基于黑臭水體治理的城市排水系統(tǒng)的優(yōu)化建議

周驊

（上海城市排水有限公司，上海市 200233）

0 引言

近年來，由于雨污混接、私接偷排、河道堵塞等種種原因，許多城市的河網(wǎng)水系均遭受了不同程度的污染，部分水體黑臭現(xiàn)象非常顯著，嚴(yán)重影響了周邊居民的日常生活及城市的整體形象。為此，國(guó)家層面高度重視黑臭河道治理。2015年4月2日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，簡(jiǎn)稱“水十條”。水十條要求采取控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、生態(tài)修復(fù)等措施，加大黑臭水體治理力度。同時(shí)要求直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)在2017年底前基本消除黑臭水體。

為此，國(guó)家住建部、環(huán)保部2015年8月下發(fā)了《關(guān)于印發(fā)城市黑臭水體整治工作指南的通知》。2016年底，上海市人民政府辦公廳正式發(fā)布《關(guān)于加快本市城鄉(xiāng)中小河道綜合整治的工作方案》，提出以2017年底全市中小河道基本消除黑臭為目標(biāo)，打一場(chǎng)城鄉(xiāng)中小河道水環(huán)境整治攻堅(jiān)戰(zhàn)。經(jīng)過上海市全市的共同努力，到2017年底，這一目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，政府相關(guān)部門進(jìn)一步提出：2018年要全面消除河道黑臭，2020年要基本消除劣五類水體。相比之下，要求更高、任務(wù)更重。筆者所在部門作為上海中心城區(qū)排水任務(wù)的主要和重要承擔(dān)者之一，一方面正在不斷創(chuàng)新工作方式、提質(zhì)增效，通過多重措施為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)而努力，另一方面在工作中也遇到了一些問題和困惑。本文試從工作中發(fā)現(xiàn)的問題切入，通過對(duì)潛在原因的剖析和解決對(duì)策的探索，嘗試對(duì)現(xiàn)行排水規(guī)范規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定，以及實(shí)際中的執(zhí)行操作等進(jìn)行粗淺的探討，以求教業(yè)內(nèi)學(xué)者和同行。

1 上海市排水系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

1.1 雨水排放格局

根據(jù)《上海市城市雨水排水規(guī)劃（2017-2035）》送審稿，至2015年，上海市外環(huán)線以內(nèi)以強(qiáng)排為主，其他地區(qū)以自排為主的排水格局基本形成。全市已建雨水和合流管道總長(zhǎng)10 902 km，已建雨水和合流泵站規(guī)模約3 991 m3/s。在初期雨水治理方面，目前上海形成了截流外輸處理為主、分散調(diào)蓄為輔的格局。截流處理主要依托合流干線輸送至長(zhǎng)江口排放；就地分散調(diào)蓄零星分布于蘇州河及世博地區(qū)，容量12.1萬m3。

1.2 污水排放格局

根據(jù)《上海市污水處理系統(tǒng)及污泥處理處置規(guī)劃（2017~2035）》公示稿，目前上海市基本形成治污為本、截污為先、標(biāo)本兼治的水環(huán)境保護(hù)體系。截止到2014年底，全市共建成城鎮(zhèn)污水處理廠53座，總設(shè)計(jì)能力為787.7萬m3/d，實(shí)際處理量為570.3萬m3/d。污水廠網(wǎng)基本形成了石洞口、竹園、白龍港、杭州灣、嘉定及黃浦江上游、崇明三島六大污水治理區(qū)域。

2 問題提出

上海市《關(guān)于加快本市城鄉(xiāng)中小河道綜合整治的工作方案》中對(duì)中心城區(qū)排水泵站提出了“旱天不放江、雨天多截流(少放江）”的要求。在此要求下，排水運(yùn)行單位主要采取了三方面措施：一是嚴(yán)格管控旱天放江。目前，除應(yīng)急需要外，中心城區(qū)排水泵站已經(jīng)做到杜絕旱天放江。二是想方設(shè)法提高截流水量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017年年降雨總量相比2016年同比減少21%，在此背景下，2017年的截流水量相比2016年實(shí)現(xiàn)了近20%的增長(zhǎng)。由此可見2017年增加截流水量的相關(guān)舉措取得了顯著成果。三是減少入河污染物。為此，筆者所在單位組織開展了大規(guī)模的泵站清淤，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年全年泵站清淤總量達(dá)到近1萬m3。

