前言
改革開放以來,隨著中國內(nèi)地城市化進(jìn)程不斷加快,城市人口比例從1978年不足20%到2018年增長為約60%,人口總數(shù)達(dá)到8億。由于環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起步晚,人口密度高,我國城市河流水系單位面積的污水排放量是歐美城市的3~4倍,污染治理更為困難,處于探索階段,卻背負(fù)最嚴(yán)格的考核指標(biāo)。到2020年,地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi),2030年,全國城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。在政策效應(yīng)和資本助力下,黑臭水體整治工作被空前重視并迅速開展,取得了階段性和局部性的成效。
城市河流黑臭治理是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)性工程,與城市規(guī)劃不合理、基礎(chǔ)設(shè)施不匹配、監(jiān)督管理不完善等復(fù)雜因素密切相關(guān)。一項(xiàng)需要系統(tǒng)謀劃的工程急匆匆開展,常常缺乏對癥下藥的關(guān)鍵技術(shù)和因地制宜的治理分析,政府訴求和參與各方的利益不相統(tǒng)一,有不少城市河流黑臭治理項(xiàng)目,工程投資浪費(fèi),水質(zhì)改善并不明顯,“反復(fù)治理,治理反復(fù)”是當(dāng)下我國黑臭水體治理的頑疾。
城市河流黑臭是當(dāng)今中國最突出的環(huán)境問題之一。本文詳細(xì)分析了我國河流黑臭的成因,針對我國城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況,將城市河流黑臭分成管網(wǎng)高覆蓋率城市河流黑臭、污水高截污率城市河流黑臭、晴天不黑臭但是雨天黑臭三類。針對這些問題,研究了城市水環(huán)境污染源的溯源與追蹤技術(shù)、河網(wǎng)水系水流調(diào)控技術(shù)、溢流污染控制技術(shù)、村鎮(zhèn)污水人工濕地處理技術(shù)等。由此,建立了管網(wǎng)與河網(wǎng)耦合、上游與下游耦合、治理與調(diào)控耦合的系統(tǒng)性治理技術(shù)。系統(tǒng)介紹了相關(guān)技術(shù)在我國蘇州河治理中的成功應(yīng)用以及蘇州河富有成效的河長管理體系,以期為中國河流黑臭治理尤其是東南沿海地區(qū)河流黑臭治理提供借鑒。
1 我國城市河流黑臭類別與成因
根據(jù)相關(guān)部委統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),我國地級以上城市管網(wǎng)覆蓋率大都在85%以上,城市污水處理率達(dá)到90%。由此,我國城市河流黑臭可以分為三類,一是管網(wǎng)高覆蓋率城市的河流黑臭,二是污水高截污率城市的河流黑臭,三是晴天不黑臭但是雨天黑臭。這是中國和發(fā)展中國家特有的問題,技術(shù)解決方案沒有先例可循。
1.1管網(wǎng)高覆蓋率城市河流黑臭成因分析
由于管理和經(jīng)濟(jì)政策等方面的問題,我國排水管網(wǎng)工程,從設(shè)計(jì)到建設(shè),往往只重視污水總管和干管,沒有同步推進(jìn)收集管網(wǎng)建設(shè)和污水截污納管工程,大量污染源仍然直排河道。各種關(guān)于截污率和處理率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是根據(jù)總管和干管覆蓋范圍和污水處理能力推算的,并不是真實(shí)的污水處理率,這是管網(wǎng)高覆蓋率城市河道黑臭的真實(shí)成因。如20年前,蘇州河治理一期工程啟動(dòng)之初,上海城區(qū)污水僅有40%被截流,60%的污水排入河流。治理關(guān)鍵是系統(tǒng)性溯源與追蹤,有的放矢,完善污水收集管網(wǎng)。
1.2污水高截污率城市河流黑臭成因分析
