王凱軍：我國合流制溢流污染的現狀和解決途徑的思路

近年來，我國城鎮污水處理比例不斷提高，但是排水系統雨天溢流造成的城市面源污染，已成為城市水體污染的重要問題之一。溢流污染的有效控制，對改善水環境，提升人民幸福感、獲得感與安全感有著重要作用。而隨著全國黑臭水體治理到了攻堅和收尾階段，城市污水治理設施逐步完善，消除“城市面源污染”成為了下一步改善水環境的重要任務。

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近年來，我國城鎮污水處理比例不斷提高，但是排水系統雨天溢流造成的城市面源污染，已成為城市水體污染的重要問題之一。溢流污染的有效控制，對改善水環境，提升人民幸福感、獲得感與安全感有著重要作用。而隨著全國黑臭水體治理到了攻堅和收尾階段，城市污水治理設施逐步完善，消除“城市面源污染”成為了下一步改善水環境的重要任務。國家發改委：下達35億元中央投資 治理重點流域水環境

近期，清華大學環境學院及生態環境部水專項管理辦公室組織召開了“促進城市黑臭水體長治久安推動城市面源污染全面管控研討會”，針對城市黑臭水體治理推進過程中的城市面源污染問題展開探討，清華大學環境學院教授、國家環境保護技術管理與評估工程技術中心主任王凱軍以城市水環境管理與考核變化引起的技術和標準問題為背景，分享了他在合流制溢流污染控制方面的看法。

城市面源污染控制將是重點方向之一

王凱軍介紹道，我國面臨城市水環境管理重大戰略轉折期，具體表現為四大趨勢：

從追求工程結果轉變為關注環境效果。過去追求點源污染治理，在河長制推行后，從監控重點污染源轉變為監控河流斷面水質。

污染源發生變化。主控污染物類型由機污染控制為主轉變為氮、磷營養元素控制。生態環境部水司司長張波也曾表示，在下一階段的城市水環境治理任務中，COD濃度不再是主要問題，河流中的氨、氮等污染物的控制將成為關注重點。

從點源控制轉變為面源控制。水污染控制主戰場由點源控制向流域綜合整治方面轉變。不僅如此，農村和城市面源污染治理的比重也將進一步提高。

從被動防治轉變為主動修復。王凱軍表示，由過去被動防治轉變為主動進行生態修復和建設，特殊地區主動追求與其經濟、社會發展相適應的更高的環境質量是一個普遍趨勢。

在上述四大趨勢中，王凱軍重點分析了城市面源污染控制對城市水環境的影響。他表示，雨水溢流污染帶來的面源污染在很大程度上影響了我國河流斷面水質達標率，我國河流斷面水質在汛期達標率明顯低于非汛期。而國控斷面考核頻率不斷提高，過去一個季度監測四次，隨著斷面自動監測站的普遍建立下一步或許將發展到周、日考核階段，達標率或將進一步下降。

以北京市通州北運河(北關閘下游段)為例，王凱軍進一步解釋，以目前的現狀來看，當城市出現中小降雨時，城市及農田面源徑流直接入河，在短期內將會對河道水質產生較大影響，北運河河道水質指標將迅速由30-40mg/l上升至70-90mg/l，局部水質指標甚至將達到100mg/l以上。針對北方地區緩流水體，在上游來水缺乏及河道發揮自凈作用有限的前提下，雨后10-15天左右，河道水質一般無法達標。如果夏季出現多場降雨，將對整個夏季的河道水質達標率產生嚴重影響。

王凱軍總結道，根據建設2035年美麗中國的建設目標，城市面源污染控制不得不重視，在未來相當長的一段時期內，城市面源污染控制是今后的重點方向之一。

我國排水體制已不適應環境管理變化的需求

雨天排水系統造成的溢流污染作為制約城市水環境面源污染控制的重要因素，成為了城市水環境治理領域中難點問題，排水系統采取合流制還是分流制的爭論也成為了行業內的焦點。

王凱軍表示，我國排水體制已不適應環境管理變化的需求。根據當前和下一步的水環境問題的徹底解決應當聚焦于合流制與分流制的制度的頂層設計，當前社會經濟發展狀況，采取合流制或分流制的原因已經與降雨無關，而不要糾結與評價兩種制度孰優孰劣。目前我國排水體制是城市排水思路的設計，而不是水環境質量達標思路考慮的，這也是傳統治理體系造成部門條塊分割的結果。事實上，分流制體系雨水的初期雨水污染對水環境的影響沒有進行制度設計;對于合流制排水體制，歐美等發達國家大多數采取合流制，比如，英國、法國、德國合流制都在70%左右，西班牙更是高達80%。德國科隆市合流制管系甚至占94%、日本東京合流制系統占90%以上。而我國普遍采用的截留式合流制下，以往規定的截留倍數比較低,同樣對于合流制溢流污染(CSO)控制也還沒有列入議程。

