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建设部等有关部委定于20*年8月28日-29日在北京举行“20*第六届亚太地区基础设施发展部长级论坛暨第二届中国城镇水务发展战略国际研讨会和水处理新技术与设备博览会”。为推进乡村和小城镇水环境综合整治,改善农村人居环境,在本次大会上将举办“乡村和小城镇水环境治理论坛”和“中日小城镇饮用水安全技术和制度论坛”。现将有关事项通知如下:
一、论坛主要议题
“乡村及小城镇水环境治理论坛”针对我国不同区域和经济发展程度的村镇水环境治理技术经济政策和适用技术,围绕村镇水环境治理规划、村镇污水排放适用标准,以及村镇排水收集设施,村镇生活污水生物处理、人工湿地与塘等生态处理技术,粪便厌氧沼气化及其综合利用,村镇水体生态修复与水质改善技术等议题,将邀请村镇建设管理人员、国内外著名专家学者以及设计生产单位介绍乡村及小城镇水环境治理方面的成功管理经验、适用技术和应用实例。
“中日小城镇饮用水安全技术与制度论坛”由我部与日本厚生劳动省共同举办。针对小城镇的人口和经济规模的特点,围绕小城镇饮用水安全保障现状调研与评估、规划和管理,水质监控、预警与应急技术,以及小城镇饮用水预处理、强化常规处理和深度处理、饮用水一体化设备开发、输配水安全保障和管网水质控制等议题,将邀请小城镇饮用水建设管理人员、著名学者、知名设计单位、自来水公司和来自日本政府、企业和研究部门的诸多专家介绍小城镇饮用水安全保障方面成功的管理经验、适用技术、应用实例。本论坛将特别介绍日本针对小城镇和农村地区的特殊供水制度——简易供水制度以及相应技术,并探讨中日在小城镇安全供水方面的技术与资金合作机会。
二、时间及地点
会议时间:
中日小城镇饮用水安全技术和制度论坛:8月28日下午
乡村和小城镇水环境治理论坛:8月29日上午
报到时间:20*年8月27日。
地点:北京国际会议中心
三、参会人员
各地建设部门有关人员,全国主要城市建设主管部门及相关部门、村镇建设主管部门和有关乡镇负责人,供水和排水管理部门、水务主管部门负责人或代表,水处理项目筹建和工程建设管理单位代表,供水和排水企业的管理和工程技术人员,市政设计单位、有关科研院所、大专院校、水处理工程公司、水务公司、咨询公司、金融、投资机构和水处理技术与设备研究开发单位的代表。
四、论文征集
会议面向全国征集与“乡村和小城镇水环境治理论坛”和“中日小城镇饮用水安全技术和制度论坛”议题相关的论文,论文要求及投递方式详见会议网站
五、其他事项
(一)收费标准
第二届中国城镇水务发展战略国际研讨会和水处理新技术与设备博览会将统一收费。20*年8月15日前注册的,会议费为1200元/人;20*年8月15日以后及现场注册的,会议费为1800元/人。会议统一安排食宿,宿费自理。
(二)联系方式
报名、会务等联系人:
论文征集联系人:
地址:
邮编:
电话:
邮箱:
会议网址:
关键词:地方本科院校;实践教学;环境工程;实践能力
地方本科院校的人才培养重点是为区域经济社会发展以及相关行业需要服务。嘉应学院是一所新建的地方本科院校,以本科教育为主体,学校设立的理工科专业紧密结合地方特色和行业发展需求,注重学生实践水平和技能的培养。实践教学是是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节,是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。嘉应学院化学与环境学院为增强学生的工程实践能力和社会竞争力,构建了多个校内外实践教学基地,近三年已为各类环保企业和政府环保管理部门培养环境科学专业人才约300多人。
1实践教学的必要性
梅州市位于广东省东北部,是典型的山区农业市。近年来,随着农村人口大量增加,经济开发和广东省产业双转移力度加大,农药、化肥的大量施用使农村环境问题日益加剧。另外,乡镇企业的迅速发展,使环境污染在广大农村迅速蔓延,加上自然资源的不合理开发,都给农村生态环境带来了严重危害,不得不引起人们的高度重视[1]。地方院校以服务地方经济、地方产业为己任,我们培养的环境工程专业的学生不仅要有扎实的专业理论知识,还要有实际的工程应用能力,解决实际的环境问题。实践教学是人才培养的重要环节,是本科教学的重要组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的主要方法和手段,地方性高校环境工程专业本科生工程能力有待提高,构建科学的实践教学体系是提高人才培养质量的重要保证[2]。我院根据实际情况,推行理论与实践并重的教学课程体系,构建校内外实践教学基地,不但应使学生掌握通识专业知识和技能,还应多学科融合,培养学生利用专业技能解决农村环境污染问题的能力,解决地方凸显环境问题。
2实践教育教学体系建设
我院根据国家教育部及学校的相关文件精神,结合环境工程学科专业的特点,构建了一个多层次、开放性的实践教学体系,提高学生综合应用专业知识与技能的能力和素质。
2.1优化实践课程设置
实践教学以专业基础理论和专业实验为基础,与实际生产紧密结合,加强技能培养为目标,以就业为导向。我院初步建立了环境工程专业实践教学体系,在理论课程设置上除了夯实环境工程原理、工程制图、环境工程设计及水、气、固废污染控制工程、流体力学等一般工科类课程基础技能,并增设机械基础、排水工程、环境工程设备、工程概预算、仪表自动化、电工技术等工科课程及实践,使学生具有扎实的工程设计、实施与工程管理的基本技能[3]。实验教学是实践教学环节的重要组成部分,是培养学生动手能力、分析问题和解决问题的能力及创新能力的重要途径。我们对实验教学内容进行改革,除开设专业基础实验包括环境基础化学实验、环境工程微生物学实验、环境监测实验、固体废弃物处理与处置、环境工程综合实验等,增设了综合性设计性实验,如嘉应学院校园空气质量监测、嘉应学院校园周边噪声监测、周溪河嘉应学院段水质监测、嘉应学院校内湖泊富营养化水平监测、SBR法曝气生物滤池(BAF)处理校园生活污水试验,推流式活性污泥法处理校园生活污水系统的观测、运行与监测等。我们为了提高学生实验兴趣和实验教学效果,不断改革实验教学方法和手段,增加各种大型仪器的使用,,规范实验教学环节,增加学生独立操作和实际动手机会。除了课程设置上进行优化,在硬件上提高实验教学设备的质量、数量,增加实验实践的空间和条件,提升学生实验实践的动手能力。另外我们还重视提高课程设计和毕业论文质量,在指导教师的指导下,以工程实际或社会实际为背景,综合运用知识独立地完成一项工程设计,要求学生熟悉相关设计规范、手册,查阅文献,制定实验方案并实施完成,最终形成项目设计或论文。如在《环境监测与评价》、《水污染控制工程》课程设计中学生完成了饮用天然矿泉水微生物的检测及评述、淋洗液在线发生-离子色谱法测定饮用水中的氯酸盐、天然有机物氯消毒副产物的生成及影响因素研究、农村污水高效降解氨氮处理技术研究等课题。通过实践性综合性强的实验训练,提高了学生的实验技能、搜集处理专业信息能力和分析解决问题的能力。
2.2构建校内外实践教育教学基地
我院建立了校内环境工程教学实践基地。在校内利用教学实验室完成各项专业技能的训练,还用专业技能处理学校环境污染问题。如建立了学生宿舍生活污水小型处理站,实验室废液处理站,环境工程专业的学生以此作为课程设计或者毕业论文,全程参与设计、调试和处理。学生参与处理身边的环境污染问题,积极性高,有责任心,确实体会到专业技能的重要性,提高了学生的专业综合素质。我们建立了二十多个校外实践教学基地,包括县级污水处理厂、自来水厂、环保有限公司、啤酒厂、垃圾填埋场、美丽乡村建设点等。学校与这些单位和机构联合制定了实践教学的计划,学生到真实职场实习或者参与校企合作项目。在真实的工作环境中,学生通过实习、实践,接触到本行业的新技术、新技能,学会整理碎片化的知识,亲身感受到规范的职场要求,培养学生综合应用能力。对教师而言,通过项目的参与,实践技能得到了极大的提高,对理论教学和实践教学有很好的促进作用。同时教师用科研能力解决企事业单位的生产实践过程中遇到的问题,建立互利互信的产学研合作关系。如我校与实践教学基地签订的校企合作技术服务协议《农村废水治理新技术》,其中组合式生物滤池工艺在梅州市各乡镇广泛应用,处理效果良好。学生还依据企业课题完成毕业论文,如常规污水生化处理系统中亚硝酸盐积累的过程分析,新型絮凝剂对含磷生活污水的处理能力的研究,粉煤渣及其改性对废水除磷效果的研究,多段式介质阻挡放电反应器性能及去除有机气体的研究等,论文质量较以往普遍提高。
2.3加强实践教学师资队伍建设。
我院现有环境工程专业实践教学教师12名,41.7%具有博士学位,具有较强的理论知识和科研能力,但缺乏工程实践能力。因此,学院从三方面来提高实践教学师资队伍的建设。一是招聘具有工程实践经历的新教师。二是鼓励教师参与企业实习,可采取减免教学工作量或将工程实践经历作为晋升职称的必要条件等鼓励措施。让实践教学指导教师紧跟形势的发展,到工厂企业去学习新技术、新方法,掌握新工艺、新设备、新规程,帮助学生在专业技能、创新能力和实践能力上获得明显的进步,使培育出来的学生更能快速适应社会生产的需要。三是聘任企业一线技术人员担任兼职教师,参与学校课程教学,联合指导学生毕业论文设计和实训等。企业技术人员拥有丰富的实践经验,能切实指导学生掌握专业技能,提高实践能力和团队合作能力。
2.4以竞赛带动实践教学
我院鼓利学生多参加专业学科竞赛,以竞赛带动实践教学,通过参加专业竞赛给学生提供了较大的自主学习的时间和空间,易于调动学生学习的主观能动性,培养他们的学习兴趣和创造性思维能力。为使学生熟练掌握实验、实践技能,达到竞赛所要求的技能,开放实验室,为学生在课外实践提供了极好的平台,吸引了一大批学生在各个开放性实验室进行实验、技能训练等。在近几年大学生创新创业活动和大学生挑战杯等各竞赛中我院取得较好的成绩,近三年来完成十项国家级省级大学生创新训练项目和三项省级攀登计划项目如猪粪生物炭的制备、特性及碳素固定机理研究,腐殖酸臭氧化对三卤甲烷生成之影响,洗涤剂中常见表面活性剂对大型溞的毒性实验研究等和载体包埋以硝化菌为优势菌的培育与应用等。