主要發(fā)生在東南沿海地區(qū),東南沿海多為沖積平原、地勢平坦,河網(wǎng)密布、溝聯(lián)互通、相互影響,構(gòu)成了更為復(fù)雜的河網(wǎng)水系。在潮汐動(dòng)力作用下,污染在河網(wǎng)中往復(fù)回蕩,日積月累,日趨嚴(yán)重。流動(dòng)性能差和自凈容量低是高截污率城市河流黑臭的主要成因。與其他地區(qū)的河流治理相比,這些地區(qū)的水環(huán)境治理牽一發(fā)而動(dòng)全身,更具系統(tǒng)性、綜合性和復(fù)雜性。歐美城市河流治理的成功案例中,河流凈泄流量往往是我國東南沿海城市的數(shù)十倍甚至上百倍,如流經(jīng)法國巴黎市區(qū)的塞納河,年均流量380 m3/s;流經(jīng)英國倫敦市區(qū)的泰晤士河年均流量67 m3/s。相比之下同為感潮河流的上海市蘇州河,實(shí)施水利調(diào)控措施前平均流量不足10 m3/s,污染物在蘇州河市區(qū)段的停留時(shí)間長達(dá)10~15 d。污水高截污率城市河流黑臭治理關(guān)鍵是加大凈泄流量,提高流動(dòng)性。最為經(jīng)濟(jì)的方法是利用潮汐動(dòng)能,引排結(jié)合,合理確定復(fù)氧速率與停留時(shí)間,統(tǒng)籌過境水質(zhì)與受納河道水質(zhì),制定基于潮汐動(dòng)力推移的自凈容量動(dòng)態(tài)提升的水系調(diào)控方案。
1.3晴天不黑臭雨天黑臭的成因分析
我國河道雨天黑臭主要成因是合流制系統(tǒng)雨天溢流和分流制系統(tǒng)初期雨水排放。我國大部分城市的老城區(qū)為合流制系統(tǒng),大管徑的合流制管道在遠(yuǎn)距離輸送過程中,污染沿程沉淀,沉積率高達(dá)40%以上,由此,也導(dǎo)致了我國大中城市末端污水處理廠進(jìn)水濃度普遍偏低,沉積污染伴隨雨水排入河流,造成沖擊性污染。歷史原因,分流制地區(qū)污水管網(wǎng)的建設(shè)嚴(yán)重滯后于城市發(fā)展,許多污染源只能就近排入雨水管道。近年來,隨著城市積水改造工程的推進(jìn),許多雨水管道隨意或有意接入污水管道,擠占了污水的輸送容量,部分污水管道接入了雨水管道。雨水管道成為混接污水的積蓄池和厭氧反應(yīng)池,初期雨水排放往往造成河道瞬間黑臭。與法國、德國、美國等國家的雨天溢流水質(zhì)濃度數(shù)據(jù)庫對比,我國東南沿海典型城市的雨天溢流SS和COD濃度,是發(fā)達(dá)國家排水系統(tǒng)雨天溢流污染濃度的2倍以上,遠(yuǎn)高于典型生活污水濃度。
以上所述三類城市河流黑臭問題,在發(fā)展中國家具有普遍性,很難借鑒歐美城市河流治理成功經(jīng)驗(yàn),需要自主探索系統(tǒng)性治理技術(shù)體系。
2我國河流黑臭治理關(guān)鍵技術(shù)研究
2.1河網(wǎng)、管網(wǎng)污染溯源技術(shù)和混接診斷方法
水環(huán)境污染源調(diào)查是一項(xiàng)龐大的工作,數(shù)據(jù)調(diào)查非常困難,但是對于管網(wǎng)設(shè)計(jì)和河網(wǎng)水質(zhì)改善十分重要。為此,建立了追蹤與溯源相結(jié)合的城市水環(huán)境污染排放系統(tǒng)分析方法。
通過調(diào)研獲取大量的污染物排放和排水系統(tǒng)數(shù)據(jù),進(jìn)行相應(yīng)的處理,構(gòu)建數(shù)字化的城市水環(huán)境污染排放追蹤溯源系統(tǒng)(UWPDS)。將GIS的網(wǎng)絡(luò)分析方法中的幾何網(wǎng)絡(luò)工具和公用設(shè)施網(wǎng)絡(luò)分析工具,作為追蹤溯源工具,運(yùn)用有向圖論理論,以排水系統(tǒng)中的組成元素為對象,包括污水處理廠、泵站、非法排放口、污染源與排水管網(wǎng),可以分析排水系統(tǒng)中與該對象的連通性和數(shù)字化流向。根據(jù)環(huán)境系統(tǒng)分析與有向圖論理論,構(gòu)建了城市水環(huán)境污染排放系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),如圖1所示。
應(yīng)用于某城市的水系污染源調(diào)查,所得結(jié)果如圖2所示。對于污水處理廠溯源分析可知,排入污水處理廠的總污水量為28 038.606 m3/d,截污率為80.98%,由UWPDS查詢相關(guān)屬性信息可知,大約有6 km合流管,19 km污水管未接入污水處理廠,此外,還有10 km雨水管連接至污水處理廠,增加了污水處理廠雨天的處理負(fù)荷。
