王洪臣 | 根治溢流污染如何全面破题?

近日,未来新水务专家委员会专家、中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任王洪臣就“破解中国溢流污染”议题接受中国环境报采访:“西方国家大多规划在2045年—2050年期间彻底解决城市水污染问题,而人口密度大、建设密度高、环境容量小的中国城市有望在不远的将来超前解决水污染问题。”王洪臣的乐观,来自于中国城市治水的两大特色:在排水管网上基本普及分流制排水体制,在处理设施上基本普及污水脱氮除磷和深度处理。前者有别于西方国家以合流制为主的体制,后者占比远超西方城市。

然而,在他的乐观背后,还有对我国分流制排水系统“四水(污水﹑雨水﹑地下水﹑河水)混流”“分流制建设合流制运行”等问题的深深忧虑。这些问题导致严重的雨季溢流污染问题。

他说:“在我国水污染治理逐步推进并取得显著成效的背景下,雨季溢流污染成为城市水环境质量根本改善与流域水环境质量持续改善的瓶颈,已经上升为当前水污染治理的主要矛盾。绝大部分城市,尤其是发达地区的城市,旱季河湖水体水清岸绿、鱼翔浅底,进入雨季则迅速恶化,甚至返黑返臭,这一表象的背后是城市排水与污水处理设施在应对暴雨冲击时的‘力不从心’。”

在谈及治理思路时,他认为应该科学合理、注重实效。例如,面对行业内“治网”还是“建厂”的争论,应明确一个科学清晰的判定标准,依据标准做出决策。他既反对污水处理厂“盲目扩容”,也反对“盲目反对扩容”。

全面推行分流制让中国城市治水有可能“弯道超车”

过去20多年,我国城市治水事业高速发展,在立足国情的城市治水实践中,逐步形成了有别于西方的治水路线。虽然这一路线在实践中还有诸多问题,但与西方国家的治水模式相比,它极有可能是一条高效率、高质量的路线,是适合我国国情的路线。

中国环境报:我国治理溢流污染的国情与西方国家有何不同,能否具体说明?

王洪臣:西方城市特别是建设较早的大城市普遍采用的合流制排水系统,是随着城市发展自然形成的。随着社会对公共卫生和环境危害的认识,美国在上世纪七十年代全面禁止新建合流制排水系统,但大城市以合流制为主的格局已经形成,留下了复杂的合流制溢流污染(CSOs)问题,即在降雨时超出处理能力的雨污合流直排入河的问题。合流制情境下,雨水与污水共用一套管道,两股水全部混合,因此雨污溢流量非常大。

我国作为后发国家,在城镇化进程中较早确立了以分流制为目标的建设方针,即雨污管道分开建设,目前全国合流制管道长度占比较低。因此,我国当前面临的是分流制系统中的分流制溢流污染(SSOs)问题。这些污染一部分是雨污管道错接混接、地下水入渗和河水倒灌等建设质量问题所致,另一部分是本就客观存在的降水诱导的入流入渗量(率)(RDII)这一系统性难题所致。分流制情境下,雨水与污水少部分混合,雨污溢流量是有限的。

由于分流制雨污溢流量远低于合流制雨污溢流量,实现溢流污染控制目标,分流制所需源、网、厂系统总投资理论上要大大低于合流制。西方国家通过多年实践总结出了“灰绿结合”的合流制溢流污染治理技术路线,但由于绿色基础设施建设空间受限,许多城市特别是大城市更多依赖调蓄池、深隧等大型“灰色基础设施”调蓄或暂存大量混合雨污水,并扩大污水处理设施规模。不少西方国家沿着这样的路线已经投入并将继续投入巨额资金。相反,我国城市应“正本清源”,即通过弥补现有排水系统缺陷,实现雨污最大程度分流,最大程度减少雨污混合量。在此基础上,辅以适当扩大各类处理设施规模,即有望解决分流制溢流污染问题。

以系统思维应对溢流污染治理

应认识到当前溢流污染仍较严重,要以系统思维应对溢流污染治理,要明确目标、科学确定治理路径,要多部门形成合力,尤其要打通治理资金筹措渠道。

中国环境报:目前,我国分流制系统实际运行情况如何?溢流污染状况怎样?

