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考虑到上述挑战,20世纪末瑞典、德国、瑞士等国学者相继提出以源分离为核心的生态排水系统,提出在居民住宅内将粪/尿与生活杂排水分别收集后,再通过分散或组团式的物理或生态技术(如湿地)进行处理及资源和能量的回收利用。与传统的统一收集、统一处理的模式相比,这种方式可有效地提高资源的回收效率,同时也便于回收资源就地回用于景观环境(如图5所示)。目前这种新型模式在技术及管理方面还有待于更进一步的研究和工程实践。上文提到的古罗马的水系统就是一种初级的源分离模式。
也有研究甚至提出新型马桶,直接就地将人体排泄物转化为干净的水、能源和营养物质,如1939年瑞典研制开发的室内堆肥厕所、英国克兰菲尔德大学的纳米膜马桶和“盖茨马桶”等。
04 组团化分散式的水系统布局模式
传统城市水系统收集、输送及处理模式的规模趋向于越来越大,主要考虑规模扩大的经济性,其次也有便于管理等方面的考虑。而从便于污水再生利用的角度出发,小规模的组团化、分散式的污水处理设施布局模式在整体的技术经济性、投资风险控制等方面较大集中式的传统布局模式表现出越来越明显的优势,目前主要在水质安全风险控制、运行管理等方面还存在一些障碍。
思考和小结
城市水系统随着城市社会经济及技术的发展而不断发展,满足了城市对水的各种功能需求。在工业文明的背景下,其发展的历史是以集中式、大规模、以灰色基础设施为主导的:服务范围和设施规模不断扩大,处理工程技术也不断精细化复杂化,但是新问题新挑战依然存在,这些问题促使我们对水系统有了更深入的认识:尽管科学进步使城市涉水学科各专业分工更细、更专业化,但是供排水始终是相互联系、相互影响的,水问题也是相互交织而复杂的;水资源具有可再生性和稀缺性,而水环境容量和水处理效率都具有有限性;生态系统具有复杂性,污染物即便是在极低水平的浓度范围、其对人类及生物健康的影响也可能是累积的、长期的、不可预见的等等。
展望城市水系统的未来,我们更加需要应用系统思维来解决复杂的城市水问题:(1)城市水循环系统除了考虑水资源、水环境、排水安全及水生态修复外,还需要考虑营养物质的循环及能量的流动;(2)城市水系统整体优化解决方案不仅仅是给排水的工程措施,而需要与城市土地利用、景观、建筑等整合在一起统筹考虑,意味着对传统的模式、系统的每个环节都可能带来创新,并建立相应的集成的、可持续的管理措施;(3)城市水系统的发展受到每个城市特定的水资源的条件、气候水文以及社会经济发展水平等因素的影响,每个城市应该都会有适合各自的优化方案。
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