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王凯军:城市水环境管理与考核变化引起的技术和标准问题

时间:2020-07-02 13:02

来源: JIEI创新实验室

作者:刘秋琳

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  王凯军:后黑臭河道时代水环境问题的系统思考

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  我国城市水环境管理与考核的变化

  王凯军教授首先分析了我国正面临城市水环境管理重大战略转折期,表现为四大趋势:

  从追求工程结果到关注环境效果的转变:从监控重点污染源到监控河流断面水质的转变;以前追求点源控制,实行河长制以后,改为考察断面水质,而溢流污染跟断面水质达标密切相关。

  主控污染源类型的变化:由控制有机污染为主转变为氮、磷营养元素的控制;下一阶段COD不再是主要问题,氮磷才是主要问题。

  从点源控制到面源控制的转变:水污染控制主战场由点源控制向流域综合整治方面转变;

  从被动防治到主动修复的转变:最为重要的转变是由被动防治,转变为主动生态修复和建设。特殊地区主动追求与其经济、社会发展相适应的更高的环境质量。

  今后相当长的一个时期内城市面源污染控制将是重点方向之一。以通州为例,在现有情景下,一场中小型降雨,北运河河道水质COD迅速由30~40 mg/L升高至70~90 mg/L,要超过20天河道水质才能完全恢复。整个夏季如果有多场降雨,那断面水质达标就存在问题了。以前是一个季度四次监测,现在是连续监测,可以看出汛期达标率显著低于非汛期。

  我国排水体制与水环境目标管理的不适应性

  我国排水体制已不适应环境管理变化的需求。并非要评价分流制和合流制哪个好,哪个不好,而是目前我国既缺乏对分流制初期雨水污染的制度安排,也缺乏对合流制溢流污染的制度设计。初期雨水的污染毋庸置疑,据监测,初期雨水污染物浓度远高于污水厂排放标准,而混合雨水污染物浓度仍然达不到水环境的标准。

  从国际上看,欧美等发达国家大多数采取合流制。比如,英国、法国、德国合流制都在70%左右,西班牙更是高达80%,德国科隆市合流制系统甚至占94%、日本东京合流制系统占90%以上。采用哪种排水系统跟降雨量也没有关系。在欧美,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。

  问题在于我国的合流制跟国际上的不太一样,我们的是溢流式合流制,而国际上的是截流式合流制。截流倍数比我国大的多,而且早在绿色基础设施建设之前就已经对溢流污染有所考虑。合流制系统下,末端污水处理厂在旱季有一半设施是闲置的,专门用于处理雨季污水,其溢流的部分是可控的。而我们的设计理念是有限的截流,从理念上来讲与国外不同。首先,国外对于溢流污染控制,根据水环境容量和水安全性考虑,主要是以悬浮物和大肠杆菌为主要控制指标。是以控制此外经计算,下一步我国哪怕采用2-5倍甚至10倍的截流倍数,对于Ⅲ类水、Ⅳ类水,根据我国从监控重点污染源到监控河流断面水质的监管体制的转变,溢流这部分不但COD超标,在氮、磷上仍然是超标的,是需要控制的。

  《城市黑臭水体整治工作指南》中指出黑臭水体的整治应按照“控源截污、内源治理;活水循环、清水补给;水质净化、生态修复”,这里说的非常好,控源截污,但是什么源没有控制住?污染源是什么?

  新加坡,小区旱季零污水排放,污水处理厂进水COD浓度达565mg/L。北京城区现在也能达到513mg/L,但是上海仅为280mg/L,广州更甚,仅为181mg/L。综合考虑用水量、排水量、进水浓度以及理论排放当量,可以推算出我国至少有40%-50%的COD损失了,这才是水体黑臭的根源。据报道在上海市城镇污水处理率达到了94.3%的程度,但是发现有56%的污水直接或间接进入了河道。

  从全国来看,我国污水处理量逐年增加,但进水浓度却逐年降低,这使得污染减排工作大打折扣。这种浓度降低到底是什么原因?根据目前技术COD低浓度的情况发现,可按用水量区分,有以下三种情况:

  如果收集的污水量小于用水量,说明用水浪费,管网建设落后;

  如果收集污水量相当,说明有一半以上污水没有收集,并且雨污不分;

  如果收集污水量大,说明管网破损严重。大数据显示理论浓度应该可以达到500 mg/L,但绝大多数城市都没能达到这个水平。

  根据我们的计算我国36个重点城市,其中有25个的COD漏损率超过50%,这直接导致我们过于乐观地估计了我们的污水处理率,实际上可能有50%以上污水没有接入到管网,这是最主要的一个问题。

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  图 36个重点城市污水处理量、COD削减量及COD遗失率对比(2017年)

  以《北京市进一步加快推进城乡水环境治理工作三年行动方案(2019年-2022年》分析,其中第一个行动计划中提到2012年北京市污水处理率已经达到了83%,目标到2015年提高到90%,提高了228万方/天的处理量,然而花费了300个亿。上海的情况也与之类似。这究竟是什么原因造成的呢?

  最主要的是没有达到污水的全收集,这一定是第一位的原因。我们再来看其他原因,有的城市排污口已经堵上了,旱季没有溢流,但进水浓度还是这么低。什么原因?因为沉积?初步估算一下,四千多座污水处理厂,两千多座的进水浓度在150mg/L以下,如果是沉积起主要作用的话,起码一半沉下来了,简单一算十来天管道就将积满流不了水了。实际上还在流水,这说明不可能完全是沉积问题。综合分析,主要还是污水的全收集问题。

  我国城市雨水溢流污染解决途径

  我们分析溢流污染主要有以下四种解决技术途径:一是尽快建立雨污分离系统,二是建立海绵城市理念解决雨水问题,三是扩大合流制处理雨污水问题,四是建立新型污水排放体系。三部委发布的《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)》有三项重点任务:一、开展污水管网排查,摸清底数是为了了解过去,二、管控管网建设工程质量,是为了管好未来,三、强化污水管网建设,管网错混接改造,实施清污分流。这几件事基本都停留在黑臭水体层面,对下一步的水环境质量改善帮助不太大。

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编辑:王媛媛

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