環(huán)境工程
背景技術(shù)：
：
目前，就國(guó)內(nèi)而言，據(jù)報(bào)道珠三角的河涌環(huán)境工程中，有廣州市車陂涌的引進(jìn)新理念治污工程、東壕涌的深隧工程、正在實(shí)施的新市涌截污管網(wǎng)工程以及其他河涌的雨污分流工程、疏浚清淤工程、引水補(bǔ)水工程、引水沖洗工程等。
此處用廣州市的河涌雨污分流工程與印度Banglare市利用天然渠道排除廢水的例子作對(duì)比。
先看廣州市的河涌雨污分流工程。第一，河涌雨污同流是由河涌所處地形的集水功能和水往低處流的自然屬性形成的，是地表水的自然功能。如果說(shuō)是把雨水、污水分開(kāi)，雨水走河涌，污水走管道，這只能是把下水管道中的雨水、污水分開(kāi)。那剩下的地表水與落在地表上的雨水怎么分？分不分？連雨污同流是天然生成的道理都不懂，可見(jiàn)雨污分流的說(shuō)法、做法都缺乏基本的自然常識(shí)。第二，上世紀(jì)七十年代后珠三角城鄉(xiāng)迅速發(fā)展，城市廢水以及工業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)、旅游餐飲服務(wù)等行業(yè)產(chǎn)生的大量未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)的廢水排入珠三角河網(wǎng)。令河涌的自凈作用小于污染物的數(shù)量，造成河涌污染。致使河涌發(fā)黑發(fā)臭。在未弄清什麼是河涌污染之前，搞河涌雨污分流工程，可見(jiàn)這是不講科學(xué)的蠻干。第三，1998年廣東省根據(jù)《中華人民共和國(guó)水污染防治法》制定了《廣東省珠江三角洲水質(zhì)保護(hù)條例》(1998年11月27日廣東省第九屆人大常委會(huì)第六次會(huì)議通過(guò)。)條例共37條。第二條是：本條例適用于珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)的地表水體水質(zhì)保護(hù)。第三十七條是：本條例自1999年1月1日起施行。條例從開(kāi)始實(shí)施至今已16年了，媒體還不時(shí)地報(bào)道經(jīng)治理的河涌水質(zhì)是地表水質(zhì)劣五 類。放著依法保護(hù)地表水體水質(zhì)的正經(jīng)事不做，而堅(jiān)持搞雨污分流工程，可見(jiàn)其仍在走違背科學(xué)的道路。第四，河涌雨污分流工程帶來(lái)了嚴(yán)重后果。令河涌干枯斷流，照舊發(fā)黑發(fā)臭。對(duì)此最好的做法是及時(shí)檢討吸取教訓(xùn)。想不到卻由此衍生出河涌引水補(bǔ)水工程、河涌引水沖洗工程。這可是一類還不清的債務(wù)、洗不凈屁股的工程。在違背科學(xué)的道路上越走越遠(yuǎn)。
再看印度Banglare市的成功的例子：錢易、米祥友在其主編的《現(xiàn)代廢水處理新技術(shù)》(中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社ISBN7-5046-0957-9/X·27)上介紹的印度的成功的例子：“Banglare市位于海拔900米的高原，全年溫度為7.7～38.8℃，每日排出廢水7萬(wàn)m3。該市利用三條坡度分別為1∶50、1∶100、1∶800的天然渠道排除廢水，渠道兩側(cè)生長(zhǎng)了大量生物膜，渾濁的廢水流經(jīng)1.6～8.0公里后即變得很清澈，在澄清區(qū)可觀察到大量纖毛蟲(chóng)，經(jīng)過(guò)天然凈化的廢水被用作灌溉水或洗滌水，就這樣不化處理費(fèi)用完成了廢水處理，還為下游村莊提供了新水源”。
兩者對(duì)比，公眾一眼就能看清的是效果：
廣州市治理河涌的雨污分流工程，是被公眾稱為燒錢工程。
印度Banglare市的例子，是不化處理費(fèi)用完成了廢水處理的工藝。
往深處看，印度是在合理利用自然資源的途徑上處理城市廢水。廣州市搞雨污分流工程，再搞污水輸送管道工程、污水處理廠工程、污泥脫水工程，工程沒(méi)完沒(méi)了。
再往深處看，看到自然資源與天然渠道的關(guān)系，自然資源與被污染河涌的關(guān)系。
“環(huán)境工程學(xué)(environmentalengineering)環(huán)境科學(xué)的一個(gè)分支。運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法，防治環(huán)境污染，保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量，并研究合理利 用自然資源的技術(shù)途徑和技術(shù)措施。”(《環(huán)境工程學(xué)》中國(guó)大百科全書(shū)出版社內(nèi)部發(fā)行書(shū)號(hào)0214.000)
