導(dǎo)語：為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》確定的城市黑臭水體整治目標(biāo)和工作要求，2015年9月，住建部和生態(tài)環(huán)境部?jī)刹课餐朴啞冻鞘泻诔羲w整治工作指南》，明確提出“2020年底前，地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)；2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”。2018年5月，習(xí)近平總書記在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上強(qiáng)調(diào)：“要深入實(shí)施水污染防治行動(dòng)計(jì)劃，基本消滅城市黑臭水體，還給老百姓清水綠岸、魚翔淺底的景象”。2018年6月《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》發(fā)布，要求“著力打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)，保障飲用水安全，基本消滅城市黑臭水體”。2018年9月，住建部與生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布了《城市黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》，明確要求“到2018年底，直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)黑臭水體消除比例高于90%，基本實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)制久清。到2019年底，其他地級(jí)城市建成區(qū)黑臭水體消除比例顯著提高，到2020年底達(dá)到90%以上”。

城市河道污染成因及黑臭水體治理的關(guān)鍵

1.1河道水體污染的主要成因

大量污染物排入河道導(dǎo)致水質(zhì)惡化，入河污染物耗氧速率高于河道復(fù)氧速率，嚴(yán)重時(shí)，河流從有氧環(huán)境轉(zhuǎn)化成厭氧環(huán)境，有機(jī)污染物發(fā)生厭氧分解產(chǎn)生硫化氫和硫醇類等物質(zhì)，水中鐵錳等重金屬還原成硫化亞鐵等，導(dǎo)致水體黑臭。

1.2黑臭水體治理的核心問題

黑臭河流被稱為患癌癥的河流，2015年2月，中央政治局常務(wù)委員會(huì)會(huì)議審議通過《水十條》，要求加快城市黑臭水體整治。截止至2016年，75%地級(jí)以上城市河流有黑臭現(xiàn)象，64%分布在東南沿海河網(wǎng)地區(qū)。

黑臭水體治理核心要從兩方面做起，一是減少排放側(cè)，有效方法包括減少污水直排、控制雨天溢流污染等，徐教授指出想要保證水質(zhì)持續(xù)、穩(wěn)定地改善，一定要重視雨天溢流問題；另一方面，要增加供給側(cè)，有效方法包括提高水體流速，讓河網(wǎng)水系流動(dòng)起來，以提高水體中溶解氧含量，提升水體自凈能力。

近幾年，我國(guó)河道黑臭治理初見成效，主要工作包括拆除違章建筑、清理垃圾、疏浚底泥、建設(shè)生態(tài)護(hù)坡、建設(shè)濱水景觀等，但是治理反復(fù)、反復(fù)治理問題也普遍存在，已成為我國(guó)黑臭河道治理頑癥。

黑臭水體治理面臨的挑戰(zhàn)

中國(guó)城市建成區(qū)管網(wǎng)密度從1981年的3.17km/km²提高到2016年的10.61km/km²。2016年，中國(guó)城市平均污水處理率達(dá)到90%，東南沿海城市污水集中處理率高達(dá)94%以上，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

根據(jù)環(huán)境公報(bào)，近20年來，我國(guó)污水處理率高達(dá)95%，管網(wǎng)覆蓋率高達(dá)90%，但是，河道黑臭問題卻越來越普遍，究其原因，是混流式排水系統(tǒng)的普遍存在?；炝魇脚潘到y(tǒng)是指污水管道接入了雨水系統(tǒng)，或是雨水管道接入了污水系統(tǒng)，混流式排水系統(tǒng)對(duì)城市水環(huán)境造成較大污染。

混流式排水系統(tǒng)導(dǎo)致了三類城市河道污染問題，分別是管網(wǎng)高覆蓋情況下的城市水體黑臭問題、污水高處理率情況下的城市水體黑臭問題、雨天管網(wǎng)溢流情況下的城市水體黑臭問題。這三類水體黑臭問題，不僅在中國(guó)存在，在其他發(fā)展中國(guó)家也普遍存在。

2.1管網(wǎng)高覆蓋情況下的城市水體黑臭

中國(guó)城市排水管網(wǎng)覆蓋率達(dá)到90%以上，與歐美國(guó)家和日本相當(dāng)，但城市排水管網(wǎng)密度遠(yuǎn)低于日本、美國(guó)。中國(guó)城市排水管網(wǎng)密度2016年平均在10.6km/km²，日本高密度地區(qū)城市排水管網(wǎng)密度2004年達(dá)到50km/km²，美國(guó)城市排水管網(wǎng)密度2002年平均在20-30km/km²。

中國(guó)城市排水管網(wǎng)建設(shè)過程中，重視總管和干管的建設(shè)，忽視收集管網(wǎng)的建設(shè)，這導(dǎo)致了很多污水無法進(jìn)入污水管網(wǎng)，只能直排河道，造成了排水管網(wǎng)高覆蓋率情況下城市河道黑臭。

