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美国污水收集的历史

(2018-04-12 05:56:03) 下一个

每天当我们按下抽水马桶的时候,没有人会关心冲下去的水到了哪里。现代污水收集技术伴随着社会的巨大进步和人类生活方式的改变而产生,只有不到两百年的历史。在此之前长期的历史过程中都是就地处理或者靠人工运到一个地方处理。年龄40岁往上的肯定对国内的旱厕所还记忆深刻,1850年以前美国都是这样的厕所。

19世纪中叶,正是美国人口迅速增长,城市化快速发展的时期,原有的分散式就地处理污水的方法已经不能适应。因水源被污染多次爆发霍乱等传染病。1844年,为了减小污水排放,波士顿甚至出台一项法律,洗澡必须要有医生的证明。当时的美国急需一种新的集中污水处理的方式。

1843年世界上第一个合流制污水收集系统在德国设计建造。所谓合流制就是污水管和雨水管不分,污水和雨水共用一条管道。德国的合流制管网如救星一般,立刻被美国山寨。1850年到1860年之间美国最早的两个合流制管网分别在芝加哥和纽约建造。

聪明的读者可能会问污水管和雨水管可不可以分开呢?这也是合流制污水系统一诞生就有很多工程师问的一个问题。将污水管和雨水管分开的污水系统称为分流制。分流制一开始没有被采用的一个重要原因是当时的管道制造水平太低,都是用木头,石块或者是砖头砌成,只能在现场施工,而且管道必须做的特别大。如果分流制的话,成本太高,因为分流制只需要运送污水,没有雨水,不需要那么大的管子。

直到粘土管道发明,管道从此可以在工厂里生产,成本大大降低,管径也可以做得很小,分流制才第一次正式登上历史舞台。1875年美国的第一个分流制管网在麻州的小镇Lenox建造。从此在工程界开始了长达100多年的分流制和合流制之争。

当时的欧洲是先进科学技术的代表,美国政府曾经在1880年派专家前往欧洲学习,考察合流制和分流制的优缺点。结论是两种方案不相上下,具体实行哪一种方案,要根据每个城市自己的实际情况来决定。

虽然当初的结论是两种方案都可以,但是一直到20世纪30年代以前,美国绝大多数城市采用的都是合流制管网。这里除了钱这个因素以外(合流制管网投资比分流制小),当时普遍认为污水排放问题不大,大自然有自我净化能力,只要在饮用水的净化上多花点功夫,就可以避免因为水源污染造成的各种疾病。从19世纪中叶到20世纪初,虽然污水开始集中收集,但是并不做什么处理,基本上收集之后直接排进附近水体。

二十世纪三十年代以后,随着城市人口的进一步增加,污水排放量已经超过了大自然的自我净化能力。人们逐渐意识到污水排放对环境的危害,环保意识逐渐加强。学术界工程界都开始重新认识对污水的处理,政府也开始出台各种法律限制甚至禁止污水排放,分流制管网逐渐成为主流。

今天,工程界普遍的认识仍然是合流制和分流制各有千秋。在人口非常密集的城市中心,合流制管网应该优先考虑,而在人口密度较低的地区,分流制管网更优。主要是考虑到造价和城市中心的雨水因为面源污染,应该集中处理。

合流制管网最大的问题就是在大雨的时候污水溢流的问题。因为污水和雨水不分,当雨量过大,超过了污水处理厂的处理能力的时候,只好把多余的污水不经处理直接排放。对环境造成严重污染。自90年代起,美国各大城市花费巨资对合流制管网溢流问题进行整治,通过有效管理和控制,一方面能减少甚至停止污水排放,另一方面又能有效的对雨水进行管理,减少城市内涝。

近些年,随着低影响开发,海绵城市等新设计理念的出现,在污水收集和处理方面更加环境友好,也更注重长久发展。在先前的一篇博客中我曾经说过人类在用水中要遵循天道。在排污的过程中,同样要遵循天道。
 

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评论
康赛欧 回复 悄悄话 谢谢科普!
想家的人1963 回复 悄悄话 至少在多伦多这边的新建小区是这样的:人工湖四周种了不少芦苇,放了一些鱼苗,会有大小鸟类栖息,环湖有步道,长椅
白水之鱼 回复 悄悄话 谢谢二位解释,以前不明白为什么很多新建小区都有一个蓄水池。
晓龙东云 回复 悄悄话 回复 '想家的人1963' 的评论 : 谢谢留言。是的,这是一种新的环境友好的设计理念,没有雨水管道,雨水就地处理。可以保证地下水的回灌,减小对自然环境的破坏和污染。如果小区比较大,还有可能为居民营造一个休闲的好去处。
想家的人1963 回复 悄悄话 现在新的小区都有雨水收集系统,每个小区的低洼处会挖掘一个小的人工湖。暴雨时可以起到蓄水的作用
晓龙东云 回复 悄悄话 回复 '白水之鱼' 的评论 : 源头控制也很重要。通过在住宅区建设雨水花园,城市路面和停车场采用透水介质,楼顶建绿色屋顶,等等办法,可以有效减少进入合流制污水管的雨水,大大降低溢流排放。另外就是对公众宣传科普。如果你居住的地区是合流制污水系统,截留屋顶流下的雨水,把雨水引到附近的树林,减小进入污水管的雨水,那么你为减排就做出了重要贡献。
晓龙东云 回复 悄悄话 回复 '白水之鱼' 的评论 : 是个问题,夏天如果某个beach被暂时关闭,多半是因为合流制污水的排放。美国国家环保局对于在什么地方排放,每年可以排放多少都有规定。从90年代开始要求各城市制定减排的长远规划。比如,纽约在过去20年已经在污染最严重的四个海湾建了四个巨大的储水罐,大雨的时候,把不能处理的污水先集中存储在大罐中,等大雨过去,再把储水罐中的污水送到处理厂处理。
白水之鱼 回复 悄悄话 这样的话水源可能被致病微生物如大肠杆菌等污染,视乎是挺严重的问题,相关行业是如何考虑这个问题的?
晓龙东云 回复 悄悄话 回复 '白水之鱼' 的评论 : 谢谢你这么用心。是的,下大雨的时候会有部分污水未经处理直接排放。
白水之鱼 回复 悄悄话 很多大城市都还有合流制污水系统,按照图1所示,污水是不是有可能未经处理,直接排放到江河?完全外行请教。
晓龙东云 回复 悄悄话 回复 '白水之鱼' 的评论 : 污水包括厕所的污物,经过沉淀,液体部分排入江河,固体部分烧埋。现在美国的很多大城市都还有合流制污水系统,一方面发挥其减少内涝的积极作用,另一方面通过各种手段控制溢流。大约从20世纪30年代开始美国建造了大量的污水处理厂,污水处理工艺也越来越完善。目前污水处理厂出流一般都比天然水体的水质好。
白水之鱼 回复 悄悄话 谢谢介绍。不曾想象,将污水不经处理直接排入自然持续了如此长时间。污水包括厕所污物吗?今天美国还有没有“合流系统”?
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