汛期已至城市水體雨后黑臭問題該如何破解？

作者：鴻泰華瑞 發(fā)表于：2022-06-09 09:15:31更新于： 2022-06-24 02:34:58

李老師 鴻泰華瑞工程師

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進入5月，我國汛期已宣告來臨。除了自然災害風險需要防范外，各地城市或許還面臨一個令人頭疼的問題——強降雨后，河道“脆弱”，黑臭現(xiàn)象反彈。怎樣使經(jīng)過整治的河道經(jīng)受住暴雨“考

　　進入5月，我國汛期已宣告來臨。除了自然災害風險需要防范外，各地城市或許還面臨一個令人頭疼的問題——強降雨后，河道“脆弱”，黑臭現(xiàn)象反彈。怎樣使經(jīng)過整治的河道經(jīng)受住暴雨“考驗”，是當前城市黑臭水體治理急需面對的問題。

　　繼2018年《城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》、2019年《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案(2019-2021年)》和2021年《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》印發(fā)后，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部等4部委今年聯(lián)合印發(fā)《深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》，再次強調(diào)“采取增設(shè)調(diào)蓄設(shè)施、快速凈化設(shè)施等措施，降低合流制管網(wǎng)雨季溢流污染，減少雨季污染物入河湖量”。

　　我國的雨季溢流污染到底有什么特殊性?什么才是破解雨季溢流污染的最有效舉措?為此，本報記者專訪中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司城市環(huán)境研究院院長、國家城市給水排水工程技術(shù)研究中心副主任，教授級高級工程師孫永利。

　　近年來，隨著城市黑臭水體治理工作的持續(xù)推進，全國各地雷厲風行地采取了一系列治理措施，旱季城市水體的黑臭問題基本得以解決。一些地方結(jié)合生態(tài)治理工程，還將昔日的“臭水溝”變身為城市中備受人民群眾喜愛的休閑打卡地。

　　旱季的問題交上了不錯的“答卷”，那雨季呢?

　　現(xiàn)實是大部分城市仍面臨著水體雨后返黑返臭問題。

　　孫永利指出，降雨沖刷污染排入城市河湖，對水體質(zhì)量維持形成了新的重大挑戰(zhàn)?！半S著城市黑臭水體治理和污水處理提質(zhì)增效的系統(tǒng)推進，絕大部分城市已基本解決水體沿線的旱季排污問題。但是，很多城市今后又不得不應對排口截污，管網(wǎng)接納水量超過輸送能力或污水處理廠處理能力所引發(fā)的異地溢流和管網(wǎng)高水位低流速問題，不得不面對分流制管網(wǎng)錯接混接及小散亂排污引發(fā)的雨水管網(wǎng)降雨污染問題，以及合流制管網(wǎng)旱季低流速沉積、降雨沖刷高濃度溢流污染問題……這都必將成為城市黑臭水體治理行業(yè)新的關(guān)注點和未來工作方向?！?/p>

　　凡是討論城市黑臭水體治理，管網(wǎng)必定是離不開的話題。都知道城市排水管網(wǎng)重要，它不僅是雨污水排放和污染物收集處理的主要通道，還是居民生活污水污染物收集效能提升的關(guān)鍵要素。

　　然而，受綜合因素制約，我國污水管網(wǎng)多數(shù)處于低流速狀態(tài)，污染物沉積問題比較突出。這些沉積物不僅含有大量無機泥砂顆粒，也會吸附沉淀大量有機物，導致污水生化需氧量(BOD)在管網(wǎng)內(nèi)過度消耗或隨降雨沖刷進入城市河湖水體，成為水體雨后返黑返臭的重要原因。

　　管網(wǎng)是怎么一步步變成“沉淀池”的呢?

　　孫永利介紹，最新頒布的《室外排水設(shè)計標準》要求污水管網(wǎng)按0.6 m/s的流速設(shè)計，雨水管網(wǎng)和合流管網(wǎng)按0.75 m/s的流速設(shè)計，這實際上是避免污水管網(wǎng)顆粒物沉降淤積的關(guān)鍵指標之一。但我國很多城市污水管網(wǎng)和合流制管網(wǎng)的旱季流速只有0.1~0.3 m/s甚至更低，管網(wǎng)沉積問題比較突出。

　　這樣一來，旱季沉積在管網(wǎng)內(nèi)的污染物會在強降雨時隨雨水沖刷進入城鎮(zhèn)污水處理廠或排入城市河湖，導致污水處理廠旱季進水懸浮固體(SS)只有100~200 mg/L的城市，降雨期間的溢流污染SS濃度超過1000mg/L的反?，F(xiàn)象?！斑@是我國排水管網(wǎng)的獨有特征，是需要引起行業(yè)關(guān)注的問題?！睂O永利補充。

　　那當下把管網(wǎng)流速升上來不就行了嗎?

