美國合流制溢流污染控制經(jīng)驗(yàn)及借鑒思考
發(fā)布日期：2020-07-06 點(diǎn)擊：586
CSO（合流制溢流）是城市水環(huán)境治理繞不過去的坎。在近幾年黑臭水體治理、海綿城市建設(shè)過程，都會(huì)發(fā)現(xiàn)合流制溢流污染的嚴(yán)重程度及其對水環(huán)境的巨大影響，在管網(wǎng)提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案中，也特別提到了CSO問題。
CSO溢流污染會(huì)導(dǎo)致城市水體水質(zhì)的顯著下降。在不少城市的合流制排水區(qū)域，即使水質(zhì)優(yōu)良的河道，一場暴雨后即變身黑臭河道。通過以下照片可以直觀感受CSO污染問題的嚴(yán)重性。
既然繞不過去就要正視它、解決它。溢流污染并非僅發(fā)生在中國，不少發(fā)達(dá)國家都曾經(jīng)遇到過類似問題，并通過長期的研究和工程實(shí)踐，嘗試用各種措施去解決這一問題。我們或許可以從美國的CSO控制經(jīng)驗(yàn)中得到啟發(fā)。
美國CSO治理經(jīng)驗(yàn)
美國有32個(gè)州、722個(gè)社區(qū)存在合流制排水系統(tǒng)，美國大部分的合流制系統(tǒng)位于東北部和五大湖地區(qū)，一些大型城市，如紐約、費(fèi)城等合流制比例在60~70%以上。從上世紀(jì)六、七十年代開始，美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）主導(dǎo)和推動(dòng)CSO污染控制。從國家層面開展一系列工作，包括政策、法規(guī)、九項(xiàng)基本控制措施等技術(shù)導(dǎo)則以及長期專項(xiàng)規(guī)劃，來全面推動(dòng)各城市對CSO的控制。整體取得良好的成效，一些典型城市如紐約、波特蘭，目前已分別能達(dá)到80%、96%以上的年溢流控制率，但不同地區(qū)也存在一定差異。
1. 投資特點(diǎn)
根據(jù)自2000年一直到2012年，美國CSO污染控制及其他水污染設(shè)施投資需求表可以看出美國CSO有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
投資大——CSO控制投資非常大，CSO控制投資超過雨水管理。如果單純的看待CSO與污水及管網(wǎng)設(shè)施的投資比例，美國高達(dá)1/4-1/2，中國這一項(xiàng)比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及。
耗時(shí)長——上世紀(jì)七、八十年代起，已歷經(jīng)數(shù)十年，且至今不少城市仍制定了未來二三十年的治理規(guī)劃。
艱巨性——從各城市走過的歷程和付出的代價(jià)，以及在過去幾十年CSO控制的長期規(guī)劃及相關(guān)工作基礎(chǔ)上，近年來又編制未來一、二十年新的規(guī)劃，表明該項(xiàng)工作的艱巨性，一些城市還需要數(shù)十億美元的投資。
2. 立法與政策
美國清潔水法（“Clean Water Act”）是美國水污染控制的基本法律，確定水污染控制的總體框架，建立NPDES排放許可體系。在NPEDS排放許可體系中，第一次將合流制溢流污染控制與分流制雨水徑流污染控制納入排放許可管控體系中。
在CSO控制方面，美國出臺大量技術(shù)指南、導(dǎo)則、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等。且多是通過科學(xué)的模擬分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和長期規(guī)劃，是以長遠(yuǎn)的目標(biāo)和持續(xù)的努力，而不是三五年期限的短期計(jì)劃。
1989年，美國EPA發(fā)布國家CSO控制戰(zhàn)略（National CSO Control Strategy），將CSO控制作為國家戰(zhàn)略推行。1994年，EPA發(fā)布CSO控制政策（CSO Control Policy），進(jìn)一步明確了CSO控制的具體要求，提出了9項(xiàng)基本合流制溢流污染控制措施，直到今天仍然沿用，具體如下：
這九項(xiàng)基本控制措施看似并不復(fù)雜，但能夠持之以恒地堅(jiān)持并落到實(shí)處，鑒于中國城市合流制排水系統(tǒng)中存在的諸多突出問題，這九項(xiàng)基本控制措施具有極重要的借鑒意義。例如，強(qiáng)調(diào)充分利用排水系統(tǒng)的現(xiàn)有處理能力、最大限度的截流至污水處理廠處理、最大限度利用初級處理系統(tǒng)、管網(wǎng)作用。這與我國現(xiàn)在黑臭水體、海綿城市建設(shè)以及提質(zhì)增效中越來越重視管網(wǎng)問題相吻合。
