控制污染物源頭強(qiáng)化河道治理的對(duì)策

王文泰

上海是中國(guó)最大的工業(yè)城市，國(guó)家重點(diǎn)打造的國(guó)際化都市，典型的江南水鄉(xiāng)地區(qū)，水環(huán)境的治理和保護(hù)_直是上海環(huán)境保護(hù)的重中之重。

上海是中國(guó)最大的工業(yè)城市，國(guó)家重點(diǎn)打造的國(guó)際化都市，典型的江南水鄉(xiāng)地區(qū)，水環(huán)境的治理和保護(hù)一直是上海環(huán)境保護(hù)的重中之重。

2015年4月，國(guó)務(wù)院頒發(fā)了關(guān)于城市河道水污染防治行動(dòng)計(jì)劃（暨“水十條”），明確提出了城市黑臭水體整治的目標(biāo)和時(shí)間節(jié)點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)在2017年年底前全面實(shí)現(xiàn)河面無(wú)大面積漂浮物，河岸無(wú)垃圾，無(wú)違法排污口，并于2020年年底前完成黑臭水體治理目標(biāo)。各直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)要于2017年年底前基本消除黑臭水體。根據(jù)國(guó)務(wù)院“水十條”要求，上海市政府頒布《上海市水污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》，明確到2017年底前，區(qū)河道基本消除黑臭；到2020年，基本消除喪失使用功能的地表水體，重點(diǎn)水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率達(dá)78%。

為達(dá)到并實(shí)現(xiàn)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》，上海聚焦問(wèn)題集中的中心城區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部“城中村”和郊區(qū)老市鎮(zhèn)、工業(yè)相對(duì)集聚區(qū)及禽畜牧場(chǎng)附近的河道持續(xù)開(kāi)展工作，并于今年實(shí)施了河長(zhǎng)制，按照分級(jí)管理、屬地負(fù)責(zé)的原則建立市一區(qū)一街鎮(zhèn)三級(jí)河長(zhǎng)體系。通過(guò)河長(zhǎng)牽頭，協(xié)同各級(jí)各部門(mén)，集全市之力開(kāi)展河道整治工作。2016年河道水環(huán)境目標(biāo)達(dá)標(biāo)率較2015年提升了22.6%，劣五類(lèi)水體降低22.4%，整治效果得到了廣大市民的認(rèn)可。

但在取得成效的同時(shí)，上海河道治理工作仍然任重道遠(yuǎn)。2016年重點(diǎn)水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為48.3%（扣除上游來(lái)水影響后為53.3%），部分地區(qū)水污染依然較嚴(yán)重，精準(zhǔn)施策補(bǔ)上河道水環(huán)境整治短板迫在眉睫。

河道從源頭上治理才是根本，源頭不截污，河道水體凈化改善將成為“鏡中花”。在治理策略上，應(yīng)遵循“截污-治水-生態(tài)恢復(fù)”的總體思路。既要開(kāi)展控源、截污、減排和生態(tài)修復(fù)的工程，創(chuàng)造環(huán)境社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值；又要重視挖掘和建立長(zhǎng)效經(jīng)營(yíng)管理機(jī)制。

目前，在控污環(huán)節(jié)，上海各級(jí)環(huán)保部門(mén)對(duì)于工業(yè)排污進(jìn)行了持續(xù)的檢查監(jiān)督，對(duì)于重點(diǎn)工業(yè)污水排放口設(shè)置了全天候的在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備；在截污納管環(huán)節(jié)，各級(jí)水務(wù)執(zhí)法部門(mén)通力協(xié)作，取得了巨大的成績(jī)，工業(yè)污水直排河道的情況在全市范圍內(nèi)已近絕跡；在減排環(huán)節(jié)，污水處理廠(chǎng)升級(jí)改造工作持續(xù)在市中心和郊區(qū)污水處理廠(chǎng)全面展開(kāi)；在生態(tài)修復(fù)環(huán)節(jié)，各區(qū)水務(wù)部門(mén)都制定了工作計(jì)劃，全市范圍內(nèi)河道工程按計(jì)劃正在有序展開(kāi)。

作為減排最重要的環(huán)節(jié)，上海各污水處理廠(chǎng)對(duì)于河道治理有著至關(guān)重要的作用。上海共有55家污水處理廠(chǎng)，年度污水處理總量達(dá)到21.65億噸。但由于用地、和建設(shè)等因素的制約，除了白龍港污水處理廠(chǎng)、竹園第一污水處理廠(chǎng)、竹園第二污水處理廠(chǎng)和石洞口污水處理廠(chǎng)四大污水處理廠(chǎng)外，絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)選擇在就近河道進(jìn)行污水排放。而從排水標(biāo)準(zhǔn)上看，即使污水處理廠(chǎng)排放的尾水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，尾水中的污染物濃度仍明顯高于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，甚至低于V類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著本市污水處理廠(chǎng)建設(shè)力度的加大，尾水的排放量將會(huì)日益增大，更多的河流不可避免地成為接受尾水污染物的水體。

