編輯語

東京都政府排水局所擁有的下水道總長度是如此的長，以至于僅市區(qū)23個區(qū)內(nèi)的下水道就長達(dá)1萬6000公里，幾乎相當(dāng)于東京與悉尼之間的來回距離。東京有20座污水處理廠，每天處理多達(dá)556萬噸污水，其中13座位于市區(qū)、7座位于多摩川流域。盡管如此，有著130年歷史的下水道與污水處理廠已陳舊老化并需要不同程度的更新改造。與此同時，東京都政府還要不得不采取措施來控制與應(yīng)對積水、合流制管道溢流與全球變暖問題。

因此，東京都政府已在各類設(shè)施維修上不斷取得進(jìn)展；同時，已計劃開展為數(shù)眾多的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、節(jié)能與提高運(yùn)營質(zhì)量方面的管理工作。這一切的目的是保護(hù)東京居民安全、支持他們能過上安全、舒適的生活并創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的水環(huán)境。

基于此，《凈水技術(shù)》雜志社粗譯了《支持我們生活與創(chuàng)造未來環(huán)境的東京排水系統(tǒng)》報告，以連載形式陸續(xù)推出，為國內(nèi)水司同行提供借鑒。翻譯不當(dāng)之處，還望批評指正。

——阿三

支持我們生活與創(chuàng)造未來環(huán)境的東京排水系統(tǒng)

東京排水設(shè)施面臨的挑戰(zhàn)

——邵宏編譯

東京排水設(shè)施面臨著各種各樣的問題，包括下水道與污水處理廠陳舊老化。另外，在防汛、抗震、管控合流制系統(tǒng)溢流以及在全球變暖中的能源利用效率等方面都存在問題。

4.1 污水處理廠更新改造

就應(yīng)對下水道、污水處理廠與泵站陳舊老化方面的措施而言，目前必須維持穩(wěn)定的污水搜集與處理；而面對未來，還需要采取強(qiáng)化防汛排水能力、增強(qiáng)抗震性、提高能源利用效率與減少溫室氣體排放等其它措施。

4.1.1 當(dāng)前情況與存在問題

超過合法使用壽命的下水道總長預(yù)計為1800公里。除此之外，預(yù)計那些在經(jīng)濟(jì)高速增長時期建造的下水道不久也將達(dá)到它們的使用壽命。因此，預(yù)計在未來20年，陳舊老化下水道的總長度將達(dá)到8900公里。盡管如此，由于大都市的路面下往往埋設(shè)有各種各樣的基礎(chǔ)設(shè)施，因此開挖路面以替換陳舊老化的下水道是相當(dāng)困難的；另外，有些下水道由于水位太高也無法更新改造。

4.1.2 解決方案

通過使用資產(chǎn)管理方法可高效率地翻新下水道，即將下水道的合法使用壽命延長30年。 為了攤平更新改造工作的年度支出，下水道支管通過3個階段進(jìn)行更新改造。首先對東京最老的4個區(qū)內(nèi)的下水道進(jìn)行優(yōu)先重建。需要優(yōu)先重建的是那些通過檢測而確定的建于1955年之前的下水道總管。就更新改造的方法而言，東京經(jīng)常采用非開挖式下水道翻新技術(shù)，這通常用于重建那些有著更高水位的下水道總管。在這種情況下，東京都政府需要在事先修建溢流或泄洪下水道以降低水位。

在陳舊老化的污水處理廠與泵站的重建過程中，人們也會計劃強(qiáng)化防汛排水能力、增強(qiáng)抗震性、提高能源利用效率與減少溫室氣體排放等。在有計劃的維修養(yǎng)護(hù)中，人們利用資產(chǎn)管理方法可將使用壽命延長到相當(dāng)于合法使用壽命的兩倍；隨后，在經(jīng)濟(jì)使用壽命期間，東京都政府還將有效地對它們開展更新改造。

4.2 防汛

通過推進(jìn)防汛排水措施確保城市功能正常，使東京居民生活安寧。

4.2.1 當(dāng)前情況與存在問題

近年來，東京市區(qū)各區(qū)經(jīng)常會出現(xiàn)超過50毫米/小時的強(qiáng)降雨，這已達(dá)到當(dāng)?shù)胤姥磁潘�的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)了。除此之外，伴隨城市化進(jìn)展，有些地區(qū)下水道排放暴雨徑流的能力已顯得過小了。