此外，美國EPA較早即要求各個(gè)城市做CSO長期控制規(guī)劃（計(jì)劃），規(guī)劃內(nèi)容包括：合流制系統(tǒng)特征及監(jiān)測模擬、公眾參與、敏感區(qū)考慮、控制措施評估、效益分析、實(shí)施計(jì)劃、現(xiàn)有污水處理廠處理能力充分利用、實(shí)施時(shí)間表、建成后效果監(jiān)測等。
3. 控制目標(biāo)
美國分為基于“技術(shù)”和基于“水質(zhì)”的兩類CSO控制目標(biāo)：其中，基于“技術(shù)”的控制標(biāo)準(zhǔn)，一般為“溢流頻次”，“溢流總量削減率”；基于“水質(zhì)”的控制標(biāo)準(zhǔn)，是基于受納水體TMDL的污染負(fù)荷削減要求。
對于溢流控制率和溢流次數(shù)，EPA一般要求不低于溢流頻次4-6次，85%溢流總量削減，各地根據(jù)實(shí)際情況確定。
4. 考慮不同地區(qū)控制策略的差異性
美國不同地區(qū)的CSO控制做法不是一刀切，而是根據(jù)每個(gè)地區(qū)每個(gè)城市特點(diǎn)，因地制宜采取CSO污染控制策略或分流制改造，也有“合改分”做得比較徹底的成功案例，例如丹佛，但也是在特定城市條件下經(jīng)過長期的不懈努力。此外，還注重CSO污染控制子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)建設(shè)
5. 從“灰色”向“灰/綠”結(jié)合的轉(zhuǎn)變，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析優(yōu)化決策
從傳統(tǒng)灰色做法向灰綠結(jié)合做法轉(zhuǎn)變，并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法來做決策，這是新的趨勢。若完全靠灰色設(shè)施，改造難度和代價(jià)都很大。從圖中給出的一些典型城市的數(shù)據(jù)可見，各城市在灰/綠結(jié)合的CSO控制策略上發(fā)展并不平衡，總體上，美國在灰/綠設(shè)施相結(jié)合的決策方面應(yīng)該也還處于發(fā)展的前期，在某些方面和我國近年來的做法類似。
美國部分城市CSO治理案例
案例一：舊金山—SSIP（Sewer System Improvement Program），灰色與綠色結(jié)合
舊金山的排水系統(tǒng)改造規(guī)劃時(shí)間很早，新的規(guī)劃目標(biāo)是為進(jìn)一步提升水質(zhì)。從項(xiàng)目的字面上和其實(shí)施內(nèi)容看，與我國正在實(shí)施的水環(huán)境治理和提質(zhì)增效項(xiàng)目也有相似之處，只不過發(fā)展階段和具體的目標(biāo)不同。舊金山進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)劃，根據(jù)評估分析，如完全采用灰色的治理措施大約需要70億，把綠色手段加進(jìn)去后，投資只需50億。可見，不同思路之間的投資差距顯著，可以提供給決策者一個(gè)量化數(shù)據(jù)。
舊金山CSO治理項(xiàng)目從六、七十年代美國重視合流制開始，到今天仍未做完，還在持續(xù)。為了這個(gè)新的規(guī)劃，從2005年開始，利用五年時(shí)間進(jìn)行建模分析研究，做不同實(shí)施方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，又用了幾年來做評估和籌資，可見他們對這樣投資巨大的復(fù)雜工程項(xiàng)目認(rèn)真仔細(xì)之程度和慎重。在國外，重大決策一般時(shí)間較長，更為縝密。因?yàn)轫?xiàng)目投資規(guī)模及社會(huì)影響重大，一旦決策失誤，損失代價(jià)巨大。針對城市CSO的問題，美國前三十年做了很多工作，還在對未來三十年做規(guī)劃，這方面值得國內(nèi)決策上的重視和借鑒。
中美CSO控制情況對比及借鑒意義
我國與美國的CSO溢流污染控制概況對比如下：
按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)，中美兩國從1965年到2017年CSO污染控制的重要法律法規(guī)及政策對比如下。從這個(gè)時(shí)間軸上的重要事件及節(jié)點(diǎn)，可以大致了解中美兩國在CSO控制策略上的發(fā)展過程及不同。概而論之，作為發(fā)展中國家，在過去幾十年中，我國在城市化方面取得巨大的進(jìn)展，但在CSO控制領(lǐng)域，我國比美國晚了大約三十年左右。因此，可以理解我們今天所面臨的CSO問題的巨大挑戰(zhàn)和未來需要付出的艱巨努力。