2.2污水高處理率情況下的城市水體黑臭

中國(guó)城市污水收集處理率和歐美國(guó)家接近，但是，城市水體水質(zhì)差距很大，大量地下水和雨水排入污水處理廠，虛高了城市污水處理率，高處理率數(shù)字背后隱藏了污水未經(jīng)處理直接排放的真相。

中國(guó)南方地區(qū)污水管道中的地下水入滲比例可高達(dá)28-40%，地下水入滲量可達(dá)3800-6300m³/(km²·d)，而德國(guó)為1296m³/(km²·d)，約是德國(guó)的3-5倍。地下水入滲明顯降低了污水處理廠晴天的進(jìn)水濃度，中國(guó)污水處理廠設(shè)計(jì)生活污水進(jìn)水COD是350mg/L，但是4000多座污水處理廠中約有1000座進(jìn)水COD在150mg/L以下，這個(gè)問題在中國(guó)南方城市更加明顯。

大量雨水非法進(jìn)入城市污水處理廠，大型污水處理廠雨天平均進(jìn)水量超過晴天平均進(jìn)水量16-35%，最大值達(dá)到同期晴天進(jìn)水量的1.7-2.2倍。雨水管道接入污水處理廠的問題在中小城市更加嚴(yán)重，雨天污水處理廠進(jìn)水量高達(dá)晴天進(jìn)水量的2倍以上。

2.3雨天管網(wǎng)溢流情況下的城市水體黑臭

雨天黑臭治理最為困難，和城市管網(wǎng)種種問題密切相關(guān)。城市合流制排水管網(wǎng)在遠(yuǎn)距離污水輸送過程中，將近一半的污染沉積在管道底部，雨天排水“零存整取”，河道受到?jīng)_擊性污染。在中國(guó)南方地區(qū)，合流系統(tǒng)雨天排水時(shí)，COD高達(dá)1200mg/L，均值也高達(dá)540mg/L左右。合流制管道晴天污水流速慢，污染沉積，雨天排水，沉積物擾動(dòng)泛起，初期雨水溢流污染嚴(yán)重。

中國(guó)城市污水管網(wǎng)建設(shè)滯后城市發(fā)展20余年，為了解決這些區(qū)域的污水排放，采取雨污水混接等臨時(shí)性措施，時(shí)至今日，沒有實(shí)施改造，分流制排水系統(tǒng)雨污混接嚴(yán)重，基本上沒有完全分流的系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)23個(gè)分流制系統(tǒng)的研究分析結(jié)果顯示，混接水量占污水量的比例平均約為26.2%，最高達(dá)70%。初期雨水污染主要來源于積存的混接污水。

2.4城市河道黑臭的治理措施

排水管網(wǎng)混亂、截污效率不高、雨天污染嚴(yán)重等排水問題是中國(guó)河道污染的頑癥，對(duì)應(yīng)的治理措施包括修復(fù)破損管網(wǎng)，提高污水處理廠效能；完善收集管網(wǎng)，全面截除直排污染源；防治合流管網(wǎng)沉積，調(diào)蓄溢流污染；雨污混接改造，末端旱流截污和初期雨水快速處置。

水流不暢也是城市河道黑臭的重要成因，平原潮汐河網(wǎng)，上游承納下泄污染，下游受到頂托，水流不暢，污染回蕩疊加，河流自凈能力較低，采用潮汐河網(wǎng)大氣復(fù)氧速率和水動(dòng)力耦合調(diào)控技術(shù)進(jìn)行治理。

黑臭水體治理的技術(shù)需求

城市排水系統(tǒng)的問題，是中國(guó)城市水環(huán)境水質(zhì)一道繞不過去的坎，遲早都必須要面對(duì)，城市排水管網(wǎng)的完善與修復(fù)，未來8至10年間，將迎來上萬億元資金的投入。

由于人口密集，交通繁忙，高樓林立，中國(guó)城市管網(wǎng)問題的解決非常困難，地下勘察、地下修復(fù)、地下施工存在巨大技術(shù)需求，高密度城區(qū)修復(fù)破舊管網(wǎng)，遠(yuǎn)比新建管網(wǎng)更加困難。

中國(guó)城市每平方公里排水管網(wǎng)建設(shè)成本大約是720-1899萬元，中國(guó)城市污水收集管網(wǎng)缺口超過三分之一，已建管網(wǎng)破損率將近30%。目前，許多與管網(wǎng)相關(guān)的企業(yè)業(yè)績(jī)良好，過去并不受重視的城市污水管網(wǎng)，逐漸迎來產(chǎn)業(yè)風(fēng)口。

3.1雨污混接改造

查明地下管網(wǎng)雨污混接情況是進(jìn)行改造的前提，因此需要建立混接污染源的溯源與追蹤技術(shù)及河網(wǎng)污染排放清單分析技術(shù)，開發(fā)地下管網(wǎng)探測(cè)與診斷的機(jī)器人。城市建成地區(qū)實(shí)施地面開挖進(jìn)行雨污混接改造可行性較低，溢流污染末端快速凈化和攔截裝置，以及排水管網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度實(shí)現(xiàn)在線調(diào)蓄的開發(fā)很有必要，還可以研發(fā)串聯(lián)生物凈化技術(shù)應(yīng)對(duì)分散污染源。

