作者简介 |
唐建国,男,1962年1月生,上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司教授级高工、总工程师,是国家水环境领域著名专家。长期从事给水排水工程设计、研究工作,并有多年从事排水行业管理经历。在水环境治理与保护领域拥有丰富的理论、实践和管理经验,是该领域著名专家,有较高的知名度和影响力。先后承担了数十项给排水工程设计,组织编写了上海市城镇污水处理厂污染物超量削减补贴等政策,为完成上海市“十一五”、“十二五”水污染减排工作做出贡献,并获得“2013年国家污染物减排先进个人”称号。 |
前言
城镇排水系统“提质增效”主要针对影响排水系统质量和污染物减排效能低下的核心问题,采取工程和非工程性治理措施,提升系统污染收集效能、排水效能。只有真正提高了污水收集效能,污水处理厂的污染物处理才会有效能,污水处理厂提标改造才会有效能。实现污水全收集、全处理,需要健康的管网;实现污水处理厂污染物高效能削减,需要健康的排水管网;实现雨天少溢流污染,需要健康的排水管网;实现黑臭水体整治成效提高和巩固,更需要健康的排水管网。
各地都要以排水系统的问题和实现消除城市黑臭水体的目标为导向,治理、恢复、提升、优化和强化管理排水系统,构建和完善系统性强、功能完备、成长性强、管理到位的城镇排水处理系统,逐步实现城镇排水系统由规模增长向质量提升的转变,支撑消除城市黑臭水体和长制久清。
1 我国城镇排水系统现状问题揭示
我国快速城镇化发展过程的不规范、无序化、规划不到位、建设滞后、质量不高、维护管理缺失、年久失修等一系列原因,让城市没有完善和健康的排水系统。
图1 我国排水系统存在的现状问题揭示
我国城镇污水处理系统现状问题,最直观的表现有:污水直排、“大排档”等污水直排雨水收集口、水体水倒灌、山溪(泉)水沟(暗)渠筑坝(堰)截流至污水管、排水管道旱天“满管流”、污水处理厂进水污染物浓度曲线没有“心跳”、雨水(合流)管道中的积泥使整治后的水体“下雨就黑”。
2 排水系统提质增效的关键
上述问题充分说明了我国城镇排水管网在理论和规划设计上的分流制与合流制,在实际中都是不存在的。“提质增效”三年行动计划不是为了实现分流制改造,也不是简单地进行排水管道缺陷的修复,而是在对排水收集系统问题的查找、梳理和分析的基础上,找出重点,将增效目标最终落实在增消除黑臭水体整治之效,增水环境质量提升之效上,切实采取有效和有针对性的措施,解决主要矛盾,这才是打赢城市黑臭水体整治标志性战役的重要举措。其关键和核心是:
一是坚决堵住污水直排口,将污水都收进处理厂。是否消除了污水直排排水口,是衡量黑臭水体整治工作最重要的一条标准。必须坚决堵住污水直排口,把直接排入地表水体和山溪(泉)水沟(暗)渠的污水、小区(阳台)和企事业单位内部混接进入雨水管的污水、沿街商铺错接接入雨水管的污水、“大排档”排入道路雨水收集口的污水都收到污水管网,加快在未覆盖地区的污水收集管网建设等,做到污水“应收尽收”,将收集的污水送到城镇污水处理厂处理达标排放,实现污水管网的“全覆盖、全收集、全处理”,这就是增污水收集之效。
二是坚决堵住外水入管,让排水管道少点“清水”。“鸠占鹊巢”,河水、山溪(泉)沟(暗)渠水、地下水、施工降水进到排水管道中,造成“清水”占了排水管道的容量,是排水管道旱天高水位、满管流、污水处理厂进水浓度低的根本原因。必须采取有效措施,避免河湖等水体水通过各类排水口倒灌进入城镇排水系统,特别倒灌进入是污水管、截流管;有效封堵污水管道各种渗漏“通道”,避免地下水入渗,详见图2。实现“清污分流”和污水管道与截流管道(旱天)低水位运行,就是增污水处理厂进水浓度提升之效,增污水处理厂污染物削减之效,增排水管道输送能力之效。
图2 地下水入渗整治成效前后对比
三是坚决分流入沟(暗)渠污水,还山水通道本来面目。把排入山溪(泉)沟(暗)渠的污水分出来,解决“鹊居鸠窝”问题,杜绝筑坝(堰)拦沟截流,避免山溪(泉)水入管,恢复山溪(泉)水通道“清水”入河的本来面目,这还是增“清污分流”之效,增城市排涝之效。广州、深圳、安顺等地的工作实践证明,只要将排入这些山溪水沟(暗)渠的污水收集截掉,沟渠内就是清水,就是城市水体珍贵的清水补充水源。