具體而言，可以看到，我國行業(yè)內(nèi)部近年來連續(xù)發(fā)布相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，其中涉及到CSO的控制，但是這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的部分內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法和參數(shù)等還存在一些不足。包括不夠系統(tǒng)和清晰、設(shè)計(jì)方法有待完善、設(shè)計(jì)參數(shù)需要修正等。將兩國法律、法規(guī)及政策從主要內(nèi)容和保障體系兩個(gè)維度來對比，可看到中美法規(guī)體系之間的差距。
如對于溢流控制率和溢流頻次，我國前些年發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中尚無明確、合理的控制要求；CSO是否納入排放許可的做法，我國目前尚無規(guī)定；若考慮合流制在截留倍數(shù)下進(jìn)入污水廠的水量、水質(zhì)變化，污水處理廠在規(guī)模和工藝上如何合理地配套、以及污水廠的排放標(biāo)準(zhǔn)是否還繼續(xù)一律按照一級A或準(zhǔn)四類進(jìn)行要求，也需要重新考慮和論證。
關(guān)于CSO控制的頂層設(shè)計(jì)，我國已經(jīng)逐步開展，但整體還有待提升。下一步，需要從法規(guī)體系方面加以突破，更具指導(dǎo)意義的系統(tǒng)性的技術(shù)指南、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)一定要出來，否則將難以有效指導(dǎo)各個(gè)城市開展工作，設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)也會(huì)顯得盲目，難以確保工程實(shí)施的結(jié)果和效果。
在CSO治理思路上，我國前期一直主要在推行“合改分”，如國辦發(fā)[2013]23號文，提出力爭5年時(shí)間完成雨污分流改造。而在2015年以后，國家開始正視CSO問題，一些重要文件不再只簡單化提“合改分”，而轉(zhuǎn)變成兼顧對CSO控制的重視。關(guān)于雨污分流改造，中美兩國的措施情況對比如下。
我國也正在轉(zhuǎn)變以往一刀切式的“合改分”理念和路線。中國那么多條件各異的各類城市，未來城市合流制(也包括混流)改造及CSO控制這條路怎么走，每個(gè)地區(qū)每個(gè)城市可持續(xù)的路徑應(yīng)該怎么走，這些問題必須有清晰的回答，否則會(huì)制約這龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程的科學(xué)、有序地開展。
總結(jié)
CSO控制是一個(gè)國際性難題，必須進(jìn)行科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)，科學(xué)的規(guī)劃，可指導(dǎo)具體實(shí)施的技術(shù)指南、導(dǎo)則、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法優(yōu)化實(shí)施方案和指導(dǎo)決策�，F(xiàn)階段，應(yīng)充分修復(fù)、維護(hù)和利用好現(xiàn)有的管網(wǎng)，充分挖掘和利用好污水處理設(shè)施，發(fā)揮其最大價(jià)值，合理確定截留倍數(shù)和處理廠的配套，合理制定雨季排放標(biāo)準(zhǔn)，最大程度削減整個(gè)排水系統(tǒng)的污染物排放量。建議目前各地合理確定溢流頻次指標(biāo)作為CSO控制目標(biāo)，污染物總量削減作為整個(gè)系統(tǒng)的控制目標(biāo)，做好頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，明確近遠(yuǎn)實(shí)施步驟和資金安排，并將CSO控制與海綿城市建設(shè)、黑臭水體治理、廠網(wǎng)提質(zhì)增效等統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。
CSO控制是一項(xiàng)投資大、時(shí)間長的大工程，但對于水環(huán)境改善至關(guān)重要。前路漫漫，道阻且長，行則將至，做則必成！
