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　　王凱軍：后黑臭河道時代水環(huán)境問題的系統(tǒng)思考

　　我國城市水環(huán)境管理與考核的變化

　　王凱軍教授首先分析了我國正面臨城市水環(huán)境管理重大戰(zhàn)略轉(zhuǎn)折期，表現(xiàn)為四大趨勢：

　　從追求工程結(jié)果到關(guān)注環(huán)境效果的轉(zhuǎn)變：從監(jiān)控重點污染源到監(jiān)控河流斷面水質(zhì)的轉(zhuǎn)變；以前追求點源控制，實行河長制以后，改為考察斷面水質(zhì)，而溢流污染跟斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)密切相關(guān)。

　　主控污染源類型的變化：由控制有機(jī)污染為主轉(zhuǎn)變?yōu)榈�、磷營養(yǎng)元素的控制；下一階段COD不再是主要問題，氮磷才是主要問題。

　　從點源控制到面源控制的轉(zhuǎn)變：水污染控制主戰(zhàn)場由點源控制向流域綜合整治方面轉(zhuǎn)變；

　　從被動防治到主動修復(fù)的轉(zhuǎn)變：最為重要的轉(zhuǎn)變是由被動防治，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃由鷳B(tài)修復(fù)和建設(shè)。特殊地區(qū)主動追求與其經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展相適應(yīng)的更高的環(huán)境質(zhì)量。

　　今后相當(dāng)長的一個時期內(nèi)城市面源污染控制將是重點方向之一。以通州為例，在現(xiàn)有情景下，一場中小型降雨，北運(yùn)河河道水質(zhì)COD迅速由30~40 mg/L升高至70~90 mg/L，要超過20天河道水質(zhì)才能完全恢復(fù)。整個夏季如果有多場降雨，那斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)就存在問題了。以前是一個季度四次監(jiān)測，現(xiàn)在是連續(xù)監(jiān)測，可以看出汛期達(dá)標(biāo)率顯著低于非汛期。

　　我國排水體制與水環(huán)境目標(biāo)管理的不適應(yīng)性

　　我國排水體制已不適應(yīng)環(huán)境管理變化的需求。并非要評價分流制和合流制哪個好，哪個不好，而是目前我國既缺乏對分流制初期雨水污染的制度安排，也缺乏對合流制溢流污染的制度設(shè)計。初期雨水的污染毋庸置疑，據(jù)監(jiān)測，初期雨水污染物濃度遠(yuǎn)高于污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)，而混合雨水污染物濃度仍然達(dá)不到水環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)。

　　從國際上看，歐美等發(fā)達(dá)國家大多數(shù)采取合流制。比如，英國、法國、德國合流制都在70%左右，西班牙更是高達(dá)80%，德國科隆市合流制系統(tǒng)甚至占94%、日本東京合流制系統(tǒng)占90%以上。采用哪種排水系統(tǒng)跟降雨量也沒有關(guān)系。在歐美，降雨量400多毫米的城市有采用合流制的，1000多毫米的城市也有采用合流制的。

　　問題在于我國的合流制跟國際上的不太一樣，我們的是溢流式合流制，而國際上的是截流式合流制。截流倍數(shù)比我國大的多，而且早在綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之前就已經(jīng)對溢流污染有所考慮。合流制系統(tǒng)下，末端污水處理廠在旱季有一半設(shè)施是閑置的，專門用于處理雨季污水，其溢流的部分是可控的。而我們的設(shè)計理念是有限的截流，從理念上來講與國外不同。首先，國外對于溢流污染控制，根據(jù)水環(huán)境容量和水安全性考慮，主要是以懸浮物和大腸桿菌為主要控制指標(biāo)。是以控制此外經(jīng)計算，下一步我國哪怕采用2-5倍甚至10倍的截流倍數(shù)，對于Ⅲ類水、Ⅳ類水，根據(jù)我國從監(jiān)控重點污染源到監(jiān)控河流斷面水質(zhì)的監(jiān)管體制的轉(zhuǎn)變，溢流這部分不但COD超標(biāo)，在氮、磷上仍然是超標(biāo)的，是需要控制的。

　　《城市黑臭水體整治工作指南》中指出黑臭水體的整治應(yīng)按照“控源截污、內(nèi)源治理；活水循環(huán)、清水補(bǔ)給；水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)”，這里說的非常好，控源截污，但是什么源沒有控制住？污染源是什么？

　　新加坡，小區(qū)旱季零污水排放，污水處理廠進(jìn)水COD濃度達(dá)565mg/L。北京城區(qū)現(xiàn)在也能達(dá)到513mg/L，但是上海僅為280mg/L，廣州更甚，僅為181mg/L。綜合考慮用水量、排水量、進(jìn)水濃度以及理論排放當(dāng)量，可以推算出我國至少有40%-50%的COD損失了，這才是水體黑臭的根源。據(jù)報道在上海市城鎮(zhèn)污水處理率達(dá)到了94.3%的程度，但是發(fā)現(xiàn)有56%的污水直接或間接進(jìn)入了河道。

