基于黑臭水体治理的城市排水系统的优化建议

周骅

（上海城市排水有限公司，上海市 200233）

0 引言

近年来，由于雨污混接、私接偷排、河道堵塞等种种原因，许多城市的河网水系均遭受了不同程度的污染，部分水体黑臭现象非常显著，严重影响了周边居民的日常生活及城市的整体形象。为此，国家层面高度重视黑臭河道治理。2015年4月2日，国务院发布《水污染防治行动计划》，简称“水十条”。水十条要求采取控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、生态修复等措施，加大黑臭水体治理力度。同时要求直辖市、省会城市、计划单列市建成区在2017年底前基本消除黑臭水体。

为此，国家住建部、环保部2015年8月下发了《关于印发城市黑臭水体整治工作指南的通知》。2016年底，上海市人民政府办公厅正式发布《关于加快本市城乡中小河道综合整治的工作方案》，提出以2017年底全市中小河道基本消除黑臭为目标，打一场城乡中小河道水环境整治攻坚战。经过上海市全市的共同努力，到2017年底，这一目标基本实现。在此基础上，政府相关部门进一步提出：2018年要全面消除河道黑臭，2020年要基本消除劣五类水体。相比之下，要求更高、任务更重。笔者所在部门作为上海中心城区排水任务的主要和重要承担者之一，一方面正在不断创新工作方式、提质增效，通过多重措施为实现上述目标而努力，另一方面在工作中也遇到了一些问题和困惑。本文试从工作中发现的问题切入，通过对潜在原因的剖析和解决对策的探索，尝试对现行排水规范规程中的有关规定，以及实际中的执行操作等进行粗浅的探讨，以求教业内学者和同行。

1 上海市排水系统现状分析

1.1 雨水排放格局

根据《上海市城市雨水排水规划（2017-2035）》送审稿，至2015年，上海市外环线以内以强排为主，其他地区以自排为主的排水格局基本形成。全市已建雨水和合流管道总长10 902 km，已建雨水和合流泵站规模约3 991 m3/s。在初期雨水治理方面，目前上海形成了截流外输处理为主、分散调蓄为辅的格局。截流处理主要依托合流干线输送至长江口排放；就地分散调蓄零星分布于苏州河及世博地区，容量12.1万m3。

1.2 污水排放格局

根据《上海市污水处理系统及污泥处理处置规划（2017~2035）》公示稿，目前上海市基本形成治污为本、截污为先、标本兼治的水环境保护体系。截止到2014年底，全市共建成城镇污水处理厂53座，总设计能力为787.7万m3/d，实际处理量为570.3万m3/d。污水厂网基本形成了石洞口、竹园、白龙港、杭州湾、嘉定及黄浦江上游、崇明三岛六大污水治理区域。

2 问题提出

上海市《关于加快本市城乡中小河道综合整治的工作方案》中对中心城区排水泵站提出了“旱天不放江、雨天多截流(少放江）”的要求。在此要求下，排水运行单位主要采取了三方面措施：一是严格管控旱天放江。目前，除应急需要外，中心城区排水泵站已经做到杜绝旱天放江。二是想方设法提高截流水量。根据统计数据，2017年年降雨总量相比2016年同比减少21%，在此背景下，2017年的截流水量相比2016年实现了近20%的增长。由此可见2017年增加截流水量的相关举措取得了显著成果。三是减少入河污染物。为此，笔者所在单位组织开展了大规模的泵站清淤，据不完全统计，2017年全年泵站清淤总量达到近1万m3。

在取得上述成绩的同时，工作中也暴露出一些潜在的问题。主要包括2个方面：

（1）截流水量的出路问题

虽然通过一系列的举措，2017年全年的截流水量相比2016年显著提高，但是提高的泵站截流量却无法被合流一期等大型干线的终端污水厂所全部接纳，这无疑使得截流水量的增加所带来的控污成果大打折扣。根据2017年公布的《上海市贯彻落实中央环保督察反馈意见整改方案》里披露的数据，城区四大污水处理厂平均每日溢流量达40万m3。同时，检测发现，泵站的排江污染存在着显著的出流污染初期效应，其原因可能和初雨引起的径流污染，以及管道淤积、混接污水等多重因素有关，情况比较复杂，迫切需要为这些污染物安排合适的出路。