伴随着经济发展,我国地表水污染日趋严重,在东北地区,水污染问题成为制约经济发展的重要因素。目前,已经受到政府,国内外专家学者的普遍关注。切实有效地创建东北地区水污染防护机制具有重要意义。
2东北水资源现状与特点
东北三省土地肥沃,植被丰富,水资源的分布以松花江为主,伴有少量的湖泊与湿地。东北降雨一般集中在每年的
六、
七、
八、九月份,降雨量曲线呈钟形分布(统计上称为正态分布),七月中旬到八月末是汛期。黑龙江的大、小兴安岭地区以及吉林的长白山脉冬季白雪皑皑,每年春季,冰雪逐渐融化,汇成江河。由于没有相应规模的蓄水设施,只能通过疏通使洪水及冰凌安全通过。近些年来,东北地区水资源问题日渐严重,它不仅表现为水总量的短缺匮乏,而且还表现为严重的水污染造成的水质恶化、功能降低,甚至丧失利用价值。水资源问题日益引起了国内外专家学者的关注。
3水污染的成因分析
3.1工业废水
东北是老工业基地,工业废水的水量和水质污染程度超过生活污水。很多中小企业为了追求利润,对工业污水不加处理就排放到江河里面。工业废水成分极其复杂、不易净化、毒性大、处理难,已经成为水污染防护的一个重大难题。振兴东北老工业基地的政策以及城市化步伐,使东北三省的工业废水量呈现出巨增趋势。
3.2农村污水
农村污水是水资源污染源之一,它的分布广、收集难、治理难。其中,主要包括农业牲畜粪便、污水、污物、农药、化肥等有害物质。农村污水有2个特点:
一是有机质、植物营养素及病原微生物含量高。
二是因为使用农药、化肥时,大约会有百分之八十至九十进入水体,所以,化肥、农药含量高。
有些农民为了减少劳动强度、增产增收,而大量施用化肥、农药,造成水污染。另外,随着农村经济的发展,民营企业如小工厂、矿山等发展很快,生产经营过程中所产生的污水、垃圾不经任何处理直接排放到河水里,也加重了水资源污染的程度。
4对策机制研究
4.1水污染防护的指导思想
水污染是制约东北经济可持续发展的重大问题之一。
根据东北地区水资源的分布特点,我们的对策是以治理松花江水为主线,同时,推动东北三省其它支流、湖泊、湿地的水污染防护和治理。松花江及其它水系的污水主要来源于工农业不达标污水的排放。小企业、小业主受利益驱动,不能自觉地执行相关法律法规,导致水资源污染。为了有效地治理水污染,政府要通过严格立法执法和鼓励引导方式进行综合治理。
从经济学上看,政府要与业主、企业主等(以下简称业主)建立一个“有效的协议”来实行水资源污染的防护和治理。
博弈论认为,一个协议必须构成纳什均衡,才是有效的。根据这一理论和思想,政府与业主必建立“有效的协议”。这一博弈的特点是政府先出战略(一系列的法律、制度及惩罚等,以下简称水法),业主后出战略(守法,或违法)。
通俗地讲,所谓纳什均衡就是博弈双方的最优战略组合(n=2的情形)。
现在我们给出纳什均衡的正式定义。
定义:有n个参与人的战略式表述博弈。
G={S1,S2,…Sn;u1,u2…un},战略组合S*=(s1*,s2*,…si*,…sn*)是一个纳什均衡,如果对于每一个i,s2*是给定其他参与人选择S-i*=(s1*,s*i-1,…s*i+1,…sn*)的情况下第i个参与人的最优战略,即:ui(si*,s*-i)≥ui(si,s*-i),?坌si∈Si,?坌i,其中si为第i个参与人的战略,si*为第i个参与人的最优战略,ui为第i个参与人的收益(也称支付)i=1,2,…n。
根据纳什均衡理论和思想,政府所出台的一系列法律、法规等(综合地记为si*),如果业主遵守(记为s2*),那么业主的收益u2(si*,s2*)将取最大值,如果业主不遵守(记为s2*),那么业主的收益u2(si*,s2*)就严格小于u2(si*,s2*)。只要u2(si*,s2*)与u2(si*,s2*)之差很大,则业主就会主动自觉地选择战略而不会选择战略s2*。
通过分析,如果政府与业主的协议构成了纳什均衡,那么,业主就会主动积极地去执行协议,反之,业主不会自觉遵守协议的。这就告诉我们,在水污染防护和治理中,国家要严格立法执法,使得违法者将付出沉重的代价,而遵守者将获得较高的效益。从而,使政府制定的水污染防护法与业主的守法构成纳什均衡。
4.2具体措施
4.2.1严格立法执法
科学严密地制定保护水资源法律,并且严格执法,依法对那些污水排放不达标的各种厂矿单位勒令停业整顿。
4.2.2使用管道
根据东北的地理环境与自然状态,使用管道,实行专线管理是水污染防护的有利措施之一。可以按行政区负责管道的施工安装,也可以尝试运用市场机制手段实行谁开发谁受益的方式。
4.2.3大力推广中水回用
所谓“中水”是指水质介于城市给水与排水中间的可被利用的水,它主要是指城市污水经过处理后达到一定的水质标准,并在一定的范围内使用的非饮用水。东北地区的4大城市沈阳、长春、哈尔滨及大连可以大力发展污水处理厂,大力推广中水使用。每个城市应选择适宜的地区建设中水处理站,经过处理后水质达到中水标准的水可用于城市内的工厂、车间、建筑、机关、学校、车站以及下游的农田灌溉等,中水的推广回用将会有力地缩减城市自来水的需求量,而且还会大幅度地减少城市污水的排放量,因此,积极开展城市中水回用是东北地区水污染防护的必要补充,也是东北地区水资源的开发与污染防护及管理的重要组成部分。
5结语
东北地区水资源的治理与防护任重而道远,需要所有参与者共同努力,协调配合,才能逐渐有所成效。政府严格地立法执法,业主及其它参与者严格地遵纪守法,再配合以科学合理的水资源使用策略,相信不远的将来,水资源污染问题会得到明显缓解,从而实现东北地区的和谐发展。
目前,环境工程专业教学所用的教材和实验讲义很少或者根本没有涉及煤炭行业环境工程的内容,很难应对日后煤炭行业环境保护的问题。因此,现阶段可以考虑在传统环境工程教学内容中引入煤炭行业环境保护的内容。通过课程改革,修订实验内容,在满足实验教学大纲的基础上,突出矿业环境保护的行业特色;特别是加强有关矿山环境保护的实验内容。根据基础实验、专业基础实验、综合实验和研究创新实验不同教学目的,精心设计每一个实验教学方案。最可行的方法是煤炭特色高校环境工程专业在教学实验中将煤炭行业环境保护科研课题或某一课题的若干阶段设计为实验教学内容,可以高效培养学生的创新能力、并实现科研资源的教学共享。把学校本科教学投入、“211”工程投入、“985”工程投入和环境工程系教师科研项目投入形成的实验室资源,实行分层次管理和开放,逐步实现实验室资源的优化配置,向本科教学全面开放,为大学生实践教学和科技创新活动提供实验平台。为此,我校环境工程专业充分利用教师承担的煤炭行业环境保护的课题,积极探索将科研课题内容转化为实验教学内容。具体表现在以下几个方面:
(1)在给水工程实验教学中,我们依托承担的国家自然科学基金课题《高浊高铁锰矿井水处理研究》,将环境工程专业传统的混凝沉淀、地表水过滤及反冲洗实验教学内容改为高浊度矿井水混凝沉淀、高铁锰矿井水过滤及反冲洗实验。在实验教学过程中,不仅讲授传统的混凝沉淀、过滤教学原理和内容,还补充煤矿矿井水的产生、排放和水质污染特征等知识。通过教学,使学生在掌握实验基础知识和基本技能的同时,对工业过程、工业污染特征以及工业污染防治有了初步的认识,不仅为学生将来的工作打下了基础,也增加了学生学习专业知识的兴趣。
(2)在排水工程实验教学中,我们结合国家高技术研究发展计划(863计划)《电化学氧化-生物强化A/O工艺处理焦化废水研究》,将原来SBR工艺处理生活污水实验教学内容改成SBR工艺处理焦化废水实验。这个实验内容的改变,让学生深刻地认识到工业废水和生活污水在处理技术方面有较大的区别,防止了课堂教学和实际工程出现较大的偏差,特别是水力停留时间、活性污泥比增长速率、挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)等参数选择,为学生以后从事工业污水处理工作奠定了良好的基础。
(3)在环境监测实验教学中,我们结合国家自然科学基金课题《纳米RuO2/ZrO2-CeO2催化臭氧氧化深度处理焦化废水及废水中的POPs》,将原来的COD分析教学内容中的生活污水换成煤化工废水。这一实验内容的改变,使得研究对象由生活污水变成了受氯离子干扰严重的煤化工废水,让学生系统深刻地体会到了消解过程中沉淀产生的原因及其对分光光度法的干扰,以及滴定法和分光光度法各自的优缺点,并引导学生从一个简单的COD测试实验思考到各种环境工程原理。此类教学内容的改变还有很多,比如,将矿井除尘装置、煤化工厂VOCs催化氧化分解装置和燃煤电厂脱硫脱硝装置引入到大气污染控制工程实验教学的演示实验中;将煤矸石简单制砖的内容引入到固废处理与处置实验教学中;将头发中汞含量的测定引入到环境化学实验教学中;将煤化工厂受污染土壤的气提修复装置引入到环境土壤学实验教学的演示实验中。通过这些来自于科研课题的实验,提高了学生的动手能力,培养了学生的创新思维,为他们将来开展实际的科研打下了良好的基础。
2开展与煤矿区污染控制相关创新性实验
我校环境工程中心积极开展与煤矿区污染控制研究项目相关的创新性实验室,并以此为基础,确立本科生创新项目和毕业论文设计课题,全面培养学生的创新能力,成为学生完成综合设计性和研究型实验的重要基地。学生从大一开始进行查文献、写调研报告等基础训练,大二和大三开展具体实验,大四开展成果总结训练,学习撰写结题报告并。我们的创新实验基本来源于科研项目,但是为了不给学生造成难度,又对科研项目进行了大量的改变,基本都是教师自己精心设计的面向本科生的创新性实验。图1是典型的创新实验设计过程。先根据传统的混凝和沉淀实验,添加矿井水污染治理的内容,设计创新实验的第一个研究内容,即混凝沉淀处理矿井水。然后根据课堂讲授的混凝沉淀水力梯度(G值)的理论知识,将混凝部分扩充为多级搅拌混凝实验;根据浅池理论,将沉淀内容扩充为斜板沉淀池设计。最后将所有的内容合并起来,形成实验名称为多级搅拌+混凝+斜板沉淀处理矿井水的创新性实验。在实验教学过程中,学生根据下达的科研任务要求,充分发挥个人智慧,设计系统的实验方案,并在充足的科研经费支持下,开发了用于实验过程的多套连续装置;独立分析整个实验过程所涉及的实验参数,完成了一个复杂的工艺实验研究,并提交系统的研究报告。这些改革既为教师和研究生完成科研任务提供了一定的参考依据和技术基础,并充分调动了本科生学习和参加科研的积极性,培养了他们的创新素质,既促进了科研任务的顺利完成,又提高了本科实验教学的含金量。
