控制污染物源头强化河道治理的对策

王文泰

上海是中国最大的工业城市，国家重点打造的国际化都市，典型的江南水乡地区，水环境的治理和保护_直是上海环境保护的重中之重。

上海是中国最大的工业城市，国家重点打造的国际化都市，典型的江南水乡地区，水环境的治理和保护一直是上海环境保护的重中之重。

2015年4月，国务院颁发了关于城市河道水污染防治行动计划（暨“水十条”），明确提出了城市黑臭水体整治的目标和时间节点。强调在2017年年底前全面实现河面无大面积漂浮物，河岸无垃圾，无违法排污口，并于2020年年底前完成黑臭水体治理目标。各直辖市、省会城市、计划单列市建成区要于2017年年底前基本消除黑臭水体。根据国务院“水十条”要求，上海市政府颁布《上海市水污染防治行动计划实施方案》，明确到2017年底前，区河道基本消除黑臭；到2020年，基本消除丧失使用功能的地表水体，重点水功能区水质达标率达78%。

为达到并实现《水污染防治行动计划实施方案》，上海聚焦问题集中的中心城区、城乡结合部“城中村”和郊区老市镇、工业相对集聚区及禽畜牧场附近的河道持续开展工作，并于今年实施了河长制，按照分级管理、属地负责的原则建立市一区一街镇三级河长体系。通过河长牵头，协同各级各部门，集全市之力开展河道整治工作。2016年河道水环境目标达标率较2015年提升了22.6%，劣五类水体降低22.4%，整治效果得到了广大市民的认可。

但在取得成效的同时，上海河道治理工作仍然任重道远。2016年重点水功能区水质达标率仅为48.3%（扣除上游来水影响后为53.3%），部分地区水污染依然较严重，精准施策补上河道水环境整治短板迫在眉睫。

河道从源头上治理才是根本，源头不截污，河道水体净化改善将成为“镜中花”。在治理策略上，應遵循“截污-治水-生态恢复”的总体思路。既要开展控源、截污、减排和生态修复的工程，创造环境社会和经济价值；又要重视挖掘和建立长效经营管理机制。

目前，在控污环节，上海各级环保部门对于工业排污进行了持续的检查监督，对于重点工业污水排放口设置了全天候的在线检测设备；在截污纳管环节，各级水务执法部门通力协作，取得了巨大的成绩，工业污水直排河道的情况在全市范围内已近绝迹；在减排环节，污水处理厂升级改造工作持续在市中心和郊区污水处理厂全面展开；在生态修复环节，各区水务部门都制定了工作计划，全市范围内河道工程按计划正在有序展开。

作为减排最重要的环节，上海各污水处理厂对于河道治理有着至关重要的作用。上海共有55家污水处理厂，年度污水处理总量达到21.65亿吨。但由于用地、和建设等因素的制约，除了白龙港污水处理厂、竹园第一污水处理厂、竹园第二污水处理厂和石洞口污水处理厂四大污水处理厂外，绝大多数城镇污水处理厂选择在就近河道进行污水排放。而从排水标准上看，即使污水处理厂排放的尾水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》一级A标准，尾水中的污染物浓度仍明显高于地表水环境质量标准，甚至低于V类水体标准。伴随着本市污水处理厂建设力度的加大，尾水的排放量将会日益增大，更多的河流不可避免地成为接受尾水污染物的水体。

可见，污水处理厂作为最重要的河道污染物减排设施，同时也是未来主要的污染直接排放源，如何更好的规划尾水排放是河道治理工作和效果保障的重要环节。为此，如何控制好污染物源头，以强化河道治理，笔者提出如下的建议对策。

一、加快研究制定适合上海的污水厂排放的地方标准

在我国，大多数地方的污水处理厂污水排放总量有限，地表水水质虽然短时间有局部的恶化，但考虑到相对巨大的水体容量和水体自净能力，2002年颁布并执行至今的城镇污水处理厂排放标准低于地表水水质指标并不是问题。

