基于黑臭水體治理的城市排水系統的優化建議

周驊

（上海城市排水有限公司，上海市 200233）

0 引言

近年來，由于雨污混接、私接偷排、河道堵塞等種種原因，許多城市的河網水系均遭受了不同程度的污染，部分水體黑臭現象非常顯著，嚴重影響了周邊居民的日常生活及城市的整體形象。為此，國家層面高度重視黑臭河道治理。2015年4月2日，國務院發布《水污染防治行動計劃》，簡稱“水十條”。水十條要求采取控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、生態修復等措施，加大黑臭水體治理力度。同時要求直轄市、省會城市、計劃單列市建成區在2017年底前基本消除黑臭水體。

為此，國家住建部、環保部2015年8月下發了《關于印發城市黑臭水體整治工作指南的通知》。2016年底，上海市人民政府辦公廳正式發布《關于加快本市城鄉中小河道綜合整治的工作方案》，提出以2017年底全市中小河道基本消除黑臭為目標，打一場城鄉中小河道水環境整治攻堅戰。經過上海市全市的共同努力，到2017年底，這一目標基本實現。在此基礎上，政府相關部門進一步提出：2018年要全面消除河道黑臭，2020年要基本消除劣五類水體。相比之下，要求更高、任務更重。筆者所在部門作為上海中心城區排水任務的主要和重要承擔者之一，一方面正在不斷創新工作方式、提質增效，通過多重措施為實現上述目標而努力，另一方面在工作中也遇到了一些問題和困惑。本文試從工作中發現的問題切入，通過對潛在原因的剖析和解決對策的探索，嘗試對現行排水規范規程中的有關規定，以及實際中的執行操作等進行粗淺的探討，以求教業內學者和同行。

1 上海市排水系統現狀分析

1.1 雨水排放格局

根據《上海市城市雨水排水規劃（2017-2035）》送審稿，至2015年，上海市外環線以內以強排為主，其他地區以自排為主的排水格局基本形成。全市已建雨水和合流管道總長10 902 km，已建雨水和合流泵站規模約3 991 m3/s。在初期雨水治理方面，目前上海形成了截流外輸處理為主、分散調蓄為輔的格局。截流處理主要依托合流干線輸送至長江口排放；就地分散調蓄零星分布于蘇州河及世博地區，容量12.1萬m3。

1.2 污水排放格局

根據《上海市污水處理系統及污泥處理處置規劃（2017~2035）》公示稿，目前上海市基本形成治污為本、截污為先、標本兼治的水環境保護體系。截止到2014年底，全市共建成城鎮污水處理廠53座，總設計能力為787.7萬m3/d，實際處理量為570.3萬m3/d。污水廠網基本形成了石洞口、竹園、白龍港、杭州灣、嘉定及黃浦江上游、崇明三島六大污水治理區域。

2 問題提出

上海市《關于加快本市城鄉中小河道綜合整治的工作方案》中對中心城區排水泵站提出了“旱天不放江、雨天多截流(少放江）”的要求。在此要求下，排水運行單位主要采取了三方面措施：一是嚴格管控旱天放江。目前，除應急需要外，中心城區排水泵站已經做到杜絕旱天放江。二是想方設法提高截流水量。根據統計數據，2017年年降雨總量相比2016年同比減少21%，在此背景下，2017年的截流水量相比2016年實現了近20%的增長。由此可見2017年增加截流水量的相關舉措取得了顯著成果。三是減少入河污染物。為此，筆者所在單位組織開展了大規模的泵站清淤，據不完全統計，2017年全年泵站清淤總量達到近1萬m3。

在取得上述成績的同時，工作中也暴露出一些潛在的問題。主要包括2個方面：

（1）截流水量的出路問題

雖然通過一系列的舉措，2017年全年的截流水量相比2016年顯著提高，但是提高的泵站截流量卻無法被合流一期等大型干線的終端污水廠所全部接納，這無疑使得截流水量的增加所帶來的控污成果大打折扣。根據2017年公布的《上海市貫徹落實中央環保督察反饋意見整改方案》里披露的數據，城區四大污水處理廠平均每日溢流量達40萬m3。同時，檢測發現，泵站的排江污染存在著顯著的出流污染初期效應，其原因可能和初雨引起的徑流污染，以及管道淤積、混接污水等多重因素有關，情況比較復雜，迫切需要為這些污染物安排合適的出路。