3大力建设企业实践基地
一、饮用水供水现状
城市作为经济和生活中心,污水排放量大,加之我国城市的污水处理水平普遍不高,城市水环境面临的形势十分严峻,流经城市的河段今90%受到污染,城市内水湖水质较差。同时我国城市中有近2/3的城市供水不足,1/6的城市严重缺水。2004年全国总用水量5548亿m3,其中生活用水只占11.7%,与2003年比较,生活用水增加20亿m3来看,照这样下去,饮用水根本满足不了人民群众日益增长的生活需求。水环境污染加剧了饮用水水源危机。由于水质污染,导致水传染病触目惊心,在全国187个城市中,水质稳定的有96个,地下水污染减轻的有39个,污染加重的有53个。全国约有50种疾病与饮用水水源污染直接相关,恶性肿瘤、肝炎的发病率不断增高,弱智儿童数量呈上升趋势。再加上城市水体供水基础建设陈旧和管理不善,造成水资源的严重浪费。
(一)水资源严重短缺
我国人均水资源占有量尽为世界人均占有量的1/4。据统计,我国城市日缺水量达1600万立方米。经常闹水荒的城市,每日高峰供水保证率仅在65%-70%。沈阳有60%的楼房三层以上缺水。调峰供水的用户达20万户,占全市供水人口的30%;鞍山市定时和调蜂供水面积已占全市供水面积的87.5;西安市平均日缺水量达40万3。长春市日需水量76万m3,现日供水量50万m3,缺口26万m3,不得不向世界银行贷款,引松花江水解决供水不足问题。我国还是城市化进程发展较快的国家,随着城市人口的剧增,特别是人民生活水平的提高,城市供水资源短缺已经成为制约城市发展、影响人民正常生活的一个严峻问题。
(二)地下水超采态势严峻
由于地表水污染,而城市工业、公共卫生、生活用水量又日益增加,致使地下水的开采规模和强度不断增大。2004年,21个省级行政区对地下水位降落漏斗(以下简称漏斗)不完全调查,共统计漏斗76个(浅层漏斗和深层承压漏斗各38个),漏斗总面积7.2万km3。2004年末与年初相比,浅层漏斗面积扩大的有23个,中心水位下降的有21个;深层漏斗面积扩大的有16个,中心水位下降的有27个。而2005年,全国地下水降落漏斗188个,漏斗总面积扩大的有65个,尤其是沧州一德州—衡水地区,深层地下水降落漏斗面积继续扩大,深度加深,沧州第Ⅲ承压含水层降落漏斗扩大了2089km3,最大水位埋深达101m。地下水超采导致地面沉降和地裂,造成地面塌陷、房屋倒塌、路基被毁等。由于地下水超采导致地下水位下降,引起地表水入渗增强,污染物随之下移,污染地下水。
(三)自来水浪费严重
我国北方城市因供水基础设施陈旧、老化,加之恶劣的冷冻气候条件,管道设施漏水现象十分普遍。特别是在城市供水中,直接或间接用于饮用的部分只有5%~10%。绝大部分自来水用于工业、消防、建筑、市政及居民生活杂用上。而自来水厂不管用水要求的不同,一律采用饮用水标准来衡量出水水质,不仅增加了自来水加工处理的成本,而对没有必要达到饮用水标准的用户来说又是一种极大的浪费。在水源污染越来越严重的今天,饮用水处理的难度越来越大,成本也会越来越高。为了有效降低生活成本,提高生活饮用水的安全可靠性,分质供水已经势在必行。
二、水源地污染物质的来源分析
水环境污染的污染源通常分为点源和非点源(面源)两类,而水源地污染主要是非点源污染。长期以来,我国环境保护的重点主要放在企业排放污染物的末端治理上,对非点源污染尚没有引起足够的重视。由于非点源污染具有受水文循环过程影响和支配的随机性、污染物来源排放点不固定和排放具有间歇性以及污染负荷的时间变化和空间变化幅度大等特点,致使对其监测、控制和处理困难而复杂。
(一)暴雨径流的地表淋溶和侵蚀
暴雨径流是坡面地表侵蚀过程的动力因素,也是土壤颗粒和农用化学物质向外迁移的物质载体。当降雨强度超过土壤入渗能力时,就会产生坡面径流。影响坡面径流大小的主要因素是降雨、地形、土壤和植被覆盖等。我国是世界上水土流失最严重的国家之一,水土流失面积达356万km2,有1/3的土地受到水土流失的危害,每年流失的N、P、K养分相当于4000多万吨化肥。
(二)农用化学制品的流失
随着人口的不断增长,人们对土地产品在数量上的要求愈来愈高。在我国农业土地资源的开发已接近超强度的情况下,增加农用化学制品的施用量就成为提高土地产出水平的重要途径。农业以水为本。城市水源地上游通常是主要的农业耕作区。农药、化肥施用量的增加,势必提高土壤中人工化学物质的含量。特别是农业的粗放管理,更导致农业化学品利用率的降低,造成湖泊、水库富营养化。
(三)中小企业污染物质的非达标排放
改革开放以来,中小企业发展迅速。其工业产值占全国工业总产值的比重逐渐增加。乡镇企业规模小(尤其在北方)。技术水平低、环保措施不到位,执行环境影响评价制度的企业少,加上乡镇企业设备简陋、资源浪费严重,造成污染物排放数量大、污染治理达标率低。由于乡镇企业(包括个体采矿点)污染类型复杂,从城市到农村、由于乡镇企业(包括个体采矿点)污染类型复杂,从城市到农村、由点到面,增加环境治理难度,加大了非点源污染的负荷。
(四)人工合成化学物质的迁移循环
人类为了文明的需要,通过各种生产活动人工合成数以千计的有毒、有害物质。这些有机化合物通过原材料处理、生产和加工及产品使用等多种扩散途径最终进入地表水环境。由于有机污染物种类多、毒性大、难降解等原因,国际上比较重视。我国于20世纪80年代曾对松花江水第26个取样点进行监测,检出有机污染物152种,其中属于美国环境局首要污染物的有32种,占21%;有致癌、致突变性的有14种,占9%,足以反映我国北方河流有机物污染的状况。目前,自来水中已发现有2000多种有机物,其中致癌、促癌物质约占2.7%,致突变物质约占2.5%。硝酸盐是自来水中最常检出的污染物之一,摄入过量的硝酸盐可导致婴儿的高铁血红蛋白症。硝酸盐和亚硝酸盐转化为亚硝胺,则对人体具有致癌、致突变和致畸的作用。
(五)城乡生活污水的排放
限于经济发展水平,我国小城镇和广大乡村都还缺乏排水设施,大量的生活污水漫流排放后随地表径流进入水体,有机污染十分严重。氮浓度高可能与畜、禽粪便污染有关,磷浓度高则主要是洗涤剂的使用所引起的。洗涤废水的排放增加了磷的负荷,对湖泊富营养化进程将会起到重要作用。
三、保护对策
(一)加强饮用水水源保护研究
长期以来,我国环境保护的重点防在点源的治理上,对水源地非点源污染的危害性认识不足,当前必须转变观念,加强水源地非点源污染研究,加强对地表饮用水源污染调查方法、污染负荷定量计算方面工作,研讨可行性较高、适用性较强的方法,建立适合我国特点的适应性强、精度高、理论性好的非点源污染符合定量计算模型,提出具有我国特色的水源地污染防治的对策和方法。要坚持科学治水,遵循自然规律,促进水资源的可持续利用。要坚持全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理的基本方针,合理配置水资源,统筹流域、区域和城乡的水利发展,统筹安排好生活、生产和生态用水。要坚持节约保护水资源的原则,加强节水和水污染防治,提高水资源的利用效率。
(二)健全法律法规管理体系
建立健全法规系统和强有力的执法监督。要进一步加强水源保护的各项法规、条例的建设,使水源保护真正做到有法可依,有章可循。在管理体系上,要克服分头管理、条块分割现象,处理好统一监督管理与协同监督管理的关系。在目前我国经济技术实力还难以全面控制水污染的情况下,更有必要对涉及人民生命健康的生活饮用水源采取严格措施加强管理。
(三)充分发挥高科技作用
要利用知识创新工程改革旧的农业耕作方式,建立生态农林体系。充分利用湿地等土地处理系统削减氮、磷入江、入湖量,用“绿色肥料”替代部分化肥,实施测土施肥,提高化肥的利用率。广泛施用高效、低毒、低残留农药和选择性强、效益高的生物农药。植树种草,涵养水源;合理灌溉,防止水土流失。运用计算机模拟污染物迁移规律,建立环境管理信息系统,准确进行水质控制和预测。利用遥感信息、地理信息系统为水源保护区的划分、水源保护的适时决策提供优质服务。应用先进的生物遗传技术,构建具有特殊降解基因的菌株,去除水中有毒、有害有机物。
(四)加大水源保护的宣传力度
我们要充分利用报纸、广播、电视等新闻媒介进行宣传,强化公众的资源、环境、生态意识,提高节约用水、保护水资源的自觉性。让人民群众懂得保护水环境是每个公民的义务和责任。
(五)加强基础设施建设
加强控制性骨干水源工程建设,增强调蓄能力。提高居民饮用水的安全可靠性,放宽城市其他非饮用水的水质要求,降低成本,逐步实施分质供水。城市供水设施陈旧常常造成自来水浪费。排水设施不足,又使大量的污水未经有效处理就直接排放,造成严重污染,必须加强基础设施建设,有效解决城市基础设施建设问题。
Abstract: With the rapid development of the marine industry, marine pollution of the marine environment has become increasingly serious. The traditional physical and chemical methods have been difficult to meet the governance needs for dealing with these marine pollution, and biotechnology is increasingly used in ship pollution prevention and control due to high efficiency, safe, inexpensive, non-toxic superior characteristics, so this paper focuses on the application of modern biotechnology in the marine pollution prevention and protection of the marine environment.
