控制污染物源頭強(qiáng)化河道治理的對(duì)策

王文泰

上海是中國(guó)最大的工業(yè)城市，國(guó)家重點(diǎn)打造的國(guó)際化都市，典型的江南水鄉(xiāng)地區(qū)，水環(huán)境的治理和保護(hù)_直是上海環(huán)境保護(hù)的重中之重。

上海是中國(guó)最大的工業(yè)城市，國(guó)家重點(diǎn)打造的國(guó)際化都市，典型的江南水鄉(xiāng)地區(qū)，水環(huán)境的治理和保護(hù)一直是上海環(huán)境保護(hù)的重中之重。

2015年4月，國(guó)務(wù)院頒發(fā)了關(guān)于城市河道水污染防治行動(dòng)計(jì)劃（暨“水十條”），明確提出了城市黑臭水體整治的目標(biāo)和時(shí)間節(jié)點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)在2017年年底前全面實(shí)現(xiàn)河面無大面積漂浮物，河岸無垃圾，無違法排污口，并于2020年年底前完成黑臭水體治理目標(biāo)。各直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)要于2017年年底前基本消除黑臭水體。根據(jù)國(guó)務(wù)院“水十條”要求，上海市政府頒布《上海市水污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》，明確到2017年底前，區(qū)河道基本消除黑臭；到2020年，基本消除喪失使用功能的地表水體，重點(diǎn)水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率達(dá)78%。

為達(dá)到并實(shí)現(xiàn)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》，上海聚焦問題集中的中心城區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部“城中村”和郊區(qū)老市鎮(zhèn)、工業(yè)相對(duì)集聚區(qū)及禽畜牧場(chǎng)附近的河道持續(xù)開展工作，并于今年實(shí)施了河長(zhǎng)制，按照分級(jí)管理、屬地負(fù)責(zé)的原則建立市一區(qū)一街鎮(zhèn)三級(jí)河長(zhǎng)體系。通過河長(zhǎng)牽頭，協(xié)同各級(jí)各部門，集全市之力開展河道整治工作。2016年河道水環(huán)境目標(biāo)達(dá)標(biāo)率較2015年提升了22.6%，劣五類水體降低22.4%，整治效果得到了廣大市民的認(rèn)可。

但在取得成效的同時(shí)，上海河道治理工作仍然任重道遠(yuǎn)。2016年重點(diǎn)水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為48.3%（扣除上游來水影響后為53.3%），部分地區(qū)水污染依然較嚴(yán)重，精準(zhǔn)施策補(bǔ)上河道水環(huán)境整治短板迫在眉睫。

河道從源頭上治理才是根本，源頭不截污，河道水體凈化改善將成為“鏡中花”。在治理策略上，應(yīng)遵循“截污-治水-生態(tài)恢復(fù)”的總體思路。既要開展控源、截污、減排和生態(tài)修復(fù)的工程，創(chuàng)造環(huán)境社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值；又要重視挖掘和建立長(zhǎng)效經(jīng)營(yíng)管理機(jī)制。

目前，在控污環(huán)節(jié)，上海各級(jí)環(huán)保部門對(duì)于工業(yè)排污進(jìn)行了持續(xù)的檢查監(jiān)督，對(duì)于重點(diǎn)工業(yè)污水排放口設(shè)置了全天候的在線檢測(cè)設(shè)備；在截污納管環(huán)節(jié)，各級(jí)水務(wù)執(zhí)法部門通力協(xié)作，取得了巨大的成績(jī)，工業(yè)污水直排河道的情況在全市范圍內(nèi)已近絕跡；在減排環(huán)節(jié)，污水處理廠升級(jí)改造工作持續(xù)在市中心和郊區(qū)污水處理廠全面展開；在生態(tài)修復(fù)環(huán)節(jié)，各區(qū)水務(wù)部門都制定了工作計(jì)劃，全市范圍內(nèi)河道工程按計(jì)劃正在有序展開。

作為減排最重要的環(huán)節(jié)，上海各污水處理廠對(duì)于河道治理有著至關(guān)重要的作用。上海共有55家污水處理廠，年度污水處理總量達(dá)到21.65億噸。但由于用地、和建設(shè)等因素的制約，除了白龍港污水處理廠、竹園第一污水處理廠、竹園第二污水處理廠和石洞口污水處理廠四大污水處理廠外，絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠選擇在就近河道進(jìn)行污水排放。而從排水標(biāo)準(zhǔn)上看，即使污水處理廠排放的尾水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，尾水中的污染物濃度仍明顯高于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，甚至低于V類水體標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著本市污水處理廠建設(shè)力度的加大，尾水的排放量將會(huì)日益增大，更多的河流不可避免地成為接受尾水污染物的水體。