可見(jiàn)，污水處理廠(chǎng)作為最重要的河道污染物減排設(shè)施，同時(shí)也是未來(lái)主要的污染直接排放源，如何更好的規(guī)劃尾水排放是河道治理工作和效果保障的重要環(huán)節(jié)。為此，如何控制好污染物源頭，以強(qiáng)化河道治理，筆者提出如下的建議對(duì)策。

一、加快研究制定適合上海的污水廠(chǎng)排放的地方標(biāo)準(zhǔn)

在我國(guó)，大多數(shù)地方的污水處理廠(chǎng)污水排放總量有限，地表水水質(zhì)雖然短時(shí)間有局部的惡化，但考慮到相對(duì)巨大的水體容量和水體自?xún)裟芰Γ?002年頒布并執(zhí)行至今的城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)排放標(biāo)準(zhǔn)低于地表水水質(zhì)指標(biāo)并不是問(wèn)題。

但對(duì)于上海這樣的特大型城市，人口集中且工業(yè)發(fā)達(dá)，對(duì)于污水處理廠(chǎng)排水標(biāo)準(zhǔn)有提高的內(nèi)需。2009年，上海曾發(fā)布了《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（DB31-199-2009）》，標(biāo)準(zhǔn)制定了特殊保護(hù)水域、一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三檔排放標(biāo)準(zhǔn)。但如表2所示，特殊水域部分標(biāo)準(zhǔn)也只相當(dāng)于國(guó)家一級(jí)B，可見(jiàn)上海地方標(biāo)準(zhǔn)有提高的空間。

上海市水務(wù)局已經(jīng)意識(shí)到提標(biāo)改造對(duì)于上海水質(zhì)改善升級(jí)的重要意義，除對(duì)四大廠(chǎng)要求外，對(duì)于郊區(qū)都有明確的要求：浦東臨港污水處理廠(chǎng)、海濱廠(chǎng)提標(biāo)至一級(jí)A；嘉定安亭廠(chǎng)、北區(qū)廠(chǎng)擴(kuò)建并提標(biāo)至一級(jí)A；金山新江廠(chǎng)提標(biāo)改造至一級(jí)A，廊下廠(chǎng)、興塔廠(chǎng)擴(kuò)建并提標(biāo)改造至一級(jí)A；松江松申廠(chǎng)、新浜廠(chǎng)提標(biāo)改造至一級(jí)A，松西廠(chǎng)、松東廠(chǎng)擴(kuò)建并提標(biāo)至一級(jí)A；青浦徐涇廠(chǎng)、青浦廠(chǎng)、白鶴廠(chǎng)提標(biāo)改造至一級(jí)A，青浦二廠(chǎng)、華新廠(chǎng)、朱家角廠(chǎng)、練塘廠(chǎng)擴(kuò)建并提標(biāo)至一級(jí)A；奉賢東部廠(chǎng)提標(biāo)至一級(jí)A，西部廠(chǎng)擴(kuò)建并提標(biāo)至一級(jí)A；崇明城橋廠(chǎng)、新河廠(chǎng)、堡鎮(zhèn)廠(chǎng)、長(zhǎng)興廠(chǎng)、陳家鎮(zhèn)廠(chǎng)全部提標(biāo)至一級(jí)A。從實(shí)施進(jìn)度上看，大部分改造工程都將于今明兩年完成，這對(duì)于地表水水質(zhì)改善將起到非常重要的作用。

