管网破败,雨水横流,城市排水系统急需打补丁

发布时间:2018-09-18 阅读:1485次

在污水处理领域,我们大概又创造了一项世界第一:根据《2016年城乡统计年鉴》显示,截至2015年底,我国投入运营的城镇污水处理厂超过5000座,日处理能力超过两亿吨,污水处理率超过85%(城市93.4%、县城87.4%),已成为世界污水处理能力最大的国家。


图片来源:视觉中国


总体上,我国城市水污染治理的基本格局已经形成,下一阶段,如何提升其污染物削减的能力和效率,已成为政策层和给排水界的关注焦点。特别是今年“补短板、提质增效”的政策导向明晰之后,围绕我国城市污水处理体系中的薄弱环节、主要矛盾和解决方案等问题,业界的研究、讨论、争论不断升温。在日前举行的2018(第十届)上海水业热点论坛上,多位专家发表了观点。


低进水浓度反映排水管网质量、管理水平低下,补短板应从全面排查入手。

“我国城市排水管网一直存在渗漏、破损等问题,导致产生低浓度污水的问题。”清华大学环境学院王凯军教授对全国环保监督监察的5000多座污水厂进行了统计,发现几乎60%污水厂COD进水浓度在150mg/L以下。


进水浓度低不仅给污水处理设施稳定运行带来较大困难,也是城市排水管网质量、管理水平较低的一个客观表征。王凯军指出,居民区产生的污水浓度还较高(COD、SS等),一经过泵站之后就开始降低,最后到达污水厂时则降得更多,这说明管网存在很大问题。


针对我国管网体系普遍存在的问题,上海市城市建设设计研究总院总工唐建国将其总结为污水直排、河湖水倒灌、雨污管道错接混接、地下水等外水入渗、雨水排水口和合流制排水口雨天溢流污染、工业废水不达标纳管等五方面。


其中,因污水收集系统不健全、不完整和管理不到位,导致应收集纳管的生活污水,未经处理直接或者间接排入地表水体,是城市河道黑臭难治的主要原因之一;而工业废水不达标纳管,则给后续污水处理系统带来极大挑战,还影响污水、污泥的再生利用。


而当前,我国城市地表水倒灌、地下水等外水入渗排水管网系统现象非常普遍而严重,则是污水处理厂进水浓度被严重稀释的重要原因。


唐建国测算,我国地下水入渗量为单位管道长度入渗量为134立方米/日 公里,而德国为13.8立方米/日 公里。“几乎是德国的10倍。”他说,地下水入渗稀释污水管道污染物浓度,增加输送量,导致污水处理厂可能花钱处理了‘清水’”。


“排水管网做得很好的新加坡,其污水厂进水COD浓度约500mg/L,目前我国只有北京与之接近。”王凯军对比计算得出,上海、广州、天津、北京与新加坡对比COD 损失率分别为41%、59%、37%和17%。“这可能意味近半污染没能进入集中处理系统。”



在很多业内专家看来,官方统计中高的城市污水处理率,由于管网体系的滞后与落后,实际上并不代表高的污染物收集和削减能力。这是城市黑臭水体治理难题的症结,也是现阶段补短板的首要领域。

 

“黑臭在水里,根源在岸上,关键是排口,核心是管网”,提高排水管网的质量,是消除城市黑臭水体最根本的措施。唐建国表示,排水管道的质量不提升,污水处理的效益就无法提升,消除城市黑臭水体、改善水环境质量就无从谈起。


如何改进?唐建国认为,首先要做好对排水系统的排查。摸清污水收集系统是否存在旱天污水直排地表水体、地表水体倒灌、错接混接、外水入渗、溢流污染、污水外渗、工业废水超标纳管等问题,找到主要矛盾和关键点。


而截直排,是提质增效第一阶段的重要工作内容之一,就是要将旱天直排进入地表水体的污水和未纳管的污水通过工程措施接入城镇污水收集系统。接下来,则是要在堵倒灌、治渗水、改混接、减溢流等方面努力。