可見，污水處理廠作為最重要的河道污染物減排設(shè)施，同時(shí)也是未來主要的污染直接排放源，如何更好的規(guī)劃尾水排放是河道治理工作和效果保障的重要環(huán)節(jié)。為此，如何控制好污染物源頭，以強(qiáng)化河道治理，筆者提出如下的建議對(duì)策。

一、加快研究制定適合上海的污水廠排放的地方標(biāo)準(zhǔn)

在我國(guó)，大多數(shù)地方的污水處理廠污水排放總量有限，地表水水質(zhì)雖然短時(shí)間有局部的惡化，但考慮到相對(duì)巨大的水體容量和水體自凈能力，2002年頒布并執(zhí)行至今的城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)低于地表水水質(zhì)指標(biāo)并不是問題。

但對(duì)于上海這樣的特大型城市，人口集中且工業(yè)發(fā)達(dá)，對(duì)于污水處理廠排水標(biāo)準(zhǔn)有提高的內(nèi)需。2009年，上海曾發(fā)布了《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（DB31-199-2009）》，標(biāo)準(zhǔn)制定了特殊保護(hù)水域、一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三檔排放標(biāo)準(zhǔn)。但如表2所示，特殊水域部分標(biāo)準(zhǔn)也只相當(dāng)于國(guó)家一級(jí)B，可見上海地方標(biāo)準(zhǔn)有提高的空間。

上海市水務(wù)局已經(jīng)意識(shí)到提標(biāo)改造對(duì)于上海水質(zhì)改善升級(jí)的重要意義，除對(duì)四大廠要求外，對(duì)于郊區(qū)都有明確的要求：浦東臨港污水處理廠、海濱廠提標(biāo)至一級(jí)A；嘉定安亭廠、北區(qū)廠擴(kuò)建并提標(biāo)至一級(jí)A；金山新江廠提標(biāo)改造至一級(jí)A，廊下廠、興塔廠擴(kuò)建并提標(biāo)改造至一級(jí)A；松江松申廠、新浜廠提標(biāo)改造至一級(jí)A，松西廠、松東廠擴(kuò)建并提標(biāo)至一級(jí)A；青浦徐涇廠、青浦廠、白鶴廠提標(biāo)改造至一級(jí)A，青浦二廠、華新廠、朱家角廠、練塘廠擴(kuò)建并提標(biāo)至一級(jí)A；奉賢東部廠提標(biāo)至一級(jí)A，西部廠擴(kuò)建并提標(biāo)至一級(jí)A；崇明城橋廠、新河廠、堡鎮(zhèn)廠、長(zhǎng)興廠、陳家鎮(zhèn)廠全部提標(biāo)至一級(jí)A。從實(shí)施進(jìn)度上看，大部分改造工程都將于今明兩年完成，這對(duì)于地表水水質(zhì)改善將起到非常重要的作用。

對(duì)于影響河道的污水脫氮除磷效果，從污水處理工藝分析，上海城鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)有工藝基本都具備二級(jí)處理功能，采用的A/A/O、A/O、氧化溝、SBR（CASS＼CAS'RUNITANK）等均具備一定的脫氮除磷效果，可以從工程和非工程兩個(gè)方面強(qiáng)化效果。強(qiáng)化效果優(yōu)先考慮非工程手段。在污水處理廠運(yùn)行過程中，盡可能利用原有處理設(shè)施的容量和處理能力，通過改變運(yùn)行模式、優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)、投加藥劑等手段，提高脫氮除磷效果。對(duì)于A/A/O工藝，因其厭氧、好氧等階段分區(qū)明顯，改造重點(diǎn)關(guān)注：帶入缺氧區(qū)的溶解氧應(yīng)盡量低，任何來源的溶解氧都會(huì)消耗用于反硝化的碳源有機(jī)物，并且延緩反硝化過程的啟動(dòng)和運(yùn)行；進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)域的溶解氧和硝態(tài)氮要盡可能少，任何來源的溶解氧和硝態(tài)氮都會(huì)快速消耗聚磷菌所需的有機(jī)物，從而影響除磷效果。此外，多點(diǎn)進(jìn)水可以提高碳源的利用，增強(qiáng)脫氮除磷效果。對(duì)于氧化溝工藝，混合液在一條閉合的渠道中連續(xù)的循環(huán)流動(dòng)和曝氣，形成了溶解氧從高到底的梯度變化，微生物交替處于好氧-厭氧環(huán)境，從而自然形成硝化一反硝化、甚至同步硝化反硝化的狀態(tài)。改造的重點(diǎn)在于控制溶解氧，對(duì)于同步溝道平均溶解氧控制在0.5mg/L，遠(yuǎn)端充氧點(diǎn)控制在0.2mg/L。如需強(qiáng)化生物除磷效果，可以預(yù)設(shè)缺氧池。對(duì)于SBR工藝，是通過時(shí)間換空間的辦法，來營(yíng)造不同的微生物環(huán)境，改造的重點(diǎn)是設(shè)置進(jìn)水流量調(diào)節(jié)池，控制負(fù)荷變化。在運(yùn)行過程中，增加曝氣和沉淀之間的攪拌，對(duì)于強(qiáng)化脫氮除磷效果也非常重要。

