莫斯科的排水系统和发展规划

刘　红
(中国农业大学生态与环境科学系，北京100094)

　　中图分类号：TU992.03
　　文献标识码：D
　　文章编号：1000-4602(2001)06-0062-03

1　莫斯科排水系统及2010年发展规划

1.1排水工程系统
　　莫斯科城市排水系统至今已有100年的历史，采用的是完全分流制。根据莫斯科市给排水工程管理局提供的数据，目前莫斯科的供水量为700×10⁴m³/d，供水管网总长为1×10⁴km；排水管网的排水能力为600×10⁴m³/d，总长为7000km，全线有140多个污水泵站和十几个应急调节池，总容积为20×10⁴m³，污水处理厂总处理能力为600×10⁴m³/d。
　　近年来，莫斯科给排水公司开发了一套排水调节工艺技术，该技术利用应急调节池保证了在排水高峰时段的排水顺畅，提高了系统的排水能力，减少系统运行管理费用达15%～20%，并有效防止了可能发生的事故对环境所造成的影响，在一定程度上稳定了城市污水处理设施的来水流量，允许在较短的时间内(花少量的钱)减轻城市排水压力。
1.2污水处理系统
　　目前，莫斯科的城市污水处理率为100%。到1997年底，已建成的四座污水处理厂分别是：库里扬诺夫污水处理厂的处理能力为312.5×10⁴m³/d，留别列兹污水处理厂的处理能力为150×10⁴m³/d，留布林斯基污水处理厂的处理能力为150×10⁴m³/d，
　　位于卫星城结林诺格勒市的结林诺格勒污水处理厂处理能力为9×10⁴m³/d。
　　由于留布林斯基污水处理厂位于市中，周围没有发展余地，并且当初设计时没有考虑深度处理，出水远达不到新的污水排放标准——渔业用水标准(见表1)。因此，扩建了留别列兹污水处理厂，使其污水处理能力提高至150×104 m3/d，并且增加了污水深度处理——脱氮除磷工艺，采用的是两级硝化、反硝化，污泥龄为25d，曝气池的气水比为10∶1。该厂于1997年底投入运行，同时关闭了留布林斯基厂。

表1　俄罗斯的渔业用水标准 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 细菌总数＜100 个/mL 　

　　莫斯科的城市污水水质：BOD₅＜(150～250)mg/L，NH₄-N＜25mg/L，SS＜180mg/L，PO₄-P＜(5～6) mg/L，水量变化系数为1.35。
　　1998年在莫斯科郊外建成投产的南布特沃污水处理厂，其处理能力为8×10⁴m³/d。该厂由外商投资兴建，其建设投资和运行费用都将由征收排污费用陆续回收。其他污水厂的建设费用由国家投资，而排污收费仅够支付运行管理费。俄罗斯的排污费是按照排污户用水量来进行计算的。
　　莫斯科的污水排放标准是欧州最为严格的，主要因为它的污水受纳水体为流量很小的莫斯科河(污水排放量与河水的比例为1∶1)，而且流经莫斯科市，同时还是下游城市的饮用水水源。所以，现在新的标准要求处理后水质达到渔业用水标准，且排放前要进行充气，使污水中的DO＞4.0mg/L。
　　由于新标准要求很高，一步很难达到，决定经过几个阶段逐步达到。第一阶段的控制标准为：BOD₅＜5mg/L，SS＜5mg/L，NH₄-N＜1.5mg/L，NO₃-N＜9.1mg/L，TP＜1.0mg/L。
　　目前，莫斯科的污水处理厂都采取了不同程度的除N、P措施。结林诺格勒污水厂还设置了过滤(其中有炭层)处理工艺，其出水水质已经达到：BOD₅＜5.0mg/L，NH4-N＜0.5mg/L，SS＜3.0mg/L，PO₄-P＜1.5 mg/L。库里扬诺夫污水厂和留别列兹污水厂的出水指标为：BOD5＜10mg/L，SS＜10mg/L，NH4-N＜10mg/L，PO4-P＜(2～2.5)mg/L，细菌总数＜1000个/mL。
1.3　2010年发展规划
　　1998年1月莫斯科市政府批准了莫斯科市给排水系统至2010年总体规划。该规划和以前不同，它着重考虑了采用一系列节水措施来减小用水量(15%～20%)，从而减少排水量。计划再建11个应急调节池，总容积为45×10⁴m³，用前述排水调节工艺技术，在较短的时间内、以较少的资金投入大幅度地减轻城市排水压力。并且计划每年改造和更新管道100km。
　　如果这个计划能够实现，那么到2010年就不再需要建设原来计划中处理量为100×10⁴m³/d的污水处理厂，因建厂投资要比建应急调节池要高50倍。
　　至2010年，规划要对现有的污水处理设施进行改造，以进一步提高出水水质，特别是降低N、P含量。计划通过一系列节水措施把供水量从700×10⁴m³/d降到590×10⁴m³/d，从而减少污水量。同时建造一系列新的大型污水处理设施，以达到去除N、P的目标，因为现有设施改造成除N、P处理工艺，自然要引起污水处理能力的大幅度减少，所以在减少城市污水量的同时，还要进行新的污水厂建设。如第三期新留别列兹工程规模为100×10⁴m³/d，结林诺格勒厂的处理能力增加到20×10⁴m³/d，以及其他的三个小厂总处理能力要达到36×10⁴ m³/d。所有水厂的出水都要符合莫斯科的生态标准。
　　 此外，将建立工艺上更加完善的污泥处理体系，发展污泥机械脱水加工能力，其中包括库里扬诺夫污泥厂的机械脱水车间，从而在2010年前加工处理完积压在存放场上的污泥，这将显著改善莫斯科近郊区以及莫斯科南部的生态环境状况。该项计划实施后将减小污泥场面积900hm²。

