河流治理与生态修复技术(中国城市水环境治理的现实困境及解决方案)

Posted 2023-05-31

篇首语：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了河流治理与生态修复技术(中国城市水环境治理的现实困境及解决方案)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

河流治理与生态修复技术(中国城市水环境治理的现实困境及解决方案)

为什么黑臭水体治理后大面积返黑返臭？

什么是适合中国国情的、切实可行且经济高效的控源截污之道？

全国一刀切搞雨污分流是否能达到治理目标？

无法实施雨污分流的老旧小区城中村怎么办？

为什么各地修建的调蓄池大多处于效能低下状态？

为什么水生态修复鲜有成功的案例？

雨污分流能够终极解决中国水环境治理问题吗？

我们治理城市水环境需要采用什么样的机制来保证治理效果？

2015年国务院发布了《水污染防治行动计划》，2017年底生态文明写入党章，2018年3月生态文明写入宪法，上升为国家意志。各级政府对水环境治理的关注和治理力度可谓空前，各地水环境治理的投资动辄几亿几十亿甚至上百亿，巨额投资却收效甚微，治理效果与预期还有不小的差距，治理后不断出现返黑返臭。主要原因是原有的标准和规范严重落后和不适时宜，同时国内水环境治理的知识和技术陈旧，不敢应用创新技术，城市施工相关工程实践经验不足，项目模式治理体制不敢创新，导致在实际治理上仍缺乏行之有效的治理思路和正确手段。

2021年4月9日国家住建部修订发布了新的国家标准《室外排水设计标准》，10月1日开始正式施行。在水环境治理的问题上，新的国标对原有的不切合中国实际的标准和规范作出了修订，是能够正确指导如何对中国水环境进行治理的。但是对这个新的国家标准如何正确解读和实施，是当前摆在我们面前的重要课题。当前我们迫切需要根据中国的排水体制和现实管网特点，结合国家新颁布的排水标准、排水系统创新技术和水环境治理示范项目的成功经验，同时革命性改变水环境治理项目的现行实施模式和治理体制，找到一条适合中国国情的切实可行的解决之道。

什么是水环境治理的根本？

中国的排水体制经历了三代排水系统，第一代直排合流制排水系统和第二代截流式合流制排水系统，造成了严重的水环境污染，城市遍布黑臭水体。为了改变中国水环境，我们在全国大力推行第三代雨污分流制排水系统。我们普遍认为只要是不断地新建和修复管网，做到100%的雨污分流，清淤疏浚，不断升级污水处理厂的排放标准，不断提高污水处理率，就可以根本解决城市水环境治理难题。然而现实却是100%的雨污分流是非常理想化的，很难实现和长期保持，这是一个很难实现的目标。很多老旧小区和城中村因为巨额投资、资金来源、施工难度大、施工周期长等各种原因根本无法实施雨污分流。事实也证明，即使花费巨额资金做到雨污分流，仍然收效甚微。

一到雨季降雨之后河道水质迅速恶化。这是因为河道没有长期稳定的清水补给，没有形成水体长期自然流动，这是城市河道自身的特点，城市河道河床和两岸普遍硬化导致生态脆弱，水源不稳定，流速缓慢或静止，降雨汛期和干涸期水位落差大。其污染源多来自雨污管线错接混接、偷排漏排的点源污染，大气降尘、雨水径流等面源污染，再加上管涵底部沉积物随雨水特别是初雨入河，使得城市水环境失去生态修复和自净能力。因此即使截污完全，不断新建扩建污水处理厂，不断的提高排放标准，彻底的清淤疏浚，水体在城市河道中仍然会富营养化和变黑变臭，无法实现水环境的提升和水质达标。简单的雨污分流几乎难有成功的案例。