（2）清淤污泥的出路问题

除了增加的截流污水量，泵站的清淤污泥同样存在出路待定问题。以往，由于泵站清淤污物产生的时间和周期不规律，且总量相对并不大，上海并未对泵站清淤污物进行单独的收集、运输和处理，而是随生活垃圾解决。然而随着对泵站清淤方面的重视力度不断加大，泵站清淤污泥的量显著增加。在解决的过程中特别是事后监管上，各方都提出了异议。究竟该怎样合法运输和处置，政府部门又该如何监管，这些似乎成了新的问题，亟待相关法规或制度的健全和完善。

3 潜在原因剖析

3.1 调蓄设施数量较少，调蓄能力不足

目前，一般认为，溢流污染和初期雨水径流污染是河道黑臭的重要和主要原因。为解决这两个方面的污染，常用的工程性措施是增大截流倍数或者建设初雨调蓄设施。暂时抛开雨天管道出流污染的成因及其规律不论，仅从现状径流污染的控制和处理设施而言，即可发现明显的不足。

上海在探索初雨污染治理上起步较早，上世纪八九十年代，在建设合流污水一期工程时，即已按服务地区分别设计不同的截流倍数，使之能实现全流域1.8~5 mm的初雨截流能力。之后随着城市的发展，上海又陆续建设了初雨调蓄设施。经过长期的建设，截止到目前，上海中心城区既有建于分流制系统的调蓄池，也有建于合流制系统的调蓄池[1-2]，还有建于大型输送干线中间、能够实现就地处理的调蓄池。不过，虽总体上种类不算少，但数量上却只有十余座，合计调蓄能力约10万m3，这对数百个排水系统来说，实在是杯水车薪。

3.2 大型污水厂缺少水量调节设施

由于建设年代较早，目前上海几大污水输送干线虽然基本都有雨季瞬时流量的考虑，但是终点的污水处理厂对于干线输送特性的适应非常不够。按照上海中心城区污水治理战略，中心城区污水主要通过大型输送干线输送到终点厂处理后达标排放。由于干线日常主要输送的毕竟还是污水，它必然受到用水高峰的影响，再加上污水总量体量庞大，因此使得污水厂进水水量较易出现大的波动。这种现象和污水厂运行中所希望的水量尽量平稳之间，存在着较为突出的矛盾。

前几年，上海排水管网上下游运行单位曾密切配合，采取“削峰填谷”的运行方式：白天尽量逼高水位，相对减少对污水厂进水水量的冲击；晚间用水低峰时，再尽力多输送，使污水厂进水水量能相对平稳。但近年来，相关部门提出管网低水位运行的要求，在此背景下，“削峰填谷”的运行模式已经不再适用。而且笔者认为，运行模式的优化调整，只能是对设施不足的适度弥补。大型污水处理厂前端缺少水量调节设施，是造成污水厂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

长期以来，泵站清除的污染物主要集中在格栅等所清除的砂渣、漂浮物等，它们从性质上更类似于生活垃圾，也一直随同生活垃圾处理处置。但随着大规模清淤工作的开展，大量积存在泵站集水井、初雨调蓄池底部的淤积物被集中在某个时段内清捞。一方面，对于这种非周期型、短时间、较大产生量的污染物，其出运和出路的要求，在生活垃圾链路上并不能全量、随时随地的满足；另一方面，它们的理化性质和生活垃圾也确实存在着实际的差异。随着未来泵站清淤工作的进一步铺开，清淤量的不断增大，定位不明晰、出路不明确易带来二次污染之忧，同时也会引发监管上的盲区。