　　從全國來看，我國污水處理量逐年增加，但進(jìn)水濃度卻逐年降低，這使得污染減排工作大打折扣。這種濃度降低到底是什么原因？根據(jù)目前技術(shù)COD低濃度的情況發(fā)現(xiàn)，可按用水量區(qū)分，有以下三種情況：

　　如果收集的污水量小于用水量，說明用水浪費(fèi)，管網(wǎng)建設(shè)落后；

　　如果收集污水量相當(dāng)，說明有一半以上污水沒有收集，并且雨污不分；

　　如果收集污水量大，說明管網(wǎng)破損嚴(yán)重。大數(shù)據(jù)顯示理論濃度應(yīng)該可以達(dá)到500 mg/L，但絕大多數(shù)城市都沒能達(dá)到這個水平。

　　根據(jù)我們的計算我國36個重點城市，其中有25個的COD漏損率超過50%，這直接導(dǎo)致我們過于樂觀地估計了我們的污水處理率，實際上可能有50%以上污水沒有接入到管網(wǎng)，這是最主要的一個問題。

　　圖 36個重點城市污水處理量、COD削減量及COD遺失率對比（2017年）

　　以《北京市進(jìn)一步加快推進(jìn)城鄉(xiāng)水環(huán)境治理工作三年行動方案(2019年-2022年》分析，其中第一個行動計劃中提到2012年北京市污水處理率已經(jīng)達(dá)到了83%，目標(biāo)到2015年提高到90%，提高了228萬方/天的處理量，然而花費(fèi)了300個億。上海的情況也與之類似。這究竟是什么原因造成的呢？

　　最主要的是沒有達(dá)到污水的全收集，這一定是第一位的原因。我們再來看其他原因，有的城市排污口已經(jīng)堵上了，旱季沒有溢流，但進(jìn)水濃度還是這么低。什么原因？因為沉積？初步估算一下，四千多座污水處理廠，兩千多座的進(jìn)水濃度在150mg/L以下，如果是沉積起主要作用的話，起碼一半沉下來了，簡單一算十來天管道就將積滿流不了水了。實際上還在流水，這說明不可能完全是沉積問題。綜合分析，主要還是污水的全收集問題。

　　我國城市雨水溢流污染解決途徑

　　我們分析溢流污染主要有以下四種解決技術(shù)途徑：一是盡快建立雨污分離系統(tǒng)，二是建立海綿城市理念解決雨水問題，三是擴(kuò)大合流制處理雨污水問題，四是建立新型污水排放體系。三部委發(fā)布的《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019—2021年）》有三項重點任務(wù)：一、開展污水管網(wǎng)排查，摸清底數(shù)是為了了解過去，二、管控管網(wǎng)建設(shè)工程質(zhì)量，是為了管好未來，三、強(qiáng)化污水管網(wǎng)建設(shè)，管網(wǎng)錯混接改造，實施清污分流。這幾件事基本都停留在黑臭水體層面，對下一步的水環(huán)境質(zhì)量改善幫助不太大。
 

　通過查閱年鑒上的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，這些年的雨污分流改造并不成功。管網(wǎng)建設(shè)使得雨水管道增加了二十多萬公里，污水管道也增加了二十多萬公里，但十多萬的雨污合流管道卻一直沒有多大的變化，這些設(shè)施基本都在城市中心，很難改動。在這種情況下，合流制溢流污染是繞不過去的坎。如果強(qiáng)勢進(jìn)行分流改造，按全國管道和污水處理廠基礎(chǔ)設(shè)施投入大概算一筆帳，全國污水處理廠建成形成了八千億的固定資產(chǎn)，而污水管道建設(shè)則需要近十萬億資產(chǎn)，投資比達(dá)1:10，由此可見投資管道解決溢流污染問題是一種經(jīng)濟(jì)效益比較差的投資方式。當(dāng)然，在新建城市或者管道普及不夠的地方建管道是合理的。

　　再來看海綿城市建設(shè)，30個海綿城市，平均每平方公里投資1~2個億，1平方公里按年1000毫米降雨那就是降解率100萬方水的水資源問題，平均3000方/日。這么發(fā)展下去全國海綿城市要達(dá)到40%建成區(qū)的話將是一個海量投資。國際上是在排水體制基本解決80%的溢流問題之后，來搞綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，我國排水體制還沒有解決基本問題，就想用海綿城市來減少75%到80%的溢流。

　　大概統(tǒng)計一下，一個中等城市海綿城市是百億級投資，分流制改造是十億級投資，而合流制投入是一個億的投資，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選下肯定是合流制最佳。加拿大一個城市也做過系統(tǒng)對比，發(fā)現(xiàn)海綿城市投資是最高的，完全分流是第二，而利用污水廠來提效的效益最高的。