四是坚决把管中积泥清出来,削减入河溢流污染。雨天经雨水排水口和合流排水口排入水体的水是溢流污染,主要由管道中的积泥、地表径流污染和混接(接入)的污水组成,其中管道积泥占雨天溢流污染负荷的60~70%,所以必须定期把沉积在雨水管道、合流管道中的积泥清出来,有效减少雨天排水口的溢流污染,最大程度解决整治后水体“下雨就黑”的问题,增黑臭水体整治之效。
查清这些问题,特别是查清导致这些问题的原因,采取有效和有针对性的措施,构建健康的排水管网不抵触末端污水处理厂提标改造,而是让提标改造后的污水处理厂面对不再是“稀汤寡水”,就更有提标改造的成效;构建健康的排水系统,更是为实现真正的分流制、完善的合流制奠定基础。
3 排水系统提质增效措施的对策要点
解决污水直排、水体水倒灌、山溪(泉)水分流需要雷厉风行,解决地下水入渗、混接改造、溢流污染控制不但雷厉风行,更需要久久为功。这些工作都需要把握两个非常重要的原则,一是方法要准确,一定要“走对路子”;二是保证高质量,不能应付了事。相关措施的要点是:
1)做准问题排查。查清、查准问题是为了“对症下药”,特别是黑臭水体整治初期一定有重点、有针对性地开展排水管网问题的排查[2]。以发现关键问题、影响大的问题为突破口,先重点,后全面。如从有旱天出流污水的排水口查起[3],查清是什么排水口,查清旱天出流、雨天溢流水量与水质;从城镇污水处理厂进水COD浓度低于260mg/L的污水系统查起,查清污水处理厂进水管道有无外水入渗、清污不分……排水系统排查是需要装备和技术的,是有标准、规程可遵循的,排查中还需要做好安全保障工作,所以排查一定要由真正的专业公司来承担。排查更是系统性、周期性的工作,所以在发现和整治上述重点和关键问题后,久久为功,定期做好排水系统排查是排水系统维护管理的重要工作内容。
2)做细截污工程。对于发现的污水直排排水口,就要毫不留情地堵上,并新建污水管道将这股污水截到城镇污水系统中。要将接入山溪(泉)沟(暗)渠的污水截流引到城镇污水系统,拆除沟渠截流的坝和堰,实现“清污分流”,同时把沟渠内数十年的积泥清出来,还沟渠的“清水”通道,给城市水体补充清水;要结合城市综合整治,给路边餐饮店、“大排档”、“马路洗车店”、垃圾桶等排污源建设污水收纳口,杜绝它们直接排入道路雨水收集口,这既是雨污混接源头改造的重点,也是实现污水全收集的关键。
3)做巧排水口防倒灌。排水口承担着雨天排水的功能,当排水口淹没在水体水中时,旱天河湖等水体水就源源不断地通过这些排水口进入到排水管道中,导致旱天雨水管、合流管、截流管满管;加之雨污混接,污水管高水位运行和污水处理厂进水浓度低就不足为奇。解决倒灌最有效和最巧妙的办法就是降低河道水体水位,把排水口“暴露”出来,详见图3。将排水口设置在水体常水位之上,涉及一批规范标准条款的调整,更涉及治河思路的改变和提升。
图3 暴露在水体水位之上的排水口
水浅是水体水生态恢复的重要前提。旱天水浅,“鱼翔浅底”,百姓赏景戏水;雨天满水,蓄水储雨,让城市无忧,这体现的是城市水体的两大基本功能,也是雨天海绵城市“自然滞蓄”的重要载体,详见图4。对于降低水位有困难的水体,则需要加设必要装置和实施科学的截流对策,统筹解决河水倒灌、旱天污水出流和雨天污水处理厂溢流等问题。
图4 城市水体两大功能
4)做好地下水入渗封堵。在高地下水位地区和敷设在河湖堤岸的污水管道、截流管道,地下水、河湖侧渗水会通过管道各类结构性缺陷进入管道中。地下水入渗是高地下水位地区一个极其普遍的问题,某城市在检测时发现,一管径为800mm的污水管,30m间距的两个检查井之间,地下水入渗量高达150m3/h。赣州、柳州等地污水截流管道CCTV检测证明,地下水入渗缺陷,占总结构性缺陷的35.5~37.1%[4、5]。地下水入渗除了导致污水、截流管道高水位,污水处理厂低进水浓度外,地下水中含有硝酸盐,在污水输送过程会消耗易生物降解的碳源。所以结合排水管道问题排查,及时采取措施修复结构性缺陷,堵住地下水入渗通道十分迫切。而且是一定要做到,排查出导致地下水入渗的缺陷,一定要及时修复,不要“小病拖成大病”,甚至成了道路塌陷的诱因。