关键词: 现代生物工程技术;船舶防污染;生物技术应用
Key words: modern biotechnology;marine pollution;biotechnology application
中图分类号:Q819 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)26-0109-03
1 现代生物工程技术概述
现代生物工程技术是一项以DNA分子技术作为应用基础,在生物的个体、细胞甚至分子层面上运用生物技术手段,严格遵循要达到的目的,以生物学知识为应用基础对生物进行设计和操作,实现其预期额目的和作用的现代科学方法,主要包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程等诸多系列的生物高新技术。
生物工程技术作为一门具有综合性和应用性的学科最早可以追溯到上世纪70年代,直到90年,现代生物工程技术才真正产生,通过发挥其独特作用渐渐造福人类。生物工程技术被认为是21世纪的主导技术,随着该项技术的不断发展,其所具有的独特优势作用也不断显现,正越来越受到世界各国的普遍重视,生物工程技术将为解决人类面临的环境、资源、人口、能源、粮食危机提供技术保障和支持。
现代生物工程技术不仅在作物改良研究、医药、食品工程中起着重要作用,而且能有效控制日益严重的污染问题,在环境和生物监测中起着重要的作用,比如在处理海洋污染中常用的生物技术通常涉及分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学等学科,可以通过研究这些学科来实现生物工程技术在船舶防污染中的应用。
运用现代生物工程技术处理污染问题与运用传统方法相比,生物控制方法明显具有许多独特的优点,生物工程技术通常情况下是以酶促反应为基础的生物化学过程,同时反应过程所需要的反应条件通常是常温、常压和近乎中性的条件,所以一般情况下这些生物处理技术都是能够实现的,并且还不会因为条件苛刻而影响其他反应的正常运行,这与物理化学处理方法技术需要高温高压的反应条件相比,大大简化了程序和反应过程,同时所需的设备也简单便于操作,整体工艺稳定安全等优点。
2 船舶航运对海洋造成的污染
海洋在人类社会的发展史上具有重要的地位,海洋生态环境是人类生存和发展的物质基础之一,同时随着海上货运量的逐年增加不可避免的在船舶运输中产生了一系列的污染海洋环境的问题,使海洋的生物资源遭受严重破坏,甚至危害到了人类的健康和生存。
随着船舶事业的蓬勃发展,无数的船舶在海洋上航行越来越频繁,随之而来的是与日俱增的船舶和各种有害物质品种进入海洋,使海洋生态环境受到不同程度的破坏,从一定程度上造成了海洋污染。在一般情况下,带来物质污染可分为油性污染物和非油性污染物。
2.1 油性污染物 一般情况下,船舶带给海洋的油性污染物主要是船舶在营运作业期间向海洋中排放的油性混合物和船舶在遭受海难事故中产生的溢油问题,这两类问题都不同程度的造成了海洋中有毒污染物的增加,对海洋的生态环境改变具有直接作用,因此需要慎重对待和分析。
船舶在营运期间向海洋中排放的油性混合物主要有:油船的压载水、洗舱水、船舶机炉舱的含油舱底水和分油机排出的油渣。其中油船压载水是指油船在卸货后空载返航时,为保持船舶有一定的吃水和稳性而注入货油舱的海水或淡水;油船洗舱水是指油船在进坞修船、通过运河和狭窄航道或换装不同品种油料时,为清洗货油舱所用的清洗水;船舶舱底水是指船舶动力装置运转期间,由于燃油系统、滑油系统等的渗漏,船舶检修时漏入舱底的油料,擦洗机器的破布棉纱等,当混入机炉舱舱底水中,未经处理排放时将造成可观的污染;分油机排出的油渣是指主副机锅炉烧用的燃油所产生的渣料。
船舶由于海上事故原因所产生的事故性溢油主要有船舶因触礁、碰撞、搁浅和失火等意外事故所造成的油船货油舱、货船燃油舱等破损的大量溢油,这类污染的特点是:常常发生在近岸或港湾内,往往在短时间内把大量石油类突然倾泻海中,对海洋生物资源,沿岸居民的生活环境和港湾设施危害甚大。[1]
2.2 非油性污染物 船舶所产生的非油性污染物主要指散装运载含有有害物质的液体或固体货物所产生的货舱洗舱水和舱底水,船舶生活污水和各种垃圾。
船舶在运输中产生有害洗舱水、压载水和舱底水的原因是随着油气运输船和化学制品运输船的数量越来越多,吨位越来越大,船舶所运载的含有害物质货物产生的货舱洗舱水和舱底水排放时约含0.6%运输量的有害残液,船舶从一港驳入的压载水可能带有有害生物到另一港排放时将给当地的海生物带来危害,这些有害残液或压载水排放时将危害海洋生物和人类健康。
船舶所产生的生活污水主要包括盥洗水、粪便及厕所冲洗水、厨房和医务室排出水及运送动物舱内的清洗水等,这些污水带有大量的细菌和传染病毒,对海洋生态系统的平衡也具有重要影响。
船舶运输过程中产生的垃圾主要来自运输货物而产生的包扎和垫舱材料、船舶维修保养而产生的废弃物,比如油漆、铁锈、废纸、玻璃及纤维、生活食品废料及食品包装等,这些垃圾排放入海也将造成污染。[1]
3 船舶防污染的传统方法
对于处理船舶所带来的污染问题,传统意义上一般采取化学和物理两种方法,按照所使用方法的原理来分主要分为化学分离法和物理分离法以及其他方法,下面简单介绍以下这三类方法。
3.1 化学分离法 化学分离法按照所使用方法的不同主要分为两类:沉淀法和电浮分离法,这两类方法使用条件不同,但是所达到的效果则相似。
沉淀法是利用使油污沉淀或上浮的原理,通过向含油污水中投放絮凝剂或聚集剂而达到油水分离的一种方法,其中所使用的两种沉淀剂又有细微的区别,絮凝剂可使油凝聚成凝胶体而沉淀,而聚集剂则使油凝聚成胶体使其上浮。
电浮分离法的原理是把含油污水引进装有电极的舱柜中,利用电解产生的气泡在上浮过程中附着油滴而加以分离、从而实现油水分离的方法。[1]
3.2 物理分离法 物理分离法按照分离原理不同,可以分为以下几类:
3.2.1 重力分离法 重力分离法是利用油和水的密度差,使水中油滴克服水流阻力上浮与水分离的一种方法,这种方法的主要影响因素是油粒直径、油和水的密度、温度,其中一般认为油粒直径小于50um的情况下这类方法就不再起作用,比如重力分离法就很难分离乳化油,另外重力分离法如按其作用方式的不同,还可分为机械分离、静置分离和离心分离三种。
3.2.2 过滤分离法 过滤分离法的原理是让油污水通过多孔性介质滤料层时,油污水中的油粒及其它悬浮物被滤料层截留,而水可以通过滤层排出,这类方法的特点主要有:一是油水分离的过程主要靠滤料层阻截作用,将油粒及其它悬浮物截留在滤料表面;二是具有很大表面积的滤料对油粒及其它悬浮物的物理吸附作用和对微粒的接触媒介作用,增加了油粒碰撞机会,使小油粒更容易聚合成大油粒而被截留。
3.2.3 聚结分离法 聚结分离法的主要原理是运用润湿理论和碰撞聚结理论,当微小油粒通过多孔材料时,让这些细小微粒互相碰撞促使油粒聚合增大从而上浮和分离,这类方法最大的特点是精细化,但是在使用聚结分离法时影响粗粒化程度的因素主要有聚结元件的材料选择和材料充填的高度密度等,决定聚结分离程度的关键是材料和油粒之间的相互作用,也就是说只有材料和油发生润湿,聚结才能发生。
3.2.4 吸附分离法 吸附分离方法的原理是用多孔性固体吸附材料作为滤器,当污水通过滤器时微小油粒被吸附在固体表面上,从而使油水分离,这类方法的特点是由于分子间普遍存在着引力,所以这类吸附方法没有选择性,并且可以吸附多层粒子。
3.2.5 气浮分离法 气浮分离法的原理就是通过产生气泡将污水中的细微油粒吸附上浮,从而达到油水分离的目的。[1]
3.3 其他分离方法 在实际操作中,除了常用化学分离法和物理分离法之外,经过方法创新,还有其他的一些分离方法,这些分离方法主要有:电解分离法、凝聚分离法、活性污泥法(生物化学法)、超滤膜过滤法、反渗透法。
4 生物工程技术在船舶防污染中的应用
以上部分主要列举出了一些传统的物理法和化学法在船舶防污染中的应用,虽然化学法处理污染的效果好,但因其操作条件差,腐蚀性高,还存在着二次污染又不能满足环保的要求,物理法也存在着一定缺陷,因而可以考虑在船舶防污染中应用生物工程技术,在船舶防污染中引进生物工程技术的原理是由于被污染过的海洋污水中存在着许多成分复杂的有毒物质,而运用生物技术中的微生物自身的降解作用可以降解海洋污水中的有毒物质,将其转化为无毒物质,从而使污水得到净化。
将生物技术运用到船舶防污染中,可以有效保护海洋环境,目前,在该领域得到应用的生物工程技术主要包括生物修复、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等,具体而言主要有以下几个应用方面:
4.1 处理油污染 船舶带给海洋的油性污染物都不同程度的造成了海洋中污染物的增加,对海洋的生态环境具有严重的破坏作用,生物工程技术在处理这类污染过程中采取的原理是运用微生物的生物降解将石油中的大分子降解为小分子,最后完全氧化为二氧化碳和水,这种方法具有高效、经济、安全、无二次污染的独特优点,对于海洋环境没有副作用。
4.2 处理有害防污漆污染 为了防止船底生物附着造成污染,减小船舶航行的阻力,节省燃料,提高船舶运营效率,运用生物工程技术的原理就是利用海洋生物的自身防污损机理,确保海洋生物污染预防机制正常运行,加大对有益微生物的筛选,从而提取和分离防污活性物质,制备天然生物防污剂用于海洋附着生物的防除。[4]
4.3 防治海洋大气污染 一般情况下,船舶运输过程中都会产生一定量的废烟废气,故而会向海洋大气中注入硫氧化物、氮氧化物和烃类污染物等有害气体,这些气体会对海洋大气造成严重污染,也会对动植物及人类造成极大危害,故而可以运用生物技术来处理海洋大气污染,大气污染的生物技术治理原理是利用微生物的生化作用,首先将大气污染物进行分解然后转化为无害或少害物质,从而达到治理的目的。[4]
参考文献:
[1]佚名.船舶防污染技术技术[EB/OL].百度文库.
[2]段怡萍.现代生物技术在环境保护中的应用和前景[J].科技创业月刊,2005(5).
关键词水资源;恢复;生态平衡
中图分类号:TV213文献标识码: A
1.莱阳市水资源现状
1.1水资源概况
莱阳市位于胶东半岛中部,辖14个镇,4个街道办事处,共有行政村784个,总人口87.52万人,土地面积1732平方公里。500米以上河流、沟溪共187条 ,其中流长15公里以上河流13条 ,内有11条归为五龙河系,西部有2条归为莱西大沽河系。全市多年平均水资源总量3.709亿立方米,可利用量2.951亿立方米,人均占有水资源量为328立方米,不足全国人均水资源的1/6。根据有关数据,现状灌溉面积在保证率50%的状态下,缺563万立方米,随着工业化和城市化的快速发展,工业用水和生活用水也非常短缺,莱阳市的水资源问题日益严重,水已成为制约全市经济和社会发展的主要瓶颈。
1.2水污染状况
环境污染对莱阳市环境和生态造成严重的危害,致使水生态平衡失调。
首先,工业和生活污水的排入,造成五龙河水质恶化,根据有关数据,莱阳市2004年工业污水排放量为1145万吨,生活污水排放量为540万吨,大部经五龙河流入黄海,废水中有害物质年排放量3048.4吨,其中化学耗氧量为1832.5吨,氨氮127.1吨,生化需氧量为311.3吨。未经处理的污废水经排污口直接排入河道,造成五龙河污染日趋严重。根据环保局统计分析,2004年该市五龙河水系出现超标的项目有溶解氧、PH值、高锰酸盐指数、COD\BOD、挥发酚、氨氮、非离子氨,各监测项目平均超标率为13.7%。这致使五龙河下游特别是韩格庄、崔疃等取水断面河水有机物浓度过高,从而引发河水缺氧、变质;同时由于连续多年干旱少雨,五龙河流域经常出现断流现象,局部河流自净能力严重下降,严重影响了农业经济的发展。
其次,河水的渗透污染了附近的地下水,影响了居民的正常生活;由于长期的矿业活动和地下水的无序开采,引发了莱阳市羊郡、穴坊两乡镇的部分村庄地下水位下降,沿海局部地区出现海水倒灌及土地盐碱化现象。
2.水资源恢复与利用的必要性和迫切性
2.1水资源的破坏导致严重水资源危机
虽然不加快经济发展就没有出路,但如果沿袭粗放经营、先污染后治理的传统发展模式,不仅无法实现发展的目标,反而加大发展的成本,付出高昂的环境代价。工业的发展和人口增加导致排入五龙河的废水量增多,再加上近几年降水量减少,莱阳市农业用水奇缺,五龙河流域的村庄不得引污灌溉,致使大面积土地受到严重污染,大大降低了农作物的收成。农药不合理使用,过量施用化肥与残留农膜及畜禽养殖业又带来新的污染问题。2000年莱阳市农药使用量为1300吨,而生物农药仅有50吨;化肥使用量为25180吨,生物肥料为500吨;农膜的使用量为4758吨,残膜回收量仅为1094吨。所有这些都加剧了土壤、地表水及地下水的污染,而这些污染物又被农作物及水生物、鱼类吸收,通过食物链的富集,严重影响人体的健康,加快了农村生态的恶化趋势。
2.2水资源可持续发展是支持经济社会可持续发展的基本要求
水资源的可持续利用是实现环境与社会发展相统一的关键和纽带。自然界一切现象的发生都以一定的条件为前提,水资源的可恢复能力也是在必要的内外界条件下才能得以实现。然而社会的主要在有意或无意间却打破了水资源恢复的循环链,造成水资源的可恢复机理破坏,人类水量需求不能得到持续供给。为此,水资源可持续利用要求对受到破坏的水资源系统进行适当的恢复,以支持经济、社会、环境的可持续发展需求。
2.3水资源保护中的不合理现象严重
长期以来,资源的无偿或低价使用造成了资源的巨大浪费。水资源保护存在“少数人负担、多数人受益;贫困地区负担、富裕地区享受;上游投入、下游得利”等不合理现象,这些现状都加速了水资源数量的衰减和水体环境的衰退。
3.水资源恢复及利用的实践研究
3.1以保土、蓄水、节水为目标,开展水土保持和水利建设
只有开展水土保持和水利建设,才能为工业经济,特别是农业经济的发展奠定扎实的物质基础。几年来,莱阳市紧紧围绕防治水土流失,改善生态环境这个目标,把兴修水利工程和开展平原绿化工程、海防林体系建设工程 作为治理水土流失的关键环节来抓,确立了“以治上,治坡为主,以生物措施为主”和“封山育林与植树造林相结合”的原则,宜拦则拦,宜蓄则蓄,层层设防,节节拦截。“十五”期间,投入1亿元治理水土流失面积200平方公里。一是通过个水平梯田、蓄水谷坊、塘坝、拦河坝增加蓄水能力350万立方米;二是计划在柏林庄、沐浴店等乡镇发展育苗基地,培育适合流域种植的灌木和黑松功等,发展高级、优质水保林、经济林。同时在流域内大力发展节水灌溉新技术,扩大管灌、滴灌农田面积,以减少大水漫灌造成的损失;三是建设拦截地表水、地下水等蓄水工程,在清水河的上游末端建一中型水库,引清水河水入沐浴水库;在五龙河汇合处,建120米长的截潜流坝,在上游钻井20眼。同时为了改变羊郡、穴坊两乡镇的部分村庄因海水倒灌而引起土地盐碱化的现象,对胡城灌区进行全面修复。通过工作实践,保水效果良好。
3.2大力发展生态农业,推动产业结构调整
首先,领导层应加大对生态农业的重视程度。莱阳市委、市政府高度重视生态农业建设,在《莱阳“十一五”计划和2015年远景目标》中对无公害种植及绿色食品生产都有具体规划。其次,加大对生态农业相关课题的研究,解决发展生态农业过程中出现的难点问题。莱阳市农业部门对生态农业建设从理论到实践都进行了比较深入的探索,早在1997年就把“城郊型生态农业建设”作为一个课题进行研究,形成了一套比较完整的理论体系。三是加大农产品加工业的龙头带动作用,加大建设生态农业的思考和实践。部分龙头企业已看到了生态农业建设的市场前景,并率先迈出了可喜的第一步,建起了各种各样的有机食品基地。通过引进高效、低毒、低残留的农药品种,开展生物治虫,减少化肥、加大有机肥的施用量等手段大力发展生态种植。
3.3加强对现有污染源的治理,杜绝新污染源的产生
虽然“发展是硬道路”,但工业化和城市化的加快必然会带来新的环境问题。怎样才能不走“先污染后治理”的老路,怎样才能把环境保护和经济发展有机地结合起来,是我们当前所面对的主要问题。而建立一套完善的防污治污制度和措施,发展生态经济就是一条使经济和环境的对立在发展中统一起来的有效解决方法。自开展“IEQ”和“ESD”系统工程以来,莱阳市工业企业虽然已完成相应任务,但仍然存在着部分企业不能稳定达标、偷排污染物等方面的问题。莱阳市把环境保护同发展生态工业有机结合起来,大力推行清洁生产、ISO14000环境管理系列标准和环境标志产品认证,提高企业环境管理水平,促进资源的综合利用和“三废”治理,水污染治理成效显现。
3.4提高全民生态文明意识加强全民参与环保事务
广大农民养成符合水资源环境保护要求的生活、消费习惯,自觉保护农村生态环境,弘扬生态文明,开展全民节水环保科普活动,全方位、多层次推广适应资源节约型、环境友好型城市要求的生产生活方式。采取有效的激励机制,积极鼓励和促进公众参与水资源环境保护工作。对涉及公众水资源环境权益的发展规划和建设项目,通过听证会、论证会或社会公示等形式听取公众意见,完善水资源环境举报制度,提倡全民积极参与。同时,及时处理水资源环境污染事故和纠纷,维护公民切身利益,在全社会形成良好的保护水资源的氛围。
