曾 波， 施青軍，查凱
(青島市排水管理處， 山東青島 266071)

　　摘　要：應用系統(tǒng)論原理對污水處理與中水回用系統(tǒng)進行分析以便能動地加以控制和調(diào)整，使系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)化。?
　　關鍵詞：污水處理；中水回用；系統(tǒng)論?
　　中圖分類號：X703
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)06-0082-03

　　城市污水處理與中水回用設施作為一種系統(tǒng)，可應用系統(tǒng)論原理對其工程建設、運行管理和后續(xù)發(fā)展加以分析、研究，現(xiàn)以青島為例進行系統(tǒng)分析、優(yōu)化。

1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 組成
　　該市污水實行區(qū)域集中處理，二級處理尾水直接排海或用于生產(chǎn)中水，現(xiàn)有污水處理廠4座、中水生產(chǎn)廠1座、雨污水管道700 km、排水泵站18座、服務面積為120km²、服務人口為140萬。城市排水實行雨、污分流制。?
1.2 運行管理體制
　　污水處理廠和中水廠都是以政府投資或政府投資與外國贈款、貸款等方式建成的。青島市排水管理處負責市內(nèi)四區(qū)城市污水處理設施的行政管理和養(yǎng)護運行、排水水質(zhì)監(jiān)測。污水處理廠按照海泊河、李村河、團島、麥島4個區(qū)域污水匯集水系設置。城市污水處理費由自來水公司代收。污水處理設施養(yǎng)護、運行費用在2000年以前實行事業(yè)性管理，之后則開始實行財政大包干和企業(yè)化管理。?
1.3 污水處理廠概況
　　污水廠概況見表1。

表1　 污水廠概況 廠名 處理工藝 處理能力(10⁴m³/d) 占地(hm²) 匯水面積?(km²) 服務人口(萬) 出水水質(zhì) 海泊河污水處理廠 A—B工藝 8 13 24 53 二級 李村河污水處理廠 改良A/O 8 15.5 29 25 二級 團島污水處理廠 A/O/O 10 13 10.6 26 二級 麥島污水處理廠 深海排放 10 9 35 29 　

1.4 污水處理產(chǎn)物的利用
　　① 沼氣。供職工食堂爐灶、沼氣鍋爐、沼氣發(fā)動機作燃料，可滿足污水廠供熱量的80%～90%。?
　　② 中水。海泊河廠于1999年建成一座中水生產(chǎn)廠，生產(chǎn)能力為4×10⁴m³/d。利用二級出水經(jīng)過絮凝、沉淀、脫色、消毒、過濾等工序生產(chǎn)出符合國家《生活雜用水水質(zhì)標準》的中水，供周圍5km范圍內(nèi)約20個單位作冷卻、洗滌、綠化、衛(wèi)生、施工等雜用。　　③ 污泥的開發(fā)利用。直接做綠化底肥用于改良土壤；作為菌種啟動新建污水處理廠；研制有機復合肥、建筑材料、燃料等。