雨水管網(wǎng)混接調(diào)查更加困難,全面物探費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為此,建立了雨水管網(wǎng)中污染特征表達(dá)和顯著差異分析方法,通過雨水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)污染負(fù)荷動(dòng)態(tài)平衡分析和排放路徑尋優(yōu)求解方法,實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)混接污染診斷。基本原理是節(jié)點(diǎn)入流和出流的化學(xué)質(zhì)量平衡分析。通過化學(xué)質(zhì)量平衡法建立關(guān)系式:
式中,Ci為第i個(gè)水質(zhì)特征因子的雨水管網(wǎng)旱天排放濃度,可通過監(jiān)測獲得;Φij為第j個(gè)混接污染類型的第i個(gè)水質(zhì)特征因子濃度,可以通過污染源排放口監(jiān)測獲得;αj為第j個(gè)混接污染類型的雨水管網(wǎng)旱天入流水量比例,這是待求變量;n為混接污染類型的數(shù)量。通過雨水管網(wǎng)服務(wù)范圍的污染源類型調(diào)查和現(xiàn)場監(jiān)測,可以確定混接污染及其水量。
如圖3所示的研究區(qū)域,主要混接污染來源于生活污染和電子企業(yè),管網(wǎng)中的水量還包括地下水,根據(jù)特征因子的混接識別計(jì)算確定了混接污水量和地下水量。如表1所示,為混接改造提供了依據(jù)。
2.2基于沉積污染減排的雨天溢流污染控制技術(shù)
排水系統(tǒng)溢流污染是雨天河道水質(zhì)惡化的重要影響因素,上海蘇州河沿岸37個(gè)合流泵站一年的COD溢流污染相當(dāng)于近20萬人口當(dāng)量的COD污染負(fù)荷排放。管道沉積物是溢流污染的主要來源,統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)沉積物對溢流污染COD和總磷的貢獻(xiàn)值為57%~62%,與國內(nèi)外的報(bào)道基本一致。
管道沉積物的清淤國內(nèi)仍以機(jī)械清通為主,人力、物力消耗較大,這給水力沖刷技術(shù)引入提供了契機(jī)。針對我國雨水管道和合流管道沉積物的剪切力的研究分析,自主研發(fā)了基于彈簧壓縮的排水管道自動(dòng)翻轉(zhuǎn)閘板沖刷裝置。當(dāng)蓄水水位達(dá)到設(shè)定高度時(shí),瞬時(shí)翻轉(zhuǎn)閘板,形成沖刷水波對底部沉積物產(chǎn)生強(qiáng)烈沖刷作用,達(dá)到清淤效果。在雨水管道末端,設(shè)置截流管,進(jìn)行攔截,解決了沉積物雨天沖刷入河的問題。在某排水干管安裝的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)閘板攔截沖洗裝置監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,懸浮顆粒物濃度從200~250 mg/L下降至30~70 mg/L,說明自動(dòng)沖刷可以取代人工清淤,這應(yīng)該是我國排水管網(wǎng)下一步改造的方向。
在溢流污染的末端控制中,水力旋流分離器因其占地面積小、無需外部動(dòng)力、無活動(dòng)部件、建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),得到USEPA推薦使用,在歐美等國家被廣泛使用。大型水力旋流分離裝置國內(nèi)首次應(yīng)用于巢湖市洗耳池水體治理,研發(fā)的短時(shí)絮凝與旋流分離耦合分離的技術(shù)方法,使得旋流分離器的分離效果有顯著提高,SS和COD的相對去除率分別提高了40%和58%。
2.3農(nóng)村污水低碳生態(tài)治理技術(shù)
分散污水人工濕地處理具有經(jīng)濟(jì)、簡單的優(yōu)勢,在國際上應(yīng)用普遍,在我國大規(guī)模推廣應(yīng)用亟需改進(jìn)的是減少處理用地,提高處理負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)人工濕地脫氮,并能有效預(yù)防濕地堵塞。
