生態(tài)環(huán)境是影響居民幸福感的重要因素，黑臭河道會給周邊居民帶來極大的困擾，目前我國在黑臭河道治理方面取得了很大的成效。截至2019年底，全國2899個黑臭水體的消除比例達86.7%，其中重點城市(直轄市、省會城市、計劃單列市)消除比例為96.2%，其他地級城市消除比例為81.2%。到2020年底會我國如期完成城市黑臭河道治理工作應(yīng)該沒有懸念，從這一層面上看，我國水環(huán)境治理上將進入后黑臭河道時代，但黑臭河道發(fā)生、消除的問題目前仍存在一些難題亟待解決。在“2020(第十八屆)水業(yè)戰(zhàn)略論壇”上，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、國家環(huán)境保護技術(shù)管理與評估工程技術(shù)中心主任王凱軍分享了后黑臭河道時代水環(huán)境問題的系統(tǒng)思考。
我國黑臭河道治理存在幾個問題 未來仍任重道遠
根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，全國295個地級及以上城市建成區(qū)共有黑臭水體2899個，截至2019年底，全國黑臭水體消除比例為86.7%，其中重點城市(直轄市、省會城市、計劃單列市)消除比例為96.2%，其他地級城市消除比例是81.2%。2016年以來，黑臭水體治理的投資達到11000多億元。到2020年底會我國如期完成城市黑臭河道治理工作應(yīng)該沒有懸念，從這個層面上講，我國水環(huán)境治理上將進入后黑臭河道時代，但黑臭河道發(fā)生、消除的問題目前仍存在一些難題亟待解決。
在今年生態(tài)環(huán)境部的首場發(fā)布會上，張波司長提出黑臭河道治理過程存在的三大問題：第一，管網(wǎng)存在很大問題，城市污水廠進水污染物濃度很低，有的地方不處理都接近一級A的水平了，顯然管網(wǎng)質(zhì)量存在很大問題;第二，面源污染問題很嚴重，一場大雨下來，河湖馬上又黑臭了;第三，核查發(fā)現(xiàn)有的地方調(diào)水沖污，治標不治本。整治的是黑臭水體，倒逼的是城市管理水平提高。結(jié)合張波司長所談的問題，王凱軍教授分享了自己的看法，他認為目前我國黑臭河道治理存在以下幾個問題：
一、進水污染物濃度低
《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全國城鎮(zhèn)污水廠處理水量逐年升高，而污水廠進水濃度卻逐年降低。2017年全國污水處理量是2007年的3.2倍，但2017年全國平均進水CODCr濃度較2007年降低24%。正是由于進水濃度逐年降低，2017年的COD削減量僅為2007年的2.7倍。所以有的人講提高污水濃度是最大的減排。
生態(tài)環(huán)境部在監(jiān)督檢查全國4303個污水處理廠進水濃度時發(fā)現(xiàn)實際的濃度更低，COD<150mg/L的污水處理廠達到55.4%，COD<250mg/L的污水處理廠甚至超過70%。
全國污水處理廠進水濃度情況
二、污水實際收集、處理率低
徐祖信院士曾表示，對上海市6000多平方公里范圍內(nèi)雨水管網(wǎng)混接污染溯源和1萬多條河流排放清單分析后發(fā)現(xiàn)，56%的污水直接或間接排入河道;中央第四環(huán)境保護督察組分析督察情況后發(fā)現(xiàn)，廣東省“十二五”規(guī)劃要求建成污水收集管網(wǎng)1.4萬公里，實際只完成9000余公里。廣州市“十二五”計劃建設(shè)1884公里污水管網(wǎng)，實際建成590公里，完成目標任務(wù)的31%。截至2016年底，深圳市污水管網(wǎng)缺口達4600多公里，全市污水收集率不足50%。
盡管我國污水處理量大，但進水污染物濃度低，導(dǎo)致各地的污水處理率虛高。中國環(huán)境規(guī)劃院王東曾通過兩種方式對全國污水處理率進行了校核，得出全國污水處理率分別為為71.4%和58.2%。比如南方某城市統(tǒng)計2018年實際處理污水10.9億噸，污水處理率達93.7%，但平均進水COD濃度僅159mg/L。用自來水量測算污水量為13.4億噸，處理率為79%;用進水濃度進行校核，則污水處理率僅為54%。