環(huán)境工程學(xué)與背景技術(shù)也能拉上關(guān)系，是的。隨著系統(tǒng)工程、創(chuàng)造工程、運(yùn)籌學(xué)、電子計(jì)算機(jī)科學(xué)等的發(fā)展，一種嶄新的設(shè)計(jì)方法——系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在工程技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用，日益受到人們的重視，是設(shè)計(jì)工程師必須掌握的最基本的設(shè)計(jì)方法之一。“運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法，防治環(huán)境污染，保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量，并研究合理利用自然資源的技術(shù)途徑和技術(shù)措施?！?。這句話是用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)環(huán)境工程學(xué)的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先把環(huán)境工程當(dāng)成一個(gè)系統(tǒng)。這句話說(shuō)出構(gòu)成環(huán)境工程系統(tǒng)的兩個(gè)元素：
1、明確系統(tǒng)的整體功能目標(biāo)“防治環(huán)境污染，保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量”；
2、明確系統(tǒng)的整體約束條件“運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法，并研究合理利用自然資源的技術(shù)途徑和技術(shù)措施?！?。
河涌治理不能離開(kāi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。把系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到河涌治理設(shè)計(jì)，是環(huán)境工程學(xué)跟上科學(xué)技的發(fā)展的需要，是順應(yīng)科學(xué)技術(shù)飛快發(fā)展時(shí)代潮流的背景技術(shù)。背景技術(shù)中有時(shí)代背景，總比沒(méi)有的好。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：
應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，把河涌治理工藝作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究，通過(guò)系統(tǒng)分析和系統(tǒng)綜合等一系列步驟，尋找河涌治理工藝(下稱系統(tǒng))方案。
系統(tǒng)初步方案
明確系統(tǒng)功能目標(biāo)和約束條件：
運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法，防治河涌環(huán)境污染，保護(hù)和改善河涌環(huán)境質(zhì)量，并研究合理利用自然資源的技術(shù)途徑和技術(shù)措施。
系統(tǒng)的特殊要求：政府依法履行防治河涌環(huán)境污染，保護(hù)和改善河涌環(huán)境 質(zhì)量的職能、職責(zé)。
2、系統(tǒng)零部件功能結(jié)構(gòu)的合成
2.1合理利用自然資源的技術(shù)途徑：
河涌全流程。河涌全流程的自然資源及河涌沿途附近環(huán)境的自然資源能把整個(gè)系統(tǒng)連貫起來(lái)，且融匯到河岸的曲直，河床的深淺，灘涂，河灣，泥潭，清潭以及河床中的淤泥、沙石之中。從河涌源頭到河涌出水口，能連續(xù)地秉承河涌自身具有的自凈作用。
河涌全流程所覆蓋的土地資源是自然資源的載體，同時(shí)也系統(tǒng)的載體。能就地接納、凈化市政排污管網(wǎng)排放的污水。
河涌全流程集雨面積內(nèi)的集水功能分布在河涌?jī)蛇?。是由河涌所處的地形和水往低處流的自然屬性形成的自然資源。