（2）清淤污泥的出路問題

除了增加的截流污水量，泵站的清淤污泥同樣存在出路待定問題。以往，由于泵站清淤污物產生的時間和周期不規律，且總量相對并不大，上海并未對泵站清淤污物進行單獨的收集、運輸和處理，而是隨生活垃圾解決。然而隨著對泵站清淤方面的重視力度不斷加大，泵站清淤污泥的量顯著增加。在解決的過程中特別是事后監管上，各方都提出了異議。究竟該怎樣合法運輸和處置，政府部門又該如何監管，這些似乎成了新的問題，亟待相關法規或制度的健全和完善。

3 潛在原因剖析

3.1 調蓄設施數量較少，調蓄能力不足

目前，一般認為，溢流污染和初期雨水徑流污染是河道黑臭的重要和主要原因。為解決這兩個方面的污染，常用的工程性措施是增大截流倍數或者建設初雨調蓄設施。暫時拋開雨天管道出流污染的成因及其規律不論，僅從現狀徑流污染的控制和處理設施而言，即可發現明顯的不足。

上海在探索初雨污染治理上起步較早，上世紀八九十年代，在建設合流污水一期工程時，即已按服務地區分別設計不同的截流倍數，使之能實現全流域1.8~5 mm的初雨截流能力。之后隨著城市的發展，上海又陸續建設了初雨調蓄設施。經過長期的建設，截止到目前，上海中心城區既有建于分流制系統的調蓄池，也有建于合流制系統的調蓄池[1-2]，還有建于大型輸送干線中間、能夠實現就地處理的調蓄池。不過，雖總體上種類不算少，但數量上卻只有十余座，合計調蓄能力約10萬m3，這對數百個排水系統來說，實在是杯水車薪。

3.2 大型污水廠缺少水量調節設施

由于建設年代較早，目前上海幾大污水輸送干線雖然基本都有雨季瞬時流量的考慮，但是終點的污水處理廠對于干線輸送特性的適應非常不夠。按照上海中心城區污水治理戰略，中心城區污水主要通過大型輸送干線輸送到終點廠處理后達標排放。由于干線日常主要輸送的畢竟還是污水，它必然受到用水高峰的影響，再加上污水總量體量龐大，因此使得污水廠進水水量較易出現大的波動。這種現象和污水廠運行中所希望的水量盡量平穩之間，存在著較為突出的矛盾。

前幾年，上海排水管網上下游運行單位曾密切配合，采取“削峰填谷”的運行方式：白天盡量逼高水位，相對減少對污水廠進水水量的沖擊；晚間用水低峰時，再盡力多輸送，使污水廠進水水量能相對平穩。但近年來，相關部門提出管網低水位運行的要求，在此背景下，“削峰填谷”的運行模式已經不再適用。而且筆者認為，運行模式的優化調整，只能是對設施不足的適度彌補。大型污水處理廠前端缺少水量調節設施，是造成污水廠旁通溢流的主要原因之一。

3.3 泵站清淤污物的定位不明晰

長期以來，泵站清除的污染物主要集中在格柵等所清除的砂渣、漂浮物等，它們從性質上更類似于生活垃圾，也一直隨同生活垃圾處理處置。但隨著大規模清淤工作的開展，大量積存在泵站集水井、初雨調蓄池底部的淤積物被集中在某個時段內清撈。一方面，對于這種非周期型、短時間、較大產生量的污染物，其出運和出路的要求，在生活垃圾鏈路上并不能全量、隨時隨地的滿足；另一方面，它們的理化性質和生活垃圾也確實存在著實際的差異。隨著未來泵站清淤工作的進一步鋪開，清淤量的不斷增大，定位不明晰、出路不明確易帶來二次污染之憂，同時也會引發監管上的盲區。