原新加坡公用事業(yè)局首席專家曹業(yè)始撰文分析，COD處理率方面，新加坡的可達91%，而中國的僅為33%，其中北京83%、上海59%、廣州41%;N處理率方面，新加坡的可達100%，而中國的僅為52%，其中北京100%、上海68%、廣州52%。
三、排水體制不適應(yīng)環(huán)境管理變化的需求
王凱軍分析了36個重點城市污水處理量、COD削減量及COD遺失率，發(fā)現(xiàn)36個重點城市中，22個城市COD漏損率達到50%以上，其中包括北方8個城市和14個南方城市。由此可見，污水廠進水污染物濃度低的問題是一項全國范圍內(nèi)的、非常嚴重的問題，絕不僅僅是河水倒灌引起的。
綜上所述，如果僅僅考察排放口濃度，以現(xiàn)在的污水處理率的計算方法，就真會出現(xiàn)李克強總理聽省市領(lǐng)導(dǎo)匯報污水處理率，達到90%以上，問省長這是規(guī)劃的還是達到的指標。真正出現(xiàn)高的處理率從來達到不了河流斷面考核指標的情況，結(jié)合王凱軍在不同會議上談到的對于合流制溢流污染控制問題，這一列問題反應(yīng)了我國排水體制落后于環(huán)境管理的需求。
四、投資仍面臨3-5萬億缺口 治理工作任重道遠
而從投資的角度，北京市為提高污水處理水平，發(fā)布了3個“三年行動計劃”，到2019年底，兩輪投資接近600億的投入，北京全市污水處理率從84%提高達到94%，污水處理量從接近400萬噸增加到620萬噸，真正提高了污水處理率。從北京經(jīng)驗看，目前全國的實際污水收集、處理率水平，污水處理仍然需要投資10000億以上。張波司長也表示，黑臭水體整治涉及大量投資，光污水管網(wǎng)就有一萬億元的投資缺口，加上雨水管網(wǎng)一共超過2萬億。從國際上看合流制雨水處理流量是污水處理量的2-3倍，雖然是一級處理，但是，仍然是幾千億級的投入。
王凱軍結(jié)合我國城市水環(huán)境污染控制需求，如需徹底解決河道水環(huán)境質(zhì)量的斷面達標，仍需總計3-5萬億元的投入，按目前的投入水平看需要3-5個五年計劃的時間。從改善水環(huán)境發(fā)展的路線圖看需要黑臭源頭治理、溢流污染控制、斷面達標和資源利用等三個不同階段的任務(wù)和內(nèi)容，可謂任重道遠。
合流制溢流污染解決方案：美國及國內(nèi)的探索案例
一、美國的探索
合流制溢流(combined sewer overflow，CSO)污染控制是許多地方水環(huán)境治理中普遍面臨的難題，美國在世界范圍內(nèi)較早地開展CSO污染控制研究，整體上在CSO污染物削減、受損水體恢復(fù)等方面取得了良好成效。
國外合流制污水處理廠的雨季流量一般是旱季流量3-5倍，一般采用幾種形式處理：
a、一級或強化一級處理：上例152MGD通過污水處理廠的初級處理(320MGD)，然后跨越生物處理單元排放;
b、建立存儲池先截留(上例，95MGD)，雨后再在污水處理廠處理;
c、單獨建立一級或強化一級處理(包括，美國大部分僅僅消毒)。
根據(jù)美國的經(jīng)驗，要建設(shè)和改造合流制系統(tǒng)，首先應(yīng)最大可能地利用處理廠改造措施來處理溢流污水;其次是末端建設(shè)雨水存儲和處理設(shè)施與Online雨水存儲和處理措施;在85%-90%的溢流污染解決之后，再來談建設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施。而我國則是在80%-90%的溢流污染沒有控制的情況下，就試圖采用海綿城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施解決溢流污染問題，我國整體技術(shù)路線上或可參考借鑒美國的溢流污染治理思路。
二、國內(nèi)的嘗試——清華與中持水務(wù)的BioSand T/S工藝研究
