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中美合流制溢流控制的梳理和探讨

李铭洋 李宁 王睿
  
安家(建筑与工程)
2020年27期
北京市市政工程设计研究总院有限公司 北京 100082

摘要:我国的合流制溢流(Combined Sewer Overflow,CSO)管控体系起步较晚,尚存在诸多漏洞和问题。本文主要对美国和我国的CSO管控体系进行研究和讨论,从法律法规、国家政策和地方管控三个层面进行梳理和探讨,从法律、行政和技术的角度进行对比,希望借鉴和吸收美国在该领域的相关经验,从而提出对我国CSO管控体系的启示。

关键词:合流制溢流;美国;中国;管控体系

Abstract: Chinese Combined Sewer Overflow (CSO) control system started late, and there are still many loopholes and problems. This article mainly studies and discusses the CSO control system in the United States and in China. It sorts out and discusses based on three levels: laws and regulations, national policies, and local control methods. By comparing these two CSO control systems from legal, administrative and technical perspectives, we hope to learn from and absorb the relevant experience of the United States in this field, and thus put forward enlightenment for Chinese CSO control system.

Key words: Combined Sewer Overflow(CSO), the United States, China, control system

随着我国对水环境质量标准的不断提高,合流制溢流(Combined Sewer Overflow,CSO)污染已逐渐成为大部分城市提升整体水环境的主要障碍。虽然基于经济社会的快速发展以及政策法规的不断出台,新建城区已尽可能采用分流制排水系统,但不可否认的是,大多数城市建成区,尤其是重点城市的老城区,仍然保持着合流制为主体的排水体制[1]。大多数发达国家的经验表明,控制合流制溢流污染(CSO)是一项长期且复杂的系统性工程,需要从政策法规、过程实施、结果导向等多维度进行规范与明确。我国通过几十年的快速建设期,排水管网系统的建设尚未完善,在控制CSO污染领域更是处于起步阶段,研究较少。近些年随着海绵城市的建设以及排水标准的修改,从国家到地方、各级各部门均出台了一些控制CSO污染的指导性意见等,但整体来看,尚未在国家层面提出明确的政策法规,各标准和手册等技术指南的内容不成体系。本文试图梳理美国 合流制溢流污染(CSO)控制的发展历程和经验教训,可以作为我国在相关领域发展的重要参考。

1美国合流制溢流(CSO)控制

在美国水环境的治理和发展过程中,CSO控制经验的欠缺同样给美国的社会发展带来了严重的污染问题。根据EPA(U.S. Environmental Protection Agency,美国环保署)在2004年提交给国会的报告中指出,CSO是722个城市的主要水污染问题[2],而且受影响的人口主要位于美国的五大湖等经济发达地区,为此美国从法律法规,到政策框架和行政管理要求,陆续出台了一系列技术标准及管理策略,逐渐形成了一整套完整的CSO控制体系,相关的规章制度分为法律法规、国家政策及州市管控等三个维度。

2法律法规

美国是世界上较早开展CSO控制研究的国家之一,早在20世纪60年代,美国就颁布了第一部意在开发和示范CSO污染控制技术的联邦法规---《联邦水污染控制法(Federal Water Pollution Control Act,FWPCA)》,这也是在美国首次提出合流制溢流污染控制的概念;随即在1972年,通过《清洁水法(The Clean Water Act)》的规定,首次建立国家污染物排放许可制度(National Pollutant Discharge Elimination System,NPDES)[3],该法规规定任何单位向表面水体排放污染物必须得到NPDES体系的允许和认可。在这个体系中,联邦环境保护局(EPA)是该制度实施的主体,EPA也可将职权授权给州一级的环保机构。获得NPDES认证授权许可的州,可以认为其颁发的排污许可证满足联邦政府要求,而未获得该体系认证的州,也有权独自制定自己的排放标准,但必须满足联邦政府的相关规定[4]。在2000年,美国国会推出了《清洁水法(The Clean Water Act)》(修正案),进一步细化了法案的相关条款,要求各地排放许可的申请要遵循相关要求,并编制CSO长期控制规划。

3国家政策

根据资料,早在1989年,美国国家环保局(EPA)就已经提出了CSO控制策略(CSO Control Strategy)[5],由于发布时间较早,内容较为粗略,该内容主要包含CSO六项基本控制措施,包括:①合规、合理的运营管理策略;②最大化的利用现有的收集系统作为存储空间;③加强预处理以尽量减少CSO的影响;④最大限度增加污水处理厂的流量;⑤旱季禁止CSO溢流;⑥对于CSO溢流中的悬浮性固体的管控。进而达到三种主要目的:①旱季不溢流;②雨天排口满足排放要求;③尽量减少对水体、生物及人类健康的影响。

随着CSO管控经验的增加,EPA于1994年针对此控制策略提出进一步的修改和完善,在1989年颁布的六项CSO控制措施的基础上,新增加了三项,提出了共计九项基本控制措施,增加的内容为:①污染控制;②加强公众宣传,确保公众及时知晓CSO事件的发生及影响;③对CSO控制措施进行有效监控[5]。