對(duì)于影響河道的污水脫氮除磷效果，從污水處理工藝分析，上海城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)現(xiàn)有工藝基本都具備二級(jí)處理功能，采用的A/A/O、A/O、氧化溝、SBR（CASS＼CAS'RUNITANK）等均具備一定的脫氮除磷效果，可以從工程和非工程兩個(gè)方面強(qiáng)化效果。強(qiáng)化效果優(yōu)先考慮非工程手段。在污水處理廠(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中，盡可能利用原有處理設(shè)施的容量和處理能力，通過(guò)改變運(yùn)行模式、優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)、投加藥劑等手段，提高脫氮除磷效果。對(duì)于A(yíng)/A/O工藝，因其厭氧、好氧等階段分區(qū)明顯，改造重點(diǎn)關(guān)注：帶入缺氧區(qū)的溶解氧應(yīng)盡量低，任何來(lái)源的溶解氧都會(huì)消耗用于反硝化的碳源有機(jī)物，并且延緩反硝化過(guò)程的啟動(dòng)和運(yùn)行；進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)域的溶解氧和硝態(tài)氮要盡可能少，任何來(lái)源的溶解氧和硝態(tài)氮都會(huì)快速消耗聚磷菌所需的有機(jī)物，從而影響除磷效果。此外，多點(diǎn)進(jìn)水可以提高碳源的利用，增強(qiáng)脫氮除磷效果。對(duì)于氧化溝工藝，混合液在一條閉合的渠道中連續(xù)的循環(huán)流動(dòng)和曝氣，形成了溶解氧從高到底的梯度變化，微生物交替處于好氧-厭氧環(huán)境，從而自然形成硝化一反硝化、甚至同步硝化反硝化的狀態(tài)。改造的重點(diǎn)在于控制溶解氧，對(duì)于同步溝道平均溶解氧控制在0.5mg/L，遠(yuǎn)端充氧點(diǎn)控制在0.2mg/L。如需強(qiáng)化生物除磷效果，可以預(yù)設(shè)缺氧池。對(duì)于SBR工藝，是通過(guò)時(shí)間換空間的辦法，來(lái)營(yíng)造不同的微生物環(huán)境，改造的重點(diǎn)是設(shè)置進(jìn)水流量調(diào)節(jié)池，控制負(fù)荷變化。在運(yùn)行過(guò)程中，增加曝氣和沉淀之間的攪拌，對(duì)于強(qiáng)化脫氮除磷效果也非常重要。

此外，可以考慮一些已經(jīng)成熟的脫氮除磷強(qiáng)化工藝和污水深度處理，對(duì)于優(yōu)化尾水水質(zhì)也非常有效。常見(jiàn)的工藝技術(shù)包括，膜生物反應(yīng)器技術(shù)、懸浮填料技術(shù)、生物濾池技術(shù)等。

二、在條件具備的郊區(qū)利用河道強(qiáng)化工程化提升尾水質(zhì)量

在不影響河道原有防洪、排澇、灌溉、航運(yùn)及生態(tài)等功能的前提下，如何利用河道本身和周邊的條件進(jìn)行水質(zhì)凈化，是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。一方面，不能將河道作為一個(gè)污水處理設(shè)施來(lái)看待，因?yàn)闀?huì)影響河道原有的社會(huì)功能和生態(tài)服務(wù)功能：另一方面，不能無(wú)視被污染的河道喪失原有的社會(huì)功能、生態(tài)功能。如何巧妙利用原有條件，通過(guò)提高河道本身的凈化能力，達(dá)到處理尾水、減少污染，又盡可能不影響河道原有功能，應(yīng)該是治理尾水污染河道的要點(diǎn)。在具體實(shí)踐中，郊區(qū)污水處理廠(chǎng)較中心城區(qū)污水處理廠(chǎng)有更多的改造空間。比如，對(duì)于郊區(qū)存在的沒(méi)有具體的使用功能要求的斷頭浜就可以作為污水處理廠(chǎng)尾水的強(qiáng)化凈化工程的場(chǎng)所，進(jìn)一步削減尾水中的污染物。利用管道將污水處理廠(chǎng)的尾水引入斷頭浜的盡端，尾水依次流經(jīng)諸如濕地塘系統(tǒng)、浮床等，然后從人工壩頂溢流進(jìn)入受納河道。

三、優(yōu)化排污口

目前，上海大部分污水處理廠(chǎng)均采用集中排放，尾水的排放口設(shè)置存在明顯的不合理，根據(jù)Begnudeli等人采用二維數(shù)學(xué)模型描述的河道的水動(dòng)力學(xué)、底泥輸運(yùn)和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)穆?lián)合過(guò)程，過(guò)于集中的設(shè)置使得排放污水動(dòng)力分散作用對(duì)于污染物的稀釋擴(kuò)散的影響減弱，污染物的稀釋速率和周期都非常長(zhǎng)。這種情況也存在于雨污合流的泵站中。因此在不影響通航及功能的情況下，對(duì)于污水處理廠(chǎng)排放口的優(yōu)化也可以是改善河道治理的手段。

