劉　紅
(中國農業大學生態與環境科學系，北京100094)

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

1　莫斯科排水系統及2010年發展規劃

1.1排水工程系統
　　莫斯科城市排水系統至今已有100年的歷史，采用的是完全分流制。根據莫斯科市給排水工程管理局提供的數據，目前莫斯科的供水量為700×10⁴m³/d，供水管網總長為1×10⁴km；排水管網的排水能力為600×10⁴m³/d，總長為7000km，全線有140多個污水泵站和十幾個應急調節池，總容積為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了一套排水調節工藝技術，該技術利用應急調節池保證了在排水高峰時段的排水順暢，提高了系統的排水能力，減少系統運行管理費用達15%～20%，并有效防止了可能發生的事故對環境所造成的影響，在一定程度上穩定了城市污水處理設施的來水流量，允許在較短的時間內(花少量的錢)減輕城市排水壓力。
1.2污水處理系統
　　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，
　　位于衛星城結林諾格勒市的結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，周圍沒有發展余地，并且當初設計時沒有考慮深度處理，出水遠達不到新的污水排放標準——漁業用水標準(見表1)。因此，擴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，同時關閉了留布林斯基廠。

表1　俄羅斯的漁業用水標準 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 細菌總數＜100 個/mL 　

　　莫斯科的城市污水水質：BOD₅＜(150～250)mg/L，NH₄-N＜25mg/L，SS＜180mg/L，PO₄-P＜(5～6) mg/L，水量變化系數為1.35。
　　1998年在莫斯科郊外建成投產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，其建設投資和運行費用都將由征收排污費用陸續回收。其他污水廠的建設費用由國家投資，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行計算的。
　　莫斯科的污水排放標準是歐州最為嚴格的，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)，而且流經莫斯科市，同時還是下游城市的飲用水水源。所以，現在新的標準要求處理后水質達到漁業用水標準，且排放前要進行充氣，使污水中的DO＞4.0mg/L。
　　由于新標準要求很高，一步很難達到，決定經過幾個階段逐步達到。第一階段的控制標準為：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。結林諾格勒污水廠還設置了過濾(其中有炭層)處理工藝，其出水水質已經達到：BOD₅＜5.0mg/L，NH4-N＜0.5mg/L，SS＜3.0mg/L，PO₄-P＜1.5 mg/L。庫里揚諾夫污水廠和留別列茲污水廠的出水指標為：BOD5＜10mg/L，SS＜10mg/L，NH4-N＜10mg/L，PO4-P＜(2～2.5)mg/L，細菌總數＜1000個/mL。
1.3　2010年發展規劃
　　1998年1月莫斯科市政府批準了莫斯科市給排水系統至2010年總體規劃。該規劃和以前不同，它著重考慮了采用一系列節水措施來減小用水量(15%～20%)，從而減少排水量。計劃再建11個應急調節池，總容積為45×10⁴m³，用前述排水調節工藝技術，在較短的時間內、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。
　　如果這個計劃能夠實現，那么到2010年就不再需要建設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急調節池要高50倍。
　　至2010年，規劃要對現有的污水處理設施進行改造，以進一步提高出水水質，特別是降低N、P含量。計劃通過一系列節水措施把供水量從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施，以達到去除N、P的目標，因為現有設施改造成除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，還要進行新的污水廠建設。如第三期新留別列茲工程規模為100×10⁴m³/d，結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到36×10⁴ m³/d。所有水廠的出水都要符合莫斯科的生態標準。
　　 此外，將建立工藝上更加完善的污泥處理體系，發展污泥機械脫水加工能力，其中包括庫里揚諾夫污泥廠的機械脫水車間，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以及莫斯科南部的生態環境狀況。該項計劃實施后將減小污泥場面積900hm²。

2　污水再分配技術

　　 城市排水系統是一個龐大而復雜的網絡系統，它的建設發展速度常常滿足不了城市工業和居 民生活排水的需求。在系統中發生非常事件的情況下，常常因為缺乏當時的、可靠的基本技 術參數而造成大量的財產損失和對生態環境造成破壞。由于城市排水量在時間上分布非常不均勻，排水系統中的設施(包括污水處理廠)不得不按高峰流量進行設計建設，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施，莫斯科給排水管理局開發了兩項技術。它們完全不同于傳統的排水系統，不需要大的投資，這就是“利用應急調節池調整城市排水技術”和“城市排水系統中污水高效再分配軟件系統”。據說這兩項技術在世界上也是獨有的。
2.1利用應急調節池技術
　　 該技術可以在水量高峰時段利用應急調節池的容量，減輕城市排水系統中的設施，包括污水處理廠的水力負荷，從而形成叫做“系統的再分配資源”。而“城市排水系統中污水高效再分配軟件系統”能夠在非常情況下，更有效地利用“系統中的再分配資源”。
　　 通過建設新的排水管道、泵站和污水處理設施等這些傳統的形式來發展莫斯科的排水事業已 經趕不上大規模的住宅和工業建設速度。與再分配排水技術相配合，在城市排水系統結構中建設應急調節池，可以在更短的時間內、用較少的投資顯著地降低主要排水設施的水力負荷，特別是在高峰時段。因此可以實現：
　?、偻ㄟ^提高再分配資源來提高城市排水系統職能的可靠性，減輕污染元素的負荷，減小高峰時段設施的水力負荷達20%～25%；
　?、谠谝霊闭{節池的情況下，可以提高排水系統的通過能力，從而可以接受擴建的城市小區來的額外污水。
　　 對于莫斯科的排水系統，需要總的應急調節池容積為65×10⁴m³，也就是全部排水系統排水量的10%。
　　 在排水設施組成中加入應急調節池，將從根本上改變系統的傳統結構，形成新型的排水系統——可以調節污水流量的排水系統，而調節是在改變時變化系數的區間內實現的。
　　 應急調節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，調節池借助凹陷槽實現分批排空。轉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。過濾吸收器吸收應急調節池在充滿過程中擠出的混合氣體。噴射器則保證供給空氣，從而杜絕產生腐化，形成硫化氫和其他有害氣體。
　　 調節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。調節池配水或排空等工藝過程由遠程監測和控制系統完成。對于莫斯科排水系統來說，如果能完全地應用該項技術，可減少運行費用達15%。
　　1996年8月在莫斯科可雷拉斯區啟用了應急調節池技術，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。目前莫斯科正在進行一系列其他應急調節池的建設。
2.2城市污水高效再分配軟件系統
　　1995年由莫斯科給排水管理局投資開發該軟件系統，現已開始投入使用。
　　 莫斯科排水系統不論從工程設施結構上，還是系統構成上都是非常復雜的。采取一個控制決定，即使是改變一個參數，例如負荷或一個排水系統設施的過流量，都要求對系統有充分的了解和進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信息(數據)的工作，從而消耗大量經費。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，莫斯科給排水系統可實現全自動控制，與之相應，將完成該軟件系統的 安裝調試，這將把城市排水事業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)高效選擇和優化控制操作。除此以外，在任何時候都可以得到關于城市排 水系統即時的基本參數和包括所有設施負荷變化的遠期預測。

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　　收稿日期：2000-01-06