中国城市水环境治理，雨污分流是前提和基础，城市市政主干管网必须做到雨污分流，这是毋庸置疑的。但是考虑到城市管网的多样性以及地下管网的复杂性，做到100%彻底截污，实现雨污分流，理论上可行，实际上很难，将雨水管跟污水管彻底分开，建设不同的两条管线，这个工程量非常巨大，尤其在老旧城区或城中村，实施难度非常大。即使城市有上亿的资金，时间成本也是巨大的，短则几年，长的要几十年。同时我们考虑到中国地域辽阔，南北和东西跨越四五千公里，雨情、人口密度千差万别，特别是西北干早少雨的城市，是否有必要采取完全雨污分流制管道系统值得商傕。

当前我们最重要最迫切的任务是根据城市降雨特点因地制宜地对城市排水系统的市政主干管网进行雨污分流升级改造，纠正混接错接，改建扩建或新建污水干管，满足旱流污水加初期雨水的输送要求。修复更换破损管道，开挖施工难度大的应用非开挖修复技术对管道进行修复，大幅减少外水进入污水管网，包括地下水入渗、河道景观水倒灌、河湖水及海水涨潮倒灌等，大幅提高污水厂进水EOD浓度。一定要坚定不移的坚持做到市政主干管网的雨污分流，同时在雨污分流小区雨水管和合流制小区合流管接入市政雨污主干管前端配套建设智能分流设施，做到源头智能分流，精准截污。

如果管网输送能力不足或污水处理厂处理能力不足应该配套建设多功能调蓄池，满足削峰调蓄要求。传统调蓄池因为没有在源头配套建设智能分流设施，降雨时由于距离调蓄池的远近不同污水到达时间不一，近处的初期雨水(雨污合流水)和中后期较干净的雨水已经装满了调蓄池，而远处的初期雨水(雨污合流水)还没到达，导致调蓄池收集的是近处的初期雨水和大量的中后期雨水，汇水面积越大调蓄池越大，调蓄池收集的污水浓度越低。而在源头配套建设智能分流设施的多功能调蓄池组，能够做到源头智能分流精准截污，把最脏的初期雨水或合流污水分流至初雨调蓄池储存，把较干净的中后期雨水分流至在线处理调蓄池，边处理边排放。因而配套建设智能分流设施，做到精准截污是建设调蓄设施成功的关键和前提条件。

对于雨污合流的老旧小区，有条件有资金短期内不用拆迁的可以对小区内部进行雨污分流改造，在小区雨水管接入市政雨水干管前设置智能分流设施。不具备雨污分流改造条件的老旧小区可以运用合流制小区的雨污错时分流技术，新建智能污水缓冲池或改造原有化粪池为智能污水缓冲池，实现一套合流管在晴天和小雨(初雨)时输送生活污水和初期雨水，在大雨(中后期雨水)时输送较干净的雨水，快速实现雨水和污水输送切换，做到雨污错时分流。也可以以后随城市拆迁更新重建时再新建雨污分流管道系统，当前可以因地制宜在小区内部建设一些海绵城市设施包括下沉式绿地、雨水模块等，在小区合流管接入市政干管前设置小型一体化污水处理设施和智能分流设施。城市新建的的高档小区，绿化好环境优美，内部已经是雨污分流，在小区雨水管接入市政雨水干管前设置颗粒分离器和圆筒过滤池等，对初期雨水进行简单处理后接入市政雨水干管，也可以在小区雨水管接入市政雨水干管前设置智能分流设施。

我们在城市主干管网雨污分流的基础上，配套建设智能分流设施，解决混接错接和初雨污染的问题，同时因地制宜的建设初雨调蓄设施，彻底解决初雨污染问题，是可以实现城市自然水体消除黑臭，污水系统提质增效的目标。但是国家层面以及老百姓对水质的要求远不止此，我们需要恢复自然水体的生态修复和自净能力，才能不断提升水质，实现“水可游，鱼可吃”，水清草绿的长治久清。

