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王家卓:东京的合流制溢流污染控制经验及对中国的启示
发布者:管理员  发布时间:2020-07-02  浏览次数:1201  来源:JIEI创新实验室

近期,针对城市黑臭水体治理推进过程中遇到的掣肘——污水溢流导致的面源污染,清华大学环境学院及生态环境部水专项管理办公室组织召开了“促进城市黑臭水体长治久安推动城市面源污染全面管控研讨会”。会议邀请到北京建筑大学教授车伍、生态环保部环境规划院水环境部主任王东、中规院北京企业生态市政院院长王家卓、清华大学环境学院教授王凯军、清华大学环境学院副研究员刘艳臣等业内专家,及来自行业多家代表企业的决策力量,共话溢流污染的现状问题及控制思路。

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  王家卓:合流制并不落后,如何做好溢流污染控制

  目前正值夏季雨水多发期,溢流污染主题系列研讨稿件,本篇为系列第2篇。

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  我国城市排水体制的现状排水体制是城市排水中不可避免的话题,不同的排水体制面临不同的问题,需要不同的解决方案。从雨污水管网是否用一根管,可以简单分为合流制和分流制排水系统。

  中国设市城市分流制污水管网约26.5万公里,合流制排水管网约11万公里。中国不少大城市都有不同比例的合流制排水系统,如北京、上海、武汉等。

  按管网长度计算,我国658个城市中合流制排水系统约占1/3,如果按照比例来说,我国排水系统合流制的比例比德国、英国、法国等国家要低。

  目前我国合流制排水系统面临的问题一是对合流制排水系统的认识存在一些误区。现在不少管理层人员片面地认为合流制不好、分流制好,认为必须把合流制改成分流制才能解决黑臭水体问题,其实这是一个认识误区。

  英国院士David Butler在他所著的《Urban Drainage》一书中,对合流制和分流制做了全面的比较。根据实际经验,分流制有优势,也有劣势,比如在管理上容易造成混错接,比如降雨径流污染不好控制等。合流制也存在着很多优势,比如不存在混错接,比如经过合理设计的合流制排水系统可以在一定程度上解决城市面源污染的问题。

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  二是城市规划不到位。很多城市总体规划中关于城市排水体制,都是同样一句话:近期保持合流制,远期改为分流制。到底什么时候改为分流制?现在能不能改?均不明晰。但对合流制没有实施雨污分流改造之前,大家在规划设置污水处理厂等设施的时候,却是将其当成分流制来对待的。

  三是相关标准规范缺失。合流制排水系统既然存在,大家就要承认现实,并明确这个系统的正确设计方法。当前关于合流制溢流污染控制政策、标准都是缺乏的,合流制地区污水厂雨天排放应该采用什么样标准,污水厂规模如何配置,都不明确。

  四是合流制溢流污染总体缺乏控制。现在有些地方是一刀切改分流,改不了的就不去控制溢流,甚至一年溢流六七十次。由于合流制管网管径较大,平时容易沉积,雨天冲刷出来的污染物较多,因而有些地方溢流到河道里的污染物浓度比污水厂进水浓度还要高。

  五是由于外水大量进入,合流制系统截污效率不高。合流制系统设计的时候是要考虑截流倍数的,这是要给雨天的雨水留出空间的。但是现在由于大量的河水、地下水的倒灌或入渗、施工降水排入等问题,加之管网维护不善部分管段淤积严重,导致很多合流制系统旱天处于满管状态,截流倍数失效。这种情况下,只要下一点雨就会出现溢流;即便不下雨,污水厂进水浓度也很低下。我国南方很多城市污水厂进水浓度都不高,总体来说,合流制地区这一问题更为突出一些。

  日本溢流污染控制经验合流制排水系统在国外普遍存在。纽约、伦敦、巴黎、东京等大城市也都是以合流制为主的排水系统。

  以东京为例,东京的年降雨量较多,约1540毫米,且地下水位比较高。东京都23区人口940万左右,合流制排水系统的比例占82%。但该区域的进水浓度并不低,根据2018年的数据,全年平均进水BOD5达171mg/L,比国内类似情况下进水浓度高得多。东京应对合流制排水系统溢流污染的经验可以总结为几条:

  一是不折腾,合流制区域划分相对稳定。对比东京近几年的城市排水体制图,可以看到,东京现在合流制的区域比较稳定。对于这些区域,东京没有简单地推行雨污分流改造,而是出台了相关技术指南,日本较早就发布了《合流制下水道溢流对策与暂定指南》,提出合流制的溢流控制标准为等同于分流制的污染水平;之后又发布《下水道法施行令》,进一步明确雨天合流制污水溢流排放的标准。