　　但大多數(shù)城市短期內(nèi)難以做到。孫永利解釋，“拋開復雜專業(yè)的計算公式簡單來講，在流量一定的情況下，提高流速必須要減小過水斷面面積，也就是降低管網(wǎng)運行水位。但是由于排水系統(tǒng)設(shè)計須兼顧降雨期間的排水安全，要在沿河鋪設(shè)雨污水管網(wǎng)并預留‘雨水排口’，這些排口易成為污水管網(wǎng)與城市河湖的連接通道。按照‘連通器’的基本原理，河湖水位超過‘雨水排口’標高時，管網(wǎng)水位必須與河湖水位持平。這也意味著污水管網(wǎng)運行水位是受限于城市河湖水位的，如果不能降低河道水位，就很難實現(xiàn)管網(wǎng)水位降低的目標，也就難以達到短期提高流速的效果?！?/p>

　　孫永利以歐美、韓國、日本、新加坡等國家舉例，“這些國家的城市河湖旱季水位通常并不高。比如網(wǎng)友喜愛的‘打卡圣地’韓國清溪川，其親水河段的旱季水深通常只有40~50 cm。再比如新加坡ABC計劃也明確推廣復式斷面設(shè)計形式，旱季水位相對較低。這種設(shè)計模式不僅有助于解決污水管網(wǎng)長期高水位運行導致的一系列問題，還可以提升城市河湖的排水防澇保安全能力，并為人民群眾提供親水娛樂空間，一舉多得?！?/p>

　　既然短期內(nèi)難以解決管網(wǎng)底泥沉積物的沖刷污染問題，還有沒有其他方法?

　　孫永利認為，降雨污染凈化是目前最便捷有效的途徑。工程層面可以采取的措施主要有調(diào)蓄、污水處理廠超量處理、沿河設(shè)置凈化設(shè)施等形式，但孫永利對前兩種處理方式的應用前景持保守態(tài)度。

　　他解釋，“雨水調(diào)蓄池可以調(diào)蓄水量、截留污染物，其實本身是一種不錯的選擇。但是我國大部分調(diào)蓄池接納的是攜帶有管網(wǎng)沉積物的雨污混合水，這些沉積物會在調(diào)蓄池內(nèi)再次沉淀，加大調(diào)蓄池的運維難度，甚至可能出現(xiàn)沉積物厭氧產(chǎn)氣的風險。另外，這種方法通常要求調(diào)蓄池3天內(nèi)排空，這也就意味著需要配套相對較完善的污水處理設(shè)施，涉及污水處理設(shè)施建設(shè)審批、非雨季運行保障等一系列問題。多地采取的調(diào)蓄池+一級強化處理模式存在雨后處理不達標的環(huán)保風險?！?/p>

　　談及污水處理廠處理措施的局限性，孫永利指出，污水處理廠雨季超量處理是國外經(jīng)常采用的方式，但這種方法是否適用于國內(nèi)，就需要具體問題具體分析。國外的污水管網(wǎng)系統(tǒng)多數(shù)并沒有污染物沉積問題，降雨期間管網(wǎng)內(nèi)的污染物增量僅來自于地表徑流，因此污染物總量的增幅并不明顯，這些污染物在降雨期間會被分配到水體沿線溢流口和污水處理廠。簡而言之，降雨期間雖然污水處理廠的處理水量有所增加，但污染物總量反而可能低于非降雨期間。

　　但是，我國的排水系統(tǒng)普遍存在旱季沉積問題，管網(wǎng)沉積物雨季沖刷成為最大的污染物增量，降雨期間管網(wǎng)內(nèi)的污染物總量和濃度會成倍增長，這個階段增大處理水量的同時也就意味著污染物處理總量的增加。另外污水管網(wǎng)中沉積的大量無機泥砂也會隨降雨沖刷進入城鎮(zhèn)污水處理廠，進一步拉低生物系統(tǒng)的MLVSS/MLSS，降低污水處理廠的運行效能?！霸诠芫W(wǎng)沉積問題沒有徹底解決之前，污水處理廠雨季超量處理并非明智之舉，可能會導致污水處理廠長時間‘帶病作業(yè)’，因此必須配套研究新工藝技術(shù)進行應對?！睂O永利說。

　　那么汛期已至，短期內(nèi)該如何做?

　　孫永利認為，雨水排口快速凈化或許是一味“良藥”。

　　雨水排口快速凈化就是指在入河排口建設(shè)物理沉淀或過濾、化學混凝沉淀等一級強化工藝設(shè)施，快速去除雨污混合水中的顆粒物，協(xié)同吸附去除有機污染物、磷酸鹽等，避免顆粒物在城市水體內(nèi)再次沉積并導致水體黑臭的技術(shù)措施。

　　他介紹，這些措施通常具有停留時間短、占地面積小、啟動快速簡便等特點，可以有效解決傳統(tǒng)生物處理技術(shù)需要提前培養(yǎng)微生物并在降雨間歇持續(xù)維持的難題。雖然一級強化設(shè)施無法將雨污混合水處理至相對較高的排放標準，但仍不失為現(xiàn)階段城市水體降雨污染總量削減的一種最經(jīng)濟有效的措施。