我國鄉(xiāng)村水環(huán)境綜合治理工程的追溯及發(fā)展規(guī)劃
國鄉(xiāng)村水環(huán)境綜合治理工程的開展可追溯到上世紀九十年代，如我院參加設計的南寧市向陽溪環(huán)境綜合治理工程、�？谑忻郎岷迎h(huán)境綜合整治工程等。這些工程在建設前都存在嚴重的行洪排澇問題，兩岸建筑凌亂，環(huán)境狀況惡劣(見圖1工程建成后非常顯著地改善了當時的鄉(xiāng)村環(huán)境，被稱為“德政工程”民心工程”見圖1受歷史條件所限，如果按現(xiàn)在眼光看，這一批工程肯定存在這樣或那樣的問題。首先是經(jīng)常被詬病的河道“三面光”和“覆蓋”問題。造成這一類問題的主要原因是老城區(qū)河道兩岸建筑密集，要使河道滿足行洪排澇規(guī)范和截污的要求，就需要擴大河道斷面和沿河兩岸敷設截污管線，毫無疑問會進行大面積的拆遷工作，而當時的財力和拆遷安排能力是十分有限的例如南方某城市的水環(huán)境綜合治理工程中考慮過3個方案，即自然生態(tài)邊坡的全明”方案、上游覆蓋下游關(guān)閉的半暗半明”方案、上下游全覆蓋的全暗”方案。從參數(shù)方面分析，采用1∶3不等的自然邊坡設計（糙率0.025邊坡穩(wěn)定）河道上口寬度顯然要大于采用漿砌塊石（糙率0.025或鋼筋混凝土（糙率0.014結(jié)構(gòu)的直立擋墻矩形斷面寬度，再加上兩岸截污管所占的位置，造成自然生態(tài)邊坡“全明”方案中沿河兩岸的拆遷量比“半暗半明”方案的增加了接近一倍，導致其拆遷費用和安排能力無法接受。另一個原因是鄉(xiāng)村的快速擴張需要大量的土地，沿河地塊搶手，多數(shù)已被規(guī)劃控制，甚至小區(qū)地塊的邊線就在河邊上，使河道水系沒有更多的治理空間；其次是河道水質(zhì)的問題，純水設備當時水環(huán)境綜合治理工程的首要目的解決河道行洪排澇平安和治理沿河兩岸臟、亂、差環(huán)境等迫切需要解決的民生問題，而城市的排水管線和污水處置廠都處在繼續(xù)不時的補缺”過程中，污水系統(tǒng)的構(gòu)建尚不完善，基本上沒有經(jīng)過深度處置的再生水，也沒有再生水管道系統(tǒng)，再加上截流倍數(shù)低、截污不完全以及多頭治水等原因，造成缺水鄉(xiāng)村無水可補、多水城市有水難補、河道水質(zhì)難有改善、雨后溢流頻繁有加，構(gòu)建起來的水環(huán)境工程系統(tǒng)十分脆弱，更談不上生態(tài)恢復。
圖1某工程建成前后對比
隨著我國經(jīng)濟實力的不時增強，讓鄉(xiāng)村更美好”和改善人居環(huán)境的呼聲越來越高，自2000~2010年期間，解決河道行洪排澇安全、截污和景觀亮化工程在水環(huán)境綜合治理工程中幾乎都擺到同一高度，治理效果大為改善，但仍存在補水匱乏、水質(zhì)不清、水生態(tài)難以恢復的情況，沒有真正做到站在水里看岸上”
2014~2015年，國家相繼出臺了關(guān)于推廣運用政府和社會資本合作模式有關(guān)問題的通知》關(guān)于推進海綿鄉(xiāng)村建設的指導意見》水污染防治行動計劃》等一系列相關(guān)政策，站在頂層設計的高度為水環(huán)境綜合治理工程提出了可供采用的PPP模式和明確的目標要求，促進了水環(huán)境綜合治理工程的謀劃和理念的提升。這一背景下，以《南寧市竹排江上游植物園段（那考河）流域治理PPP項目工程》為代表的一系列水環(huán)境綜合治理項目應運而生。
南寧市那考河水環(huán)境項目的謀劃可以說是走了一條與以往水環(huán)境綜合治理“相反”路線，其中突出的一點就是先確定了末端”規(guī)定了治理后河道要達到水質(zhì)規(guī)范，并制定了嚴格的可操作的考核體系。設定了水質(zhì)達標這一底線的基礎上，建設、設計、施工、運維各方都要窮盡所能，系統(tǒng)治理的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，使那考河水環(huán)境項目取得了非常好的治理效果，除了水質(zhì)繼續(xù)達標以外，水生態(tài)也得到恢復，做到水清岸綠、魚翔淺底”見圖2