5)做对“初期雨水”截流措施。为消除排水口旱天污水出流,在源头雨污分流一时间还不能够完全实现的情况下,末端截流不失是一种有效的对策措施。但是这种截流的前提是,必须掌握各排水口的旱天出流的污水量,且排水口所在水体要低水位,把排水口露出来。不科学截流不但使污水处理厂进水浓度会持续走低,而且导致进水水量超负荷,甚至旱天也会发生溢流,详见图5。
图5 不正确截流时,污水处理厂进水污染物浓度与水量变化
更有甚者,不做排水口水量与水质调查,不做管道缺陷调查,按照“若干毫米初期雨水”沿河截流成了黑臭水体整治的万全之策;且不分排水口类型、不问排水口高低,统统一截了之,或者末端加“初期雨水调蓄池”:这些截流措施,让污水处理厂“吃尽苦头”。初雨调蓄池在任何时间都是满的,即便是雨天能够发挥作用,也仅仅是截留了雨水管道中的部分积泥。《城市黑臭水体整治——排水口、管道及检查井治理技术指南》对此有专门的规定,对于截流所设置的是“截污调蓄池”。若干毫米初期雨水与消除旱天污水直排的截流没有任何关系,排水口雨天出流的黑水也远不是初期雨水。
6)做强溢流污染削减。我国整治后的城市水体普遍存在“下雨就黑”的问题,其根源是雨天从雨水排水口、合流排水口溢流的污染。溢流污染主要是由雨水(合流)管道中的污泥、地表径流污染和混接(合流)污水三部分构成。要削减溢流污染,首先要把管道中的污泥及时清出来,我国《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》(CJJ68-2016)规定,管道内的积泥深度不得大于管内径(或者渠净高)的1/5,也就是说,管道中的积泥深度大于该值,就应该进行清通养护。排水管道清通养护是排水管道运行维护最基本的工作之一,各地必须要毫不迟疑地组建与排水系统设施量、维护需要相一致的排水管道管养队伍,落实养护资金。这是保证消除黑臭的重要对策,更是巩固提升整治成效的重要措施。对于径流污染,除了靠地面保洁外,更重要的是充分利用LID技术和海绵城市理念,设置雨水收集口网篮、雨水井内截污球等来控制径流污染,从源头减少入管污染物量。对于混接污水,可结合“大排档”等城市综合整治、小区混接改造来解决。对于合流污水,则需要真正提高截流倍数和整套的合流制完善措施来解决。
7)做实源头雨污混接改造。由于在市政道路上,大多数情况污水管低于雨水管,所以在市政道路上污水不会混接到雨水管中。从开展过雨污混接调查的城市来看,混接点数占比最高的是沿街门店,其污水可能直接就接到了道路市政雨水管中;混接水量占比最高的是小区,主要是阳台洗衣、厨房污水经雨水落水管接到了小区雨水管。门店与直排雨水收集口的雨污混接改造,需要结合城市综合整治、排水许可等工作进行。小区雨污混接改造一定要与小区的LID、或者“海绵”措施建设结合起来,屋顶雨水落水管与地面断开,接入LID、“海绵”体,实现雨水“地上走”,阳台污水通过雨污分流的落水管接入小区污水管中。对于工厂企业内部,无论市政系统是合流制还是分流制,都需要进行分流改造,禁止其污水排入城区雨水系统,也需要像污水达标纳管一样,严格管控工厂企业内部径流污染。
8)做严提质增效质量控制。提质增效就是针对现有排水管道系统质量不高、管理不善引发的一系列问题,需采取有效措施进行治理。如果提质增效工作的质量都不高、不严,就失去了提质增效的意义,那就可能出现提质工作年年做,黑臭问题还是年年有;黑臭水体整治年年治,该黑还是照样黑。因此,要委托有责任心,用良心来做事的单位做检测。一定要杜绝为追求设计效益,过度采用投资大、技术复杂、效益低的对策措施的行为;一定要把好工程质量关,不能采用低价中标的方法选择施工企业,施工单位买管材,更不是好办法。特别需要强调的是:一定要全过程把住新建管道质量关,必须按照“管材质量要牢靠、管道基础要托底、管道接口要严密、沟槽回填要密实、严密性检测要保证、质量验收要到位”的原则[6],严格执行涉及管材、施工和验收的相关标准。
4 总结
“提质增效”就是面对城镇排水系统,特别是污水收集系统现状,脚踏实地采取有效和有针对性的措施,有质量地解决突出问题,促进黑臭水体消除和整治成效的巩固提升。在杜绝污水直排,实现污水“应收尽收”的同时,提质增效务必要做到:
1)要以污水处理厂进水浓度提升为导向。“污水处理厂进水污染物浓度上不去,水体中污染物浓度就下不来”通俗易懂,说到了污水处理系统提质增效的根本。目前污水处理厂已经覆盖到各个城市,绝大部分也都是满负荷运行。但是众多的污水处理厂进水却是“清汤寡水”。我国各地实测居民小区出口的污水浓度为350~500mg/L,无化粪池则更高。若进水COD浓度不足150mg/L,就意味着污水处理厂真正处理的污水仅是该地区污水产生量的40%,管道和设施容量都被“清水”挤占了,而60%的污水就都在水体里了。因此提高污水处理厂进水污染物浓度,不仅是提升污水处理厂的污染物削减效益,更重要的是体现截污和污水全收集,实现污水应收尽收。以此为导向,最核心的措施是“清污分流”,其重要性远高于雨污分流。
2)要以现状实际为基本出发点。面对我国排水系统实际现状,如何解“近忧”是提质增效三年行动计划的关键。雨污分流是永远正确的技术对策,却与实际现状不对应,现状更没有实施的条件。沿河截流若干毫米的初期雨水调蓄,这一药“猛”不对症,是白花冤枉钱,更还没有作用。所以一定要以现状实际为基本出发点,摸清情况,打破永远正确道理的束缚,“对症下药”是实施提质增效三年行动计划的关键。
3)要将雷厉风行与久久为功紧密结合起来。重点问题排查、各种污水应收就收、清污分流的措施、组建能干活、干好活的排水管道养护队伍需要雷厉风行地进行,只要措施得当,就一定会收到立竿见影的效果。小区结合LID雨污混接改造、排水管道结构性缺陷治理和排水管道清通养护需要雷厉风行与久久为功相结合,特别是排水管道清通养护不但要及时做,还要经常做。
4)要牢牢把住“提质增效”的质量关。我国有90多岁高龄的排水管道还在使用,但是近15年实施的排水管道却很大一部分都存在严重的质量问题。“提质增效”三年行动计划不但要解决或者部分解决严重的排水管道质量问题,还要解决系统不完善的质量问题,所以为质量而做,就要有高质量。一定要从问题排查关开始,严严把住设计、材料、施工、验收、维护等每一道关,让“提质增效”的每一项措施都是高质量的,排水系统的现状质量才真正能够提升。
5)要科学决定城市水体水位。没有城市河湖水体,就构不成完整的城镇排水系统。雨水要排到水体中,污水处理厂处理好的尾水也要排到水体中。是要高水位、大水面,还是要(旱天)低水位、小水面,是对治水观念是否科学的考量。消除黑臭后,目标是构建“清水绿岸,鱼翔浅底”的景象,水浅是必要条件。解决城市内涝最有效的办法是能够及时地把暴雨排到城市水体中,城市水体低水位又是必要条件。水浅了就为蓄水、储水,提升城市防涝能力提供了天然的调蓄空间,这就是“自然滞蓄”。图6中“内河对应”[7]就充分反映了日本城市排水从单一管道排水到“内河对应”等一系列措施的发展历程,体现了对城市水体蓄水、储水功能的认知。另外,城镇污水处理厂出水已经成为城市水体的重要补充水源,水浅也是对这一珍贵清水资源的节约。
图6 日本不同设计重现期标准的综合应对措施(鹤见川)
6)要强化排水系统的管理。要用排水许可这一“利器”,强化居民、企事业单位和个人排水与市政排水的接驳、建筑施工排水等管理;要解决好排水管道“没人管、管不好、管不了、不愿管”的问题,强化规范做好排水系统运行维护;要积极统筹考虑“厂网一体”或“厂网河/湖一体”的运行维护机制,实现政府监管下的责权利统一、污水处理系统绩效考核统一、水环境治理效益最大化。管理是确保排水系统有效发挥作用的重要保障,也是“提质增效”的重要工作,各地一定要做到“有管理队伍、有管理平台、有长效机制”。
参考来源:
[1] 张悦,唐建国等,城市黑臭水体整治——排水口、管道及排水口治理技术指南,北京,中国建筑工业出版社,2012
[2] 唐建国,完善城市排水系统,巩固和提升黑臭水体整治成效,给水排水,2018,No.1,1~7
[3] 唐建国,工欲解黑臭,必先治管道,给水排水,2018,No.12,1~3
[4] 熊匡,杨长河等,赣州市某排水管道的检测与评估,给水排水,2018,No.10,126~130
[5] 孟宪翚,黄翔等,柳州市区某截污管道CCTV检测与修复实践,给水排水,2018,No.12,93~97
[6] 唐建国,张悦,德国排水管道设施近况介绍及我国排水管道建设、管理应遵循的原则,给水排水,2015,No.5,82~91
[7] 日本下水道指南,2001年版。
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