水处理

王凯军:城市面源污染治理及滇池综合解决方案思考(上)

2021-01-12 11:17:38 JIEI创新实验室 作者:余诚 刘秋琳

流域治理是一项极为复杂的系统工程,作为国家重点治理“三河三湖”的难点,滇池治理一直备受关注,习近平总书记三次考察云南都对滇池治理作了重要指示。2020年1月20日,习近平总书记到星海半岛生态湿地察看滇池保护治理情况时,肯定了滇池治理的成效,并强调“滇池是镶嵌在昆明的一颗宝石,要拿出咬定青山不放松的劲头,按照山水林田湖草是一个生命共同体的理念,加强综合治理、系统治理、源头治理,再接再厉,把滇池治理工作做得更好”。

2020年11月3日,昆明市委市政府和有关部门在北京组织了“流域治理滇池模式研讨会”。滇池水环境治理技术总顾问、北京科净源公司董事长葛敬先生带领专家团队,讲述了滇池治理历程,剖析了《滇池保护治理三年攻坚行动实施方案》(2018-2020)、滇池六位一体的治理模式“一套班子、两个考核、三个技术、四法治滇、双五标准、六个转变”,总结了滇池治理成果及经验,以期在“十四五”期间继续完善“滇池模式”树立好“三河三湖”治理的示范作用,期待“滇池模式”在全国水环境治理中发挥更大的作用!

会上,清华大学环境学院教授、国家环境保护技术管理与评估工程技术中心主任王凯军教授做了《城市面源污染治理及滇池综合解决方案思考》的报告,本文根据他的发言整理。

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当前水环境问题的思考

2020年7月,国家发改委和住建部印发了《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》,要求到2023年县级及以上城市设施能力基本满足生活污水处理需求;生活污水收集效能明显提升,城市市政雨污管网混错接改造更新取得显著成效;城市污泥无害化处置率和资源化利用率进一步提高;缺水地区和水环境敏感区域污水资源化利用水平明显提升。该实施方案同时列出了四个主要任务,包括强化城镇污水处理厂弱项和补齐城镇污水收集管网短板等。

1、污水实际收集、处理率低

对于城镇污水处理来说,弱项到底是什么?根据任务一可知,主要要求达到污水全收集、管网全覆盖和污染物的全处理,因地制宜地推动合流制溢流污染快速净化等。

很多专家,甚至连国家总理都十分关注我国的城镇污水集中处理率问题。2016年,上海市报道其城镇污水处理率达到了94.3%。而据徐祖信院士对上海市6000多平方公里范围内的雨水管网混接污染溯源和1万多条河流排放清单分析后发现,有56%的污水直接或间接地排入了河道。中央环境保护督察组发现,广东省“十二五”规划要求建成污水收集管网1.4万公里,实际只完成了9000余公里。截至2016年底,深圳市污水管网缺口达4600多公里,全市污水收集率不足50%。

根据产生量来判断收集的污水处理率是一个复杂的系统工程,不同的研究机构和研究者进行过不同的尝试。中国环境规划院曾通过两种方式对全国污水处理率估算,分别为71.4%和58.2%。新加坡公用事业局首席专家曹业始经过分析表示,,新加坡的COD处理率可达91%,而中国平均不到50%,其中北京83%、上海59%、广州41%。

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我们课题组通过对36个重点城市污水处理量、COD削减量及COD遗失率对比发现,36个重点城市中,22个城市COD漏失损率达到50%以上,其中昆明市的COD漏失率高达41%。由此可见,污水实际收集、处理率低,高污水处理率下的污染直排是一项全国范围内的、非常严重的问题,距离污水全收集、全覆盖、全处理差距巨大。

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2、全国污水处理厂进水浓度持续走低

城镇污水处理的短板是什么?《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》中明确提出,一是进水COD<1< span="">00 mg/L的城市要进行系统化整治,二是要通过工程措施降低合流制溢流污染。

《中国城市建设统计年鉴》统计数据显示,全国城镇污水厂处理水量逐年升高,而污水厂进水浓度逐年降低。2017年全国污水处理量是2007年的3.2倍,但2017年全国平均进水CODCr浓度较2007年降低24%。由于进水浓度逐年降低,2017年COD削减量仅为2007年的2.7倍,污水浓度降低使得减排的投入和措施大打折扣。

生态环境部在监督检查全国4303个流域污水处理厂进水浓度情况后发现,COD<150mg/L的污水处理厂达到55.4%,COD<250mg/L的污水处理厂超过70%。

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生态环境部水司司长张波表示,在黑臭河道治理过程中发现管网存在很大问题,城市污水厂进水污染物浓度很低;面源污染问题很严重,一场大雨下来,河湖马上就又黑臭了。国内许多专家也发表过类似的观点。上海城建设计总院唐建国表示溢流污染导致城市河道“逢雨即黑”,上海径流雨水平均COD浓度达到130mg/L;王佳卓所长从住建部规划角度提出,溢流污染是非常大的问题,是当前改善城市水环境非常重要的制约因素;车伍教授认为合流制溢流污染是当前需要迫切解决的长期性的问题。