结语:综上,本文以莱阳市水污染情况为例,提出了水资源恢复与利用实践研究的必要性和迫切性,最后,对莱阳市在水资源保护和恢复方面的工作措施及效果进行了阐述,具有一定的现实意义。
参考文献:
1.杨莲;杨平;;贵州省人口与水资源可持续发展综合评价[A];2011中国可持续发展论坛2011年专刊(一)[C];2011年
“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,是我国工程教育改革的重要举措[1],是我校(盐城工学院)近几年人才培养的重要方向。我校于2011年被遴选为“卓越计划”第二批培养高校,其中环境科学与工程学院的环境工程专业为我校申报卓越计划的试点专业。
1“卓越计划”介绍及其对实践方面的要求
1.1我校对环境工程专业卓越计划的培养目标定位
适应社会主义现代化建设和地方经济社会发展需要、德智体美全面发展,具备系统的环境工程专业基础知识,有较强的专业技能、实践能力和创新精神;获得注册环保工程师、注册环评工程师、污染治理设施运营和管理、环境监测工程师等基本训练;具有工程基础能力、个人发展能力、团队协作能力和工程系统能力,具有强烈的环境保护意识和责任感,可在环保企业、科研院所等相关单位从事环境污染控制工程设计、施工和运营管理、环境影响评价、环境监测等方面的工作。
1.2“卓越计划”中实践教学的重要性
实践性教学环节是配合理论教学,培养学生分析问题、解决问题的能力,强化专业训练和锻炼学生实践能力而设置的教学环节,是“卓越计划”中非常重要的教学环节之一。实践性教学环节是学生了解工程实际,培养工程意识的主要途径[2]。环境工程本科专业是实践性较强的专业,既要求学生具有扎实的基础理论和宽广的专业知识,更要有解决实际环境问题的能力,而实践环节教学在培养学生创新能力和解决问题能力方面具有课堂教学所不能取代的作用。环境工程本科专业实践性教学环节包括课程实验、认识实习、生产见习、毕业实习、毕业论文(设计)等。其中,生产实习受客观条件的影响较大,往往很难达到预期的教学效果[2]。
2国内环境工程专业工程实践教学现状
虽然实践教育对于环境工程专业的工程实践教育非常重要,但由于教学体系改革的落后,导致国内相关高校的环境工程实践教育还比较滞后。
2.1校内外实习基地难以满足要求
缺少相对稳定和规范的实习基地是许多高校实习教学中存在的最主要问题。从企业角度来讲,为防止安全隐患和不影响正常生产运行,一般不愿意接受高校学生进入企业参观、实习;中国环境科学与工程专业教学指导委员会环境科学专业分委员会于2009年对国内35所高校进行了调研。结果表明:73%的高校认为企业不愿意接受学生实习;企业拥有的处理工艺往往比较单一,往往不能满足卓越计划对实习基地的要求。
2.2实习经费不足
学校建设实践基地的动力不足、投入不够,造成了一些高校几乎没有实践教学基地或建成的实习基地难以发挥应有的作用:35所高校的生均实习经费仅为435元,我校分配给每个学生的实习费用也仅有几百元,通常只能支付学生到实习基地参观的交通费,远不能支付毕业实习所需的费用,严重影响了实习教学的质量[3]。
2.3实习人数多,时间集中
我校环境专业每届有70人左右,每次参加实习的学生人数普遍较多,教学计划中关于实习的时间又是一定的,实习期间特别是学校统一组织的认识实习期间,安排学生分批实习很难操作。大批学生无法一起进入实习单位或车间单元,而在实习过程中,往往是前面的同学进入车间,后面的同学还在门外,根本听不到工程人员的解说,更无法实现现场操作,所以实习效果很差。
2.4难以积累实际操作经验
实际实践教学过程经验告诉我们,学生去校外工厂实习时,需要尽可能多发现、了解、掌握污水处理厂实际运行过程中常见的故障和处理,并进行现场操作;而污水处理厂实际运行时要确保设备安全、稳定正常运行,不可能认为制造故障进行演练,即便偶尔出现问题,也不可能允许学生现场操作和顶岗实习。
3环境工程校内实习基地的建设思路与建设内容
3.1环境工程校内实习基地建设目标
将该实习基地建设成一个可提供环境工程、环保设备工程、环境科学、给排水、化学工程、生物工程、制药工程、纺织工程、材料工程等专业多学科、资源共享的开放式校内实习基地;该校内实习基地可满足环境工程、环保设备工程和给排水等多个专业的实践性教学的需要,从而实现开放、流动、资源共享的校内实习基地。该实习基地可使在学生未进工厂之前,在校内利用较短的时间,可以了解工厂概况、设备布局、工艺流程、工艺特征以及设备、流程的控制与调节,这种实践教学方法有利于强化学生的科研能力和工程意识。
3.2环境工程校内实习基地建设目标建设思路
适应“卓越计划”对实践教育要求的校内实习基地建设,既要让学生能得到动手能力,还要得到实际工程经验;既能认识熟悉设施运行过程,还能具有实际操作经验。为此,我校拟在东校区建设一套针对校区废水进行处理的实际污水处理工程,既能处理学校产生的废水,又要让学生来实际运行,作为环境工程专业顶岗实习的基地。在校内建立实习基地,不同于课程实验室,本项目按照污水处理厂实际运行的过程、运作方法进行教学,营造真实的企业环境。且本项目实施后,需要服务于东校区产生的实验室废水和生活污水的处理,既是环境等相关专业的校内实习基地,更是一个真实运行的污水处理站,需要有学生顶岗操作,保证废水经该污水站处理后,达标排放。进而从根本上解决了学生实习过程中,只能参观,不能动手等弊端。针对东校区不同实验中心排放的废水,如制药废水、纺织废水、化工尾水等废水采用不同的方法进行处理,便于教师开展相关科研工作。从根本上实现“产、学、研”结合。
3.3建设内容
由我校具有丰富实际工程经验的环境工程专业教师进行工艺设计,委托江苏科易达环保科技有限公司设计施工建成两套针对不同废水的处理系统。建设内容包括模拟工业废水预处理和城市污水处理及回用两套全流程的处理系统。模拟工业废水处理系统主要针对东校区实验中心废水特点,设计化工行业废水、制药行业废水、水泥行业废水、纺织行业废水等不同工艺进行设置,对废水进行预处理后达到提高其可生化性的目的,出水进入城市污水处理系统的生化工艺。该系统主要包括隔油池、沉淀池等物理处理构筑物。这套系统的生化部分包含三种流程,它们之间可以切换运行;整个系统可全流程运行,也可单元实验操作。城市污水处理系统包括城市污水预处理系统、生物处理系统和回用系统。预处理系统包括格栅、沉砂池和初沉池等;生物处理系统包括生物滤池、SBR、氧化沟、AAO以及其他生物处理工艺等,这些工艺可切换运行,也可串联运行;回用系统包括砂滤池、微滤池和活性炭滤池,也可包括膜过滤等最新工艺。整个系统还配备提升泵、风机等辅助设备。这个系统的各个处理单元可联合运行、也可单元操作,有利于实践教学的多样化开展[4]。#p#分页标题#e#
关键词:再生水 使用政策 地下水回灌
再生水水量大、水质稳定、受季节和气候影响小,就所可取,是一种十分宝贵的水资源。再生水使用方式很多,按与用户的关系可分为直接使用与间接使用,直接使用又可以分为就地使用与集中使用。再生水的用途也很多,可以用于农田灌溉、园林绿化(公园、校园、高速公路绿带、高尔夫球场、公墓、绿带和住宅区等)、工业(冷却水、锅炉水工艺用水)、大型建筑冲洗以及游乐与环境(改善湖泊、池塘、沼泽地,增大河水流量和鱼类养殖等),还有消防、空调和水冲厕等市政杂用。
目前,多数国家的再生水主要用于农田灌溉,以间接使用为主;日本等少数国家的再生水则主要用于城市非饮用水,以就地使用为主;新趋势是用于城市环境“水景观”的环境用水。依据水的再生使用的规律性、我国污水再生利用的重要性、再生水使用的经济性和价格的合理性,我们认为,我国现阶段再生水使用政策应是:再生水的使用方式,直接使用与间接使用相结合,因地制宜;直接使用中,就地使用与集中使用相结合,因时制宜。再生水的使用范围,城市使用与农村使用相结合,以城市为先;城市使用中,工业使用与其他使用相结合,以工业使用为先;从持续发展的观点看,再生水应主要用于地下水回灌。
一、再生水使用政策的依据
(一)水再生使用的规律性
在自然界,水象能量一样,既不能创造也不能消失,只能从一种形式转化成另一种形式。自然界的水97%都是盐水,剩余的3%水中,三分之二是以雪和冰的形式存在于极地和阿尔卑斯山地区,仅有大约1%的水是以液态淡水的形式存在。这其中98%以上的淡水是地下水,少于2%的淡水是可以利用的河水和湖水。
水是一种有限的不可替代的资源,又是可再生的、能重复使用的资源。人类所用淡水均来自大气降水,但时空分布极不均匀,降水主要集中在春夏之交与夏秋之交。大气水的自然循环,是大气中的水降落到地面上,大部分被植物吸收,小部分渗透到地下水层或以径流的形式进入江河湖海,最后通过蒸发再返回到大气中,循环往复,以至无穷。大气水的自然循环过程的各个环节是相互依存、相互制约的,无论那个环节出了问题,都会造成历史性的、甚至是灾难性的后果。