当前不少生态修复企业盲目宣传夸大自己的生态修复技术，声称运用自己的技术就可以完全解决黑臭水体难题，无须截污，立刻见效，比如常见的人工种植水草，人工生物浮岛，水体机械曝气，投撒微生物菌剂和化学药剂等。但在实际应用上这些所谓的原位生态修复措施的效果大都不太理想。比如投撒的微生物菌剂面临水土不服，随水流流失、溶解氧不够、缺少固定化载体等问题，微生物数量迅速衰减；投放水生动物、种植水草在黑臭水体中存在不易存活、暴雨流失等问题；化学制剂造成的二次污染等。

这些年普遍存在控源截污不彻底导致自然水体水生态修复的失败案例，使得官员、专家、学者逐渐失去对恢复水体生态自我净化的信心。水环境治理领域到底有没有经济有效的生态修复治理技术，如何找到切实可行的生态治理技术，这对于政府而言成为是否实现治理目标的重要一环。

欧美国家经过几十年的摸索和治理，最终还原了山清水秀的美好环境。中国与欧美国家的雨情、人口密度和管网条件千差万别，中国照抄照搬又会水土不服。那基于欧美成功治污的治理思路和治理理念又切合中国实际情况的解决之道是什么？

圣禹在引进吸收欧美国家几十年成功的治水经验，结合中国排水系统现状和管网现实情况，颠覆性、革命性地研发出了第四代排水系统——清污分流。

第四代排水系统——清污分流

是以清污分流方案为引领，对城市排水系统进行清污分流改造升级，修复和构建原位水生态，最后以智慧运维为保障的技术上的“四位一体”。是在目前的合流制系统和分流制系统基础上，因地制宜对其进行局部改造，增设智能分流设施、智能污水缓冲池及多功能调蓄池等智能设施，并运用物联网、大数据技术整体调度控制，智能化、自动化运营，将排水管网系统中的污水和初期雨水收集至污水处理厂处理后排放，而排水管网系统中较干净的中后期雨水简单处理后排放或直接排放至自然水体，削减了排向自然水体的污染负荷总量，同时提高了污水厂的效能。真正做到消除黑臭、提质增效，实现自然水体长治久清。

水环境治理重点项目

第七届世界军运会水环境治理重点项目，武汉经济技术开发区汤湖治理成功的经验表明，应用第四代排水系统-清污分流，首先对城市排水系统进行“清污分流”治理改造和重塑升级是黑臭水体治理的关键，是水体“不黑不臭”的重要基础；然后是生态治理，通过原位生态修复技术，强化自然水体自我修复能力，不断提升其自净能力，是黑臭水体治理不可或缺的重要环节，是实现水质稳定长效保持的关键措施。

城市水环境治理三步走

第四代排水系统的核心就是在城市主干管网雨污分流的基础上，增设智能分流设施、智能污水缓冲设施和智能调蓄设施，做到“清污分流”，再配合自然水体的原位水生态修复技术以及以智慧运维为保障的系统化治理，是解决中黑臭水体治理的成功之道，用长效机制实现长治久清。由此，中国城市水环境治理应该分三步走：

1、对城市排水系统进行清污分流升级改造

在建设雨污分流的城市市政主干管网的同时，在源头设置智能分流设施。源头分流具体措施是在不具备雨污分流改造条件的小区合流管接入市政雨、污干管前设置智能分流设施，雨污分流小区污水管接入市政污水干管，雨水管接入市政雨水干管前设置智能分流设施。源头智能分流不是简单的雨水和污水的分流，而是做到清污分流精准截污，把晴天的生活污水和雨天时的“洗天洗地洗管道”的初期雨水分流到污水干管送到污水处理厂处理达标后排放，比较干净的中后期雨水分流到雨水干管或简单处理后排放。

如果降雨时排水管网输送能力不足或污水处理厂处理能力不足，必须在源头智能分流的基础上配套建设多功能调蓄池，满足削峰调蓄要求。在源头建设分散式小型调蓄池实现就地就近调蓄，如果因为用地紧张、地下管线复杂等原因无法建设分散式调蓄池，那就在污水处理厂前端建设末端大型调蓄池。将降雨时超过管道输送能力或污水处理厂处理能力的生活污水和初期雨水贮存在初雨调蓄池，等天晴后再输送到污水处理厂处理后排放。较干净的中后期雨水经实时在线处理调蓄池边处理边排放，或处理后分流至雨水干管排入自然水体。