此外，可以考慮一些已經(jīng)成熟的脫氮除磷強(qiáng)化工藝和污水深度處理，對(duì)于優(yōu)化尾水水質(zhì)也非常有效。常見的工藝技術(shù)包括，膜生物反應(yīng)器技術(shù)、懸浮填料技術(shù)、生物濾池技術(shù)等。

二、在條件具備的郊區(qū)利用河道強(qiáng)化工程化提升尾水質(zhì)量

在不影響河道原有防洪、排澇、灌溉、航運(yùn)及生態(tài)等功能的前提下，如何利用河道本身和周邊的條件進(jìn)行水質(zhì)凈化，是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。一方面，不能將河道作為一個(gè)污水處理設(shè)施來看待，因?yàn)闀?huì)影響河道原有的社會(huì)功能和生態(tài)服務(wù)功能：另一方面，不能無視被污染的河道喪失原有的社會(huì)功能、生態(tài)功能。如何巧妙利用原有條件，通過提高河道本身的凈化能力，達(dá)到處理尾水、減少污染，又盡可能不影響河道原有功能，應(yīng)該是治理尾水污染河道的要點(diǎn)。在具體實(shí)踐中，郊區(qū)污水處理廠較中心城區(qū)污水處理廠有更多的改造空間。比如，對(duì)于郊區(qū)存在的沒有具體的使用功能要求的斷頭浜就可以作為污水處理廠尾水的強(qiáng)化凈化工程的場(chǎng)所，進(jìn)一步削減尾水中的污染物。利用管道將污水處理廠的尾水引入斷頭浜的盡端，尾水依次流經(jīng)諸如濕地塘系統(tǒng)、浮床等，然后從人工壩頂溢流進(jìn)入受納河道。

三、優(yōu)化排污口

目前，上海大部分污水處理廠均采用集中排放，尾水的排放口設(shè)置存在明顯的不合理，根據(jù)Begnudeli等人采用二維數(shù)學(xué)模型描述的河道的水動(dòng)力學(xué)、底泥輸運(yùn)和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)穆?lián)合過程，過于集中的設(shè)置使得排放污水動(dòng)力分散作用對(duì)于污染物的稀釋擴(kuò)散的影響減弱，污染物的稀釋速率和周期都非常長(zhǎng)。這種情況也存在于雨污合流的泵站中。因此在不影響通航及功能的情況下，對(duì)于污水處理廠排放口的優(yōu)化也可以是改善河道治理的手段。

根據(jù)斯托克斯方程，假定河道水流是不可壓縮流體及下游是恒定的濃度場(chǎng)，忽略溫度變化對(duì)于流場(chǎng)的影響，不考慮垂直濃度變化，應(yīng)用簡(jiǎn)化方程采取交替方法對(duì)于控制方程組進(jìn)行離散求解，可以和容易得出結(jié)論，對(duì)于污染物擴(kuò)散，分散排放比集中排放更有力于污染物的控制。Alvarze-Vazquez等人也已經(jīng)成功的將數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化控制理論應(yīng)用于解決海岸生態(tài)區(qū)污水處理系統(tǒng)的管理和設(shè)計(jì)中，并利用模擬結(jié)果對(duì)于污水處理系統(tǒng)的處理效率及其排放位置進(jìn)行了優(yōu)化。因此，隨著城市河道治理力度的加大和岸基生態(tài)水平的要求提高，污水處理廠在提標(biāo)改造過程中應(yīng)該注重優(yōu)化排口。尾水的岸邊和河中的分散排放都可以有效降低排放口附近區(qū)域的污染排放濃度，加快下游河流污染物的稀釋和擴(kuò)散作用。結(jié)合河道的生態(tài)整治工程，采用岸邊和河中分散排放，尤其是采用河中均勻溢流排放形式，將有利于改善城市水體功能和生態(tài)景觀。