視角轉(zhuǎn)回國內(nèi)，從實際環(huán)境管理角度來看，我國河流斷面水質(zhì)達標率受降雨帶來的面源污染影響嚴重，汛期達標率明顯低于非汛期。而國控斷面考核頻率不斷提高，下一步或許將發(fā)展到周、日考核階段，達標率或?qū)⑦M一步下降。換言之，今后我們國家環(huán)境管理已經(jīng)從監(jiān)控重點污染源到監(jiān)控河流斷面水質(zhì)。而現(xiàn)實是，即使按照高、中、低濃度的氮、磷、COD的指標來計算，在1-3倍的截流率之下，即使混合雨水之后，溢流的污水也無法達到各級斷面水質(zhì)標準，甚至是在10倍的截流倍數(shù)下也無法達標，因此溢流污水的處理萬分重要。
王凱軍表示，通過系統(tǒng)計算發(fā)現(xiàn)，我國大部分污水處理廠存在污水處理水量冗余現(xiàn)象，污水處理冗余能力平均值為83.8%;污水廠實際進水濃度逐年降低，濃度冗余逐年提高，一般平均設(shè)計濃度為400 mg/L;我國目前建立的接近日處理2億噸大量的污水處理設(shè)施的水量、水質(zhì)綜合考慮污染削減能力存在大量冗余，2017年COD處理能力的利用率僅為53.9%。
面對國內(nèi)嚴峻的溢流污染情況與污水處理能力冗余現(xiàn)象，中國水務(wù)企業(yè)多年來也在積極探索CSO系統(tǒng)控制技術(shù)。王凱軍教授提出國內(nèi)的解決思路應(yīng)該不同于歐美國家一級處理的思路，而是根據(jù)我國的國情和污水處理廠的實際情況，充分污水處理冗余能力。具體講生化池流量與濃度成反比，濃度降低一倍，流量就可以提高一倍，同時利用富裕能力就可以處理2-4倍雨水，限制因素是沉淀池。因此通過加速沉淀可以助力污水處理廠3Q運行。活性污泥系統(tǒng)內(nèi)可以投入加重載體，促進泥水分離速度和效果，使污泥濃度提高成為可能，優(yōu)化了整個生化系統(tǒng)的性能。產(chǎn)能直接提升2-3倍，適合所有泥法的改造。
王凱軍介紹，中持水務(wù)和清華大學(xué)正在籌建研究中心，首選課題即是CSO污染的解決方案，中持水務(wù)提出BioSand T/S工藝，該工藝已投入研究，其原理是將剩余污泥與雨水混合，迅速吸附去除污染物，提高污水處理率，再通過BioSand T/S工藝加載沉淀，使出水標準達到一級A或地方Ⅳ類標準。
清華大學(xué)已經(jīng)進行了相關(guān)中試研究，通過添加開發(fā)的納米絮凝劑解決沉淀池的泥水快速分離問題，也來達到相同的增加處理能力的效果。從實驗結(jié)果來看，原液加藥量20ul/L，稀釋10倍，半小時后基本得到控制，1h后完全澄清，說明該藥劑能夠解決跑泥問題，對水質(zhì)出水基本沒有負面影響。
在模擬不同降雨和匯水周期情況下，在2-3倍的沖擊負荷持續(xù)3-5小時的情況下，由于分離效果好回流污泥濃度高，出水水質(zhì)COD、N和P的各項指標基本不受影響，可以穩(wěn)定達到出水水質(zhì)標準。
黑臭河道治理需要系統(tǒng)思考 地方政府應(yīng)對環(huán)境質(zhì)量負全責
王凱軍分析，黨的十九大開始討論社會主要矛盾的變化，體現(xiàn)在三個不平衡的矛盾問題，為什么北京提標之后之后，合肥、天津、兩江、滇池、太湖、浙江與河北等地方政府都在采用更嚴格的排放標準。王凱軍認為這是不平衡矛盾的體現(xiàn)，是政府責任的體現(xiàn)。特殊地區(qū)主動追求與其經(jīng)濟、社會發(fā)展相適應(yīng)的更高的環(huán)境質(zhì)量標準的需求。正體現(xiàn)了十九大報告指出的社會主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。
王凱軍同時表示，他比較認同夏青先生的意見 “排放標準不能對地方環(huán)境質(zhì)量負全責”。地方政府對環(huán)境質(zhì)量負全責，不是排放標準負全責。因為政府不僅要監(jiān)督污水處理廠運行，還要優(yōu)化組織區(qū)域內(nèi)的容量資源和技術(shù)經(jīng)濟投入分配，才能保證質(zhì)量達標。政府手中除了國家標準，還有地方標準，規(guī)劃和項目環(huán)評，治污規(guī)劃，排污許可證、總量控制等多種手段以及多種監(jiān)管措施來確保環(huán)境質(zhì)量。