高負(fù)荷潛流人工濕地?zé)o動(dòng)力脫氮技術(shù)的關(guān)鍵是建立無動(dòng)力復(fù)氧量和基質(zhì)、濕地構(gòu)造的關(guān)系,通過表層復(fù)氧廊道和空氣導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力復(fù)氧,水力負(fù)荷為0.05~0.5 m3/(m2·d)、進(jìn)水負(fù)荷小于175 gCOD/(m2·d)、布水管間距1.0~1.2 m、大氣復(fù)氧廊道寬度為表層面積的1/3時(shí),基質(zhì)層中細(xì)菌總數(shù)、亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌普遍增加2.9、1.3和2.0倍,飽和區(qū)生物膜優(yōu)勢菌種以好氧假單胞菌為主,硝化速率和反硝化速率明顯增強(qiáng)。采用變浸潤水位自動(dòng)運(yùn)行方式,動(dòng)態(tài)調(diào)控濕地內(nèi)氧化還原電位,實(shí)現(xiàn)硝化反硝化反應(yīng)的交替進(jìn)行,一個(gè)周期內(nèi),總氮去除率為50%左右。崇明前衛(wèi)村人工濕地工程,2007年建設(shè),設(shè)計(jì)水量630 m3/d,占地面積5 900 m2,出水好于一級B標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)行成本僅為0.3元/m3。
通過蚯蚓修復(fù)人工濕地堵塞也取得了實(shí)效,利用“堿洗+熱堿+低速離心”方法,確定了堵塞物主要是有機(jī)物、蛋白質(zhì)和多糖類物質(zhì)。篩選了生命力強(qiáng)、攝食量大的赤子愛勝蚓來修復(fù)濕地堵塞,平均每克蚯蚓在48 h內(nèi)能取食0.31 mg,同化0.236 mg的有機(jī)物,消化吸收0.033 mg的蛋白質(zhì)和0.013 mg的多糖,最佳投放密度為0.4~0.8 kg/m2。崇明森林公園人工濕地污水處理工程2004年建成,處理水量3 000 m3/d,占地面積13 100 m2,分割成30塊,蚯蚓最大投放量1.2 kg/m2,配以多塊濕地交替進(jìn)水,實(shí)現(xiàn)堵塞修復(fù),出水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到一級A,總投資402萬元,運(yùn)行成本0.28元/m3。
復(fù)合厭氧組合水肥應(yīng)用應(yīng)是農(nóng)村化糞池污水處理的主攻方向,人工濕地成本低、運(yùn)行簡便、生態(tài)高效,與水資源回用、生態(tài)保育、景觀建設(shè)相結(jié)合,在農(nóng)村污水治理中具有廣闊的應(yīng)用前景。
2.4河網(wǎng)水系自凈容量提升的潮汐水流調(diào)控方法
東南沿海城市,河網(wǎng)水系潮汐推移,導(dǎo)致污染往復(fù)回蕩,即使全面截污,也很難實(shí)現(xiàn)河流水質(zhì)全面改善。在截污治污的基礎(chǔ)上,潮汐河網(wǎng)水動(dòng)力調(diào)控是重要輔助措施,必須借助于數(shù)學(xué)模型,國際上著名的河流整治中都開發(fā)了符合流域特性的水環(huán)境數(shù)學(xué)模型。
東南沿海城市河網(wǎng)水質(zhì)模擬可以選用BOD5—NH3-N—DO耦合模型。該耦合模型的基本參數(shù)是碳化BOD的耗氧速率及硝化速率、底泥耗氧速率、大氣復(fù)氧速率等,表現(xiàn)出空間異質(zhì)性的特點(diǎn)。關(guān)鍵是參數(shù)的選擇、率定和驗(yàn)證,這是模型計(jì)算結(jié)果是否真實(shí)的前提。大型河流應(yīng)采用現(xiàn)場監(jiān)測和實(shí)驗(yàn)室測定相結(jié)合的方法,確定上述模型參數(shù)在空間尺度上的變化范圍,小型河流可以借鑒相似河流的研究成果。通過建立數(shù)學(xué)模型,開展潮汐河流對流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬,建立復(fù)氧速率、流速、水深的非線性響應(yīng)關(guān)系,形成閘門控制下的大氣復(fù)氧速率調(diào)控方法,通過提高大氣復(fù)氧速率提高水體自凈能力。蘇州河污染物遷移轉(zhuǎn)化參數(shù)如表2所示。