此外，在排口處設(shè)置生物浮床也是一種很好的優(yōu)化尾水水質(zhì)的辦法。在水下打樁，在樁上安裝沉床。可以從河岸向河中心將樁設(shè)計(jì)成一定的高度梯度，篩選不同類型的水生植物，還可以產(chǎn)生一定的河道生態(tài)景觀效果。

四、利用物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)手段實(shí)現(xiàn)智慧河道平臺(tái)

污水處理廠運(yùn)行具有“全方面、全天候、全時(shí)制”的特點(diǎn)，要徹底解決排水和河道水質(zhì)控制的同步，必須采用自動(dòng)化、信息化、科學(xué)化的高科技手段，建設(shè)環(huán)境智能監(jiān)控中心庫(kù)，加強(qiáng)環(huán)境信息資源的共享和利用，從而提高數(shù)據(jù)信息的效率和準(zhǔn)確性、權(quán)威性，為智能部門提供強(qiáng)有力的環(huán)境監(jiān)管技術(shù)支持和決策服務(wù)。現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建一個(gè)智慧河道平臺(tái)，使得污水處理廠排放、城市水務(wù)調(diào)水、降水、河道水質(zhì)強(qiáng)化設(shè)備的聯(lián)動(dòng)成為可能。平臺(tái)整合前端污水處理、設(shè)備運(yùn)維、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等一整套污水處理解決方案，提供高效的無人值守管理平臺(tái)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、4S（RS、GPS、GIS、MIS）技術(shù)，平臺(tái)以感知為先、傳輸為基、計(jì)算為要、管理為本?？傮w架構(gòu)包括：感知層、傳輸層、智能應(yīng)用層三部分。感知層基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量、污染源等環(huán)境因素“更透徹的感知”；傳輸層利用環(huán)保專網(wǎng)、電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合3G，4G、衛(wèi)星通訊等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“更全面的互聯(lián)互通”；智能應(yīng)用層采用云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行整合資源，實(shí)現(xiàn)不同資源最大化共享，提供“更智慧的決策支撐”。平臺(tái)主要涵蓋基礎(chǔ)信息模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊、設(shè)備控制模塊、運(yùn)維管理以及數(shù)據(jù)審核模塊等功能。平臺(tái)能夠同時(shí)對(duì)污水處理廠排水進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，能夠?qū)ξ廴驹葱畔?、流域信息、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、污染因子信息、用戶角色、用戶權(quán)限、預(yù)警閥值等基礎(chǔ)信息進(jìn)行靈活配置，能夠進(jìn)行對(duì)預(yù)警提醒郵箱、數(shù)據(jù)審核條件等系統(tǒng)信息進(jìn)行設(shè)置。能夠?qū)Ω魑廴驹磳?shí)時(shí)排污情況進(jìn)行直觀的數(shù)據(jù)及圖形監(jiān)測(cè)，異常的數(shù)據(jù)需有明確的預(yù)警提示和數(shù)據(jù)展示查詢。能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)機(jī)上傳的大容量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分類統(tǒng)計(jì)，根據(jù)確定的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提出遠(yuǎn)程操控指令，在其它平臺(tái)提供數(shù)據(jù)接口支持的同時(shí)，為環(huán)境決策提供有力支持，并根據(jù)主管部門的意見進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。

污水處理廠尾水僅僅是關(guān)乎河道治理的長(zhǎng)效性諸多制約因素之一，一味的從指標(biāo)上關(guān)注尾水是沒有價(jià)值的。我們應(yīng)該從多角度全面的分析河道情況，取得尾水水質(zhì)、管理成本、河道生態(tài)價(jià)值等諸多因素的最大公約數(shù)，才是國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)，關(guān)注水環(huán)境質(zhì)量的終極目標(biāo)。