但对于上海这样的特大型城市，人口集中且工业发达，对于污水处理厂排水标准有提高的内需。2009年，上海曾发布了《上海市污水综合排放标准（DB31-199-2009）》，标准制定了特殊保护水域、一级标准和二级标准三档排放标准。但如表2所示，特殊水域部分标准也只相当于国家一级B，可见上海地方标准有提高的空间。

上海市水务局已经意识到提标改造对于上海水质改善升级的重要意义，除对四大厂要求外，对于郊区都有明确的要求：浦东临港污水处理厂、海滨厂提标至一级A；嘉定安亭厂、北区厂扩建并提标至一级A；金山新江厂提标改造至一级A，廊下厂、兴塔厂扩建并提标改造至一级A；松江松申厂、新浜厂提标改造至一级A，松西厂、松东厂扩建并提标至一级A；青浦徐泾厂、青浦厂、白鹤厂提标改造至一级A，青浦二厂、华新厂、朱家角厂、练塘厂扩建并提标至一级A；奉贤东部厂提标至一级A，西部厂扩建并提标至一级A；崇明城桥厂、新河厂、堡镇厂、长兴厂、陈家镇厂全部提标至一级A。从实施进度上看，大部分改造工程都将于今明两年完成，这对于地表水水质改善将起到非常重要的作用。

对于影响河道的污水脱氮除磷效果，从污水处理工艺分析，上海城镇污水处理厂现有工艺基本都具备二级处理功能，采用的A/A/O、A/O、氧化沟、SBR（CASS＼CAS'RUNITANK）等均具备一定的脱氮除磷效果，可以从工程和非工程两个方面强化效果。强化效果优先考虑非工程手段。在污水处理厂运行过程中，尽可能利用原有处理设施的容量和处理能力，通过改变运行模式、优化运行参数、投加药剂等手段，提高脱氮除磷效果。对于A/A/O工艺，因其厌氧、好氧等阶段分区明显，改造重点关注：带入缺氧区的溶解氧应尽量低，任何来源的溶解氧都会消耗用于反硝化的碳源有机物，并且延缓反硝化过程的启动和运行；进入厌氧区域的溶解氧和硝态氮要尽可能少，任何来源的溶解氧和硝态氮都会快速消耗聚磷菌所需的有机物，从而影响除磷效果。此外，多点进水可以提高碳源的利用，增强脱氮除磷效果。对于氧化沟工艺，混合液在一条闭合的渠道中连续的循环流动和曝气，形成了溶解氧从高到底的梯度变化，微生物交替处于好氧-厌氧环境，从而自然形成硝化一反硝化、甚至同步硝化反硝化的状态。改造的重点在于控制溶解氧，对于同步沟道平均溶解氧控制在0.5mg/L，远端充氧点控制在0.2mg/L。如需强化生物除磷效果，可以预设缺氧池。对于SBR工艺，是通过时间换空间的办法，来营造不同的微生物环境，改造的重点是设置进水流量调节池，控制负荷变化。在运行过程中，增加曝气和沉淀之间的搅拌，对于强化脱氮除磷效果也非常重要。

此外，可以考虑一些已经成熟的脱氮除磷强化工艺和污水深度处理，对于优化尾水水质也非常有效。常见的工艺技术包括，膜生物反应器技术、悬浮填料技术、生物滤池技术等。

二、在条件具备的郊区利用河道强化工程化提升尾水质量

在不影响河道原有防洪、排涝、灌溉、航运及生态等功能的前提下，如何利用河道本身和周边的条件进行水质净化，是一个比较复杂的问题。一方面，不能将河道作为一个污水处理设施来看待，因为会影响河道原有的社会功能和生态服务功能：另一方面，不能无视被污染的河道丧失原有的社会功能、生态功能。如何巧妙利用原有条件，通过提高河道本身的净化能力，达到处理尾水、减少污染，又尽可能不影响河道原有功能，应该是治理尾水污染河道的要点。在具体实践中，郊区污水处理厂较中心城区污水处理厂有更多的改造空间。比如，对于郊区存在的没有具体的使用功能要求的断头浜就可以作为污水处理厂尾水的强化净化工程的场所，进一步削减尾水中的污染物。利用管道将污水处理厂的尾水引入断头浜的尽端，尾水依次流经诸如湿地塘系统、浮床等，然后从人工坝顶溢流进入受纳河道。