4 解决对策初探

上述问题的存在，其原因是多方面的，客观而言，这其中既有认识上的逐步提高所引起的对污染控制的不断加强，也有规划建设上逐步完善的需求所带来的新问题、新矛盾。要解决上述问题，必然不可能一蹴而就。其解决方案和对策目前也并非已经成熟和体系健全，而是需要多部门、多角度、多方法合力才有望有效解决。对此，本文拟主要从理念和思路角度，结合现行规范规程的完善，对问题的解决对策做些探索。

4.1 初雨调蓄设施应作为排水系统的功能性组成

随着对雨水径流污染的逐步重视，现行排水规范中对雨水处理和调蓄设施已经有一些提法和要求。如2012年颁布的《城镇给水排水技术规范》（GB50788-2012）中指出：“城镇排水系统应具有有效收集、输送、处理、处置和利用城镇雨水和污水，减少水污染物排放的功能”，同时还规定“污水处理厂应具有处理截流初期雨水的能力”。2016年的《室外排水设计规范》(GB50014-2006)明确指出：“用于控制径流污染的雨水调蓄池出水应接入污水管网”。2017年版的《城市排水工程规划规范》(GB 50318-2017)明确提出：“污水处理厂的规模应按规划远期污水量和需接纳的初期雨水量确定”。而正在编制中的《室外排水工程建设规范》更将分流制调蓄的初雨和合流制截流的初雨，并称为“受污染的雨水”，确定其必须经过污水厂处理后方可排放。从上述这些规范中相关规定的渐进式表述中可以发现，近年来对于初雨污染的重视程度在不断提高，这些规定的积极意义也是显而易见的。

然而，遍查这些规范标准，都只是表达了“要控制径流污染可以建设雨水调蓄设施”的思路，却暂时并没有将初雨调蓄设施视作排水系统的必要组成或排水系统的功能性要求之一。与之形成鲜明对比的是，末端截流混接污水的截流设施已经成为当前新建排水系统（雨水泵站）的“标配”。那么，面对严重的初期雨水和合流制溢流污染，初雨调蓄设施不应当仅仅停留在可选配置的地位上。

从现实问题角度而言，上海城市中心城区径流污染普遍存在，但是由于尚未给予初雨调蓄设施应有的“名分”，直接导致污水厂的设计能力上考虑不足，大部分污水厂接纳初期雨水的能力明显不足，即使大范围进行初雨调蓄也无法将调蓄的雨水全部及时处理。

为此，在上海市最新编制的《上海市污水处理系统及污泥处理处置规划（2017~2035）》中，已经提出污水处理设施规模考虑1.5倍时变化系数，以应对峰值流量和初期雨水，并规划新建白龙港和竹园两座初期雨水处理厂。然而，在排水规范的层面上，目前尚未对初雨调蓄设施给予足够的认可。

因此，笔者建议将初雨调蓄设施作为排水系统的功能性组成，赋予其应有的地位。在今后规划、建设时，将初雨调蓄设施纳入排水系统一并考虑，并以此为基础规划和建设污水处理厂。

4.2 大型污水处理厂水量调节设施应当补缺

针对大型污水处理厂水量调节设施，2016年的《室外排水设计规范》(GB50014-2006)中规定如下：“水质和（或）水量变化大的污水厂，宜设置调节水质和（或）水量的设施”。作为国家统一标准，考虑到中国幅员辽阔，南北地区、东西部地区千差万别的情况，不进行做“一刀切”的硬性规定是合理的，也是能够理解的。然而，对于上海这种超大城市，白龙港、竹园、石洞口等四大污水厂都是体量庞大的“超级”污水厂，其前端都是大型污水干线。而且上海中心城区人口密度大、交通繁忙，地面污染程度较高，同时中心城区内河水质也相对较差。在这样的背景下，恐怕调节设施就是“应”设置而非“宜”设置。更何况随着今后上游初期雨水的收集和入厂处理，干线的水量还将持续提升，即使是单独建设初期雨水处理厂，主要输送途径仍然还是输送干线。因此，大规模的调节设施总是需要的。