根據(jù)斯托克斯方程，假定河道水流是不可壓縮流體及下游是恒定的濃度場(chǎng)，忽略溫度變化對(duì)于流場(chǎng)的影響，不考慮垂直濃度變化，應(yīng)用簡(jiǎn)化方程采取交替方法對(duì)于控制方程組進(jìn)行離散求解，可以和容易得出結(jié)論，對(duì)于污染物擴(kuò)散，分散排放比集中排放更有力于污染物的控制。Alvarze-Vazquez等人也已經(jīng)成功的將數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化控制理論應(yīng)用于解決海岸生態(tài)區(qū)污水處理系統(tǒng)的管理和設(shè)計(jì)中，并利用模擬結(jié)果對(duì)于污水處理系統(tǒng)的處理效率及其排放位置進(jìn)行了優(yōu)化。因此，隨著城市河道治理力度的加大和岸基生態(tài)水平的要求提高，污水處理廠(chǎng)在提標(biāo)改造過(guò)程中應(yīng)該注重優(yōu)化排口。尾水的岸邊和河中的分散排放都可以有效降低排放口附近區(qū)域的污染排放濃度，加快下游河流污染物的稀釋和擴(kuò)散作用。結(jié)合河道的生態(tài)整治工程，采用岸邊和河中分散排放，尤其是采用河中均勻溢流排放形式，將有利于改善城市水體功能和生態(tài)景觀(guān)。

此外，在排口處設(shè)置生物浮床也是一種很好的優(yōu)化尾水水質(zhì)的辦法。在水下打樁，在樁上安裝沉床?？梢詮暮影断蚝又行膶对O(shè)計(jì)成一定的高度梯度，篩選不同類(lèi)型的水生植物，還可以產(chǎn)生一定的河道生態(tài)景觀(guān)效果。

四、利用物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)手段實(shí)現(xiàn)智慧河道平臺(tái)

污水處理廠(chǎng)運(yùn)行具有“全方面、全天候、全時(shí)制”的特點(diǎn)，要徹底解決排水和河道水質(zhì)控制的同步，必須采用自動(dòng)化、信息化、科學(xué)化的高科技手段，建設(shè)環(huán)境智能監(jiān)控中心庫(kù)，加強(qiáng)環(huán)境信息資源的共享和利用，從而提高數(shù)據(jù)信息的效率和準(zhǔn)確性、權(quán)威性，為智能部門(mén)提供強(qiáng)有力的環(huán)境監(jiān)管技術(shù)支持和決策服務(wù)?，F(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建一個(gè)智慧河道平臺(tái)，使得污水處理廠(chǎng)排放、城市水務(wù)調(diào)水、降水、河道水質(zhì)強(qiáng)化設(shè)備的聯(lián)動(dòng)成為可能。平臺(tái)整合前端污水處理、設(shè)備運(yùn)維、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等一整套污水處理解決方案，提供高效的無(wú)人值守管理平臺(tái)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、4S（RS、GPS、GIS、MIS）技術(shù)，平臺(tái)以感知為先、傳輸為基、計(jì)算為要、管理為本?？傮w架構(gòu)包括：感知層、傳輸層、智能應(yīng)用層三部分。感知層基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量、污染源等環(huán)境因素“更透徹的感知”；傳輸層利用環(huán)保專(zhuān)網(wǎng)、電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合3G，4G、衛(wèi)星通訊等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“更全面的互聯(lián)互通”；智能應(yīng)用層采用云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行整合資源，實(shí)現(xiàn)不同資源最大化共享，提供“更智慧的決策支撐”。平臺(tái)主要涵蓋基礎(chǔ)信息模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊、設(shè)備控制模塊、運(yùn)維管理以及數(shù)據(jù)審核模塊等功能。平臺(tái)能夠同時(shí)對(duì)污水處理廠(chǎng)排水進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，能夠?qū)ξ廴驹葱畔?、流域信息、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、污染因子信息、用戶(hù)角色、用戶(hù)權(quán)限、預(yù)警閥值等基礎(chǔ)信息進(jìn)行靈活配置，能夠進(jìn)行對(duì)預(yù)警提醒郵箱、數(shù)據(jù)審核條件等系統(tǒng)信息進(jìn)行設(shè)置。能夠?qū)Ω魑廴驹磳?shí)時(shí)排污情況進(jìn)行直觀(guān)的數(shù)據(jù)及圖形監(jiān)測(cè)，異常的數(shù)據(jù)需有明確的預(yù)警提示和數(shù)據(jù)展示查詢(xún)。能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)機(jī)上傳的大容量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)確定的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提出遠(yuǎn)程操控指令，在其它平臺(tái)提供數(shù)據(jù)接口支持的同時(shí)，為環(huán)境決策提供有力支持，并根據(jù)主管部門(mén)的意見(jiàn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。

污水處理廠(chǎng)尾水僅僅是關(guān)乎河道治理的長(zhǎng)效性諸多制約因素之一，一味的從指標(biāo)上關(guān)注尾水是沒(méi)有價(jià)值的。我們應(yīng)該從多角度全面的分析河道情況，取得尾水水質(zhì)、管理成本、河道生態(tài)價(jià)值等諸多因素的最大公約數(shù)，才是國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)，關(guān)注水環(huán)境質(zhì)量的終極目標(biāo)。