三、优化排污口

目前，上海大部分污水处理厂均采用集中排放，尾水的排放口设置存在明显的不合理，根据Begnudeli等人采用二维数学模型描述的河道的水动力学、底泥输运和物质运输的联合过程，过于集中的设置使得排放污水动力分散作用对于污染物的稀释扩散的影响减弱，污染物的稀释速率和周期都非常长。这种情况也存在于雨污合流的泵站中。因此在不影响通航及功能的情况下，对于污水处理厂排放口的优化也可以是改善河道治理的手段。

根据斯托克斯方程，假定河道水流是不可压缩流体及下游是恒定的浓度场，忽略温度变化对于流场的影响，不考虑垂直浓度变化，应用简化方程采取交替方法对于控制方程组进行离散求解，可以和容易得出结论，对于污染物扩散，分散排放比集中排放更有力于污染物的控制。Alvarze-Vazquez等人也已经成功的将数学模型和优化控制理论应用于解决海岸生态区污水处理系统的管理和设计中，并利用模拟结果对于污水处理系统的处理效率及其排放位置进行了优化。因此，随着城市河道治理力度的加大和岸基生态水平的要求提高，污水处理厂在提标改造过程中应该注重优化排口。尾水的岸边和河中的分散排放都可以有效降低排放口附近区域的污染排放浓度，加快下游河流污染物的稀释和扩散作用。结合河道的生态整治工程，采用岸边和河中分散排放，尤其是采用河中均匀溢流排放形式，将有利于改善城市水体功能和生态景观。

此外，在排口处设置生物浮床也是一种很好的优化尾水水质的办法。在水下打桩，在桩上安装沉床。可以从河岸向河中心将桩设计成一定的高度梯度，筛选不同类型的水生植物，还可以产生一定的河道生态景观效果。

四、利用物联网和互联网手段实现智慧河道平台

污水处理厂运行具有“全方面、全天候、全时制”的特点，要彻底解决排水和河道水质控制的同步，必须采用自动化、信息化、科学化的高科技手段，建设环境智能监控中心库，加强环境信息资源的共享和利用，从而提高数据信息的效率和准确性、权威性，为智能部门提供強有力的环境监管技术支持和决策服务。现代物联网和互联网技术的发展，构建一个智慧河道平台，使得污水处理厂排放、城市水务调水、降水、河道水质强化设备的联动成为可能。平台整合前端污水处理、设备运维、水质监测等一整套污水处理解决方案，提供高效的无人值守管理平台。基于物联网技术、云计算技术、4S（RS、GPS、GIS、MIS）技术，平台以感知为先、传输为基、计算为要、管理为本。总体架构包括：感知层、传输层、智能应用层三部分。感知层基于物联网技术，实现对环境质量、污染源等环境因素“更透彻的感知”；传输层利用环保专网、电信运营商网络，结合3G，4G、卫星通讯等技术，实现“更全面的互联互通”；智能应用层采用云计算平台进行整合资源，实现不同资源最大化共享，提供“更智慧的决策支撑”。平台主要涵盖基础信息模块、实时监控模块、数据统计分析模块、设备控制模块、运维管理以及数据审核模块等功能。平台能够同时对污水处理厂排水进行自动监测，能够对污染源信息、流域信息、监测标准、污染因子信息、用户角色、用户权限、预警阀值等基础信息进行灵活配置，能够进行对预警提醒邮箱、数据审核条件等系统信息进行设置。能够对各污染源实时排污情况进行直观的数据及图形监测，异常的数据需有明确的预警提示和数据展示查询。能够对现场机上传的大容量数据进行存储和分类统计，根据确定的大数据分析结果，提出远程操控指令，在其它平台提供数据接口支持的同时，为环境决策提供有力支持，并根据主管部门的意见进行联动。

污水处理厂尾水仅仅是关乎河道治理的长效性诸多制约因素之一，一味的从指标上关注尾水是没有价值的。我们应该从多角度全面的分析河道情况，取得尾水水质、管理成本、河道生态价值等诸多因素的最大公约数，才是国家生态文明建设，关注水环境质量的终极目标。