通过控源截污+削峰调蓄综合措施，智能分流精准截污，做到清污分流，大幅削减排入自然水体的污染量到自然水体的自我修复自净能力之内，这是黑臭水体治理成功的前提和必要条件。另外根据实际情况包括一些部分清淤工作，从外源到内源的治理，这是基础。

2、水生态修复，实现自我修复、高效自净的水生态系统

考虑城市河道和湖泊的特点，依靠自身无法实现自净能力的提升，通过人工干预，在河道和湖泊内部进行生态修复工程措施，构建自我修复自我净化良性循环的水生态系统，使水体自净速度远大于污染速度，从“自污”趋势转变为快速“自净”趋势，将自然水体生态修复和自净能力大大提升，保证能够吸收消纳中后期雨水进入自然水体所携带的污染量。

3、建管并重，构建源网厂河(湖)一体化智慧排水平台，智慧运维

排水系统“三分建，七分管”，排水系统的良好运行是“管”出来的，排水系统深埋地下，对排水系统实施有效的管理是一个世界性难题。如何采用技术的手段，解决混接错接偷排污水的管理难题？如何用最新的智能装备来实现排水系统的运行维护？我们应该勇于创新，改变国内“有建设，无运维”、“重建设，轻运维”的弊端，前瞻性地运用互联网技术，以及人工智能和大数据技术，建立城市“智慧水务运维中心”，把已建成或在建项目的所有设备设施实现无线联网，智能化、自动化控制。可以实现远程流域整体运行调度，在线监测、控制、数据存储与分析，设备点检故障诊断等，并可实现移动终端（手机、平板电脑等）监控。

水环境治理六大工程：

综上所述，真正适合中国国情的水环境治理包含了六大工程：管网勘测、排口清污分流、分流制区域清污分流、合流制区域清污分流、原位水生态构建和构建智慧运维平台智慧运维，主要分为以下综合措施：

①主干管网：建设城市雨污分流的主干管网排水系统，新建、改建和修复主干管网，满足城市行洪排涝要求，满足生活污水和初期雨水输送要求；

②排口治理：箱涵、河道、湖泊的末端排口设置智能分流设施，智能分流精准截污；

③源头削减：小区出口设置智能分流设施，源头智能分流，精准截污；

④箱涵治理：箱涵、河道两边设置截污干管，恢复箱涵河道的雨水输送功能，湖泊建设环湖截污干管；箱涵沿线的排水支管排口设置智能分流设施，智能分流，精准截污；

⑤初雨调蓄：配套建设削峰调蓄设施多功能调蓄池组(源头分散小型分片调蓄、管涵调蓄池、末端大型调蓄池)；

⑥错时雨污分流：雨污分流难度大无法实施的城中村和老旧小区应用合流制小区雨污错时分流技术进行改造；

⑦生态构建：河道湖泊生态修复、原位水生态构建；

⑧智慧运维：构建排水系统源网厂河(湖)一体化智慧排水平台，智能化、自动化、智慧运维。

不论是合流制还是分流制，抑或是中国特色的“混流制”，应用排水系统清污分流+生态修复生态构建+智慧运维的综合系统治理措施，统筹规划、共同发挥作用，才能切实保障达到城市水环境治理消除黑臭与治理成果长效保持的目标。

中国当前水环境治理面临的困境是技术和机制的综合因素所导致的。我们只有从技术和机制上创新，应用第四代排水系统-清污分流技术，采用以治理结果为导向的治理机制，不断探索中国水环境治理的解决之道。胸怀环保情怀，肩负历史使命，坚持不懈、持之以恒地推进中国水环境治理的宏伟大业，我们才能真正解决中国水环境治理难题，实现长治久清，实现生态文明。