同，它著重考慮了采用一系列節(jié)水措施來減小用水量(15%～20%)，從而減少排水量。計劃再建11個應(yīng)急調(diào)節(jié)池，總?cè)莘e為45×10⁴m³，用前述排水調(diào)節(jié)工藝技術(shù)，在較短的時間內(nèi)、以較少的資金投入大幅度地減輕城市排水壓力。并且計劃每年改造和更新管道100km。
　　如果這個計劃能夠?qū)崿F(xiàn)，那么到2010年就不再需要建設(shè)原來計劃中處理量為100×10⁴m³/d的污水處理廠，因建廠投資要比建應(yīng)急調(diào)節(jié)池要高50倍。
　　至2010年，規(guī)劃要對現(xiàn)有的污水處理設(shè)施進(jìn)行改造，以進(jìn)一步提高出水水質(zhì)，特別是降低N、P含量。計劃通過一系列節(jié)水措施把供水量從700×10⁴m³/d降到590×10⁴m³/d，從而減少污水量。同時建造一系列新的大型污水處理設(shè)施，以達(dá)到去除N、P的目標(biāo)，因為現(xiàn)有設(shè)施改造成除N、P處理工藝，自然要引起污水處理能力的大幅度減少，所以在減少城市污水量的同時，還要進(jìn)行新的污水廠建設(shè)。如第三期新留別列茲工程規(guī)模為100×10⁴m³/d，結(jié)林諾格勒廠的處理能力增加到20×10⁴m³/d，以及其他的三個小廠總處理能力要達(dá)到36×10⁴ m³/d。所有水廠的出水都要符合莫斯科的生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 此外，將建立工藝上更加完善的污泥處理體系，發(fā)展污泥機(jī)械脫水加工能力，其中包括庫里揚(yáng)諾夫污泥廠的機(jī)械脫水車間，從而在2010年前加工處理完積壓在存放場上的污泥，這將顯著改善莫斯科近郊區(qū)以及莫斯科南部的生態(tài)環(huán)境狀況。該項計劃實施后將減小污泥場面積900hm²。

2　污水再分配技術(shù)