河涌集雨面積內(nèi)的雨水(包括洪水)以及河涌全流程匯集起來(lái)的等各類地表水，既是河涌全流程凈化的對(duì)象，又是增強(qiáng)河涌自凈作用的自然資源。
江河湖海等天然水體的自凈作用，主要來(lái)自氣液傳質(zhì)界面、光觸化學(xué)氧化界面上的凈化作用。河涌全流程水體的表面積的大小意味著河涌水體自凈作用的大小。河涌全流程水體的表面積的大小跟隨河涌徑流量的大小而變化。河涌全流程水體的表面積是自然資源。
河涌全流程的落差是河涌水體重力位置勢(shì)能的體現(xiàn)，重力位置勢(shì)能是自然資源。
河涌所處環(huán)境中的各種自然資源都是可再生資源(滅絕物種除外)。受污染破壞、損害的自然資源能在系統(tǒng)中再生，是合理利用自然資源的技術(shù)途徑之一。
2.2合理利用自然資源的技術(shù)措施：
沿河涌全流程根據(jù)河涌灘涂、河灣、清潭、泥潭及現(xiàn)有建、構(gòu)筑物的用途 等情況，選擇適合位置建筑配置曝氣堤堰、功能池、分離池、提升配套、提液配套、二沉池、河涌出口，設(shè)計(jì)它們?cè)谶\(yùn)作途徑上的配套合作關(guān)系，讓它們充分體現(xiàn)出工程技術(shù)原理、方法的運(yùn)用。
2.3說(shuō)明系統(tǒng)的特殊要求：
河涌所在地政府依法履行防治河涌環(huán)境污染，保護(hù)和改善河涌環(huán)境質(zhì)量的職能、職責(zé)。
2.4零部件功能結(jié)構(gòu)的合成：
合理利用自然資源的技術(shù)途徑、合理利用自然資源的技術(shù)措施、運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法、說(shuō)明系統(tǒng)的特殊要求。
3、找出每個(gè)功能因素的局部解
3.1曝氣堤堰：
曝氣堤堰能把分散在一定長(zhǎng)度內(nèi)的河涌落差聚集到一個(gè)截面上。讓水在堤堰上游逗留一定的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間在活性污泥工藝中稱為水力停留時(shí)間。水力停留時(shí)間越長(zhǎng)，剩余污泥越少。在生物的參與下，水力停留令河涌物質(zhì)的循環(huán)利用漸臻佳境。
曝氣堤堰蓄水能令其上游段水位升高直至溢流。水位升高拓寬了河涌水面面積。氣液傳質(zhì)界面、光觸化學(xué)氧化界面隨之拓寬。河涌水體氣液傳質(zhì)界面的凈化作用、光觸化學(xué)氧化界面的凈化作用同時(shí)得到提升。
曝氣堤堰上設(shè)置曝氣裝置，使溢流水體呈幕布形狀或線條形狀懸空垂直落下，再次擴(kuò)展河涌水體氣液傳質(zhì)界面、光觸化學(xué)氧化界面。形成水在氣中流、水在日光中流的曝氣、日光浴凈化作用。
3.2功能池：
功能池上部是曝氣裝置，具有水在氣中流、水在日光中流的曝氣、日光浴 凈化作用。池底部是活性污泥混合液儲(chǔ)存區(qū)，儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)的回環(huán)渠道中有潛污推流機(jī)、潛污泵。蓄洪時(shí)段進(jìn)入池內(nèi)的洪水首先經(jīng)過(guò)池上的曝氣裝置接受水在氣中流的曝氣、日光浴掙化作用。進(jìn)入池內(nèi)的洪水由潛污泵提升反復(fù)送進(jìn)池上曝氣裝置，反復(fù)接受水在氣中流的曝氣、目光浴凈化作用，形成池內(nèi)循環(huán)。蓄洪作業(yè)結(jié)束，河涌還存在洪水的延時(shí)效應(yīng)，會(huì)形成水量水質(zhì)的負(fù)荷沖擊，為增強(qiáng)抗負(fù)荷沖擊能力，池內(nèi)循環(huán)需跟隨延時(shí)，延時(shí)時(shí)段長(zhǎng)短視實(shí)際情況決定?？关?fù)荷沖擊時(shí)段結(jié)束，啟動(dòng)提升配套運(yùn)作，調(diào)節(jié)運(yùn)行水量，使功能池進(jìn)入儲(chǔ)水防旱狀態(tài)。此時(shí)從功能池流回河涌的水已是活性污泥混合液，一座座功能池使整條河涌即時(shí)進(jìn)入活性污泥法的運(yùn)行狀態(tài)。
功能池調(diào)節(jié)雨季和旱季水量的功能，同時(shí)是保護(hù)自然資源的功能之一。洪澇和亢旱是河涌常見(jiàn)的自然災(zāi)害。自然資源隨時(shí)可能在一旬暴雨半伏亢旱中遭受損害破壞。蓄洪卻澇、儲(chǔ)水防旱是有自然資源可利用的保障之一。
功能池從兩方面調(diào)節(jié)水質(zhì)。一是池內(nèi)循環(huán)凈化洪水，一座座功能池對(duì)儲(chǔ)蓄的洪水進(jìn)行凈化，使之成為活性污泥混合液。二是對(duì)進(jìn)入池內(nèi)的水體的曝氣、日光浴凈化作用。