2 　系統(tǒng)分析與綜合優(yōu)化

　　系統(tǒng)分析的目的在于考察其結構是否完善、存在何種缺陷、優(yōu)化的程度如何、系統(tǒng)效應如何，以判明系統(tǒng)的發(fā)展方向及能動地加以控制和調(diào)整，使系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)化。?
現(xiàn)應用系統(tǒng)論基本原理從不同角度對系統(tǒng)加以考察分析。
2.1 應用整體性原理
　　根據(jù)整體性原理，對環(huán)境效益和社會效益僅需作定性分析，對經(jīng)濟效益則應定量考察。顯然，只要城市污水處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)收集、輸送和處理污水并達標排放尾水，則其環(huán)境和社會效益就應為正效應，而且城市污水處理率越高，其正效應越大。按此標準，目前青島城市污水處理率已達50%，環(huán)境和社會效益已經(jīng)實現(xiàn)正效應。?
　　由于該市城市污水處理與回用系統(tǒng)實行企業(yè)化管理，城市污水處理費用已按照運行管理成本確定(不包括回用水設施的建設、運行管理費)，在這種情況下的經(jīng)濟效益視為零效應。?
　　然而，企業(yè)化管理的目標是追求利潤最大化即實現(xiàn)經(jīng)濟效益的正效應，其方法無非是開源節(jié)流(節(jié)流即對內(nèi)挖潛，降低運行管理成本；開源即實現(xiàn)污水處理產(chǎn)物的資源化，主要是尾水的資源化，通過中水回用實現(xiàn)盈利)。?
　　欲實施中水回用工程就必須建設中水生產(chǎn)廠、敷設中水供給管道，只有中水銷售收入超過工程建設成本與生產(chǎn)運行成本才能實現(xiàn)經(jīng)濟效益。?
2.2 應用結構性原理
　　系統(tǒng)的結構性原理提示人們在研究和創(chuàng)建系統(tǒng)時，應當按照系統(tǒng)整體性的要求，先設計出合理的結構框架，然后將各要素組合成層次分明、秩序井然的系統(tǒng)。?
　　① 按污水匯集水系可分為海泊河、李村河、團島、麥島4個區(qū)域子系統(tǒng)。?
　　② 按設施及功能可分為6個子系統(tǒng)：a.污水供給系統(tǒng)；b.污水處理系統(tǒng)；c.尾水排海系統(tǒng)；d.二級處理尾水供應系統(tǒng)；e.中水生產(chǎn)系統(tǒng)；f.中水供給系統(tǒng)。?
　　③ 按管理職能可分為5個子系統(tǒng)：a.行政管理子系統(tǒng)；b.污水處理子系統(tǒng)；c.中水回用子系統(tǒng)；d.水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)；e.城市污水處理及中水收費子系統(tǒng)。?
2.3 應用動態(tài)性原理
　　青島城市污水處理與中水回用系統(tǒng)實行企業(yè)化管理后的首要問題便是如何解決系統(tǒng)的自主管理問題，即必須盡快轉變行政管理子系統(tǒng)的職能，提高系統(tǒng)的自組織、自適應、自控制等能力，在市場經(jīng)濟條件下開展資本運營，降低污水處理成本，規(guī)劃建設后續(xù)工程、組織中水生產(chǎn)和銷售。?
　　其次，要控制中水回用子系統(tǒng)從點到面穩(wěn)步發(fā)展，避免中水的供需脫節(jié)，以免給整個城市污水處理與回用系統(tǒng)帶來長期的不利影響。?
2.4 應用相關性原理
　　相關性原理提示人們重視系統(tǒng)的全局性和平衡性，通過加強薄弱環(huán)節(jié)、抑制膨脹因素，把各種影響因素都控制在合理的限度內(nèi)，從而控制系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)模和速度。?
對青島而言，主要存在以下幾個影響因素：?
　　① 建設、運營資金?
　　城市污水處理與回用系統(tǒng)原屬公益事業(yè)，其建設和運行費用由財政負擔，實行企業(yè)化管理后首先面臨資金缺口問題。?
　　城市污水處理子系統(tǒng)已經(jīng)基本建成，除系統(tǒng)運行管理費外，已無需較大的固定資產(chǎn)投資；而中水回用子系統(tǒng)剛剛建成1座中水生產(chǎn)廠，其供給管網(wǎng)遠未建成，尚需較大規(guī)模的投入。這部分投資可從以下途徑取得：?
　　a.成本節(jié)余?
　　由于現(xiàn)行城市污水處理費的價格是按照事業(yè)性管理體制下的管理成本確定的，在實行企業(yè)化管理后尚有降低運行管理成本的余地。?
　　b.社會融資?
