流域治理视角下合流制雨季超量混合污水治理策略.docVIP

PAGE 17 流域治理视角下合流制雨季超量混合污水治理策略 导语：传统集中式城镇卫生系统在改善水环境的同时，也凸显了集中 \o 管网系统新闻专题 管网系统在雨季对汇水区域雨水快速收集、快速下泄导致的污水厂进水短期水量大幅提高的水力负荷冲击问题，而我国目前 \o 活性污泥新闻专题 活性污泥系统工艺设计及运行模式无法应对雨季峰值流量，导致管网沿程溢流或厂前溢流或者超越，严重污染了城市河道、受纳水体。在分析集中式城镇排水系统应对峰值流量系统性欠缺基础上，结合雨季峰值流量特性，总结了欧美发达国家在雨季超量混合流量处理方面主要的技术路线、解决方案和运行控制模式，并就我国 \o 流域治理新闻专题 流域治理大背景下下一步实施雨季峰值流量处理在立法及排放标准方面提出了建议。 流域水环境质量恶化、湖库水体富营养化，城镇黑臭水体是当今世界范围内水环境质量改善面临的共同挑战，造成水质恶化的外源驱动性重要因素就是人类活动加剧了污染物尤其是氮、磷等物质由固相向液相的转移、释放过程。因此，改善水环境质量的技术本质及措施就是要设法采用工程技术和运行控制措施减缓、削减或阻断N、P营养物向水体的转移与释放过程。集中式城镇排水系统由于其对雨季流量的大收集、大输送、快转输等特性，下游污水厂往往不具备超量混合污水处理能力，造成沿程溢流污染、厂前溢流或者厂内超越，给城市水系及受纳水体造成了短时冲击性污染，这是国内城市水体黑臭的直接原因，这也是我国当今进行海绵城市建设和流域治理需迫切解决的系统性难题。 1 现代集中式城镇排水系统的系统性欠缺 现代城镇污水系统主要是集中式排水系统，包括合流制与分流制，但是我国很多城市现实管网情况复杂，多种管网建设模式并存，如截流式合流制等。传统集中式城镇污水系统在解决人类集聚区环境质量卫生、减缓水体污染等方面起到了重要作用。但是这种大收集、集中处理的工业化操作理念，随着城市规模的不断扩大及人口密度的过度集中，注定了集中式排水系统成为水社会循环和水自然循环链条中最脆弱的环节。集中式城镇排水系统结构及风险点见图1。从图1可以看出，现代集中式排水系统从源头收集、过程输送至末端处理及受纳水体排放，任何一个环节出现设施损坏或突发性失效，都将可能会成为水环境的最大污染源，如转输过程的泄漏、处理过程的失效等都会造成污染物的外溢或急速释放。此外，转输过程的外水的入渗入流（Inflow Infiltration，简称I/I）会稀释污染物导致浓度的降低和处理设施进水流量的大幅增加，提高了过程输送及污水厂处理成本。 图1集中式城镇排水系统结构及风险点示意 从排水系统整体结构性、系统性角度来看，以普遍的截流式合流制系统为例，一方面我国合流制管网应对雨季流量设计标准（如截流倍数）偏低，很多城市实际截流倍数不足1.0，大量合流混合污水不能得到有效收集截流；另一方面，国内污水厂按旱季流量进行设计，不具备雨季超量混合污水的处理能力，即便提高了截流倍数，污水厂也会在雨季成为限制排水系统发挥整体效能的 “卡脖”环节，势必会导致雨季管网系统沿途出现CSO溢流或在厂前溢流，因此，从城市水循环角度看，没有末端污水厂处理能力进行匹配的这种截污行为实际上是加速了污染物向水体的转移释放过程， CSO已被证明是新型微量有机污染物向受纳水体转移的主要途径之一。简而言之，上述问题可归结为集中式排水系统“源头-中途-末端”工程技术措施缺乏系统性考虑， “小-中-大”排水系统缺乏系统规划与能力衔接，这种典型的系统性、结构性问题也必然导致传统集中式排水系统在面对极端性气候条件时系统“弹性”不足，导致城市排水系统安全问题和水环境问题频发。 从现实情况看，管网系统建设和运维环节中存在诸多问题又进一步加剧了集中式排水系统存在的系统性、结构性问题。仍以截流式合流制系统为例，很多城市排水管网由于施工质量差、后期维护管理不到位，导致雨污管网、河网混接错接严重；河水倒灌，地下水入侵、雨水进入污水系统等导致各类外水严重挤占污水管道空间，有些城市外水的入流入渗比例达到16%～55%，截污干管多数情况下是满管运行，这种情况下截流倍数就已经失去了本来应有的工程意义，“满管”运行也削弱了管网对污水的输送能力，也严重稀释了污染物浓度。有研究显示，COD、N、P平均约有55%、33%、30%的污染物未经任何有效处理而在中途泄漏或在管道内被去除。在满管流条件下，管内污水流速偏低，导致污水中颗粒性有机物发生沉积；进一步，满管运行导致管网在雨季失去在线存储能力，而国外案例研究表明，管网I/I率较高直接与CSO量呈正相关，即入渗入流量升高还会直接影响CSO。对于地下水位低的城市，存在管内污水的外泄，对德国莱比锡市的合流制排水系统监测研究显示，研究区域约9.9%～13%的旱季流量直接外泄到地下水，对地下水造成污