域外雨水水質(zhì)污染的源頭控制啟示

鄭康振

（廣州珠科院工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣州 510611）

2018年，我國(guó)的城市化水平已經(jīng)達(dá)到了59.58%，城鎮(zhèn)常住人口為8.31 億人，超出世界平均水平9.58 個(gè)百分點(diǎn)，而且城市化發(fā)展速度依然較快。隨著城市化進(jìn)程的加快和城鎮(zhèn)人口的急劇增長(zhǎng)，我國(guó)的城鎮(zhèn)水資源短缺和水環(huán)境污染矛盾日益突出。全國(guó)600 多個(gè)城市中，有400 多個(gè)存在資源性或水質(zhì)性缺水問題，有108 個(gè)城市存在嚴(yán)重缺水，城市水環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前制約城市可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)普遍性的環(huán)境問題[1]。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大、城市人口的急劇增加以及城市工業(yè)化加快，大量污水直接排入城市周邊河流，致使城市的水環(huán)境污染問題加重。

我國(guó)南部地區(qū)長(zhǎng)期受到亞熱帶季風(fēng)氣候的影響，全年降水量豐富，但由于城市道路的硬化、認(rèn)識(shí)的短板以及技術(shù)條件等因素，寶貴的城市雨水資源沒有得到有效利用，同時(shí)雨水徑流攜帶大量地面污染物直接排入水體，進(jìn)一步加重了城市接納水體的污染。因此，做好城市雨水水質(zhì)污染源頭控制，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 城市雨水污染及特點(diǎn)

1.1 來(lái)源

當(dāng)前，很多城市雨水污染嚴(yán)重，其主要原因是雨滴在空中降落過程中攜帶了城市上空空氣中的許多污染物，雨水降落至路面后，地表徑流會(huì)攜帶路面的各種污染物。另外，城市道路硬化、可透性不強(qiáng)、雨水沖刷路面以及管道中的沉積污染物也會(huì)加劇城市水體的污染，導(dǎo)致城市水質(zhì)惡化。這些不同來(lái)源的污水會(huì)合流到城市的河道系統(tǒng)，初期降水會(huì)沖刷污水管內(nèi) 前期沉積的污染物，所導(dǎo)致的城市水體污染往往比分流的雨水系統(tǒng)污染更為嚴(yán)重。

1.2 特點(diǎn)

初期雨水的污染十分明顯，初期的屋面降水和地表水徑流的COD 含量甚至可以達(dá)到3 000 mg/L。在一些城市雨水徑流中，河流至管道的溢流水質(zhì)污染十分嚴(yán)重，為了保障城市水環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的可持續(xù)性，必須加強(qiáng)雨水水質(zhì)污染的源頭控制，經(jīng)預(yù)處理后降低其污染物含量或達(dá)標(biāo)排入城市水體，也可以直接作為城市路面綠化用水加以利用，緩解城市用水壓力。部分國(guó)外城市雨水、徑流及溢流水質(zhì)如表1所示。

表1 部分國(guó)外城市雨水、徑流及溢流水質(zhì)

2 城市雨水污染現(xiàn)狀

以某城市為例，對(duì)該城市2015-2018年主城區(qū)雨水徑流的水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在雨水的初期階段，其徑流的主要污染物（SS、COD）等濃度要明顯高于場(chǎng)均雨水污染濃度（見表2、表3）。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，初期徑流或場(chǎng)均徑流的雨水污染濃度較大，各個(gè)匯水面也會(huì)加劇天然降雨的污染。從匯水面來(lái)看，屋面雨水的懸浮物濃度和有機(jī)物濃度要低于路面雨水。從污染物濃度影響看，屋面雨水的懸浮物濃度相對(duì)變化不大，但不同類型屋面對(duì)有機(jī)物濃度的影響較大：瀝青油氈類型的屋面雨水的有機(jī)物濃度高于瓦屋面雨水。

對(duì)比表1、表2和表3可知，該城市主城區(qū)的各個(gè)匯水面徑流的COD 和SS 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國(guó)、日本和里昂等雨水污染物濃度，反映出該城市的非點(diǎn)源污染較為嚴(yán)重。近年來(lái)，該城市加大了排水管道、污水處理廠建設(shè)，城市污水處理的設(shè)施更加完善，但非點(diǎn)源污染依然嚴(yán)重，主要原因是城市主城區(qū)雨水徑流污染負(fù)荷上升，可見，城市雨水徑流污染治理已經(jīng)刻不容緩。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快、城市人口的增加以及城市機(jī)動(dòng)車保有量的上升，這種污染問題會(huì)日益嚴(yán)峻。人們需要從可持續(xù)發(fā)展的角度，積極采取有效措施，吸取發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)雨水徑流污染防治經(jīng)驗(yàn)，從雨水水質(zhì)源頭做好污染防控，以改善城市水 環(huán)境。