圖2那考河治理效果
隨著我國經(jīng)濟實力的不時增強和生態(tài)文明建設的大力推進，水環(huán)境綜合治理工程也在向更好的方向演變，其綜合治理的理念、技術(shù)水平和治理效果都有了跨越式的提高。對于過去受歷史條件所限建成的項目應無可厚非，需要采取積極的態(tài)度認真總結(jié)經(jīng)驗，并在可能的條件下進行改造完善。
2存在問題
水污染防治行動計劃》中強調(diào)了要強化城鎮(zhèn)生活污染治理、整治鄉(xiāng)村黑臭水體等工作內(nèi)容，隨著要求的完成時間不時臨近（2020年）各地正在積極開展水環(huán)境綜合治理工作，大干快上”同時，也流露出一些存在問題。
2.1規(guī)劃控制問題
沿河而居”水岸莊園”這在鄉(xiāng)村房地產(chǎn)開發(fā)項目中是耳熟能詳?shù)囊苏信�。沿河開發(fā)的項目屢見不鮮，河岸與建筑幾乎是無縫對接”其中包括尚未施工的規(guī)劃開發(fā)項目，造成水系治理過程中截污、溢流污染控制等工程措施“無處下腳”最終只能沿河掛管、河中砌溝、水面綠化、水中曝氣，治理后成為“怪河”賦予河道太多的負擔，見圖3
圖3沿河建筑示意
2.2水質(zhì)規(guī)范問題
一些明顯缺乏天然補水的以再生水為補水水源的水環(huán)境綜合治理項目，招標文件或合同協(xié)議中規(guī)定了治理后河水應該達到嚴格的水質(zhì)規(guī)范，其中總氮指標要求不大于2mg/L造成再生水廠加藥量過大，運行利息過高，即便如此，使用慣例工藝組合也不易穩(wěn)定達標。
2.3溢流污染控制問題
鄉(xiāng)村黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》中強調(diào)了削減合流制溢流污染。實施過程中存在溢流污染控制規(guī)范不清，調(diào)蓄池存留的溢流污水”處置方式不明的問題。純水設備所謂規(guī)范不清，一是行業(yè)規(guī)范缺乏溢流頻次或降雨毫米數(shù)這類設計參數(shù)的指導性意見，二是由于現(xiàn)狀管線資料缺失，沿河排口的水量水質(zhì)沒有臨時監(jiān)測資料，工期要求緊張的情況下難以開展模型分析和研究工作，使設計參數(shù)的選取不夠嚴謹；所謂處置方式不明，就是對調(diào)蓄池收集存留的這部分“溢流污水”采取何種水平的處置方法各地掌握的尺度不同，雖然《鄉(xiāng)村黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》中說明可以“采取快速凈化措施對合流制溢流污染進行處置后排放…但有的地方不允許這部分“溢流污水”有其他排放口，只要求全部送往污水處置廠進行全流程處理，達到污水處置廠的出水規(guī)范后排放，這將造成新建更多的污水處置廠或現(xiàn)有污水廠規(guī)模成倍擴建。
2.4考核體系問題
水環(huán)境綜合治理是復雜的系統(tǒng)工程，考核體系的制定離不開工程項目的邊境條件。有些地方寄希望于一次解決幾十年遺留下來的問題，依靠一些強硬的霸王條款”當做保證措施。如某項目的考核體系規(guī)定工程進入運維期間，由第三方進行河道水質(zhì)檢測，無論任何時間，任何取樣點”檢測合格后方能支付運維管理費用。事實上河道周邊大面積的魚塘或畜牧養(yǎng)殖廠的排水無法控制，解決起來涉及到復雜的社會問題，逾越設計規(guī)范的溢流也會發(fā)生，這些客觀存在情況均會對河道水質(zhì)發(fā)生影響，也是設計方與合同執(zhí)行方無法解決的因而造成了PPP模式或EPC+O模式的水環(huán)境治理項目合同難以執(zhí)行。
3解決的途徑
3.1合理制定規(guī)劃藍線
