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美國汙水收集的曆史

(2018-04-12 05:56:03) 下一個

每天當我們按下抽水馬桶的時候,沒有人會關心衝下去的水到了哪裏。現代汙水收集技術伴隨著社會的巨大進步和人類生活方式的改變而產生,隻有不到兩百年的曆史。在此之前長期的曆史過程中都是就地處理或者靠人工運到一個地方處理。年齡40歲往上的肯定對國內的旱廁所還記憶深刻,1850年以前美國都是這樣的廁所。

19世紀中葉,正是美國人口迅速增長,城市化快速發展的時期,原有的分散式就地處理汙水的方法已經不能適應。因水源被汙染多次爆發霍亂等傳染病。1844年,為了減小汙水排放,波士頓甚至出台一項法律,洗澡必須要有醫生的證明。當時的美國急需一種新的集中汙水處理的方式。

1843年世界上第一個合流製汙水收集係統在德國設計建造。所謂合流製就是汙水管和雨水管不分,汙水和雨水共用一條管道。德國的合流製管網如救星一般,立刻被美國山寨。1850年到1860年之間美國最早的兩個合流製管網分別在芝加哥和紐約建造。

聰明的讀者可能會問汙水管和雨水管可不可以分開呢?這也是合流製汙水係統一誕生就有很多工程師問的一個問題。將汙水管和雨水管分開的汙水係統稱為分流製。分流製一開始沒有被采用的一個重要原因是當時的管道製造水平太低,都是用木頭,石塊或者是磚頭砌成,隻能在現場施工,而且管道必須做的特別大。如果分流製的話,成本太高,因為分流製隻需要運送汙水,沒有雨水,不需要那麽大的管子。

直到粘土管道發明,管道從此可以在工廠裏生產,成本大大降低,管徑也可以做得很小,分流製才第一次正式登上曆史舞台。1875年美國的第一個分流製管網在麻州的小鎮Lenox建造。從此在工程界開始了長達100多年的分流製和合流製之爭。

當時的歐洲是先進科學技術的代表,美國政府曾經在1880年派專家前往歐洲學習,考察合流製和分流製的優缺點。結論是兩種方案不相上下,具體實行哪一種方案,要根據每個城市自己的實際情況來決定。

雖然當初的結論是兩種方案都可以,但是一直到20世紀30年代以前,美國絕大多數城市采用的都是合流製管網。這裏除了錢這個因素以外(合流製管網投資比分流製小),當時普遍認為汙水排放問題不大,大自然有自我淨化能力,隻要在飲用水的淨化上多花點功夫,就可以避免因為水源汙染造成的各種疾病。從19世紀中葉到20世紀初,雖然汙水開始集中收集,但是並不做什麽處理,基本上收集之後直接排進附近水體。

二十世紀三十年代以後,隨著城市人口的進一步增加,汙水排放量已經超過了大自然的自我淨化能力。人們逐漸意識到汙水排放對環境的危害,環保意識逐漸加強。學術界工程界都開始重新認識對汙水的處理,政府也開始出台各種法律限製甚至禁止汙水排放,分流製管網逐漸成為主流。

今天,工程界普遍的認識仍然是合流製和分流製各有千秋。在人口非常密集的城市中心,合流製管網應該優先考慮,而在人口密度較低的地區,分流製管網更優。主要是考慮到造價和城市中心的雨水因為麵源汙染,應該集中處理。

合流製管網最大的問題就是在大雨的時候汙水溢流的問題。因為汙水和雨水不分,當雨量過大,超過了汙水處理廠的處理能力的時候,隻好把多餘的汙水不經處理直接排放。對環境造成嚴重汙染。自90年代起,美國各大城市花費巨資對合流製管網溢流問題進行整治,通過有效管理和控製,一方麵能減少甚至停止汙水排放,另一方麵又能有效的對雨水進行管理,減少城市內澇。

近些年,隨著低影響開發,海綿城市等新設計理念的出現,在汙水收集和處理方麵更加環境友好,也更注重長久發展。在先前的一篇博客中我曾經說過人類在用水中要遵循天道。在排汙的過程中,同樣要遵循天道。
 

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評論
康賽歐 回複 悄悄話 謝謝科普!
想家的人1963 回複 悄悄話 至少在多倫多這邊的新建小區是這樣的:人工湖四周種了不少蘆葦,放了一些魚苗,會有大小鳥類棲息,環湖有步道,長椅
白水之魚 回複 悄悄話 謝謝二位解釋,以前不明白為什麽很多新建小區都有一個蓄水池。
曉龍東雲 回複 悄悄話 回複 '想家的人1963' 的評論 : 謝謝留言。是的,這是一種新的環境友好的設計理念,沒有雨水管道,雨水就地處理。可以保證地下水的回灌,減小對自然環境的破壞和汙染。如果小區比較大,還有可能為居民營造一個休閑的好去處。
想家的人1963 回複 悄悄話 現在新的小區都有雨水收集係統,每個小區的低窪處會挖掘一個小的人工湖。暴雨時可以起到蓄水的作用
曉龍東雲 回複 悄悄話 回複 '白水之魚' 的評論 : 源頭控製也很重要。通過在住宅區建設雨水花園,城市路麵和停車場采用透水介質,樓頂建綠色屋頂,等等辦法,可以有效減少進入合流製汙水管的雨水,大大降低溢流排放。另外就是對公眾宣傳科普。如果你居住的地區是合流製汙水係統,截留屋頂流下的雨水,把雨水引到附近的樹林,減小進入汙水管的雨水,那麽你為減排就做出了重要貢獻。
曉龍東雲 回複 悄悄話 回複 '白水之魚' 的評論 : 是個問題,夏天如果某個beach被暫時關閉,多半是因為合流製汙水的排放。美國國家環保局對於在什麽地方排放,每年可以排放多少都有規定。從90年代開始要求各城市製定減排的長遠規劃。比如,紐約在過去20年已經在汙染最嚴重的四個海灣建了四個巨大的儲水罐,大雨的時候,把不能處理的汙水先集中存儲在大罐中,等大雨過去,再把儲水罐中的汙水送到處理廠處理。
白水之魚 回複 悄悄話 這樣的話水源可能被致病微生物如大腸杆菌等汙染,視乎是挺嚴重的問題,相關行業是如何考慮這個問題的?
曉龍東雲 回複 悄悄話 回複 '白水之魚' 的評論 : 謝謝你這麽用心。是的,下大雨的時候會有部分汙水未經處理直接排放。
白水之魚 回複 悄悄話 很多大城市都還有合流製汙水係統,按照圖1所示,汙水是不是有可能未經處理,直接排放到江河?完全外行請教。
曉龍東雲 回複 悄悄話 回複 '白水之魚' 的評論 : 汙水包括廁所的汙物,經過沉澱,液體部分排入江河,固體部分燒埋。現在美國的很多大城市都還有合流製汙水係統,一方麵發揮其減少內澇的積極作用,另一方麵通過各種手段控製溢流。大約從20世紀30年代開始美國建造了大量的汙水處理廠,汙水處理工藝也越來越完善。目前汙水處理廠出流一般都比天然水體的水質好。
白水之魚 回複 悄悄話 謝謝介紹。不曾想象,將汙水不經處理直接排入自然持續了如此長時間。汙水包括廁所汙物嗎?今天美國還有沒有“合流係統”?
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