王洪臣:当前,我国分流制排水系统普遍存在“四水混流”现象,分流制建设、“合流制”运行,致使花大气力建设的分流制不能充分发挥应有的环境效益。以湖北省武汉市为例,早在21世纪初,主城区规划建设排水系统分流制面积占比就达到了80%。但2004年,武汉市水务部门对排水管网普查发现,几乎所有雨水管都有污水接入,部分污水管也有雨水接入,按分流制建设的雨水和污水管道实际上成了双排合流管道,全市实际分流制面积占比仅为22%。武汉市的状况在一定程度上可以看做是全国分流制管网建设的缩影。近几年,通过提质增效改造,我国排水系统分流效能大有提升,但污水处理厂进水浓度仍然普遍偏低,表明“四水混流”状况仍然普遍存在。现有城镇污水处理设施尤其是大城市中心城区的污水处理设施普遍满负荷运行,由此推断,雨季溢流污染较普遍存在。把“规划建设”的分流制变为“现实运行”的合格的分流制,是溢流污染治理的基础性工作。

中国环境报:基于系统思维,我国的溢流污染治理存在哪些系统性问题?

王洪臣:我认为,当前主要还存在以下几个系统性问题。

一是对溢流污染治理重要性认识不够。当前,一些地方对城市水污染治理的重点目标尚不清晰,行业观点不一。我认为,“十五五”乃至“十六五”城市水污染治理目标就是以“人水和谐”为内涵的美丽河湖与美丽海湾建设,使城市水体“可亲、可游、可渔”,进而打造水景观,形成滨水经济。而要实现这一目标,就必须解决雨季溢流污染问题,这是当前和以后一个阶段城市治水的主要矛盾。同时也要认识到,分流制溢流污染治理难度远低于西方的合流制溢流污染治理,绝大部分城市不需要像西方城市那样大投入建设灰色设施,要坚定治理信心。

二是分流效能评估体系缺失。现有法规规范缺失降水诱导的入流入渗量(率)(RDII)这一分流效能评估指标,造成决策粗放,各地近乎“一刀切”地盲目强调修管网、排外水,没有基于对分流效能的科学评估来确定应优先“治网”(排外水)还是优先“建厂”(扩建处理设施),造成资源错配和效率低下。

三是溢流污染治理涉及多部门,目前缺乏有效的部际协调机制,致使各部门方向或步调不一。城市排涝标准与流域防洪标准不衔接,水利部门的水位调度与城市内涝治理需求脱节,导致“外部水位顶托”成为城市内涝的重要诱因,而排涝又与溢流污染治理设施建设密切相关。系统性协同治理不足,“绿色防汛”“绿色排涝”等理念无法得到真正落实。

四是资金筹措渠道不明。我国水价长期处在较低水平,难以充分反映水资源稀缺程度和环境治理成本。作为综合水价的一部分,现有污水处理费连污水处理设施运行和管网养护的基本成本都难以覆盖,更无法作为溢流污染治理的资金来源。水价改革推进缓慢的深层矛盾在于,水价属中央指导的地方定价,中央基于水资源水生态安全大局推动水价改革意图明确,而地方更关注所谓“营商环境”“政策优惠”,致使10年前设定的污水处理费改革目标在大多数城市至今未能落地,形成了“中央催动、地方不动”的僵局。

解决痛点问题,推动我国溢流污染治理

建立分流效能评估制度,明确溢流污染治理目标,出台分类指导性意见,对推动溢流污染治理至关重要。

中国环境报:您为何认为建立以降水诱导的入流入渗量(率)(RDII)计算方法并据此开展分流效能评估至关重要?

王洪臣:即便是完善的分流制排水系统,污水管道的容量或末端污水处理厂所处理的污水也应该来自基本污水量(BWF)、地下水经常入渗量(GWI)和降水诱导的入流入渗量(率)(RDII)三部分。以往的规划设计侧重于基本污水量及其变化系数,对地下水经常入渗量,尤其是RDII缺少关注和计算,这是导致分流制溢流和污水处理厂超负荷运行的主要原因。

降水诱导的入流入渗是指雨水在特定条件下通过地表或地下通道进入污水处理系统的过程,RDII受降雨强度、土壤渗透性、地形坡度、排水管道建设标准及城市化程度等因素影响,这是任何分流制排水系统都难以完全避免的物理现象。

对于某一确定的分流制排水系统,RDII存在一个合理值(阈值)。如果这一系统存在溢流,那么这个合理值就是制定溢流污染治理方案的重要依据。如果实际RDII高于合理值,就应该首先改造管网,控制入流入渗,反之就应该对污水处理厂实施扩容改造。