　　圖 系統(tǒng)解決方案對比分析

　　充分利用已建成的城市污水基礎(chǔ)設(shè)施，濃度低反而是一個優(yōu)勢。我們要把壞事變成好事來解決中國的問題。因為污水處理設(shè)計原理非常簡單，負(fù)荷與跟量和濃度的乘積有成正比。如果濃度低了一倍，也就意味著流量可以提高一倍�；蛟S有人會說，流量多了水力條件也變了。其實，這跟里面的水力條件沒關(guān)系，因為現(xiàn)在的活性污泥系統(tǒng)內(nèi)回流、外回流等內(nèi)部已經(jīng)折騰到了3~4倍的流量。所以，如果我們能夠利用這一基礎(chǔ)設(shè)施，可能是一個非常好的方式，限制性因素僅僅是二次沉淀池。

　　新型城市排水系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)、政策和標(biāo)準(zhǔn)支撐

　　通過上述討論可以清楚的看出，解決CSO問題是存在多條技術(shù)路線的，這樣就要強(qiáng)調(diào)治理頂層設(shè)計優(yōu)先，需要確定明確的路線圖。這不是三年五年可以做到的，需要二三十年的長期規(guī)劃，應(yīng)該在政策、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上都有配套措施。特別，跟國家污染減排體系(NPDES)排放許可證發(fā)放是有關(guān)的。在這點上我們要學(xué)習(xí)國際在標(biāo)準(zhǔn)制定方面的經(jīng)驗，如美國點源污染發(fā)的許可證100萬份，暴雨一期和暴雨二期許可證是幾百萬份，很大比例的管理許可證是放在了公共設(shè)施的雨水排放點源污染上了。接下來我將提出一些具體的政策建議。

　　政策建議一：我國應(yīng)該盡快實行濃度限批，節(jié)水優(yōu)先，杜絕劣質(zhì)下水道工程。加快制定城市面源污染物排放標(biāo)準(zhǔn)或雨水污染物削減技術(shù)規(guī)范。

　　政策建議二：海綿城市的建設(shè)重點應(yīng)該是解決城市面源污染控制的最后一公里---提出精準(zhǔn)海綿建設(shè)的概念。海綿城市要抓，但是要精準(zhǔn)。根據(jù)國家地理信息系統(tǒng)，精準(zhǔn)利用地形、河道精準(zhǔn)建設(shè)海綿城市設(shè)施，結(jié)合儲存等灰色基礎(chǔ)設(shè)施有效解決CSO問題。因為海綿城市理念是城建、交通、住房、水利等部門都要齊抓共管，要貫徹到不同部門的一系列標(biāo)準(zhǔn)上。舉個最簡單的例子，馬路低于綠地是道路的標(biāo)準(zhǔn)問題，所以綠地不住水，通過馬路自然排下來了。要改變涉及道路設(shè)計、園林設(shè)計和衛(wèi)生等不同與水不相關(guān)的部門。

　　為了解決CSO問題，我們在通州做了一些研究。采取兩倍的流量在雨天沖擊5小時，其出水COD、氨氮、TN、TP并沒有什么影響，能承受五個小時以上沖擊。下一步我們想改為3倍流量再進(jìn)行實驗。在沉淀上解決問題不只這一種方法，如果放給企業(yè)，他們會有很多的技術(shù)和方法來解決這個問題。我們在通州分析可以利用污水廠超負(fù)荷處理雨水，只要對沉降性采取一些促進(jìn)措施，雨季每天就可以多處理7.5萬方。同時，污水處理廠現(xiàn)狀水塘13.5萬平米，7-8米，容積100萬立方米，如果僅僅利用20萬立方米調(diào)蓄庫容存儲雨水。對于降雨量33mm可以實現(xiàn)全面控制，從而解決副中心雨水徑流污染問題。整體效果超過目前海綿城市建設(shè)徑流控制率75%的要求。

　　政策建議三：我國應(yīng)該修訂城市污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵雨季超水力負(fù)荷處理，制定相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)同控制城市面源污染或雨水溢流污染。

　　昆明目前正在修訂城市污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)，且已經(jīng)形成一個標(biāo)準(zhǔn)，這是國內(nèi)第一個明確提出如果雨季達(dá)到1.3倍以上，雨季預(yù)留可以執(zhí)行最低標(biāo)準(zhǔn)。這等于在全國開了一個口子，鼓勵雨季多處理雨水，并有相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)措施。我們從末端解決問題，首先盡可能利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施、污水管網(wǎng)系統(tǒng)、處理系統(tǒng)等，特別是現(xiàn)在負(fù)荷嚴(yán)重不足的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，再來雨水調(diào)蓄，結(jié)合起來。這樣制定發(fā)展路線圖，可能還真需要20年以上的時間，我們才能徹底解決這個問題。