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  二是有明确的合流制溢流污染综合控制对策。包括源头雨水径流控制(包括渗透和调蓄)、管网截流、排放口和泵站处设置的调蓄池、溢流口漂浮物控制措施和污水厂雨天处理能力等,通过这些综合措施,确保合流制排水系统的污染能降低到分流制排水系统的效果。

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  对于雨水径流管控,东京都23区有着完善的“雨水流出抑制”的要求(类似于中国海绵城市的源头雨水管控),大于500平米的开发建设行为,都需要有雨水径流管控。每公顷控制容积从500立方米到950立方米不等,包括屋顶、楼栋间、公园等各个地方都有相应设施。这一标准比中国目前在推行的降雨年径流总量控制率的标准要高很多。除了有利于减缓城市内涝之外,“雨水留出抑制”很大程度为了控制和减缓合流制溢流污染。

  在23区中,目前有9个区目前可以享受雨水源头控制补贴,一户大概最多能补贴40万日币,大概相当于2.5万人民币,但是这仅仅是针对私人住宅的开发建设行为,对于公共建筑,是必须无条件落实雨水流出抑制要求的。23区中其他的区在开发建设中也必须要落实雨水管控措施。

  在末端处理环节,东京十几个污水厂几乎都引入了雨水处理改造工艺,引入了高速过滤系统,对一级处理系统进行强化,确保雨天能增加处理量。如芝浦污水厂,雨天能够处理旱天的3倍流量,其中有1倍进入生化系统,2倍通过高速过滤系统处理后允许排放。

总体来看,日本,德国、英国、美国等国家对于合流制排水系统溢流污染治理,不是简单直接地要求分流改造,而是综合考虑,能分则分,不能分的则综合利用绿色与灰色设施,控制溢流污染。合流制溢流污染控制是非常系统的工程,不是通过一项调蓄池就能够解决的问题,还需要源头、管网、泵站、调蓄等多方位的综合管控。

  对我国合流制溢流污染控制的思考针对我国合流制排水系统的的问题,有以下几个方面的思考和建议:

  一是不应一刀切,不顾实际情况地推雨污分流改造,因为有一些地方确实不具备雨污分流改造的条件。而且应正确认识各种排水体制的优劣,并根据各地实际情况施以相应管控治理措施。对于能够雨污分流的,还是尽量去分流,而且要分干净分彻底,对于确实不具备条件的,也应该允许合流制的存在。可以把合流制系统频繁溢流、未加控制当成问题,但是不应该把雨污没分流当成问题要求地方整改。

  二是应尽快出台合流制溢流污染控制政策和技术指南。目前,在国办(2015)75号文中,明确提出“控制渗漏和合流制污水溢流污染”。可以以此为契机,陆续推进控制政策和技术措施。

  三是用海绵城市的理念,采用绿色与灰色基础设施相结合的思路来治理溢流污染。不一定每个城市都要有深层隧道,很多城市如果按照海绵城市的思路,也可以将溢流次数控制在较低的水平。

  四是加强地表清洁,管网清疏维护。在美国西雅图市的合流制溢流污染控制措施里,有一条就是街道清扫,并列出需要截取清扫频率的街道范围我国目前地表清洁、管网清疏不太到位,很多北方城市路面能看到饭馆及洗垃圾桶直接流出来的水,这些做不到位也会加剧溢流时候的污染。

  五是截流管网非常关键,截流倍数适当。目前很多城市管网,在旱天也处于高水位运行的状态,原来设计的截流倍数失效,这种情况下再怎么治理也很难治好;必须有合理的截流倍数,并且能够防止外水入渗和倒灌,还要做好请疏养护,确保截流倍数有效。

  六是调蓄规模要合理,还要上智能和实时控制,而且还要和污水厂规模与处理能力匹配。采用调蓄是能够有效削减峰值流量,减少溢流的有效方式。至于调蓄的形式和方式,可以结合用地条件等制约因素,建设调蓄池或者调蓄管,迫不得已的还可以论证深层调蓄的方案。

  七是溢流口应设置合理,达到“旱天关得死,雨天打得开,外水挡得住”的标准,这样能够解决内涝问题,防治外水倒灌,确保污水厂进水浓度的稳定。

  八是要尽快制订合流制溢流污染控制的排放标准,合流制在雨天接纳大量污水,水量水质与平时大不相同,对于合流制地区的污水处理厂,不应该统一要求雨天、旱天都达到一级A的排放标准,这样不现实也不科学。这种管理方式就会出现不处理污水溢流排河可以,处理了没达到一级A(或者一级B)就要被处罚的悖论。针对合流制的系统,允许溢流多少、如何计量与考核、雨天实行什么样的排放标准等,都应当有明确标准。

  九是尽早启动监测,摸清底数。目前我国很多城市合流制系统一年溢流多少次、溢流多大水量等数据均不明晰,为后续工作的开展带来不便,应尽早启动基础数据的监测。

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