在取得上述成績(jī)的同時(shí)，工作中也暴露出一些潛在的問題。主要包括2個(gè)方面：

（1）截流水量的出路問題

雖然通過一系列的舉措，2017年全年的截流水量相比2016年顯著提高，但是提高的泵站截流量卻無法被合流一期等大型干線的終端污水廠所全部接納，這無疑使得截流水量的增加所帶來的控污成果大打折扣。根據(jù)2017年公布的《上海市貫徹落實(shí)中央環(huán)保督察反饋意見整改方案》里披露的數(shù)據(jù)，城區(qū)四大污水處理廠平均每日溢流量達(dá)40萬m3。同時(shí)，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，泵站的排江污染存在著顯著的出流污染初期效應(yīng)，其原因可能和初雨引起的徑流污染，以及管道淤積、混接污水等多重因素有關(guān)，情況比較復(fù)雜，迫切需要為這些污染物安排合適的出路。

（2）清淤污泥的出路問題

除了增加的截流污水量，泵站的清淤污泥同樣存在出路待定問題。以往，由于泵站清淤污物產(chǎn)生的時(shí)間和周期不規(guī)律，且總量相對(duì)并不大，上海并未對(duì)泵站清淤污物進(jìn)行單獨(dú)的收集、運(yùn)輸和處理，而是隨生活垃圾解決。然而隨著對(duì)泵站清淤方面的重視力度不斷加大，泵站清淤污泥的量顯著增加。在解決的過程中特別是事后監(jiān)管上，各方都提出了異議。究竟該怎樣合法運(yùn)輸和處置，政府部門又該如何監(jiān)管，這些似乎成了新的問題，亟待相關(guān)法規(guī)或制度的健全和完善。

3 潛在原因剖析

3.1 調(diào)蓄設(shè)施數(shù)量較少，調(diào)蓄能力不足

目前，一般認(rèn)為，溢流污染和初期雨水徑流污染是河道黑臭的重要和主要原因。為解決這兩個(gè)方面的污染，常用的工程性措施是增大截流倍數(shù)或者建設(shè)初雨調(diào)蓄設(shè)施。暫時(shí)拋開雨天管道出流污染的成因及其規(guī)律不論，僅從現(xiàn)狀徑流污染的控制和處理設(shè)施而言，即可發(fā)現(xiàn)明顯的不足。

上海在探索初雨污染治理上起步較早，上世紀(jì)八九十年代，在建設(shè)合流污水一期工程時(shí)，即已按服務(wù)地區(qū)分別設(shè)計(jì)不同的截流倍數(shù)，使之能實(shí)現(xiàn)全流域1.8~5 mm的初雨截流能力。之后隨著城市的發(fā)展，上海又陸續(xù)建設(shè)了初雨調(diào)蓄設(shè)施。經(jīng)過長(zhǎng)期的建設(shè)，截止到目前，上海中心城區(qū)既有建于分流制系統(tǒng)的調(diào)蓄池，也有建于合流制系統(tǒng)的調(diào)蓄池[1-2]，還有建于大型輸送干線中間、能夠?qū)崿F(xiàn)就地處理的調(diào)蓄池。不過，雖總體上種類不算少，但數(shù)量上卻只有十余座，合計(jì)調(diào)蓄能力約10萬m3，這對(duì)數(shù)百個(gè)排水系統(tǒng)來說，實(shí)在是杯水車薪。

3.2 大型污水廠缺少水量調(diào)節(jié)設(shè)施

由于建設(shè)年代較早，目前上海幾大污水輸送干線雖然基本都有雨季瞬時(shí)流量的考慮，但是終點(diǎn)的污水處理廠對(duì)于干線輸送特性的適應(yīng)非常不夠。按照上海中心城區(qū)污水治理戰(zhàn)略，中心城區(qū)污水主要通過大型輸送干線輸送到終點(diǎn)廠處理后達(dá)標(biāo)排放。由于干線日常主要輸送的畢竟還是污水，它必然受到用水高峰的影響，再加上污水總量體量龐大，因此使得污水廠進(jìn)水水量較易出現(xiàn)大的波動(dòng)。這種現(xiàn)象和污水廠運(yùn)行中所希望的水量盡量平穩(wěn)之間，存在著較為突出的矛盾。