世園會冬奧會媯水河案例
王凱軍以水專項研究的媯水河項目為例，項目要求水質(zhì)要達到Ⅲ類水標準，但是以地方標準來說，即使水質(zhì)達到北京地標A類，也無法達到項目要求。因此，除高標準達標排放外，項目承擔單位北京市水規(guī)院還采取了三項工具：1.面源小流域治理,結(jié)合冬奧會周邊小流域建設(shè)工程，通過水土保持生態(tài)修復(fù)精準配置技術(shù)進行面源污染治理;2.水循環(huán)修復(fù)凈化,世園會周邊區(qū)域以及媯水河干支流和河岸帶水循環(huán)系統(tǒng)修復(fù)，建立了大型潛流濕地，提高河道水質(zhì);3.水質(zhì)水量調(diào)度,充分利用白河南北干渠輸水渠道，媯水河及其支流，實現(xiàn)再生水、地表水、雨洪水、外調(diào)水水質(zhì)水量優(yōu)化配置和聯(lián)合調(diào)度。
滇池治理案例
上世紀50年代滇池可視深度達2米，外海為1米左右，有的地方甚至清澈見底;上世紀60年代，滇池草海和外海水質(zhì)均為Ⅱ類，70年代為Ⅲ類，70年代后期水質(zhì)逐漸惡化;1988年以后，草海水質(zhì)總體變差，水質(zhì)為劣Ⅴ類。滇池成為我國污染最嚴重的湖泊之一;經(jīng)過環(huán)湖截污工程，處理后污水與地表水還有差距，導(dǎo)致滇池水體難以自凈。前后累計投資達1500億，滇池卻依舊難以治理。
在此情況下，北京科凈源公司葛敬先生協(xié)助昆明市政府設(shè)計管理和治理體制機制，建成滇池綜合調(diào)度指揮中心，推出河長制及生態(tài)補償機制，制定《滇池保護治理三年攻堅行動實施方案(2018-2020》，滇池治理以“科學(xué)治滇、系統(tǒng)治滇、集約治滇、依法治滇”為指導(dǎo)，自2017年4月啟動滇池流域河道生態(tài)補償工作至2018年2月，相關(guān)各區(qū)政府(管委會)共需繳納生態(tài)補償金58684.0945萬元，用于流域河道水環(huán)境保護治理。
為助力滇池水質(zhì)提升，昆明市開展了面源治理和昆明市超極限除磷提標改造工程。面源治理方面，采用“生態(tài)調(diào)蓄+水質(zhì)提升處理”系統(tǒng)方法，將溢流污染負荷量大大削減，同時采用河道回補復(fù)氧水的方法，減少河道底泥內(nèi)源污染，提高河道自凈能力。除磷提標改造工程方面，昆明市完成第一、三、九水質(zhì)凈化廠(共計28.5萬噸/天)工程建設(shè)，正在建設(shè)昆明第六、七八、十三廠、十四廠、洛龍河污水處理廠等提標改造工程。到2020年底，預(yù)計完成提標規(guī)模近150萬噸/天。
經(jīng)過多年持續(xù)努力，滇池保護治理取得了實實在在的成效：2016年滇池外海和草海水質(zhì)類別由劣Ⅴ類提升為Ⅴ類，實現(xiàn)20多年來的首次突破，摘掉了“劣”的帽子;2017年滇池全湖水質(zhì)類別保持為Ⅴ類;2018年，滇池全湖水質(zhì)達到Ⅳ類，為1988年建立滇池水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測30年以來的最好水質(zhì)。
2020年1月20日，正在云南考察的中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平來到昆明，前往滇池星海半島生態(tài)濕地，察看滇池保護治理情況，充分肯定了滇池的治理工作。
王凱軍最后表示，面對新的復(fù)雜的環(huán)境問題，國內(nèi)水環(huán)境治理需要系統(tǒng)思考，而不單單從技術(shù)、標準等單一維度思考。
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