3.2破損管道修復(fù)

目前，我國(guó)采用的管道修復(fù)技術(shù)包括原位固化法、不銹鋼套筒法、管片內(nèi)襯、短管內(nèi)襯、脹管法等。針對(duì)破損管網(wǎng)，地下管網(wǎng)缺陷探測(cè)和診斷儀器設(shè)備的開發(fā)十分迫切，非開挖管網(wǎng)建設(shè)和帶水修復(fù)技術(shù)急需引進(jìn)。

3.3沉積物清理

目前，國(guó)內(nèi)沉積物清理基本采用人工疏浚，部分地區(qū)實(shí)施機(jī)械清淤。因此，水力自動(dòng)沖洗技術(shù)、清淤污泥處理處置技術(shù)、預(yù)防管網(wǎng)沉積技術(shù)有很大的需求空間。

3.4低影響開發(fā)

建設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施，可以有效減少降雨徑流，從而減少管網(wǎng)的溢流污染。研究表明，綠色基礎(chǔ)設(shè)施可以有效消除積水、減少溢流頻率、減緩沉積物沖刷、不用開挖，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益增強(qiáng)。傳統(tǒng)灰色排水設(shè)施和綠色排水設(shè)施的耦合設(shè)計(jì)與優(yōu)化管理運(yùn)行將成為主流技術(shù)。

3.5智慧水務(wù)

基于數(shù)學(xué)模型的排水管網(wǎng)分析、傳輸模擬、優(yōu)化管理和基于傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓芫W(wǎng)、河網(wǎng)運(yùn)營(yíng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)推理、應(yīng)急處置的智慧水務(wù)平臺(tái)開發(fā)，具有很大的發(fā)展前景。

小結(jié)

中國(guó)城市水體消除黑臭面臨的最大挑戰(zhàn)在于管網(wǎng)不完善、管網(wǎng)混接和管網(wǎng)破損，城市排水管網(wǎng)完善與修復(fù)是城市黑臭水體治理重點(diǎn)，管網(wǎng)問題解決，中國(guó)河道黑臭治理才能見到實(shí)效。

交流與討論

報(bào)告結(jié)束后，徐祖信教授與在座的技術(shù)人員進(jìn)行了交流，對(duì)大家提出的合流制污染控制、混流式排水系統(tǒng)改造、截留倍數(shù)選取、調(diào)蓄池設(shè)計(jì)、旋流分離技術(shù)等問題給予了細(xì)致的解答。

總結(jié)

龔道孝副院長(zhǎng)對(duì)報(bào)告會(huì)進(jìn)行了總結(jié)，他首先對(duì)徐祖信教授帶來的精彩報(bào)告表示感謝，徐教授對(duì)城市河道污染成因及黑臭水體治理的關(guān)鍵、面臨的挑戰(zhàn)以及技術(shù)需求的介紹，讓我院廣大技術(shù)人員收益匪淺。他指出應(yīng)處理好海綿城市建設(shè)、黑臭水體治理、城市排水防澇、污水系統(tǒng)提質(zhì)增效四項(xiàng)工作的關(guān)系，提出要全面統(tǒng)籌、協(xié)同推進(jìn)。海綿城市建設(shè)、黑臭水體治理、城市排水防澇、污水系統(tǒng)提質(zhì)增效都是落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想的重要舉措，目標(biāo)都是推動(dòng)城市高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)城市品質(zhì)提升和人居環(huán)境改善，核心都是從系統(tǒng)思維上提出解決水問題的方案。這四項(xiàng)工作的不同之處在于，海綿城市建設(shè)是城市發(fā)展理念和建設(shè)方式，黑臭水體治理和城市排水防澇解決的是具體城市水問題，污水系統(tǒng)提質(zhì)增效是針對(duì)性地解決管網(wǎng)覆蓋性不強(qiáng)、收集率不高和進(jìn)水濃度低等問題。海綿城市建設(shè)、黑臭水體治理、城市排水防澇、污水系統(tǒng)提質(zhì)增效都要從城市規(guī)劃建設(shè)管理入手，實(shí)施對(duì)象包括城市河湖水系、市政管網(wǎng)水廠和泵站、建筑小區(qū)、道路廣場(chǎng)、園林綠地等，治理的技術(shù)路線都可以按照“源頭減排、過程控制、末端治理”的思路進(jìn)行。城市黑臭水體治理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，他指出未來黑臭水體治理的技術(shù)需求和市場(chǎng)前景，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)方案編制、技術(shù)集成、智慧監(jiān)測(cè)監(jiān)管、長(zhǎng)效機(jī)制建立等四個(gè)方面。

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