2　污水再分配技术

　　 城市排水系统是一个庞大而复杂的网络系统，它的建设发展速度常常满足不了城市工业和居 民生活排水的需求。在系统中发生非常事件的情况下，常常因为缺乏当时的、可靠的基本技 术参数而造成大量的财产损失和对生态环境造成破坏。由于城市排水量在时间上分布非常不均匀，排水系统中的设施(包括污水处理厂)不得不按高峰流量进行设计建设，从而耗费了大量资金投入。
　　 为了较合理地利用莫斯科的排水设施，莫斯科给排水管理局开发了两项技术。它们完全不同于传统的排水系统，不需要大的投资，这就是“利用应急调节池调整城市排水技术”和“城市排水系统中污水高效再分配软件系统”。据说这两项技术在世界上也是独有的。
2.1利用应急调节池技术
　　 该技术可以在水量高峰时段利用应急调节池的容量，减轻城市排水系统中的设施，包括污水处理厂的水力负荷，从而形成叫做“系统的再分配资源”。而“城市排水系统中污水高效再分配软件系统”能够在非常情况下，更有效地利用“系统中的再分配资源”。
　　 通过建设新的排水管道、泵站和污水处理设施等这些传统的形式来发展莫斯科的排水事业已 经赶不上大规模的住宅和工业建设速度。与再分配排水技术相配合，在城市排水系统结构中建设应急调节池，可以在更短的时间内、用较少的投资显著地降低主要排水设施的水力负荷，特别是在高峰时段。因此可以实现：
　　①通过提高再分配资源来提高城市排水系统职能的可靠性，减轻污染元素的负荷，减小高峰时段设施的水力负荷达20%～25%；
　　②在引入应急调节池的情况下，可以提高排水系统的通过能力，从而可以接受扩建的城市小区来的额外污水。
　　 对于莫斯科的排水系统，需要总的应急调节池容积为65×10⁴m³，也就是全部排水系统排水量的10%。
　　 在排水设施组成中加入应急调节池，将从根本上改变系统的传统结构，形成新型的排水系统——可以调节污水流量的排水系统，而调节是在改变时变化系数的区间内实现的。
　　 应急调节池用的是典型的钢筋混凝土贮水池，配有闸门、回廊，从而保证配水的顺畅。当池底部凹陷槽中液体流速超过流往排水泵站管道中的流速时，调节池借助凹陷槽实现分批排空。转弯处的闸门给放空操作以保障，并且使沉到池底部的沉淀物清除出去。过滤吸收器吸收应急调节池在充满过程中挤出的混合气体。喷射器则保证供给空气，从而杜绝产生腐化，形成硫化氢和其他有害气体。
　　 调节池底高于流向排水泵站管道中的最高水位，从而确保重力流排空。调节池配水或排空等工艺过程由远程监测和控制系统完成。对于莫斯科排水系统来说，如果能完全地应用该项技术，可减少运行费用达15%。
　　1996年8月在莫斯科可雷拉斯区启用了应急调节池技术，容积为1×10⁴m³，分为三个相互隔离的部分。泵站的输水能力为2.6×10⁴m³/d。目前莫斯科正在进行一系列其他应急调节池的建设。
2.2城市污水高效再分配软件系统
　　1995年由莫斯科给排水管理局投资开发该软件系统，现已开始投入使用。
　　 莫斯科排水系统不论从工程设施结构上，还是系统构成上都是非常复杂的。采取一个控制决定，即使是改变一个参数，例如负荷或一个排水系统设施的过流量，都要求对系统有充分的了解和进行大量的工程资料分析研究，但是常常在时间上不允许。由于作业信息和高效分析方法缺乏，在实践中又常常不得不做大量收集必须的作业信息(数据)的工作，从而消耗大量经费。如在1996年底，出动一个事故队测定排水管道中的水位，花费了莫斯科给排水管理局约25～30万卢布。
　　 在1999年—2000年，莫斯科给排水系统可实现全自动控制，与之相应，将完成该软件系统的 安装调试，这将把城市排水事业的管理提高到一个全新的水平，保证在非常情况下(事故、定期检修和大修)高效选择和优化控制操作。除此以外，在任何时候都可以得到关于城市排 水系统即时的基本参数和包括所有设施负荷变化的远期预测。

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　　收稿日期：2000-01-06