水是人类生产和生活不可缺少的自然资源,是生物赖以生存的环境资源,也是战略性经济资源。长期以来,人们按“开采—使用—排放”的方式使用水资源。当经济和社会不发达时,排入水体的总污染量较小,能被水体所稀释自净,使人们产生了水有用之不尽的错觉。但随着人口的不断增加,工农业的迅速发展,人民生活水平的逐步提高,对水的需要量与日俱增,相应的城市污水的排放量也相应增加,加上水资源的分布不均和周期性干旱,使水资源紧缺和水环境污染成为全世界的主要危机。
为了缓解水资源紧缺,人们首先是无节制地开发地表水,抽取河水作为城镇和农业用水,流量不够就筑水坝建水库,结果是上游用水得到保证,但下游用水因此更加困难,而且因江河流量减少引起海水水面的下降。在地表水无法利用的情况下,就是无控制地抽吸地下水,水井深度与日俱增,造成地下水位普遍下降,城市地面塌陷,沿海城市海水入侵。其次是生活污水和工业废水通过河流和干涸的河道流入大海,污染了地表水、地下水和海洋,导致其水质下降。
目前,我国1/3以上的河段受到污染,90%以上的城市水域严重污染,50%的城市地下水遭受污染。在我国北部,降雨量只有38%入海,地下水位在某些地区已下降15米,多数重大河流的主要河段水质低于V类。缺水城市中,60%~70%属于水质型缺水。根据中国工程院组织的《中国可持续发展水战略研究》得出的结论,即使我国未来五十年的城市污水处理率达到95%的水平,城市污水排放的COD总量也只能控制在当前水平,水质型缺水将在相当长的时期无法有效解决。
(二)我国污水再生利用的重要性
人类用水其实一直是循环用水,即上游用水以后排放到下游再用。流动的水体有自净能力,即一种使污染物变成有用、无害的物质的自然能力。这种自然过程是通过混合、活性生物作用、部分悬浮物的沉淀和清水稀释等发生在水量充足的河流中。城市污水再生利用实质上是人类通过技术措施将上述自然循环过程大大紧缩,以自然过程的几倍速度重复进行,延长水资源在社会循环中的停留时间。节约用水,改进技术,提高水价和远地引水都能在一定程度上缓解水资源短缺的情况,但目前世界各国都将污水再生利用作为解决水问题的首选方案,因为城市污水中只含0.1%的污染物(而海水含盐3.5%),就地可得,水量稳定,易收集,基建投资比远距离引水经济得多。
城市用水的80%转化为污水,经收集净化后,70%可再用。这意味着通过污水再生利用,在现有水资源一定情况下,城市用水量可增加50%以上。以色列在比较了海水淡化和城市污水现行利用的边际成本后,认为把城市污水作为非传统水资源加以利用是唯一的出路,因此早在上世纪60年代便把城市污水再生利用列为一项国家政策。
根据国家城市污水处理发展规划,到2010年,所有设市城市的污水处理率应不低于60%。一方面,大量的城市污水处理厂的出水可作为再生水的水源;另一方面,一大批新建城市污水处理厂的功能目标将由单一的达标排放转变为包含再生利用、生态需求在内的综合目标,从而为城市污水再生利用奠定了工程和水源基础。
我国现在每年用水约5500亿吨,预计今后50年内会继续增加,最终达到8000亿吨,占我国可利用水资源量的28%以上。其中,47%用于工业,53%为人类本身使用。依据国际经验,当一个国家用水超过其水资源可用量的20%时,就易发生水危机。由于水对社会和区域经济发展影响的直接性,水危机及其所衍生的水质和生态问题,不仅将束缚和制约我国经济发展第三步战略目标的实现,而且将可能引发潜在的政治、社会和经济危机,进而影响我国家安全格局。
(三)再生水使用的经济性
再生水是以城市污水为原水,通过人为处理而恢复其使用价值,成为可使用的水资源。再生水的水量和水质取决于污水的再生能力(即污水的社会再生能力),也就是取决于社会经济实力和科学技术发展水平,是社会经济投入的函数。因可再生的污水量是有限的,污水再生利用的社会能力也是有限的。
若保证下游用水量,污水再生利用并不是一种真正的开源措施,而是一种水资源优化配置手段,其主要意义在于保护水环境质量和提高水资源管理的经济性。其经济实质是用提供一定数量再生水的处理和管路系统费用来代替提供相应数量的自来水所需的处理费用、管网费用和取水费及相应的污水处理费用和排污费,同时创造河流内使用收益,即再生水是在不增加总可用水资源的情况下,通过降低水资源管理的成本和优化水资源的配置来提高城市水资源的承载力。因此,一个城市是否上污水再生利用项目,必须对自来水供给、再生水供给、污水处理和水环境保护的投资和运行费用进行全面的经济分析,只有当再生水使用真正经济时才实施。
(四)再生水价格的合理性
水价与水质密切相关。失去使用价值并污染水环境的污水,不仅没有价格,而且排放者还必须付出一定的费用才能获得排放权。再生水价格,目前大都按自来水价的百分比收取,很少按服务费分析即再生水的投资和运营成本来确定。这是由于用户一般认为再生水的水质劣于自来水,再生水价低于自来水价才具有可操作性。但由于污水再生利用项目一般是新建项目,需额外增加管路系统和专门的处理设施,在很多情况下其单位成本可能比自来水还高,低收费不能保证污水再生利用持续进行。这是目前大多数污水再生利用项目所遇到的难题。
在市场经济条件下,水价在水资源配置中起主导作用。按水的社会循环环节的不同,水价分为资源水价、自来水价、污水处理服务水价和再生水价。资源水价是体现水资源价值的价格,包括对水资源耗费、水生态影响和对水资源保护及其技术进步投入的补偿。资源水价通过征收水资源费(税)体现,是法定价格,不随市场供求关系而变化。自来水价是通过社会劳动把资源水加工成自来水,进入市场成为商品而创造的价值的货币反映。污水处理服务水价是水污染治理和水环境保护所需要的代价。再生水供应是以污水无害化处理为前提的,再生水的成本费用应扣除污水无害化处理的成本费用。
再生水使用的直接效益是避免饮用水供给投资,故应把这部分效益计入自来水价,用来补贴再生水。具体方法是同时确定自来水价和再生水价,并使自来水价整体上高于再生水价,自来水价增加的部分用来补贴再生水。这不仅可以同时鼓励节约自来水和再生水,而且由于自来水价整体上高于再生水价,使用再生水越多,受益也越多。
二、再生水的使用方式政策
(一)直接使用与间接使用相结合,因地制宜
再生水使用,按与用户关系的不同,可分为直接使用和间接使用。直接使用是由再生水厂通过管道或其他输水设施把水直接供给用户使用;间接使用则由污水处理厂把水排放到自然水体,用户从自然水体中取用。直接使用的关键是必须对污水处理厂的污水源进行严格的控制,保证均匀稳定的出水。再生水的间接使用,是从水域的整体考虑,从水体上游取水净化供城市使用,产生的污水经污水处理厂净化后排入水体的下游,再经过一定河段的自然净化,可为下游城市或地区再用。间接使用的显著特点是使再生水丧失了它被直接感觉的身份,为公众易于接受。如果再生水在水库中贮存和在河流中输送的过程中,水质由于微生物的死亡,挥发性有机物的生化和光合作用而获得改善时,则将是一种最经济有效的方式。
再生水直接使用与间接使用的选择,取决于技术因素和非技术因素。技术因素包括水质标准,处理技术必需的可靠性,污水再生设施的建设投资和运转费用等。非技术因素则包括市场需求,公众接受程度和法律约束等。城市缺水按原因不同,可分为资源性缺水、经济性缺水和水质性缺水。水质性缺水,是指因水资源受到各种污染,水质恶化不能使用而缺水。上海、广州、重庆是典型的水质性缺水城市。在水质性和经济性缺水地区,没有必要开展再生水的直接使用,最现实可行的是将二级处理出水放回自然水体,进行良性循环,可以花较少的投资而达到最大的再用程度。而在资源性缺水城市,如条件许可,经济上可行,可以搞一些再生水直接使用于工业或杂用系统,但没有必要用于水质更高的方面。
再生水的间接使用,可分为无意图使用和有意图使用。在全世界普遍存在的是无意图使用,即上游经净化的再生水排入自然水体或渗入地下含水层,然后又成为下游和该地区的应用水源,有不少还是饮用水源。有意图使用就是有计划地将再生水和新鲜水混合后再使用,这取决于对时间与空间的安全保证。再生水从排入水体到被使用的时间滞后与混合后的物理分离,使再生水从自然生态系统中获得进一步的净化,包括微生物由于自然死尽和被吞噬而减少,以及挥发性有机物在水的表面丧失,有机物因光和作用而转化,但水质也会因藻类的生长、雨水的排入而变坏。
(二)直接使用中,就地使用与集中使用相结合,因时制宜