4.2.2 解決方案

根據(jù)東京雨量測定的基本政策，當(dāng)?shù)嘏潘�系統(tǒng)是根據(jù)50毫米/小時的特大暴雨而建造的，其目標(biāo)是能在未來30年內(nèi)勝任相關(guān)的防汛需要。為了確保東京居民的安全，我們采取了軟措施與硬措施以應(yīng)對超過50毫米的特大暴雨。就硬措施而言，如果發(fā)生雨量達(dá)75毫米/小時的特大暴雨，我們將在那些擁有大型地下綜合商場的地區(qū)采取控制措施。就軟措施而言，東京都政府目前有測雨雷達(dá)在運(yùn)行，這種雷達(dá)能提供東京及其周邊的雨情信息并實時顯示。

4.3 應(yīng)對地震災(zāi)害的措施

為了保護(hù)排水系統(tǒng)并確保應(yīng)急救災(zāi)道路的交通功能，東京都政府形成了應(yīng)對大地震與海嘯的相關(guān)措施。

在萬一發(fā)生“以東京為震中”的大地震情況下，人們預(yù)計所造成的破壞為下水道與窨井之間的接頭斷裂以及由于淺表地層中的沙土液化而造成窨井拱起。同時，還可能出現(xiàn)大面積停電以及污水處理廠、泵站的設(shè)施設(shè)備受損。

因此，首先要有針對性地將那些接受來自交運(yùn)終點(diǎn)站與災(zāi)難管控中心污水的下水道與窨井之間的接頭做成柔性連接。其次，防止連接避難所或交運(yùn)終點(diǎn)站的應(yīng)急救災(zāi)道路中間窨井拱起的技術(shù)正在進(jìn)步。最后，在出現(xiàn)最強(qiáng)地震時必須有應(yīng)對措施以維持最低程度的、必要的排水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，就需要確保應(yīng)急發(fā)電設(shè)施能夠運(yùn)轉(zhuǎn)以及燃料儲存。

4.4 污泥處置

來自東京市區(qū)各污水處理廠的污泥是集中起來進(jìn)行處理的。就那些沒有污泥處理設(shè)施的污水處理廠所產(chǎn)生的污泥而言，先通過壓力流管道送往擁有污泥處理設(shè)施的污水處理廠進(jìn)行處理。隨后，為了最大程度地減少污泥的體積，污泥將被焚燒并回收利用為制造水泥或混凝土制品的材料。

4.4.1 當(dāng)前情況與存在問題

位于東京市區(qū)的有些污泥輸送管道已使用了超過50年并相應(yīng)地陳舊老化了。另外，有些地區(qū)的雙線污泥輸送管道也并不完整。假如污泥處理設(shè)施由于地震等災(zāi)害原因而停運(yùn)或損壞，那么，其它污水處理廠的污泥處理功能也將受到嚴(yán)重影響。

4.4.2 解決方案

將各污水處理廠連接起來就能增強(qiáng)抵御地震等災(zāi)害時停運(yùn)或損壞的可靠性。隨后，將污泥處理控制中心維持良好狀態(tài)并提高污泥處理效率將體現(xiàn)在為支持備份功能而做了準(zhǔn)備。與此同時，東京都政府將繼續(xù)推進(jìn)重建那些陳舊老化的污泥輸送管道。

4.5 改進(jìn)合流制排水系統(tǒng)（合流制下水道系統(tǒng)）

東京市區(qū)80%的地區(qū)采用合流制排水系統(tǒng)（合流制下水道系統(tǒng)）。由于合流制排水系統(tǒng)（合流制下水道系統(tǒng)）在雨天無法處理所有的污水，因此，這一排水系統(tǒng)被設(shè)計成能排放部分來自泵站與下水道溢流設(shè)施的污水。為了創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的水環(huán)境，必須減少通過合流制排水系統(tǒng)（合流制下水道系統(tǒng)）排入河道與海洋的污染負(fù)荷。

4.5.1 當(dāng)前情況與存在問題

從2024年開始，雨天出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將被大大收緊。必須采取控制措施將14條滯水河道改造為感潮河道。盡管建造貯存來自合流制系統(tǒng)初期雨水溢流的調(diào)蓄池是必要的，但是在相關(guān)河道沿岸如何確保調(diào)蓄設(shè)施選址卻是困難的。

4.5.2 解決方案

東京都政府應(yīng)當(dāng)趕緊在14條滯水河道沿岸建造合流制系統(tǒng)溢流調(diào)蓄池。另外，東京都政府還計劃為2020年東京奧運(yùn)會與殘奧會建造總?cè)萘繛?50萬立方米的合流制系統(tǒng)溢流調(diào)蓄池。東京都政府計劃通過這些措施將溢流減少到與未來采用分流制排水系統(tǒng)（分流制下水道系統(tǒng)）同樣的程度。

4.6 深度處理

東京13座污水處理廠每天大約處理462萬立方米污水并通過河道排入東京灣。為了給東京灣創(chuàng)建更好的水環(huán)境，必須進(jìn)一步提高出水水質(zhì)，同時還要在實現(xiàn)這一目標(biāo)時節(jié)約能源。