規(guī)劃藍線是鄉(xiāng)村規(guī)劃七線的其中之一，一般稱河道藍線，即鄉(xiāng)村各級河、渠道用地規(guī)劃控制線。水環(huán)境綜合治理工程中，沿河兩岸一般需要敷設截污管線，針對合流排口需要設置溢流污染控制的調(diào)蓄池，還有巡河防汛路、海綿設施用地、景觀建設用地等，需要構(gòu)建一套完整的工程體系。如果僅考慮截污管線的位置，建議在規(guī)劃河道上口邊線以外至少控制610m寬度，為工程設施留足空間。
3.2科學確定總氮指標
眾所周知，水體中由于過量營養(yǎng)物質(zhì)（主要是指氮、磷等）排入，將引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，魚類及其他生物大量死亡，致使水質(zhì)惡化，這種現(xiàn)象稱作水體富營養(yǎng)化，因此控制水體中的氮磷是十分必要的尤其是以再生水為補水水源的河道水體。
自然水體中，發(fā)生富營養(yǎng)化的條件主要有3個：充分的NP等營養(yǎng)物質(zhì)，緩慢的水流流態(tài)，適宜的溫度條件。一般認為，水體形成富營養(yǎng)化的指標包括：水體中TN＞0.20.3mg/LTP＞0.01mg/LBOD5＞10mg/L細菌總量達到104個/mL葉綠素α＞10μg/L水體透明度小于50cm因此，就NP植物營養(yǎng)鹽而言，無論是以再生水為水源的景觀水體，還是Ⅲ類天然景觀水體均存在富營養(yǎng)化的營養(yǎng)物質(zhì)條件，當其它條件適宜時，如緩慢的水流流態(tài)、適宜的溫度條件等，景觀水體就有發(fā)生富營養(yǎng)化的風險。這種前提下，就需要充分考慮河道水體中總氮限值的經(jīng)濟合理性。
以10萬m3/d再生水廠為例，總氮由一級A15mg/L去除到2mg/L甲醇投加當量按3計，每天的甲醇消耗量為3.9t如果將總氮限值控制在10mg/L則每天的甲醇消耗量為1.5t依照甲醇3500元/t價格，后者的甲醇投加費用每天可節(jié)省8400元。
另一方面，就其機理而言，地表淡水系統(tǒng)中，磷酸鹽通常是植物生長的限制因素，正常的淡水系統(tǒng)中磷含量通常是有限的因此增加磷酸鹽會導致植物的過度生長。純水設備而在海水系統(tǒng)中磷是不缺的而氮含量卻是有限的因而含氮污染物加入就會消除這一限制因素，從而出現(xiàn)植物的過度生長。這也就是為什么美國坦帕灣HowardF.Curren污水處置廠出水總氮要求≤3mg/L主要原因，因為其出水排放的水體是海灣。而我國鄉(xiāng)村水環(huán)境綜合治理工程的對象絕大多數(shù)是陸地淡水的鄉(xiāng)村內(nèi)河，以再生水為河道主要補水水源的情況下，制定嚴格的水體總氮指標只會起到事倍功半的效果。
結(jié)合上述分析和國內(nèi)慣例再生水處置工藝運行情況，建議以再生水為河道主要補水水源的水體總氮指標控制在510mg/L
地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范》GB3838-2002中規(guī)定的集中式生活飲用水地表水源地補充項目規(guī)范限值中規(guī)定的硝酸鹽限值為10mg/l這就可以理解為集中式生活飲用水地表水源的總氮限值至少為11mg/L按Ⅲ類）而本建議值最大為10mg/L已經(jīng)明顯嚴于集中式生活飲用水地表水源合理類推的總氮限值了
3.3先期進行規(guī)范研究
工程上，削減河道溢流污染頻次最有效的手段是建設調(diào)蓄池，利用它降雨期間把合流污水蓄存起來，雨后按排空時間的要求經(jīng)處置后排放。構(gòu)建溢流污染調(diào)蓄系統(tǒng)首先需要明確溢流頻次的控制規(guī)范，如美國的西雅圖要求年均溢流1次，亞特蘭大要求年均溢流4次，澳大利亞悉尼要求年均溢流2次等，這些規(guī)范的制定取決于河流水體的環(huán)境容量允許水平。根據(jù)溢流頻次的要求，結(jié)合降雨資料的統(tǒng)計分析得出降雨毫米數(shù)，考慮徑流系數(shù)和雨水匯流面積，才可以計算出調(diào)蓄池的有效容積。而調(diào)蓄容積的大小又和投資有直接關(guān)系，溢流頻次控制的越嚴格，意味著調(diào)蓄池要承受更多的降雨場次和更大的降雨毫米數(shù)，再加上合流制管線一般所負擔的雨水匯流面積較大，因此溢流頻次標準的確定成為如何經(jīng)濟有效地設計調(diào)蓄系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。