3.3分離池：
平時(shí)是提升配套的組成部分。在洪水期對(duì)洪水進(jìn)行快速處理。洪水量大混濁狀況復(fù)雜，主要進(jìn)行油水分離和泥沙絡(luò)合沉降分離，保障設(shè)備管道正常暢通，令工藝運(yùn)作穩(wěn)定。
3.4提升配套：
提升配套把提升的河涌水輸送到在其上游的功能池。經(jīng)過(guò)功能池回流到河涌。這過(guò)程的功能要從兩方面來(lái)看。
第一，從利用自然資源的技術(shù)途徑上看，這是在技術(shù)途徑上走回頭路，是 重復(fù)地利用了從功能池到提升配套這一段途徑上的自然資源。利用自然資源體現(xiàn)出來(lái)的是凈化能力。重復(fù)地利用自然資源，意味著使一段河涌的凈化能力變成了兩段河涌的凈化能力。一座座功能池與一段段提升配套的聯(lián)合運(yùn)作，使一條河涌的凈化流程變成了兩條河涌的凈化流程。這意味著從河涌源頭到河涌出口，河涌的凈化能力增強(qiáng)加了一倍。
第二，從利用自然資源的技術(shù)措施上看，是一座座功能池與一段段提升配套的聯(lián)合運(yùn)作，是一座座功能池的曝氣、日光浴凈化作用的重復(fù)；是一座座曝氣堤堰一次次延長(zhǎng)水力停留時(shí)間、一次次水位上漲擴(kuò)展氣液傳質(zhì)界面、光觸化學(xué)氧化界面的重復(fù)；是一次次溢流形成水在氣中流、水在日光中流的曝氣、日光浴凈化作用的重復(fù)；是河岸的曲直，河床的深淺，灘涂，河灣，泥潭、清潭以及河床中的淤泥、沙石的凈化作用的重復(fù)。這是河涌從源頭到河涌出口凈化作用的重復(fù)，這一重復(fù)可不是一般的重復(fù)，而是數(shù)列式的重復(fù)，可令系統(tǒng)以十?dāng)?shù)倍的能力增強(qiáng)河涌的凈化能力。
3.5提液配套：
提液配套提升活性污泥混合液可以分別輸送到各個(gè)功能池，是系統(tǒng)的調(diào)度員，誰(shuí)急需優(yōu)先給誰(shuí)。使系統(tǒng)具備特發(fā)事件的應(yīng)急能力。
3.6、二沉池：
儲(chǔ)備濃度較高的活性污泥混合液，以提高抗負(fù)荷沖擊能力。在洪水過(guò)后河涌會(huì)遺留下水量水質(zhì)的沖擊負(fù)荷。對(duì)此河涌需有一定的承受能力，以保持工藝正常運(yùn)行。
3.7河涌出口：
是按相應(yīng)法律法規(guī)設(shè)置的排放口，安裝在線檢測(cè)儀，接受接納水體的監(jiān)督，同時(shí)能控制接納水體的倒灌。
4、相容的局部解組成系統(tǒng)方案
4、1相容的局部解：
4.1.1系統(tǒng)的功能目標(biāo)和約束條件體現(xiàn)在河涌全流程上；
4.1.2系統(tǒng)的特殊要求體現(xiàn)在防治河涌環(huán)境污染，保護(hù)和改善河涌環(huán)境質(zhì)量上；
4.1.3河涌全流程是合理利用自然資源的技術(shù)途徑；
4.1.4合理利用自然資源的技術(shù)措施設(shè)置在河涌全流程上；
4.1.5技術(shù)途徑和技術(shù)措施運(yùn)作的功能體現(xiàn)在河涌全流程上；
4.1.6工程技術(shù)的原理和方法的運(yùn)用體現(xiàn)在河涌全流程上；
4.1.7河涌自身具有的自凈作用由河涌全流程秉承；
4.1.8提液配套與二沉池配合運(yùn)作，使河涌全流程具備特發(fā)事件的應(yīng)急能力和抗負(fù)荷沖擊能力。
可見(jiàn)系統(tǒng)的局部解相容于河涌全流程上。
4.2相容的局部解組成系統(tǒng)方案：
系統(tǒng)的功能目標(biāo)和約束條件：防治河涌污染，改善河涌環(huán)境質(zhì)量，蓄洪卻澇、儲(chǔ)水防旱，保護(hù)自然資源。運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法、研究合理利用自然資源的技術(shù)途徑和技術(shù)措施，恢復(fù)涌環(huán)境機(jī)能。設(shè)計(jì)運(yùn)行安全可靠、穩(wěn)定、持續(xù)、持久的系統(tǒng)。
系統(tǒng)的特殊要求：河涌所在地政府依照相應(yīng)的法律法規(guī)履行防治河涌污染，改善河涌環(huán)境質(zhì)量的職能、職責(zé)。
5、自我評(píng)價(jià)系統(tǒng)是較佳的方案
5.1系統(tǒng)功能目標(biāo)中的“蓄洪卻澇、儲(chǔ)水防旱，保護(hù)自然資源?！睆?qiáng)調(diào)自然資源得到保護(hù)，利用自然資源才有保障。