目前，上海市的主要污水干线和大型污水处理厂均已建成，污水厂厂前区已难有足够空间，而且厂内大规模的改建也不现实，因此单独增设水量调节设施的可能性相对较小。不过与此同时，现在上海中心城区三大污水片区之间，尚未实现输送干线间、大型污水厂厂际间的联通，这个问题也已经到了亟需研究解决的阶段。在《上海市城市雨水排水规划（2017-2035）》送审稿中，已对设置联通管线进行了规划安排。该规划在上海中心城区形成“3、2、2、X”的布局，其中第 1 个“2”即为规划新建G1501和彭越浦二纵联络管，调配集中线型调蓄管道系统间流量。其中新建G1501联络管可实现竹园和白龙港初期雨水处理厂之间的联通。

因此，或有条件将两者一并考虑，即通过建设厂际联通总管，紧急状态下服务于片区间的水量调度。而在平时，可考虑充分利用其空间实现对干线大流量的调节，使污水厂获得尽量平稳的进水，从而为解决矛盾突出的厂前溢流现象，增设必要的设施基础条件。

4.3 污泥管控的对象应全覆盖

目前现行的排水规范，在定义污泥时，都指的是污水厂产生的污泥。在指称排水泵站清除的污物时，称的是“栅渣”、“沉砂”。只在《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》中，出现了将管道疏浚出的污物称为“管渠污泥”的提法（具体工作中又常称之为通沟污泥）。在这样的定义下，就容易产生一种歧义：当污物存在于管渠中时是“污泥”，可当它们进入排水泵站后，却摇身一变，变成了“砂渣”。事实上，大部分进入管道的颗粒污染物在进入泵站以及初雨调蓄设施后，其成分并没有发生本质的改变，它们更容易积存在集水井、泵室和调蓄池的底部。它们和泵站内类似于生活垃圾的栅渣也明显不同。

之所以要做这样的“咬文嚼字”，是因为笔者更赞同正在编制的《室外排水工程建设规范》中对污泥的定义：“室外排水工程的污泥不仅包括污水厂产生的污泥，还包括管道清通产生的污泥、化粪池污泥和污染径流中携带的污泥”。笔者更进一步的认为，应该对这完整概念下的污泥，从规划起全覆盖，即污泥规划应当和雨水（排水）规划、污水规划、海绵城市规划等统筹考虑。在规划预测污泥产量和处理处置量时、在为管渠污泥以及泵站和调蓄设施清淤污泥安排出路时、在规划中转站处理站布局时，都应考虑包含通沟污泥在内的污泥总体概念，使之无一遗漏。

根据统计数据，上海近些年的通沟污泥量总体上保持在15万到20万m3之间，上海中心城区泵站的清淤量大致在30 m3/（次·座）。考虑到全市有千余座泵站，其总量也不可小觑。随着新一轮专业规划的逐步实施，排水设施量将有更快、更多的增长。届时，通沟污泥和清淤物也会随之有明显的增长。如果不从源头上对污泥定义进一步清晰，一定会带来隐忧。上述规程对管渠污泥处理提的要求也是“脱水处理”、“泥砂分离”，这也可以纳入到对污泥处理处置的要求中去。总体而言，表面上看似具体操作中的问题，实际上是需要在顶层设计的规范规程中进行清晰的定义，从而进一步指导实际规划和生产的。

5 结论与建议

近年来，随着对城市黑臭河道治理工作的重视，上海市排水相关单位加强了对初期雨水的截流和管道污泥等的清理，然而在实际工作中遇到了一些理念和管理上的困惑和问题。现行规范规程对指导排水规划、建设和运行起到了应有的作用，但对于上述的问题，尚未提供足够的支撑和指导。因此，除了需要实际工作加以解决外，笔者建议在规范规程层面，面对不断变化的情况，及时作出相应的调整，以更好地指导实践。