前幾年，上海排水管網(wǎng)上下游運(yùn)行單位曾密切配合，采取“削峰填谷”的運(yùn)行方式：白天盡量逼高水位，相對(duì)減少對(duì)污水廠進(jìn)水水量的沖擊；晚間用水低峰時(shí)，再盡力多輸送，使污水廠進(jìn)水水量能相對(duì)平穩(wěn)。但近年來，相關(guān)部門提出管網(wǎng)低水位運(yùn)行的要求，在此背景下，“削峰填谷”的運(yùn)行模式已經(jīng)不再適用。而且筆者認(rèn)為，運(yùn)行模式的優(yōu)化調(diào)整，只能是對(duì)設(shè)施不足的適度彌補(bǔ)。大型污水處理廠前端缺少水量調(diào)節(jié)設(shè)施，是造成污水廠旁通溢流的主要原因之一。

3.3 泵站清淤污物的定位不明晰

長(zhǎng)期以來，泵站清除的污染物主要集中在格柵等所清除的砂渣、漂浮物等，它們從性質(zhì)上更類似于生活垃圾，也一直隨同生活垃圾處理處置。但隨著大規(guī)模清淤工作的開展，大量積存在泵站集水井、初雨調(diào)蓄池底部的淤積物被集中在某個(gè)時(shí)段內(nèi)清撈。一方面，對(duì)于這種非周期型、短時(shí)間、較大產(chǎn)生量的污染物，其出運(yùn)和出路的要求，在生活垃圾鏈路上并不能全量、隨時(shí)隨地的滿足；另一方面，它們的理化性質(zhì)和生活垃圾也確實(shí)存在著實(shí)際的差異。隨著未來泵站清淤工作的進(jìn)一步鋪開，清淤量的不斷增大，定位不明晰、出路不明確易帶來二次污染之憂，同時(shí)也會(huì)引發(fā)監(jiān)管上的盲區(qū)。

4 解決對(duì)策初探

上述問題的存在，其原因是多方面的，客觀而言，這其中既有認(rèn)識(shí)上的逐步提高所引起的對(duì)污染控制的不斷加強(qiáng)，也有規(guī)劃建設(shè)上逐步完善的需求所帶來的新問題、新矛盾。要解決上述問題，必然不可能一蹴而就。其解決方案和對(duì)策目前也并非已經(jīng)成熟和體系健全，而是需要多部門、多角度、多方法合力才有望有效解決。對(duì)此，本文擬主要從理念和思路角度，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程的完善，對(duì)問題的解決對(duì)策做些探索。

4.1 初雨調(diào)蓄設(shè)施應(yīng)作為排水系統(tǒng)的功能性組成

隨著對(duì)雨水徑流污染的逐步重視，現(xiàn)行排水規(guī)范中對(duì)雨水處理和調(diào)蓄設(shè)施已經(jīng)有一些提法和要求。如2012年頒布的《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》（GB50788-2012）中指出：“城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)應(yīng)具有有效收集、輸送、處理、處置和利用城鎮(zhèn)雨水和污水，減少水污染物排放的功能”，同時(shí)還規(guī)定“污水處理廠應(yīng)具有處理截流初期雨水的能力”。2016年的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006)明確指出：“用于控制徑流污染的雨水調(diào)蓄池出水應(yīng)接入污水管網(wǎng)”。2017年版的《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》(GB 50318-2017)明確提出：“污水處理廠的規(guī)模應(yīng)按規(guī)劃遠(yuǎn)期污水量和需接納的初期雨水量確定”。而正在編制中的《室外排水工程建設(shè)規(guī)范》更將分流制調(diào)蓄的初雨和合流制截流的初雨，并稱為“受污染的雨水”，確定其必須經(jīng)過污水廠處理后方可排放。從上述這些規(guī)范中相關(guān)規(guī)定的漸進(jìn)式表述中可以發(fā)現(xiàn)，近年來對(duì)于初雨污染的重視程度在不斷提高，這些規(guī)定的積極意義也是顯而易見的。

然而，遍查這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，都只是表達(dá)了“要控制徑流污染可以建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施”的思路，卻暫時(shí)并沒有將初雨調(diào)蓄設(shè)施視作排水系統(tǒng)的必要組成或排水系統(tǒng)的功能性要求之一。與之形成鮮明對(duì)比的是，末端截流混接污水的截流設(shè)施已經(jīng)成為當(dāng)前新建排水系統(tǒng)（雨水泵站）的“標(biāo)配”。那么，面對(duì)嚴(yán)重的初期雨水和合流制溢流污染，初雨調(diào)蓄設(shè)施不應(yīng)當(dāng)僅僅停留在可選配置的地位上。