在中國現階段的排水系統，遺留了大量截留式合流制系統。從國際經驗來看，國外的初期截流倍數比我國大得多，以控制徑流總量(T)為目標，世界各國徑流截留率一般在80-95%以上，在考慮綠色基礎設施之前就已對溢流污染有所考慮，在雨水來臨之時，對溢流部分是基本可控的。而我國采取的是有限截流設計理念，雖然名曰“截” ，但其實質是“排”，只以能截留的n倍為目標，是為“小n思路”。

根據研究表明，初期雨水污染物濃度高于污水廠排放標準，混合雨水污染物濃度也不能滿足水環境要求。我國下一步將采取更大倍數截流標準，然而根據《室外排水設計規范》3.3.3條款中截流倍數宜采用2～5的要求，甚至采用10倍截留率，以Ⅲ類水、Ⅳ類水標準來看，溢流污水濃度也不能滿足水環境的要求，氮、磷這部分仍然超標。

“水質凈化”凈化的又是什么水?這些問題不解決，在某種程度上就是沒有抓住根本問題，治標不治本。

數據顯示，采用完全分流制的新加坡，污水處理廠進水COD濃度達565mg/L，北京城區COD濃度為513mg/L，但是上海僅為280mg/L，廣州更甚，僅為181mg/L。王凱軍分析道，通過用水量、排水量和進水濃度以及理論排放當量，可以推算出可以推算出沒有接管的污水量，我國COD漏損率至少有40-50%，這才是真正導致導致黑臭水體的根源。數據也恰恰證明了這一點，雖然上海市明確提出污水處理率達94%，但根據城市6000多平方公里范圍內雨水管網混接污染溯源和1萬多條河流排放清單分析，56%的污水直接或間接排入河道。《城市黑臭水體整治工作指南》規定了二十四字方針，黑臭水體的整治應按照“控源截污、內源治理;活水循環、清水補給;水質凈化、生態修復”方針。“控源截污”到底應該控制什么，這是一目了然的問題?這也是社會輿論一直在提黑臭水體治標不治本的問題所在。

王凱軍總結，盡管我國污水處理量大，但進水污染物濃度低，導致各地的污水處理率虛高。將36個重點城市污水處理量、COD削減量及COD遺失率對比發現，其中25個城市COD漏損率超過50%!這一現象背后的原因按目前低濃度情況，按用水量區分，有以下三種情況：1、如果水量小，說明用水浪費，并且管網建設落后;2、如水量相當，說明有一半以上污水沒有收集，并且雨污不分;3、如果水量大，說明污水沒有收集或管網破損嚴重。

北京市為提高污水處理水平，發布了3個“三年行動計劃”，北京全市污水處理率從84%提高達到94%，到2019年底，兩輪投資接近600億的投入。如此高投入才換來94%的處理率，王凱軍表示，最主要的原因是污水沒有全部接入管網，是全收集的問題沒有根本解決。

溢流污染的解決途徑

王凱軍表示，解決溢流污染的途徑主要有四類：一是盡快建立雨污分離系統，二是建立海綿城市理念解決雨水問題，三是擴大合流制處理雨污水問題，四是建立新型污水排放體系。從以上途徑來看，主要思路圍繞雨水收集展開，和污水處理與水質提升問題關系并不十分緊密，黑臭水體三年提質仍停留在“黑臭”層面，對下一步水環境提升的效果并不大。

從我國排水管道情況和分流制改造來看，近年來，我國雨污合流改造并未發生太大變化，根據統計年鑒顯示，我國雨水管道和污水管道在2013-2017年間都增加約20萬公里，雨污管道一直未有太大變化，此類設施基本位于城中心，基本沒有改動，實踐證明也改不動。在如此情況下，合流制將普遍存在，也必將長期存在，合流制溢流污染，避無可避!如果進行分流制改造，按照管道建設投入與污水廠基礎設施投入算一筆賬的話，排水管網長度在 2017 年達到 55 萬公里，形成3萬億元以上固定資產。截至2017年，全國城鎮建成污水處理廠5027座，污水處理能力達1.88億立方米/日，形成固定資產不到1萬億元，目前投資的數量級約為3-5：1，因此，并不十分建議優先在管道建設方面進行投資，這個投資最大。不過地方政府在沒有管道的新建城市建設管道是合理的。

