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【他山之石】芝加哥是如何治理水污染的

时间:2020-03-16 09:05

来源:南水北调与水利科技

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开展工程

雨水收集桶

除了使用传统的污水系统进行雨水收集外,芝加哥也在试行低影响开发模式(Low Impact Development;LID)。其中芝加哥政府大力推广一个的项目为雨水收集桶(Rain-barrel Program),购买这些雨水收集桶的民众都会收到补贴。

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这些桶的作用就是分流雨水,减轻污水系统的压力和运输污水的费用。同时,这样的雨污分离也可以在一定程度上减缓道路泥泞程度。此外,政府鼓励居民在日常生活中(例如花园、清洗道路)使用这些储存的雨水,提倡节约用水的生活方式。根据调查,雨水收集桶的受欢迎程度与当地降水量无关;它们在高收入族群的小区接受度最高。在雨水收集点和“绿色小道”附近的居民区更愿意接受雨水收集桶。因此,政府可以加强对于这些绿色项目的宣传,更好地推广居民化的雨水收集。

绿色小道

除了雨水收集桶,政府还大力支持了其他项目,其中一个是叫做“绿色小道”的项目。“绿色小道”是使用许多雨水收集桶组成的道路,是由蓄水桶、入水池、草地、透水地面组成的一个系统。它除去基本的分流雨水功能,还有教育功能。绿色小道上会有教育用的宣传栏、标识来为民众解释这些桶的功能,并且教导他们如何把储存在桶里的雨水利用在日常生活里,以及他们这样的行为会带来怎么样的积极的环境影响。

蓄洪隧道和地下水库工程

芝加哥蓄洪隧道是目前世界上最大的隧道工程之一,此工程的目的是解决芝加哥市长期以来的污水和暴雨突袭成灾的问题。该隧道长211km,深 45~91m,直径2.7~10.8m。还有252座直径1.2~5.1m的截水竖井,645项接近地表的聚水构筑物,4座泵站和5个蓄水量共1.55亿m³的蓄水库。如图1所示。

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图1:隧道及水库图

工程分三期进行:第一期工程有隧道176.3km,竖井和聚水构筑物,可截流85%造成污染的河流下水道的水量;第二期工程包括余下的隧道 346km,蓄水库、泵房,收集整个市区的雨水,主要是防洪;第三期工程是市区及附近52个城镇有关的配套工程。TARP工程所挖的蓄洪隧道(深45~91m),旨在分流芝加哥市在暴雨季节的过大污水排放量。在污水过剩时,污水会被引流入TARP竖井内。竖井所连接的蓄洪隧道可储存运输高达 870万m³的污水并与地下水库相连。过剩的污水通过蓄洪隧道被储存地下水库中,在污水处理厂压力较小时,可将所储存的污水通过泵站被运输到污水处理厂进行处理。

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图2:TARP运行示意图

TARP工程总目的:防止雨污水倒流入密歇根湖;消除河流下水道的溢流污染水体;提供治水的出路;履行联邦和州政府颁布的环保法令;用经济上最有效的方法达到上述目的。TARP在防洪和污染控制上取得了巨大的成功,而且如果有蓄水量更大的地下水库投入使用时会更加的高效。在TARP投入使用后,污水溢流的天数从每年100天降至每年50天。2015年,在Thornton水库投入使用后,污水溢流情况基本不再出现。密歇根湖的水质也得到了大幅度提升,更加多的鱼类出现并且寄居于密歇根湖。TARP的巨大成功为世界上其他的城市提供了一个很好的模板,现在很多城市正在模仿建造相似的蓄洪隧道和地下水库工程。芝加哥的污水回收处理系统每天处理529万m³的生活和商业污水,这些污水被分包给七个不同的污水厂。污水处理厂通过模仿自然界中河流的净化过程,使得原本需一到两周的污水自然净化过程缩减到八小时。经过处理的污水最终都将被排回到河流里,实验证明,95%的杂质在经过污水回收处理后可被移除。污水回用流程如图3所示。

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图3:污水回收工作流程示意图

污水回收系统可分为6大步骤,具体如下:

收集并将生活、商业污水运输至七个污水回收处理厂。

一级处理:以物理方式将大片的会损伤水泵的废物、垃圾筛出。

二级预处理:在曝气沉沙缸中通入气泡,使轻的污染物(如油脂、灰尘)漂浮在水面上,而较重的物质如沙石、泥土则沉积在底部。缸中的收集器会收集沉淀下来的沙石泥土等较重的物质并排出至固废处理池。

二级处理:优化处理缸中有一组旋转撇渣板,可以有效地将那些较轻的污染物排出,并进一步地排出固体污染物。

三级处理:利用活性污泥曝气池进行三级处理。活性污泥曝气池中的微生物可以进一步分解和沉淀未被排出的固体悬浮颗粒,包括难以降解的有机物及能导致水体富营养化的无机物。

最终处理:处理后的液体会在这一阶段被排放至河道中,余下的固废会被运送去固废处理厂进行下一步处理。

 启示

芝加哥的水环境经历了先污染后治理的历程,早期过度发展工业经济,忽略了环境保护,导致污染越来越严重,生态越来越失衡。目前中国也在走西方国家的老路,河流污染越来越严重,生态越来越失衡。从芝加哥水污染治理策略中,我们得到了以下的启示。

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一、纵观上下

19世纪的管道建设规划使得密歇根湖既是供水源,也是污水接收者。虽然前期这样的做法能够应急处理当时的问题,但这也加剧了后期城市发展的矛盾。由此可见,不从大局规划出发、不从流域整体出发,孤立地治理局部河段的污染,是难以奏效的。水管建设应与城市建设发展规划相辅相成。

编辑:徐冰冰

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