我国排水体制存在的问题,仅仅是当前环境焦点问题之一,反映出我国在城市水环境管理重大战略转型期所面临的环境问题的复杂性和艰巨性。

当前,我国水环境管理正在发生巨大变化,表现为以下四大趋势:

1、从追求工程结果到关注环境效果的转变:从监控重点污染源到监控河流断面水质的转变。以前追求点源控制,实行河长制后改为考察断面水质,溢流污染则跟断面水质达标密切相关;2、主控污染源类型的变化:从全国范围讲,已经由控制有机污染为主转变为氮、磷营养元素的控制;下一阶段COD问题不再是主要矛盾,主要矛盾是氮磷问题的解决;3、从点源控制到面源控制的转变:水污染控制主战场由点源控制向流域综合整治方面转变;4、从被动防治到主动修复的转变:最为重要的转变是由被动防治转变为主动生态修复和建设。

滇池由于其特殊的环境问题,历经三十年的治污经历,自觉与不自觉的在以上四个方面进行了许多有益的尝试,在国内率先创新性地采用了河长制,执行严格的流域断面考核,并针对滇池水环境实施了全国最严的氮磷“双五”标准。同时,从点源治理转变到以城市面源控制为主。这一切都充分体现了昆明市政府主动追求与其经济、社会发展相适应的更高的环境质量标准的勇气和决心。

滇池溢流污染控制措施及成效

滇池的治理成就得益于昆明市政府对于环境问题的高度认知,早在2016、2017年,昆明市政府就已经意识到了城市面源污染和雨季合流污染对滇池水环境的影响,在《滇池保护治理三年攻坚行动实施方案》中明确提出,要通过多种手段削减城市面源污染负荷,有效控制城市面源、雨季合流污水污染。可以说,滇池超前国内水平3-5年认识到了氮磷污染的主要矛盾和面源污染问题,提前进入了城市水环境管理的重大战略转折期。据统计,2019年滇池水质稳定为IV类,污染负荷入湖COD、NH3-N、TN、TP总量明显减少,对比2016年分别减少了20.15%、33.27%、36.83%、28.66%;其中各溢流污染控制措施削减COD 22197吨、氨氮2377吨、总氮2812吨、总磷501吨。

1、“生态调蓄+水质提升处理”,大幅削减溢流污染负荷

滇池流域修建了4类调蓄池,共计108个,总容积达到270万方。其中,市政调蓄池、支流沟渠调蓄池及河道前置库计划收集7-10 mm雨污水控制面源污染,面山雨洪拦截调蓄池则控制面山洪水,解决COD低的问题。同时,建立了一套细致严谨的考核办法,从主管部门、责任主体到量化的打分考核标准,切实地解决了滇池的面源污染问题。

以车家壁为例,其前端修建了可收集15-17 mm初期雨水的生态调蓄池,出水进入水质提升站,净化后处于溶氧超饱和的出水回补河道,最终使得车家壁岔沟恢复了水清景美。由此可见,因地制宜地利用调蓄池在滇池面源污染治理上发挥了很大的功效。

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2、污水处理厂一级强化处理1.1倍超量雨污水

昆明市颁布的《城镇污水处理厂主要水污染排放限值》,尤其是E级标准,得到了国内学术界的一致好评,其在国内首开先河,单独规定了雨天超量雨水处理的排放标准,解决了很多污水处理厂目前处理超量溢流污水无标可循的难题,解决了超量雨污水处理中涉及到的体制,监管等问题,为滇池流域内城市面源及雨季合流污水污染控制做出了卓越贡献。

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3、湿地公园“一园两用”

除了充分调动调蓄池、污水处理厂,积极应对城市面源污染以提升滇池水质外,滇池治理中湿地也暂露头角。以官渡王官湿地公园为例,其占地0.53 km2,形成滇池水面面积40 万m2,总水量达22 万m3。旱天一方面在其上游安装节制闸,引入部分富营养化严重的河道水进入湿地净化;另一方面采用局部开口的方式,引入滇池水体进入湿地净化;而雨天则专门用于净化初期雨水。以这样“一园两用”,旱天、雨天不同的方式充分地利用湿地的水质净化作用。

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《滇池保护治理三年攻坚行动实施方案(2018-2020)》实施以来,滇池水质持续升级到IV类,治理成效显著。政府提前布局高度重视城市面源污染和雨季合流污染对滇池水环境的影响,采取了生态调蓄+水质提升、污水处理厂超量处理雨污水及“一园两用”湿地等治理手段,探索开发出了一套因地制宜的面源污染和雨季合流污染治理模式。


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