4 解決對策初探

上述問題的存在，其原因是多方面的，客觀而言，這其中既有認識上的逐步提高所引起的對污染控制的不斷加強，也有規劃建設上逐步完善的需求所帶來的新問題、新矛盾。要解決上述問題，必然不可能一蹴而就。其解決方案和對策目前也并非已經成熟和體系健全，而是需要多部門、多角度、多方法合力才有望有效解決。對此，本文擬主要從理念和思路角度，結合現行規范規程的完善，對問題的解決對策做些探索。

4.1 初雨調蓄設施應作為排水系統的功能性組成

隨著對雨水徑流污染的逐步重視，現行排水規范中對雨水處理和調蓄設施已經有一些提法和要求。如2012年頒布的《城鎮給水排水技術規范》（GB50788-2012）中指出：“城鎮排水系統應具有有效收集、輸送、處理、處置和利用城鎮雨水和污水，減少水污染物排放的功能”，同時還規定“污水處理廠應具有處理截流初期雨水的能力”。2016年的《室外排水設計規范》(GB50014-2006)明確指出：“用于控制徑流污染的雨水調蓄池出水應接入污水管網”。2017年版的《城市排水工程規劃規范》(GB 50318-2017)明確提出：“污水處理廠的規模應按規劃遠期污水量和需接納的初期雨水量確定”。而正在編制中的《室外排水工程建設規范》更將分流制調蓄的初雨和合流制截流的初雨，并稱為“受污染的雨水”，確定其必須經過污水廠處理后方可排放。從上述這些規范中相關規定的漸進式表述中可以發現，近年來對于初雨污染的重視程度在不斷提高，這些規定的積極意義也是顯而易見的。

然而，遍查這些規范標準，都只是表達了“要控制徑流污染可以建設雨水調蓄設施”的思路，卻暫時并沒有將初雨調蓄設施視作排水系統的必要組成或排水系統的功能性要求之一。與之形成鮮明對比的是，末端截流混接污水的截流設施已經成為當前新建排水系統（雨水泵站）的“標配”。那么，面對嚴重的初期雨水和合流制溢流污染，初雨調蓄設施不應當僅僅停留在可選配置的地位上。

從現實問題角度而言，上海城市中心城區徑流污染普遍存在，但是由于尚未給予初雨調蓄設施應有的“名分”，直接導致污水廠的設計能力上考慮不足，大部分污水廠接納初期雨水的能力明顯不足，即使大范圍進行初雨調蓄也無法將調蓄的雨水全部及時處理。

為此，在上海市最新編制的《上海市污水處理系統及污泥處理處置規劃（2017~2035）》中，已經提出污水處理設施規模考慮1.5倍時變化系數，以應對峰值流量和初期雨水，并規劃新建白龍港和竹園兩座初期雨水處理廠。然而，在排水規范的層面上，目前尚未對初雨調蓄設施給予足夠的認可。

因此，筆者建議將初雨調蓄設施作為排水系統的功能性組成，賦予其應有的地位。在今后規劃、建設時，將初雨調蓄設施納入排水系統一并考慮，并以此為基礎規劃和建設污水處理廠。

4.2 大型污水處理廠水量調節設施應當補缺

針對大型污水處理廠水量調節設施，2016年的《室外排水設計規范》(GB50014-2006)中規定如下：“水質和（或）水量變化大的污水廠，宜設置調節水質和（或）水量的設施”。作為國家統一標準，考慮到中國幅員遼闊，南北地區、東西部地區千差萬別的情況，不進行做“一刀切”的硬性規定是合理的，也是能夠理解的。然而，對于上海這種超大城市，白龍港、竹園、石洞口等四大污水廠都是體量龐大的“超級”污水廠，其前端都是大型污水干線。而且上海中心城區人口密度大、交通繁忙，地面污染程度較高，同時中心城區內河水質也相對較差。在這樣的背景下，恐怕調節設施就是“應”設置而非“宜”設置。更何況隨著今后上游初期雨水的收集和入廠處理，干線的水量還將持續提升，即使是單獨建設初期雨水處理廠，主要輸送途徑仍然還是輸送干線。因此，大規模的調節設施總是需要的。