　　籌建中水股份公司，通過引進外資、發(fā)行股票、企業(yè)債券或銀行貸款募集資金，以中水銷售利潤分紅、付息或還貸。?
　　② 系統(tǒng)安全隱患?
　　由于污水處理廠均采用生物降解工藝，來自原水和其他污染源的劇毒或高濃度污染物可能殺死用于處理污水的微生物，導致污水廠停運，從而影響到整個城市污水處理與回用系統(tǒng)的正常運行。?
　　③ 中水產(chǎn)量限制?
　　理論上，城市的污水排放量一般為自來水用量的50%左右，即使二級處理尾水排放量無損耗地轉化為中水，其產(chǎn)量也必低于城市用水量的50%。按照青島市現(xiàn)在的污水處理率約為50%計算，目前中水的最大產(chǎn)量不會超過城市自來水用量的25%，遠期最大產(chǎn)量不會超過50%，因此中水生產(chǎn)廠的設計最大產(chǎn)量、城市規(guī)劃設置中水供給管網(wǎng)均不應超出以上限制，以避免不必要的資金和資源浪費。
　　④ 中水價格限制?
　　由于中水的用途較自來水有局限性，僅能在生活雜用水等方面使用，因此其價格必然低于自來水，并因價格低廉而在生活雜用水市場上具有一定競爭力。?
　　上述因素決定了中水的利潤空間有限，中水是否能盈利、城市污水處理與回用系統(tǒng)能否發(fā)展壯大，其決定性因素是系統(tǒng)的管理模式和管理水平。?
2.5 應用綜合優(yōu)化原理
　　系統(tǒng)的綜合優(yōu)化是使系統(tǒng)調(diào)整、發(fā)展到功能最佳的狀態(tài)。?
　　青島市污水處理與回用系統(tǒng)的綜合優(yōu)化可以分以下兩部分。?
　　① 污水處理子系統(tǒng)的優(yōu)化?
　　由于污水處理子系統(tǒng)已發(fā)展到一定規(guī)模，其結構基本完整，運行管理水平較高，因此目前的基本任務不是實施新的建設工程，而是對原有設施的改造即加強管理、提高效率、降低成本，增大系統(tǒng)正效應，保證經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的增長。?
　　a.實施流域截污工程?
　　青島市城市排水實行雨、污分流制，然而由于種種原因，雨、污混流現(xiàn)象十分突出，不但影響城市污水處理率，而且嚴重影響近海海域環(huán)境質(zhì)量。該市自1999年3月起實施截污工程(包括擴建、改造泵站及實施雨、污分流)，大大提高了城市的污水處理率，改善了生態(tài)環(huán)境，促進了城市經(jīng)濟和旅游、衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展。?
　　b.實行污水處理區(qū)域管理?
　　青島市目前在麥島區(qū)域子系統(tǒng)試行“水系管理”新體制，即由麥島污水處理廠自行供給、處理污水。將污水供給與處理單位合二為一，在整個區(qū)域子系統(tǒng)內(nèi)實行統(tǒng) 一的調(diào)度管理，有利于提高區(qū)域污水處理率、協(xié)調(diào)污水供給量和時間、降低污水處理總成本 。
　　c.強化系統(tǒng)安全控制?
　　控制系統(tǒng)的安全隱患，凡是貯存、生產(chǎn)或排放危險化學品的單位均須置于水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)的監(jiān)控之下，并應制定可行的應急措施以便應付突發(fā)事件。?
　　d.建設水系調(diào)流設施?
　　青島市由于實行分區(qū)集中處理污水體制，若某污水廠因事故等原因停產(chǎn)，其所承擔的污水可調(diào)流至其他污水處理廠。若要在水系之間實現(xiàn)污水量的可調(diào)，則應規(guī)劃建設調(diào)流泵站。
　　② 中水回用子系統(tǒng)的發(fā)展?
　　由于青島市的中水回用事業(yè)剛剛起步，目前只在海泊河廠內(nèi)建成1座中水生產(chǎn)廠，故近期的基本任務主要是實施建設工程，盡快敷設中水供給管網(wǎng)，完善區(qū)域的中水回用子系統(tǒng)，爭取獲得良好的經(jīng)濟效益；而中遠期的基本任務是在全市范圍內(nèi)推廣中水回用，將中水廣泛應用于城市供暖、工業(yè)冷卻、施工、綠化、景觀用水等各個領域。?
　　青島市通過對城市污水處理與中水回用系統(tǒng)的綜合優(yōu)化，必然會實現(xiàn)城市污水資源化和系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

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　　收稿日期：2002-02-25