5.2系統(tǒng)與相應(yīng)的環(huán)保法規(guī)相配套?？纱偈狗乐魏佑课廴荆纳坪佑凯h(huán)境質(zhì)量，保護(hù)自然資源成為全社會(huì)的共識(shí)與共同的行為、行動(dòng)。
5.3自然資源的系統(tǒng)化利用與科學(xué)可靠的保護(hù)；被污染損害、破壞的自然資源的再生；河涌污染的治理與環(huán)境機(jī)能的恢復(fù)在同一系統(tǒng)中同步進(jìn)行，同步實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有衍生工程、不留尾巴工程。
5.4經(jīng)濟(jì)適用，功能全。與活性污泥法城市污水處理廠比較，省去了污水廠、污水遠(yuǎn)距離輸送管道、污泥壓濾脫水、污泥消化處理等大筆的工程建設(shè)費(fèi)用。
5.5蓄洪卻澇安全可靠。蓄洪卻澇能力的設(shè)計(jì)，是由河涌集雨面積的大小、氣象地方志上最大暴雨的降水量、氣象的當(dāng)前預(yù)報(bào)以及河涌自身的排洪能力確定的。比起深隧工程的“把五年一遇提高到十年一遇”更能令人放心。
5.6設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用少，易于管理。
5.7系統(tǒng)使河涌常年水量水質(zhì)穩(wěn)定可靠。給河涌沿途兩邊及其附近的水生、陸生生物帶來(lái)了適宜的生存繁衍場(chǎng)所，各種各樣的動(dòng)植物、微生物繁衍不息。在生物的參與下，河涌及其附近環(huán)境中的能量以特定的方式流動(dòng)著，各種化學(xué)元素經(jīng)過(guò)一定的反應(yīng)而被反復(fù)利用。河涌及其附近環(huán)境在這種循環(huán)不息的交流中，維持著動(dòng)態(tài)平衡，維持著有利于生命活動(dòng)的特定狀態(tài)。這正是河涌及其附近環(huán)境所需要的環(huán)境機(jī)能。
6、相容的局部解組成的系統(tǒng)方案可作為定形方案。
附圖說(shuō)明：圖1為方案運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法，研究利用自然資源的技術(shù)途徑和技術(shù)措施的原理示意簡(jiǎn)圖。
如圖所示：1.表示二沉池；2.表示提液配套；3.表示分離池；4.表示功能池；5.表示提升配套；6.表示曝氣堤堰；7.表示河涌出口。
具體實(shí)施方式
系統(tǒng)的具體實(shí)施方式，能有失敗的和成功的工程實(shí)例供參照較好。
1、前面說(shuō)到的廣州市的工程實(shí)例都是失敗的，只能從中吸取有益教訓(xùn)。
2、印度Banglare市的例子，是不化處理費(fèi)用完成了廢水處理的工藝。其之所以成功，在于廢水處理利用的是天然渠道中的凈化工藝，在于天然渠道有足夠大的自凈作用和政府對(duì)環(huán)境與環(huán)境工程的依法管理。
3、在本發(fā)明內(nèi)容部分，已把河涌合理利用自然資源的功能因素與系統(tǒng)融合成一體，系統(tǒng)以十?dāng)?shù)倍的能力增強(qiáng)河涌的凈化能力的過(guò)程和對(duì)工程技術(shù)的原理、方法的運(yùn)用說(shuō)得很清楚。完全有能力調(diào)整被污染河涌自凈作用與污染物數(shù)量之間的關(guān)系。令污染物數(shù)量逐漸減少，直至大大小于自凈作用，回到天然河涌的狀態(tài)?？梢宰鳛榫唧w實(shí)施方式。
然而，出于兩個(gè)方面的考慮，具體實(shí)施方式還有另辟蹊徑的空間。
第一鑒于河涌本身就是自然資源合成的完善的功能結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)的具體實(shí)施方式還是先實(shí)施系統(tǒng)的特殊要求(如廣州市就是執(zhí)行《廣東省珠江三角洲水質(zhì)保護(hù)條例》)和蓄洪卻澇、儲(chǔ)水防旱。進(jìn)行觀察，如能奏效，即可到此為止。如效果不夠清晰再一步步遞增工程量，盡最大限度減少治理工程量，減少治理痕跡。盡最大限度保存、保留河涌原貌，保存、保留自然資源。
第二河涌治理是一項(xiàng)與社會(huì)公眾關(guān)系密切的公共事業(yè)工程。在今天互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，走集思廣益的道路要比開(kāi)“諸葛亮?xí)焙?。多社?huì)層面的參與，多學(xué)科知識(shí)的交匯，多方面利益的碰撞，既能增進(jìn)友誼，又可獲得智慧的決策。