目前，上海市的主要污水干線和大型污水處理廠均已建成，污水廠廠前區已難有足夠空間，而且廠內大規模的改建也不現實，因此單獨增設水量調節設施的可能性相對較小。不過與此同時，現在上海中心城區三大污水片區之間，尚未實現輸送干線間、大型污水廠廠際間的聯通，這個問題也已經到了亟需研究解決的階段。在《上海市城市雨水排水規劃（2017-2035）》送審稿中，已對設置聯通管線進行了規劃安排。該規劃在上海中心城區形成“3、2、2、X”的布局，其中第 1 個“2”即為規劃新建G1501和彭越浦二縱聯絡管，調配集中線型調蓄管道系統間流量。其中新建G1501聯絡管可實現竹園和白龍港初期雨水處理廠之間的聯通。

因此，或有條件將兩者一并考慮，即通過建設廠際聯通總管，緊急狀態下服務于片區間的水量調度。而在平時，可考慮充分利用其空間實現對干線大流量的調節，使污水廠獲得盡量平穩的進水，從而為解決矛盾突出的廠前溢流現象，增設必要的設施基礎條件。

4.3 污泥管控的對象應全覆蓋

目前現行的排水規范，在定義污泥時，都指的是污水廠產生的污泥。在指稱排水泵站清除的污物時，稱的是“柵渣”、“沉砂”。只在《城鎮排水管渠與泵站運行、維護及安全技術規程》中，出現了將管道疏浚出的污物稱為“管渠污泥”的提法（具體工作中又常稱之為通溝污泥）。在這樣的定義下，就容易產生一種歧義：當污物存在于管渠中時是“污泥”，可當它們進入排水泵站后，卻搖身一變，變成了“砂渣”。事實上，大部分進入管道的顆粒污染物在進入泵站以及初雨調蓄設施后，其成分并沒有發生本質的改變，它們更容易積存在集水井、泵室和調蓄池的底部。它們和泵站內類似于生活垃圾的柵渣也明顯不同。

之所以要做這樣的“咬文嚼字”，是因為筆者更贊同正在編制的《室外排水工程建設規范》中對污泥的定義：“室外排水工程的污泥不僅包括污水廠產生的污泥，還包括管道清通產生的污泥、化糞池污泥和污染徑流中攜帶的污泥”。筆者更進一步的認為，應該對這完整概念下的污泥，從規劃起全覆蓋，即污泥規劃應當和雨水（排水）規劃、污水規劃、海綿城市規劃等統籌考慮。在規劃預測污泥產量和處理處置量時、在為管渠污泥以及泵站和調蓄設施清淤污泥安排出路時、在規劃中轉站處理站布局時，都應考慮包含通溝污泥在內的污泥總體概念，使之無一遺漏。

根據統計數據，上海近些年的通溝污泥量總體上保持在15萬到20萬m3之間，上海中心城區泵站的清淤量大致在30 m3/（次·座）。考慮到全市有千余座泵站，其總量也不可小覷。隨著新一輪專業規劃的逐步實施，排水設施量將有更快、更多的增長。屆時，通溝污泥和清淤物也會隨之有明顯的增長。如果不從源頭上對污泥定義進一步清晰，一定會帶來隱憂。上述規程對管渠污泥處理提的要求也是“脫水處理”、“泥砂分離”，這也可以納入到對污泥處理處置的要求中去。總體而言，表面上看似具體操作中的問題，實際上是需要在頂層設計的規范規程中進行清晰的定義，從而進一步指導實際規劃和生產的。

5 結論與建議

近年來，隨著對城市黑臭河道治理工作的重視，上海市排水相關單位加強了對初期雨水的截流和管道污泥等的清理，然而在實際工作中遇到了一些理念和管理上的困惑和問題。現行規范規程對指導排水規劃、建設和運行起到了應有的作用，但對于上述的問題，尚未提供足夠的支撐和指導。因此，除了需要實際工作加以解決外，筆者建議在規范規程層面，面對不斷變化的情況，及時作出相應的調整，以更好地指導實踐。