再生水的直接使用,可分为就地使用和集中使用。再生水的就地使用,一是指城市中居住小区、办公大楼、高层建筑、宾馆、影剧院、机场、码头等的生活污水自成系统,就地再生利用。二是指工矿企业废水中可以纳入城市污水管道集中处理或经工厂预处理后纳入城市污水集中处理而未纳入,各自分散处理,就地使用。就地使用的起因是“三同时”,否则工程不能上马,上马了也不能投产使用。
再生水就地使用,在国外作为中水推广,主要用于冲洗厕所。中水主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水,其水质介于上水与下水之间,是污水再生利用的一种形式。早在1982年青岛就将中水作为市政及其他杂用水,以缓解其面临的淡水危机。北京市1984年开始进行中水工程示范,1987年在总结中水设施建设管理经验的基础上,制定并颁布实施了《北京市中水设施建设管理试行办法》,规定建筑面积在2万平方米以上的宾馆、饭店和建筑面积超过3万平方米的机关、科研单位、大专院校和大型体育设施等,必须配套建设中水设施。目前,全市已有200多座中水回用工程,满足冲洗厕所、浇灌绿地,冲洗操场、汽车等杂用要求。
随着科学技术的发展,尤其是膜技术的发展,污水处理设施的装置化、小型化,使污水就地处理与再用得以实现。新建住宅小区、大型宾馆及娱乐场所实现零排放,自处理生活污水并用于小区需要。部分工矿企业也从内部提高生产工艺入手,做到少用水,用“低质”水,自处理自用,达到零污染排放。住宅小区再生水就地使用,一般适用于灰水(洗涤水和洗衣水),不包括厨房厕所的污水,否则水量不易平衡,处理工艺也比较复杂,处理费用增高。
再生水集中使用,是指城市污水处理厂集中处理后的二级处理出水,经过适度处理后供给工业生产和城市生活作低质用水。我国最早进行的再生水集中使用示范工程,是大连春柳污水处理厂将二级处理污水进行深度处理后供给煤气厂代替新鲜水。此后,北京、天津等大城市也进行了工程示范。通常的二级污水处理技术对污染物的去除效果有限,再经深度处理则能够有效的去除水中的污染物,使其达到不同再用水的水质标准。例如,生活污水经二级处理后的COD、BOD、SS等仅能达到DB 3838-88《污水综合排放标准》,尚不能作为生活杂用水或工农业用水,若考虑再用还必须对二级出水进一步处理。
再生水集中使用与就地使用相比,存在着明显的优越性。首先是把各单位分散处理的污水集中起来流入城市污水管道,把分散资金集中起来建造城市污水处理厂,这对分散处理单位有利,对城市、对国家也有利。其次是集中使用水量大,特别适用于水量需要大的工业用水,如发电厂、冶金系统、纺织系统等的冷却用水,可明显减少(轻)城市供水量。再次是城市污水处理厂设施齐全,有一套较严格的管理操作和岗位责任制,现代化城市处理厂还设有自动水质测试系统和电视监控,并根据水质变化自动改变投药量和杀菌药剂,随时掌握情况,有问题及时采取措施给予解决,保证正常运行和处理水质。这一切,就地使用都是无法做到的,而这些又是非常重要的。
建筑中水系统涉及室内甚至整个城市上下水系统的改造,投资较大,而且还因技术水平和社会心理等问题,用户不大喜欢,因而只能在有条件的地方适当发展。一般来说,远离城市的边远、孤立区域,如别墅、军营、度假村、疗养院等给水困难、排水不便的地方,最适宜考虑使用中水。城市中未纳入再生水使用总体规划的新建住宅小区,可以考虑使用中水。城市中未纳入再生水使用总体规划且比较集中的宾馆、饭店等,可以考虑联合发展中水,共同投资,共同受益。对离城市污水处理厂很近的区域、已纳入或即将纳入城市再生水使用总体规划的区域,以及不缺水的地方,不宜发展中水。
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三、再生水的使用范围政策
(一)城市用水与农村用水相结合,城市优先
当前污水处理技术已发展到能将水质处理到满足任何需要的程度,但从经济合理性和社会的可接受性来看,再生水应优先用于水质要求低的方面和输水距离近的地方,以减少污水净化和输送费用。根据国外经验,再生水应优先用于农业,再用于工业和市政杂用。目前,美国城市污水62%的再生水用于农田灌溉,30%用于工业,其余用于城市杂用和地下水回灌。
农业灌溉季节性强,但农田面积大,用水量多,水质要求不高。生活污水用于农业,一般只需一级处理,二级处理则缺乏肥效。在干旱和半干旱地区,这有利于给农作物提供养分,同时又去除了污染物,并避免了对地表水体的污染。因为土壤有去除病菌的作用,类似污水处理厂的二级处理。在渗透性很强的土壤中,即从农业的角度看通常被认为贫瘠的土壤中,效果极佳。以色列的用水量已超过可再生的传统水资源,是最早使用污水进行农作物灌溉的国家之一,也是世界上使用污水进行灌溉比例最高的国家(大约是污水总量的三分之二)。生活污水经过处理后渗透到含水层,既可以达到进一步处理又可以起到储存的目的。水在穿过含水层土壤时进行了过滤,进一步接触土壤上层中的氧进行延时生物处理,通过吸附、离子交换和沉淀等过程进行物理化学处理。位于地下十几米深的含水层,贮存冬季不用、夏季才用的渗入水量,没有蒸发损失。
相对于农灌,城市工业和市政杂用需水量较为稳定,产生的经济效益较高,也是重点使用对象。在水资源缺口较大地区,农村比城镇的缺口更大,一般应先满足城镇用水的需要,其余再用于农业或重复用于农业。原因是:从水的重复利用来看,再生水用于工业和城市以后,可以再用于农业,而再用于农业后,水就流失了。从再生水的价格来看,工业用户的承受能力要比农业用户高,能支付较多的费用用于再生水的生产。从再生水的使用效益来看,再生水用于工业比用于农业能取得更好的经济效益。
世界性用水危机首先在城市出现,而城市水源紧张主要是工业用水造成的。我国城市供水大约70%来源于地表水,30%来源于地下,而北方城市供水则主要来源于地下水。由于过度开采,北方城市的地下水位以每年0.3~3米的沉降速率向下沉降,已从原来的10米下降到了30米。
(二)城市用水中,工业用水与其他用水相结合,工业优先
工业是城市的用水大户,用水量达到城市总用水80%左右,其中水质要求不高的冷却水,以及熄焦、熄炉渣用水,灰渣水力输送用水、洗涤等部分工艺低质用水占了工业用水的80%。这类工业用水以再生水代替自来水,技术上和工程上都易于实现。再生水用于工业,一是可利用工厂现有的供水管网,降低使用费用;二是价格是自来水价的25~75%。长期以来,人们习惯于使用经过高度净化处理的优质自来水,有不少工厂约占70%的水质要求不高的冷却水和洗涤水也都用自来水,造成很大的浪费。
再生水用于工业,主要是用于工业冷却用水和工艺低质用水。工业冷却用水,对水质的要求,如碱性、硬度、氯化物以及锰含量等,城市污水的二级处理出水均能满足。考虑重复使用的要求,补充用水量占总取水量的30%以上,是再生水用于工业的首选对象。工艺用水,包括洗涤,冲灰,除尘,产品用水等,用水量大约占工业总用水量的37%~50%,其中冲灰,除尘等要求水质较低,完全可以用再生水代替。
城市其他用水,主要是饮用水、市政用水和生活杂用水。随着城市用水的日趋紧张,国外一些国家开始将城市污水处理厂的出水作为城市饮水源或备用水源。但是大多数地区对此仍持保守态度,如美国环保局认为,除非别无水源可用,尽可能不以再生水为饮用水源。市政用水是指浇洒、景观、消防、补充河湖用水;生活杂用水是指冲洗汽车、建筑施工以及冲厕用水。这两类用水的水质要求不高,容易满足,但用水量小。
(三)从持续发展的观点看,再生水应主要用于地下水回灌
再生水回灌地下水,水质要求较高,我国目前一般不宜推广。从持续发展的观点看,虽然工业和农业是再生水的主要用户,但地下水回灌是扩大再生水使用最有益的一种途径。再生水用于地下水回灌,以土壤基质作为生物反应器,使再生水借助物理—化学和生物作用将其中的有机物和病原体进一步去除,使其水质 与天然地下水没有差别,由于不受水文条件制约,将会带来污水再生利用的长远利益。地下水回灌可以水力阻拦海水入渗,扩大地下水资源的存储量,控制或防止地面沉降及预防地震,调节水温,保持取水构筑物出水能力,使河流的生态得到不同程度的恢复,使溶解氧增加,美观上也有所改善。再生水用于地下水回灌,实质上是水的长循环,比再生水仅在管对管的循环要好得多。
美国洛杉矶市的经济—效益分析表明,在该市中期再生水使用计划中,地下水回灌是最可取的使用方面。德国柏林将生物净化的污水投加氯化铁与助凝剂絮凝沉淀后,上清液投加臭氧将有机物质氧化,同时杀灭细菌,再经过无烟煤过滤,最后进行地下水回灌,以后作为饮用水重新抽取出来,该示范工程早在上世纪70年代建成投入运行。美国加州的再生水厂,再生水中的约14%被回灌到地下水,而且将成为再生水使用的主要方面。
参考文献
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