我国目前尚未建立RDII的概念和计算方法体系,建议参考供水行业控制管网漏损那样的工作体系,尽快形成适应各地状况的RDII预测方法以及合理值标准,唯此,才能不盲目扩容,也不盲目反对扩容,为科学控制溢流污染打下基础。

在这方面,我认为应做好三方面工作。第一,探索建立基于国情的分类RDII阈值指导体系。可考虑由国家层面发布分类指导性意见,而非强求全国统一阈值。第二,将RDII评估结果作为项目审批与资金分配的重要依据,改变“一刀切”限制新建处理设施的政策。第三,鼓励地方先行先试,国家层面组织选择代表性城市(如南方河网城市与北方缺水城市)开展试点,探索不同条件下溢流污染治理的合理成本与效益,总结出适用于高地下水位地区、强降雨地区等不同场景的监测评估方案和治理模式,终形成可在全国推广的、成熟的国情化方法体系。

中国环境报:实现“人水和谐”的关键是保障亲水感官舒适与卫生安全要求,当前治理思路是否充分考虑了这一要求?应如何引导技术开发和设施建设,确保治理效果不仅能改善感官指标,更能保障公众健康?

王洪臣:溢流污染是当前实现“人水和谐”面临的一个巨大挑战。在非汛期,经过治理的河湖水质良好;但一到夏季,尤其是第一场雨后,大量溢流污染涌入水体,导致水质瞬间恶化,而夏季炎热,公众亲水意愿更强烈,水质与亲水需求形成反差。

尽管“人水和谐”的目标已被提出,现有的水质标准体系尚难以全面支撑“人水和谐”。例如《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中人体亲水水质要求是地表Ⅲ类及以上水质,但GB3838—2002中没有浊度及色度等感官指标,粪大肠菌群指标上限是10000个/L,因此,被认定为Ⅲ类水质的水体并不能保证满足亲水感官及卫生要求,至于有些城市水体的水功能区划目标本就是地表水Ⅳ或Ⅴ类标准,就更无法满足亲水要求。此外,现有污水处理设施几乎全部具有脱氮除磷与深度处理功能,出水水质总体上满足以亲水为目标的基本要求。综上两个方面,在水环境质量受溢流污染影响的背景下,实现“人水和谐”的瓶颈还是溢流污染。因此,溢流污染治理实践要聚焦于浊度和色度等感官指标,并将卫生学指标置于工艺选择的重要位置。对于卫生学指标,一小股雨污溢流,足可以让一大片水体粪大肠菌群超标,可谓“一颗老鼠屎,坏掉一锅汤”。

中国环境报:2024年,住建部、生态环境部等部门联合发布了通知,鼓励建设雨季溢流污水快速净化设施,但目前落地情况好像并不乐观。您如何看待?请谈谈溢流雨污水处理的技术路线。

王洪臣:溢流雨污水快速净化设施建设处于滞后状态。在“治网”还是“建厂”的决策作出之后,就是溢流雨污水如何处理的问题。目前有观点倾向于仅设定SS(悬浮物)浓度或COD(化学需氧量)等单一指标,这便于推进,但离治理目标差距大。

我认为,溢流雨污水处理的技术路线应关注下几点。

在政策层面,须尽快打破排放标准缺失的僵局,相关部委应出台分类指导意见,授权并指导地方根据自身水环境容量和亲水需求,探索制定差异化的、适用于当地条件的地方标准或技术规范,为设施建设提供依据,突破溢流污染治理设施建设的政策瓶颈。

在技术层面,首先应该评估并挖掘现有处理设施的潜力,通过运行优化或微改造扩大处理能力,在此基础上确定溢流雨污水处理设施的建设规模。强烈建议地方城市管理部门建立现有处理设施运行优化或微改造以提高雨季处理能力的工作机制。设施建设标准应视河湖水体功能进行分级,当水体夏季有亲水滨水需求时,应对COD、SS浓度和卫生学指标设置严格要求,并适当去除氮磷;当无亲水滨水要求时,可以控制雨季返黑返臭为目标,对COD、SS浓度或其去除率提出要求。

在实施层面,应明确设施功能定位,明确为溢流雨污水处理设施,与城镇污水处理设施区别开来。溢流雨污水处理设施是溢流污染治理系统化解决方案中的“必要补充”,是平衡工程经济性与环境效益的重要手段。

来源:未来新水务、环保水圈

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