蘇州河水系通過閘門調(diào)控,潮汐往復(fù)流改變成單向流動(dòng),流量從調(diào)控前的平均凈泄流量10 m3/s增加至20~40 m3/s,溶解氧濃度提高17.5%~53.4%,蘇州河流入黃浦江斷面水質(zhì)改善,主要指標(biāo)均達(dá)到V類水。
2.5基于數(shù)值模擬的綜合治理決策分析
城市河流污染治理工程,往往投資巨大,這些工程在實(shí)施之前,都應(yīng)該借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),進(jìn)行科學(xué)論證和決策。構(gòu)建決策支持系統(tǒng),是一種國際通行的方法。
模型系統(tǒng)一般包括三個(gè)模塊:前處理模塊、計(jì)算模塊、后處理模塊,如圖4所示。
計(jì)算模塊負(fù)責(zé)調(diào)用模型軟件,將前處理模塊中設(shè)定的工程案例參數(shù)導(dǎo)入模型中并進(jìn)行計(jì)算,在計(jì)算之后再將模型生成的二進(jìn)制格式結(jié)果文件轉(zhuǎn)換為文本格式文件,生成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),使其能夠被分析和查詢。該模塊應(yīng)計(jì)算的指標(biāo)包括水位、流量、溶解氧、水溫、氨氮、硝酸鹽氮、BOD和COD等。
后處理模塊負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分類,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形可視化,將不同案例的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,為工程決策提供科學(xué)合理的理論支持。
蘇州河環(huán)境綜合整治工程開發(fā)了決策支持系統(tǒng),借助該系統(tǒng),對蘇州河截污治污、水系調(diào)控、底泥疏浚等方案進(jìn)行了比較分析(如圖5所示),根據(jù)計(jì)算分析,綜合工程措施才能顯著提高河道的DO值。
2.6跨界河流水質(zhì)綜合評價(jià)方法
河流水質(zhì)評價(jià)是河長責(zé)任制考核中的重要基礎(chǔ)性工作,目前,依據(jù)最差指標(biāo)進(jìn)行考核,發(fā)揮了積極作用,但也存在弊端,如以偏概全,容易全盤否定;上下游斷面水質(zhì)最差的指標(biāo)可能不相同,無法對比分析;有些斷面來水指標(biāo)已經(jīng)劣于V類,單一指標(biāo)考核注定無法完成V類水目標(biāo)要求。
科學(xué)合理的水質(zhì)考核評價(jià)方法應(yīng)具有以下特點(diǎn):①能夠?qū)σ唤M水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià),而不是單一指標(biāo);②能夠結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)綜合水質(zhì)類別,并在同一類別中進(jìn)行定量比較;③能夠?qū)α覸類水質(zhì)和黑臭水體進(jìn)行定量區(qū)分;④能夠?qū)缃绾恿骶C合水質(zhì)變化進(jìn)行定量考核,強(qiáng)化河長責(zé)任制。
在上海蘇州河水系綜合治理責(zé)任制考核中,探索建立了水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價(jià)方法。綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)基于主要污染指標(biāo)(COD、BOD5、NH3-N、DO、TP等)的計(jì)算結(jié)果,反映的是整體水質(zhì)情況,由整數(shù)位和小數(shù)點(diǎn)后一位有效數(shù)字組成,WI=X1·X2,其中,X1為綜合水質(zhì)類別,X2表征同一類別的比較。綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)具有三個(gè)簡單的含義:整數(shù)位代表水質(zhì)類別;數(shù)據(jù)越大,水質(zhì)越差;X1X2>6.0表示劣V類水,X1X2>7.0,水體開始黑臭。