4.6.1 當(dāng)前情況與存在問題

每年東京灣發(fā)生赤潮的時間大約為80天。為了減少赤潮發(fā)生率，必須進(jìn)一步減少出水中的氨氮濃度。盡管如此，還是需要大量的時間與很高的成本安裝深度處理系統(tǒng)（諸如厭氧/缺氧/好氧處理法、A2O處理法）。此外，維持深度處理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)所需電耗是常規(guī)處理系統(tǒng)的三倍。

4.6.2 解決方案

東京都政府將安裝半深度處理系統(tǒng)以提高出水水質(zhì)。經(jīng)過半深度處理系統(tǒng)處理過的水質(zhì)只比使用A2O處理法稍差一些，但這一系統(tǒng)可以通過對現(xiàn)有構(gòu)筑物予以一定的更改而在短時間內(nèi)予以實施，而且它的初期引進(jìn)成本與電耗低于A2O處理法。另外，與A2O處理法相比，具有相似出水水質(zhì)且電耗更低的新型先進(jìn)處理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)予以開發(fā)并引進(jìn)到可應(yīng)用的設(shè)施上。 這一系統(tǒng)包括脫氮除磷與去除有機(jī)物兩項功能，安裝有反應(yīng)池、硝酸與氨傳感器以及算法單元。

4.7 合適的養(yǎng)護(hù)

適當(dāng)?shù)鼐S持下水道與污水處理廠功能以及節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本是很重要的。

4.7.1 當(dāng)前情況與存在問題

將現(xiàn)有的連接住宅與市政下水道的老舊剛性支管更換成柔性PVC（聚氯乙烯）管是十分必要的，因為70%的下水道沉陷案例是由前者引起的。由于將更換多達(dá)114萬根老舊支管，因此需要花費(fèi)很長時間才能完成。

檢測污水處理廠內(nèi)初沉池與溝渠流槽混凝土腐蝕情況也是十分重要的。由于東日本大地震造成核電站事故，電網(wǎng)供電量中來自熱電廠的占比增加而造成電費(fèi)增加，因此節(jié)省電力開支也是十分必要的。

4.7.2 解決方案

應(yīng)當(dāng)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，例如優(yōu)先考慮在那些已出現(xiàn)很多路面沉降的地區(qū)更換現(xiàn)有管道。另外，在達(dá)到經(jīng)濟(jì)使用壽命之前開展常態(tài)化巡視與系統(tǒng)性維修是十分重要的。同時，還要通過引進(jìn)節(jié)能設(shè)備與操作方法減少電力與燃料消耗。

4.8 提升節(jié)能與應(yīng)對全球變暖的措施

目前，污水處理與污泥處理處置年用電量為9.8億度電，大約相當(dāng)于東京年用電量860億度的1%。東京都政府應(yīng)當(dāng)為減少正日益成為世界性問題的溫室氣體排放做出貢獻(xiàn)，同時要減少能源總消耗量。

4.8.1 當(dāng)前情況與存在問題

在改進(jìn)、提高排水系統(tǒng)服務(wù)的同時，預(yù)計能源消耗也將增加。除了擴(kuò)大可再生能源的使用范圍之外，在每一道處理流程改進(jìn)節(jié)能措施以及提高整個系統(tǒng)設(shè)施的能源管理水平也是十分必要的。

4.8.2 解決方案

東京都政府已著手開展其第一項全球變暖防止計劃“地球計劃2010”與基礎(chǔ)能源計劃“聰明計劃2014”，這些計劃正在被穩(wěn)定實施。

目前，諸如太陽能與利用污泥焚燒爐自身熱能發(fā)電等可再生能源正在被進(jìn)一步利用。已引進(jìn)了節(jié)能型污泥濃縮與脫水裝置（即僅需少量電力就能產(chǎn)生超低含水量污泥的脫水裝置），同時還設(shè)計了進(jìn)一步的節(jié)能型設(shè)備。東京都政府將引進(jìn)新開發(fā)的依靠自身就能獨(dú)立供能的污泥焚燒爐（即該焚燒爐僅依靠自身的熱能發(fā)電就可以滿足運(yùn)行用電而不需要添加任何輔助燃料）以在污泥處理流程中節(jié)約能源。

4.9 排水服務(wù)運(yùn)營

東京都排水設(shè)施由東京都政府（具體為東京都下水道局）、東京都下水道服務(wù)公司與幾家私人公司共同運(yùn)作，即可以利用各自特色并提高效率。

未完待續(xù)，下一篇：國際發(fā)展與東京都政府的貢獻(xiàn)

本篇翻譯編輯：邵宏