　　 城市排水系統(tǒng)是一個龐大而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的建設(shè)發(fā)展速度常常滿足不了城市工業(yè)和居 民生活排水的需求。在系統(tǒng)中發(fā)生非常事件的情況下，常常因為缺乏當(dāng)時的、可靠的基本技 術(shù)參數(shù)而造成大量的財產(chǎn)損失和對生態(tài)環(huán)境造成破壞。由于城市排水量在時間上分布非常不均勻，排水系統(tǒng)中的設(shè)施(包括污水處理廠)不得不按高峰流量進(jìn)行設(shè)計建設(shè)，從而耗費了大量資金投入。
　　 為了較合理地利用莫斯科的排水設(shè)施，莫斯科給排水管理局開發(fā)了兩項技術(shù)。它們完全不同于傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)，不需要大的投資，這就是“利用應(yīng)急調(diào)節(jié)池調(diào)整城市排水技術(shù)”和“城市排水系統(tǒng)中污水高效再分配軟件系統(tǒng)”。據(jù)說這兩項技術(shù)在世界上也是獨有的。
2.1利用應(yīng)急調(diào)節(jié)池技術(shù)
　　 該技術(shù)可以在水量高峰時段利用應(yīng)急調(diào)節(jié)池的容量，減輕城市排水系統(tǒng)中的設(shè)施，包括污水處理廠的水力負(fù)荷，從而形成叫做“系統(tǒng)的再分配資源”。而“城市排水系統(tǒng)中污水高效再分配軟件系統(tǒng)”能夠在非常情況下，更有效地利用“系統(tǒng)中的再分配資源”。
　　 通過建設(shè)新的排水管道、泵站和污水處理設(shè)施等這些傳統(tǒng)的形式來發(fā)展莫斯科的排水事業(yè)已 經(jīng)趕不上大規(guī)模的住宅和工業(yè)建設(shè)速度。與再分配排水技術(shù)相配合，在城市排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中建設(shè)應(yīng)急調(diào)節(jié)池，可以在更短的時間內(nèi)、用較少的投資顯著地降低主要排水設(shè)施的水力負(fù)荷，特別是在高峰時段。因此可以實現(xiàn)：
　　①通過提高再分配資源來提高城市排水系統(tǒng)職能的可靠性，減輕污染元素的負(fù)荷，減小高峰時段設(shè)施的水力負(fù)荷達(dá)20%～25%；
　?、谠谝霊?yīng)急調(diào)節(jié)池的情況下，可以提高排水系統(tǒng)的通過能力，從而可以接受擴(kuò)建的城市小區(qū)來的額外污水。
　　 對于莫斯科的排水系統(tǒng)，需要總的應(yīng)急調(diào)節(jié)池容積為65×10⁴m³，也就是全部排水系統(tǒng)排水量的10%。
　　 在排水設(shè)施組成中加入應(yīng)急調(diào)節(jié)池，將從根本上改變系統(tǒng)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成新型的排水系統(tǒng)——可以調(diào)節(jié)污水流量的排水系統(tǒng)，而調(diào)節(jié)是在改變時變化系數(shù)的區(qū)間內(nèi)實現(xiàn)的。
　　 應(yīng)急調(diào)節(jié)池用的是典型的鋼筋混凝土貯水池，配有閘門、回廊，從而保證配水的順暢。當(dāng)池底部凹陷槽中液體流速超過流往排水泵站管道中的流速時，調(diào)節(jié)池借助凹陷槽實現(xiàn)分批排空。轉(zhuǎn)彎處的閘門給放空操作以保障，并且使沉到池底部的沉淀物清除出去。過濾吸收器吸收應(yīng)急調(diào)節(jié)池在充滿過程中擠出的混合氣體。噴射器則保證供給空氣，從而杜絕產(chǎn)生腐化，形成硫化氫和其他有害氣體。
　　 調(diào)節(jié)池底高于流向排水泵站管道中的最高水位，從而確保重力流排空。調(diào)節(jié)池配水或排空等工藝過程由遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制系統(tǒng)完成。對于莫斯科排水系統(tǒng)來說，如果能完全地應(yīng)用該項技術(shù)，可減少運行費用達(dá)15%。
　　1996年8月在莫斯科可雷拉斯區(qū)啟用了應(yīng)急調(diào)節(jié)池技術(shù)，容積為1×10⁴m³，分為三個相互隔離的部分。泵站的輸水能力為2.6×10⁴m³/d。目前莫斯科正在進(jìn)行一系列其他應(yīng)急調(diào)節(jié)池的建設(shè)。
2.2城市污水高效再分配軟件系統(tǒng)
　　1995年由莫斯科給排水管理局投資開發(fā)該軟件系統(tǒng)，現(xiàn)已開始投入使用。
　　 莫斯科排水系統(tǒng)不論從工程設(shè)施結(jié)構(gòu)上，還是系統(tǒng)構(gòu)成上都是非常復(fù)雜的。采取一個控制決定，即使是改變一個參數(shù)，例如負(fù)荷或一個排水系統(tǒng)設(shè)施的過流量，都要求對系統(tǒng)有充分的了解和進(jìn)行大量的工程資料分析研究，但是常常在時間上不允許。由于作業(yè)信息和高效分析方法缺乏，在實踐中又常常不得不做大量收集必須的作業(yè)信息(數(shù)據(jù))的工作，從而消耗大量經(jīng)費。如在1996年底，出動一個事故隊測定排水管道中的水位，花費了莫斯科給排水管理局約25～30萬盧布。
　　 在1999年—2000年，莫斯科給排水系統(tǒng)可實現(xiàn)全自動控制，與之相應(yīng)，將完成該軟件系統(tǒng)的 安裝調(diào)試，這將把城市排水事業(yè)的管理提高到一個全新的水平，保證在非常情況下(事故、定期檢修和大修)高效選擇和優(yōu)化控制操作。除此以外，在任何時候都可以得到關(guān)于城市排 水系統(tǒng)即時的基本參數(shù)和包括所有設(shè)施負(fù)荷變化的遠(yuǎn)期預(yù)測。

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　　收稿日期：2000-01-06