從海綿城市建設方面來看，我國30個海綿城市，平均每平方公里投入1-2億，再考慮綠化投入等因素，海綿城市如此發展下去，等達到40%建成區時，將變成海量投資。王凱軍提醒道，合流制和LID系統建設順序和數量的問題很重要，根據國際經驗來看，國外治理溢流污染主要以大腸桿菌、懸浮物(懸浮性有機物)為控制目標，在合流制系統實行近百年，80%-90%的溢流污染解決之后，再來談建設綠色基礎設施。而我國則是在80%-90%的溢流污染沒有控制的情況下，就試圖采用海綿城市綠色基礎設施解決溢流污染問題。王凱軍表示，建設海綿城市之前，一定要先解決基礎問題。

王凱軍將海綿城市建設方案、分流制方案與合流制方案進行對比之后，發現海綿城市建設對于小城市而言是百億級別的投入，分流制改造方案為10億級別的投入，合流制雨水處理方案為億級投入，從經濟選項來看，合流制雨水處理方案為最優選擇。加拿大某城市也做過類似對比，發現海綿城市建設是投資最高的，完全分流制位列第二，污水廠改造則是效益最高的一種方案。

加拿大某城市處理方案對比

根據以上結果可發現，若充分利用已建成的污水處理基礎設施與管網系統，目前我國污水廠進水濃度低反而是一項優勢。因為簡單說污水處理池容的設計與流量和濃度的乘積成正比，如果濃度低一倍，流量則可以提高一倍。對于我國污水濃度普遍偏低的情況，這樣產生一個問題是否可以利用富裕能力處理2倍以上雨水?或許有人質疑，如果流量多了，那么水利條件則會發生變化，王凱軍解釋道提高流量整個系統的限制性因素是沉淀時間，提高沉淀速度一部分處理廠可至少處理2-4倍的雨污水。有條件的污水廠若進一步修建雨水存儲池，則可控制80-90%的徑流總量。這是需要業界打開思路積極探索的一個問題。

解決合流制溢流污染的政策建議

CSO治理需要頂層設計優先，確定明確的路線圖，這不是一個短期任務，是需要未來二、三十年進行治理的問題。除了路線圖以外，還應當在政策、技術、標準規范方面都應建立配套設施。

建議一：我國應該盡快實行濃度限批，節水優先，杜絕劣質下水道工程。濃度沒有達標不考慮其它基礎設施的國家投入，地方政府可以此為導向，先解決最基本問題。這是從問題導向與結果導向來解決難題。生態環保部相關領導也十分認同這一思路，并且說在2010年左右，就曾在地方采用過濃度限批手段，通過從嚴審批倒逼地方政府解決當地管網問題。

建議二：海綿城市重點應該是解決城市面源污染控制的最后一公里——精準海綿建設。因為海綿城市建設理念是需要承建、交通、住房、水利等各部門齊抓共管的項目，需要涉及一系列標準，比如馬路應該低于綠地這一最為基本的問題涉及道路標準問題，要和與水無關的各部門打交道。所以要精準構建灰綠復合海綿空間解決CSO問題，利用地形、河道主要通過自然的手段精準建設海綿城市設施，結合儲存等灰色基礎設施有效解決溢流雨污水(CSO)問題。

為了解決CSO問題，王凱軍團隊在通州開展了納米絮凝劑中試研究，以3倍的流量在雨天沖擊5小時，出水COD、氨氮、TN、TP并沒有受到影響，能承受5小時以上沖擊。關于沉淀問題，并非只有一種解決方式，如果將此問題拋給企業，企業會有更多技術和方法來解決。在通州的規劃中，結合污水廠超負荷運行，，雨季每天可多處理7.5萬立方米污水。同時，結合碧水廠的現狀13.5萬平米、7-8米調蓄水深，容積>100萬立方米坑塘，如果利用20萬立方米調蓄庫容存儲雨水，整體超過海綿城市建設徑流控制率75%的要求，在降雨量33mm情況下可實現全面控制，解決副中心雨水徑流污染問題問題

建議三：我國應該修訂城市污水處理廠排放標準，鼓勵雨季超水力負荷處理，制定相應的排放標準，協同控制城市面源污染或雨水溢流污染。

昆明已經在這方面有所行動，制定標準，是國內第一個明確規定，如果雨季達到1.3倍以上，雨季預留可以執行最低標準的規定。可以說昆明的舉措在國內打開了一個方向，通過鼓勵雨季多處理雨水，配套相應經濟措施，從末端解決問題。第一步可以盡量利用現有基礎設施與污水管網系統，尤其是現有的負荷嚴重不足的基礎設施系統，再進行雨水調蓄，兩相結合。王凱軍認為，若按該思路制定發展路線圖，未來仍然需要10-20年的時間，才可以徹底解決城市面源污染或雨水溢流污染。

編輯： 趙凡