圖6表示了蘇州河下游1994年到2003年綜合水質(zhì)的變化,如果用單一指標(biāo),蘇州河水質(zhì)總磷一直劣于V類水,無法表達(dá)水質(zhì)的改善。圖7表達(dá)了黃浦江2003年上游到下游各斷面綜合水質(zhì)的變化,可以清晰界定區(qū)域責(zé)任,如果采用單一指標(biāo),很難對比。
以上技術(shù)方法的組合應(yīng)用,可以建立管網(wǎng)與河網(wǎng)耦合、上游與下游耦合、治理與調(diào)控耦合的系統(tǒng)性治理方案,形成解決我國城市河流黑臭問題的技術(shù)體系??傊鞘泻恿骱诔糁卫?,外源和內(nèi)源控制是根本性措施,流動(dòng)性和自凈容量提升是重要輔助方法,君臣佐使,相得益彰,不可偏頗。
3蘇州河案例介紹
蘇州河是上海發(fā)展史上最重要的地表水體,兩岸孕育了中國現(xiàn)代化工業(yè)文明,與黃浦江一道被稱為上海的母親河。蘇州河水系涵括上海9個(gè)行政區(qū),包括上海人口最密集、商業(yè)最繁華的中心城區(qū)。1999年以前,蘇州河水系污染嚴(yán)重,全年黑臭,兩岸居民不敢開窗,路過行人掩鼻而過,上海市之前多次對蘇州河污染進(jìn)行治理,總體而言,收效不明顯。
蘇州河干流上海市境內(nèi)全長53.1 km,水系面積855 km2,大小河流2 000多條,水環(huán)境污染源上萬個(gè)。復(fù)雜的河網(wǎng)、龐大的管網(wǎng)、眾多的污染源、通往外江外海的閘門群,構(gòu)成了一個(gè)污染遷移轉(zhuǎn)化的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。國際上城市河流治理中,蘇州河水系治理最為復(fù)雜;與國內(nèi)其他城市相比,也更為艱巨。
3.1工程概況
1996年,蘇州河環(huán)境綜合整治一期工程立項(xiàng),至今先后實(shí)施了四期整治工程,總投資超過140億元。工程規(guī)劃系統(tǒng)考慮了河流的上游和下游、干流和支流、管網(wǎng)和河網(wǎng)、水體及底泥、水域和陸域之間的相互作用,研發(fā)了針對特大城市黑臭河道治理的系統(tǒng)性關(guān)鍵技術(shù)。
在蘇州河環(huán)境綜合整治初期,開展了全面的污染源調(diào)查,對污染成因進(jìn)行了深入剖析,一是大量污水直接排放至蘇州河上下游及其大小支流,二是合流制泵站溢流污染嚴(yán)重,三是潮汐作用導(dǎo)致中心河段污水滯留,四是河網(wǎng)水系割裂不通。
運(yùn)用系統(tǒng)化的治理思想與技術(shù),確立了治理重點(diǎn),制定了治理目標(biāo),劃分了治理階段。蘇州河環(huán)境綜合整治工程的目標(biāo)主要體現(xiàn)在兩個(gè)階段,一是2000年之前,基本消除黑臭;二是2010年之前,基本恢復(fù)河道生態(tài)景觀功能,主要指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。
蘇州河污染治理強(qiáng)化了干流和支流、上游和下游、中心城區(qū)和郊區(qū)農(nóng)村全系統(tǒng)截污治污,污水截流率從22%提至約85%;針對蘇州河往復(fù)回蕩問題,利用潮汐動(dòng)力調(diào)控了水體流動(dòng),消除了晴天黑臭;基于水動(dòng)力和水質(zhì)耦合分析,延后了部分泵閘工程的建設(shè)和底泥的疏浚,節(jié)省工程投資16.5億元;通過優(yōu)化調(diào)度和末端調(diào)蓄,控制沿岸市政泵站溢流污染,改善了市區(qū)河段雨天黑臭現(xiàn)象;考慮蘇州河局部水域在特定時(shí)期內(nèi)(如泵站放江期間)會(huì)出現(xiàn)“黑臭”現(xiàn)象,采用階段性局部曝氣迅速補(bǔ)充溶解氧;分析了河床底泥與上覆水體的相互影響,蘇州河水質(zhì)穩(wěn)定改善之后開展了底泥疏浚。
在蘇州河治理歷程中,堅(jiān)持系統(tǒng)目標(biāo)就是工程目標(biāo),系統(tǒng)決策變量就是工程措施,系統(tǒng)約束條件就是投資預(yù)算等,是系統(tǒng)工程理論和方法學(xué)應(yīng)用的成功案例。
3.2治理成果
經(jīng)過十幾年的努力,蘇州河消除了黑臭,河道年平均水質(zhì)逐年改善(如圖8),河道水生生物(底棲生物)的數(shù)量和種類顯著增加,絕跡多年的河魚和海鷗重歸蘇州河。蘇州河治理成效在國內(nèi)外引起廣泛關(guān)注,成為我國乃至國際上重污染河流治理的成功范例,2004年獲全球能源獎(jiǎng)(水資源組一等獎(jiǎng))。