從現(xiàn)實(shí)問題角度而言，上海城市中心城區(qū)徑流污染普遍存在，但是由于尚未給予初雨調(diào)蓄設(shè)施應(yīng)有的“名分”，直接導(dǎo)致污水廠的設(shè)計(jì)能力上考慮不足，大部分污水廠接納初期雨水的能力明顯不足，即使大范圍進(jìn)行初雨調(diào)蓄也無法將調(diào)蓄的雨水全部及時(shí)處理。

為此，在上海市最新編制的《上海市污水處理系統(tǒng)及污泥處理處置規(guī)劃（2017~2035）》中，已經(jīng)提出污水處理設(shè)施規(guī)?？紤]1.5倍時(shí)變化系數(shù)，以應(yīng)對(duì)峰值流量和初期雨水，并規(guī)劃新建白龍港和竹園兩座初期雨水處理廠。然而，在排水規(guī)范的層面上，目前尚未對(duì)初雨調(diào)蓄設(shè)施給予足夠的認(rèn)可。

因此，筆者建議將初雨調(diào)蓄設(shè)施作為排水系統(tǒng)的功能性組成，賦予其應(yīng)有的地位。在今后規(guī)劃、建設(shè)時(shí)，將初雨調(diào)蓄設(shè)施納入排水系統(tǒng)一并考慮，并以此為基礎(chǔ)規(guī)劃和建設(shè)污水處理廠。

4.2 大型污水處理廠水量調(diào)節(jié)設(shè)施應(yīng)當(dāng)補(bǔ)缺

針對(duì)大型污水處理廠水量調(diào)節(jié)設(shè)施，2016年的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006)中規(guī)定如下：“水質(zhì)和（或）水量變化大的污水廠，宜設(shè)置調(diào)節(jié)水質(zhì)和（或）水量的設(shè)施”。作為國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，考慮到中國(guó)幅員遼闊，南北地區(qū)、東西部地區(qū)千差萬別的情況，不進(jìn)行做“一刀切”的硬性規(guī)定是合理的，也是能夠理解的。然而，對(duì)于上海這種超大城市，白龍港、竹園、石洞口等四大污水廠都是體量龐大的“超級(jí)”污水廠，其前端都是大型污水干線。而且上海中心城區(qū)人口密度大、交通繁忙，地面污染程度較高，同時(shí)中心城區(qū)內(nèi)河水質(zhì)也相對(duì)較差。在這樣的背景下，恐怕調(diào)節(jié)設(shè)施就是“應(yīng)”設(shè)置而非“宜”設(shè)置。更何況隨著今后上游初期雨水的收集和入廠處理，干線的水量還將持續(xù)提升，即使是單獨(dú)建設(shè)初期雨水處理廠，主要輸送途徑仍然還是輸送干線。因此，大規(guī)模的調(diào)節(jié)設(shè)施總是需要的。

目前，上海市的主要污水干線和大型污水處理廠均已建成，污水廠廠前區(qū)已難有足夠空間，而且廠內(nèi)大規(guī)模的改建也不現(xiàn)實(shí)，因此單獨(dú)增設(shè)水量調(diào)節(jié)設(shè)施的可能性相對(duì)較小。不過與此同時(shí)，現(xiàn)在上海中心城區(qū)三大污水片區(qū)之間，尚未實(shí)現(xiàn)輸送干線間、大型污水廠廠際間的聯(lián)通，這個(gè)問題也已經(jīng)到了亟需研究解決的階段。在《上海市城市雨水排水規(guī)劃（2017-2035）》送審稿中，已對(duì)設(shè)置聯(lián)通管線進(jìn)行了規(guī)劃安排。該規(guī)劃在上海中心城區(qū)形成“3、2、2、X”的布局，其中第 1 個(gè)“2”即為規(guī)劃新建G1501和彭越浦二縱聯(lián)絡(luò)管，調(diào)配集中線型調(diào)蓄管道系統(tǒng)間流量。其中新建G1501聯(lián)絡(luò)管可實(shí)現(xiàn)竹園和白龍港初期雨水處理廠之間的聯(lián)通。