表2 某城市主城區(qū)不同匯水面初期徑流污染物濃度

表3 某城市主城區(qū)不同匯水面徑流污染物平均濃度

3 域外城市雨洪管理做法——以美國(guó)為例

3.1 主要做法

美國(guó)城市雨水污染防控主要采取控制流量和雨水流速方式，利用蓄洪的辦法實(shí)現(xiàn)防治水土流失和城市洪澇災(zāi)害的預(yù)期效果，還結(jié)合“雨水排放許可證制度”和“最佳管理實(shí)踐”（BMPs），控制城市雨水污染物的產(chǎn)生和傳輸。其中，BMPs 又被分為結(jié)構(gòu)性、非結(jié)構(gòu)性兩種模式。

3.1.1 非結(jié)構(gòu)性BMPs

在美國(guó)，為了做好城市雨水污染源頭控制，城市管理部門定期對(duì)城市的道路做好清掃和吸塵，嚴(yán)格做好垃圾回收，從源頭減少垃圾丟棄量和顆粒物的積累量；大力提升城市公共綠化面積，并嚴(yán)格控制綠化栽植和養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)化肥的施用量，倡導(dǎo)綠色養(yǎng)護(hù)理念，從源頭減少氮、磷等污染物。另外，積極倡導(dǎo)“低影響發(fā)展”的理念和技術(shù)，這樣既改變了城市土地的應(yīng)用性質(zhì)，也可以保持城市土地開發(fā)利用后與開發(fā)前的水文特征一致，即減少雨水徑流的產(chǎn)生量。要做好城市的發(fā)展規(guī)劃，最大程度地減少城市發(fā)展對(duì)土地的侵占，從源頭降低土壤等細(xì)顆粒物經(jīng)雨水沖刷而進(jìn)入城市水體。此外，還采取合理綠化、高效灌溉等措施從源頭減少水質(zhì)污染。

3.1.2 結(jié)構(gòu)性BMPs

結(jié)構(gòu)性BMPs 是指利用物理、化學(xué)和生物等辦法去除城市雨水徑流中的主要污染物。其中，物理法包括吸附、過濾和沉淀；化學(xué)法包括加入絮凝劑等，沉淀去除雨水中的細(xì)顆粒和金屬；生物法利用城市植物根系的吸收以及根系周圍土壤微生物達(dá)到降解雨水污染物的效果。目前，美國(guó)應(yīng)用十分廣泛的BMPs 包括存蓄池、生態(tài)過濾帶、滲透池、沉淀池、人工濕地和固體顆粒截流器等。

3.2 去除效果

利用包含在BMP 數(shù)據(jù)庫(kù)中的固體、細(xì)菌、金屬和營(yíng)養(yǎng)物評(píng)價(jià)污染物的指標(biāo)，計(jì)算不同雨水水質(zhì)控制措施的實(shí)際平均去除率，如表4所示[2]。

3.3 使用區(qū)域特征

面對(duì)具有不同結(jié)構(gòu)、種類繁多的雨水水質(zhì)控制措施，設(shè)計(jì)人員需要按照區(qū)域的場(chǎng)地條件、對(duì)徑流消減流量的要求和對(duì)非點(diǎn)源污染物的處理要求，綜合考慮區(qū)域位置特點(diǎn)、土地條件、地下水特點(diǎn)、地形、地勢(shì)和匯水區(qū)性質(zhì)等因素，評(píng)估不同措施的實(shí)際徑流削減能力、非點(diǎn)源污染去除能力和空間需求，選擇適宜的控制措施[3]。不同控制措施的功能和使用區(qū)域特征如表5所示。

表4 不同控制措施對(duì)雨水污染物的去除效果

表5 不同控制措施的功能及使用區(qū)域特征

4 結(jié)論

通過研究域外雨水水質(zhì)污染的源頭控制，筆者得到以下啟示。一是加快立法進(jìn)程，制定包括城市雨水污染防控方面的法律法規(guī)，加強(qiáng)法律的執(zhí)行力度。二是明確控制目標(biāo)，根據(jù)城市雨水污染的現(xiàn)狀分析和城市發(fā)展規(guī)模等，制定出城市雨水污染近、中、長(zhǎng)期的雨水污染防控目標(biāo)。三是確定收集系統(tǒng)，根據(jù)城市所在區(qū)域的氣候、水文、雨量等，確定適合城市雨水污染防控的雨水收集系統(tǒng)，如雨污分流。四是加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用，從源頭分散城市污染物，結(jié)合現(xiàn)代污水處理技術(shù)，做好末端集中處理，控制雨水中的污染物含量，提升雨水污染物治理效果。五是加強(qiáng)環(huán)保宣傳，利用廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)等新聞宣傳渠道，加大環(huán)保知識(shí)宣傳力度，提升廣大群眾對(duì)雨水污染危害的認(rèn)識(shí)，從源頭減少垃圾產(chǎn)生量。