“在此基础上,要进一步建设和完善污水收集系统,加快城镇污水管网建设,尽快补齐短板。”他说。


雨水问题三方案:海绵城市投资最高,合流制改造可能是现实选择

对现代城市而言,雨水不仅可能引发内涝,也是污水设施运行和水环境质量的直接影响因素。无论是合流制溢流污染,还是形成径流排入河道形成较强污染冲击,雨水作为重要的城市面源污染,已经得到城市管理者的重视,不少城市已经研究制定并探索初期雨水治理策略。


目前的讨论集中在两个方面,一是是否要开展系统的分流制改造?二是海绵城市是不是解决雨水的优化方案?


是否要“合改分”?对此,发达国家早已经做出决策。雨水污水两个体系,各行其道,理论上具备明显优越性,但由于改造时间长、难度大、投资高,这一路线已基本被放弃。


建成区维持合流,新建区严格分流,并在两个体系间做好衔接,是发达国家的通行方案,也是北京、上海等特大城市反复研究论证的结果。眼下,围绕提质增效的行业大命题,分流制改造的话题再一次被提出。


对此,包括王凯军在内的很多专家表示,这不是单纯的技术路线问题,而是个涉及投资效益比的公共决策问题。


王凯军说,从一般经验来看,污水处理厂投资占管网投资约1/5到1/3,但若要考虑拆迁等问题,可能管网投资在10倍以上。“我们必须要考虑,这条技术路线可行不可行?投资效益到底如何?能否解决城市水环境问题?”


对于合流制的溢流问题,发达国家基本上从两端着手,一个是源头控制,一个是在末端通过调蓄池,减少合流污水入河。“而美国则率先提出了用绿色基础设施、低影响开发的方式,解决5%到20%的溢流量。”


那么,这三种方案怎么选择?对此,王凯军表示,大、中城市,实行分流制改造需十亿至百亿投资,合流制雨水处理方案需上亿至十亿,相比之下,海绵城市要达到百亿、千亿级的规模。


“对比发现,这三种投资序列最优的是合流制雨水处理方案。但我国不少城市恰恰采取了最贵的那一种,即海绵城市方案。”他指出,《海绵城市建设技术指南》中提到要解决70%的雨水问题。据统计,每平方公里投资额约1.5亿~2亿,大约能达到处理几千吨污水的效率。

海绵城市 图片来源:网络


“这种过度工程化的海绵城市在某种程度上是背离了习总书记最初提出的‘优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化’方式。”


对于合流制改造方案,王凯军表示,不同措施也要优先排列顺序:一是利用末端雨水储存池,二是最大程度地利用污水厂改造设施,三是Online雨水储存和处理措施,最后是绿色基础设施措施。


上海城投污水处理有限公司总经理姚杰表示,上海每年的雨水排放量大大超过污水处理厂能力,导致有大量污染直接进入河道。因此,建议加强污染负荷削减,建立多元的调蓄体系,做到前端调蓄和后端调蓄相结合,旱季污水做到全收集全处理,雨季做到多收集多处理。


而为有效应对雨季最大水量,减少溢流率,应从大幅度提升污水处理厂能力入手。他说,根据前期初步研究,预测得到中心城区雨季初期雨水全处理的污水量约为旱季污水量的1.5倍,雨季雨水全处理的污水量约为旱季污水量的1.85倍以上。建议在污水厂预留调蓄容积,在处理初期雨水的同时,还可以有效应对进水水质波动,保证瞬时达标,还给污水处理厂的维修留下的空间。


对此,王凯军表示,我国目前为止仍有相当大部分污水厂的负荷率在50%到60%左右,存在相当大的处理能力没有发挥。如果能解决沉淀的问题,利用这些富裕能力,当前污水处理厂可以处理现有量4倍的雨污水;有条件的污水厂如果修建雨水存储池,可控制80-90%的径流总量。

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