因此，或有條件將兩者一并考慮，即通過建設(shè)廠際聯(lián)通總管，緊急狀態(tài)下服務(wù)于片區(qū)間的水量調(diào)度。而在平時(shí)，可考慮充分利用其空間實(shí)現(xiàn)對(duì)干線大流量的調(diào)節(jié)，使污水廠獲得盡量平穩(wěn)的進(jìn)水，從而為解決矛盾突出的廠前溢流現(xiàn)象，增設(shè)必要的設(shè)施基礎(chǔ)條件。

4.3 污泥管控的對(duì)象應(yīng)全覆蓋

目前現(xiàn)行的排水規(guī)范，在定義污泥時(shí)，都指的是污水廠產(chǎn)生的污泥。在指稱排水泵站清除的污物時(shí)，稱的是“柵渣”、“沉砂”。只在《城鎮(zhèn)排水管渠與泵站運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》中，出現(xiàn)了將管道疏浚出的污物稱為“管渠污泥”的提法（具體工作中又常稱之為通溝污泥）。在這樣的定義下，就容易產(chǎn)生一種歧義：當(dāng)污物存在于管渠中時(shí)是“污泥”，可當(dāng)它們進(jìn)入排水泵站后，卻搖身一變，變成了“砂渣”。事實(shí)上，大部分進(jìn)入管道的顆粒污染物在進(jìn)入泵站以及初雨調(diào)蓄設(shè)施后，其成分并沒有發(fā)生本質(zhì)的改變，它們更容易積存在集水井、泵室和調(diào)蓄池的底部。它們和泵站內(nèi)類似于生活垃圾的柵渣也明顯不同。

之所以要做這樣的“咬文嚼字”，是因?yàn)楣P者更贊同正在編制的《室外排水工程建設(shè)規(guī)范》中對(duì)污泥的定義：“室外排水工程的污泥不僅包括污水廠產(chǎn)生的污泥，還包括管道清通產(chǎn)生的污泥、化糞池污泥和污染徑流中攜帶的污泥”。筆者更進(jìn)一步的認(rèn)為，應(yīng)該對(duì)這完整概念下的污泥，從規(guī)劃起全覆蓋，即污泥規(guī)劃應(yīng)當(dāng)和雨水（排水）規(guī)劃、污水規(guī)劃、海綿城市規(guī)劃等統(tǒng)籌考慮。在規(guī)劃預(yù)測(cè)污泥產(chǎn)量和處理處置量時(shí)、在為管渠污泥以及泵站和調(diào)蓄設(shè)施清淤污泥安排出路時(shí)、在規(guī)劃中轉(zhuǎn)站處理站布局時(shí)，都應(yīng)考慮包含通溝污泥在內(nèi)的污泥總體概念，使之無一遺漏。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，上海近些年的通溝污泥量總體上保持在15萬到20萬m3之間，上海中心城區(qū)泵站的清淤量大致在30 m3/（次·座）?？紤]到全市有千余座泵站，其總量也不可小覷。隨著新一輪專業(yè)規(guī)劃的逐步實(shí)施，排水設(shè)施量將有更快、更多的增長(zhǎng)。屆時(shí)，通溝污泥和清淤物也會(huì)隨之有明顯的增長(zhǎng)。如果不從源頭上對(duì)污泥定義進(jìn)一步清晰，一定會(huì)帶來隱憂。上述規(guī)程對(duì)管渠污泥處理提的要求也是“脫水處理”、“泥砂分離”，這也可以納入到對(duì)污泥處理處置的要求中去?？傮w而言，表面上看似具體操作中的問題，實(shí)際上是需要在頂層設(shè)計(jì)的規(guī)范規(guī)程中進(jìn)行清晰的定義，從而進(jìn)一步指導(dǎo)實(shí)際規(guī)劃和生產(chǎn)的。

5 結(jié)論與建議

近年來，隨著對(duì)城市黑臭河道治理工作的重視，上海市排水相關(guān)單位加強(qiáng)了對(duì)初期雨水的截流和管道污泥等的清理，然而在實(shí)際工作中遇到了一些理念和管理上的困惑和問題?，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)程對(duì)指導(dǎo)排水規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行起到了應(yīng)有的作用，但對(duì)于上述的問題，尚未提供足夠的支撐和指導(dǎo)。因此，除了需要實(shí)際工作加以解決外，筆者建議在規(guī)范規(guī)程層面，面對(duì)不斷變化的情況，及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整，以更好地指導(dǎo)實(shí)踐。