根據(jù)趙澤坤等“中美合流制溢流污染控制概要比擬”給水排水》雜志，2018年第11期）一文所做的總結(jié)，美國是世界范圍內(nèi)較早系統(tǒng)性開展CSO污染控制的國家之一，圍繞CSO污染控制的法律政策體系構(gòu)建、基礎研究與工程實踐等已進行了數(shù)十年，總體上在溢流污染物的削減及受損水體恢復等方面取得了良好效果。國上海、昆明等許多鄉(xiāng)村已開展研究與實踐，積累了珍貴經(jīng)驗。但總體來說，國CSO污染控制在法律法規(guī)及政策的支撐與保障、規(guī)范規(guī)范的約束與指導、規(guī)劃布局的科學合理性等方面還存在一些問題或缺少一定共識。國目前暫無專門針對CSO污染控制的專項國家規(guī)范規(guī)范，相應內(nèi)容在局部相關(guān)規(guī)范中有所涉及，整體上是一項很大進步，但其中有些內(nèi)容還值得商榷或有待完善。
因此，國合流制溢流污染控制規(guī)范的制定是需要亟待解決的問題，需要各地結(jié)合自身特點系統(tǒng)進行，工程實施階段再來論證規(guī)范為時已晚。
近年來，國出臺的水污染防治行動計劃》關(guān)于推進海綿鄉(xiāng)村建設的指導意見》等一系列重要文件加強了對合流制溢流所造成水體污染的重視，住建部發(fā)布的鄉(xiāng)村黑臭水體整治工作指南》也將CSO作為點源污染之一納入到整治方案的編制范圍要求中。毫無疑問，CSO污染控制已成為我國現(xiàn)階段黑臭水體整治與海綿鄉(xiāng)村建設中一項需要迫切解決的問題。因此建議溢流污染控制規(guī)范工作提前在規(guī)劃研究階段分析解決。
關(guān)于溢流污水的處置方式，建議允許采用一級強化的處置方式，而不應“一刀切”式的全部送往污水處置廠進行全流程處理。一是借鑒發(fā)達國家經(jīng)驗，如德國和日本采用一級強化的處置方式，有的就地處置排放，有的經(jīng)污處置水廠初沉池處置后排放；二是水環(huán)境綜合治理工程所涉及的匯水流域一般較大，大量的溢流污水在短期排空時間內(nèi)對污水處置廠產(chǎn)生較大的沖擊負荷，也會造成新建污水處置廠非雨季過多閑置。
3.4謹慎出臺考核規(guī)范
考核規(guī)范是保證治理效果的有效措施，尤其對PPP和EPC+O模式十分重要。但水環(huán)境綜合治理項目屬于“線”面”工程，涉及到一定的社會問題，如農(nóng)業(yè)面源污染問題、純水設備補水水源問題、周邊漁業(yè)和畜牧養(yǎng)殖問題、道路交通問題等等。曾發(fā)生過高鐵到終點站后將車內(nèi)糞尿收集后直接排入雨水管道的情況，引起河道水質(zhì)惡化。諸如此類的問題均構(gòu)成了水環(huán)境項目的邊境條件。建議充分考慮這些因素，采用合理的打分制，并允許上述問題發(fā)生時予以免責。
3.5積極開展管網(wǎng)整改
事實證明在有條件的地區(qū)開展“合改分”工作可以有效消除合流制溢流污染現(xiàn)象，還可以同時起到治理管線錯接混接的作用，其投資與建設溢流污染調(diào)蓄設施相比大為降低，一種行之有效的方法。國許多鄉(xiāng)村將“合改分”作為排水事業(yè)的一項工作，有的早在上世紀九十年代就已經(jīng)開始，但因現(xiàn)實推進中資金和社會問題等一系列困難逐漸放棄，轉(zhuǎn)而進行末端大截流，建設調(diào)蓄設施等。建議在水環(huán)境綜合治理工程中開展此類方案比較工作，沿河有條件的地區(qū)進行“合改分”工作，有效降低資金投入。
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