3.3 蘇州河治理的河長制度
蘇州河治理的成效,得益于一個(gè)實(shí)實(shí)在在的“河長制度”。20年前,上海市成立蘇州河環(huán)境綜合整治領(lǐng)導(dǎo)小組,組長由上海市市長擔(dān)任,領(lǐng)導(dǎo)小組副組長由分管副市長擔(dān)任,相當(dāng)于現(xiàn)在總河長和副總河長;領(lǐng)導(dǎo)小組成員由市政府相關(guān)委辦局主要領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任,還成立了領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室協(xié)調(diào)具體事務(wù),組建蘇州河環(huán)境治理建設(shè)有限公司負(fù)責(zé)工程建設(shè),形成合力共同治水。為了提高科學(xué)治水的水平,成立了技術(shù)小組和專家委員會(huì),聘請國外專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)進(jìn)行咨詢,設(shè)立科技專項(xiàng),組織國內(nèi)外高校開展技術(shù)攻關(guān)。
頂層決策者、管理組織者、工程建設(shè)者、技術(shù)負(fù)責(zé)者以及咨詢專家形成了行之有效的組織架構(gòu),這樣一種機(jī)制始終確保蘇州河治理在技術(shù)合理、高效實(shí)施的軌道上前進(jìn),確保蘇州河治理按期甚至提前實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo),并節(jié)省了工程投資。
上海市委、市政府在蘇州河水環(huán)境綜合整治中對河長制早期探索的成功經(jīng)驗(yàn)表明,黑臭河道治理是久久為功的艱巨任務(wù),必須確立實(shí)實(shí)在在的領(lǐng)導(dǎo)者,尊重專家意見,深入現(xiàn)場,積極推進(jìn);建立權(quán)責(zé)一致的責(zé)任專家隊(duì)伍,長期跟蹤研究,融合國際經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)際,制定技術(shù)方案;集聚一批兢兢業(yè)業(yè)的管理者和建設(shè)者,熟悉情況,尊重科學(xué),踏實(shí)做事。
4總結(jié)
城市河流黑臭治理工程必須開展完善的系統(tǒng)分析和科學(xué)的工程規(guī)劃,不能是決策者的主觀意志和經(jīng)驗(yàn),堅(jiān)持污染治理和提高河流自凈能力,特別是污水處理廠和管網(wǎng)的建設(shè),要堅(jiān)持管網(wǎng)和河網(wǎng)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)和建設(shè),提高污水收集率和污染負(fù)荷輸送率,強(qiáng)化污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)提高和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化。
管網(wǎng)高普及率城市河流黑臭治理,事先要開展污染溯源與排放清單分析,實(shí)現(xiàn)有的放矢截污治污。污水高截污率城市河流黑臭治理的關(guān)鍵技術(shù)是河網(wǎng)水流調(diào)控,提高大氣復(fù)氧速率與凈化速率。雨天河流黑臭治理,要有效控制溢流污染,關(guān)鍵是管網(wǎng)改造與末端凈化相結(jié)合。
同時(shí),要建立權(quán)責(zé)利相匹配的河長制和科學(xué)評估方法,按流域或水系設(shè)立河長,切忌按條段設(shè)立責(zé)任制;河長不一定懂專業(yè),但是河長應(yīng)有專業(yè)的、固定的技術(shù)咨詢和顧問;河流黑臭整治工程建設(shè)應(yīng)該設(shè)立工程監(jiān)理,確保技術(shù)方案落到實(shí)處。
總之,我國城市河流污染治理任重道遠(yuǎn),不可能一蹴而就,蘇州河治理的經(jīng)驗(yàn),證實(shí)了只要堅(jiān)持截污治污、系統(tǒng)規(guī)劃、科學(xué)管理,持之以恒,定有成效。