进入新世纪以后,随着绿色基础设施概念逐步深入人心,美国在CSO控制领域也提出了新的要求,2007年,EPA发布了《在NPDES许可和执行中的使用绿色基础设施(Use of Green Infrastructure in NPDES Permits and Enforcement)》的文件,文中提议将绿色基础设施纳入CSO的长期规划中,提出以绿色基础设施作为解决CSO污染的一个新思路[6]。

2012年,随着对管网系统运维理解的不断加深,EPA也逐步意识到,控制CSO污染并不是一个单一的问题,而应在规划层面开始,就与雨水、污水等排水系统进行统一考虑,在工程论证的初期就应充分考虑各个系统间的协调及配合,采用“综合规划”的方式,在根源上做好各子系统的互相调配与论证,将之前的对于CSO污染点的局部控制,上升到对于整个管网系统互相协调的讨论。以上观点在《通过市政雨污水综合规划改善水质(Achieving Water Quality Through Integrated Municipal Stormwater and Wastewater Plans)》的文件中有所体现[7]。

4州市层面

在联邦及国家总体法律法规框架下,美国的各个州及城市也提出了有针对性的控制CSO污染的政策。

最早采取行动的城市是位于伊利诺伊州的芝加哥市,他们创新的提出了“芝加哥隧道和水库计划(Chicago’s Tunnel and Reservoir Plan)”,这可能是20世纪最大的清洁水项目,旨在解决困恼芝加哥及其周边地区的洪水和排水问题。大雨之后,CSO污染渗入住宅区地下水源,污染附近河流及密歇根湖---芝加哥的主要饮水用水源。整个计划由两阶段组成,第一阶段的主要目标是控制污染,包括隧道、竖井和泵站等设施,以消除85%的雨水污染;第二阶段称为“芝加哥地下水流计划(Chicago Underflow Plan)”,由主要的三个大水库构成,旨在储存由一期隧道收集和转输过来的污水以缓解洪水灾害。到2008年,该工程的总成本达到了35亿美元,CSO污染减少了90%以上,密歇根湖的水质也有了明显的改善,工程在1986年荣获联邦环境保护署(EPA)和美国土木工程师协会(American Society of Civil Engineers award)颁发的最优秀土木工程项目奖[8]。

随着全球范围内可持续发展概念的普及,绿色基础设施等一系列概念越来越受到人们的关注。在美国东海岸的费城最早于1855年便开始进行绿色基础设施的建设,后提出的“绿色城市,洁净水体(Green city, Clean waters)”计划于2012年正式得到了EPA的审批,该计划旨在推广通过绿色基础设施来进行雨水管理,以解决城市内合流下水所产生的的水污染问题[9]。该计划是世界上第一次提出了创新型城市雨水管理方式,具体包括:①提出8种不同用地类型的雨水基础设施,包括绿色城市街道、城市步行道、绿色校园、绿色产业和商业,绿色居住区、绿色停车场、绿色公共设施和城市开放空间,规定了各类绿色设施所占有的比例,从而将整个城市打造成一个复合型的雨水管理系统;②将雨水基础设施与城市功能相融合,如将城市的人行道改造成为绿色可透水的、可收集雨水的铺装,一方面可以利用路面结构净化雨水,另一方面也可以减缓径流的产生;③对建设标准进行量化衡量;④提出措施的同时,给予经济和政策的鼓励引导。

5我国合流制溢流(CSO)控制

和美国的CSO控制体系相比较,我国在该领域起步较晚,无论是政策法规,还是技术管控路线,相对来说都较为落后,但近十年随着国内对该领域研究的逐渐加深,我们的研究成果也逐步完善,从中央到地方密集出台了一批政策法规,下面对国内的相关法规及标准进行梳理。

6法律法规

2013年,国务院令第641号颁布《城镇排水与污水处理条例》,第一次在法律的层面规定城市新区实施雨污分流系统,在合流地区应确定合理的截流倍数等内容。2017年又颁布了《中华人民共和国水污染防治法(修订)》,对于水污染的管控进行了更细致的说明。

7国家标准

目前排水专业设计中经常采用的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)于2002年发布,但由于发布年限较早,条文中并未对CSO的管控做出明确规定。2012年《城镇给水排水技术规范》(GB 50788-2012)中第一次提及了合流污水厂应考虑具备处理初期截流雨水的能力等概念,从此之后,初期雨水的处理逐渐纳入CSO管控体系。

2015-2018年是国家对于CSO管控标准密集出台及更新的时期,污水排放的主要标准大部分均在此期间进行修订或更正。2015年,《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)进行更新,替代原2010年的旧标准,新内容中进一步明确及规定城镇污水排入下水道不同等级的水质要求;2016年,《室外排水设计规范》(GB50014-2016)同样进行更新,对截流倍数的取值进行修改,给出了合流水量和泵站设计流量的计算方式;2017年,《城市排水工程规范》(GB50318-2017)发布,首次将CSO污染控制的章节加入规范;2018年,以住建部加大对各城市海绵城市的推进为契机,国家颁布了《海绵城市建设评价标准》(GB/T51345-2018),这是在技术管控上第一次明确了将“年溢流体积控制率”和“污染物排放限值”作为CSO的评价指标,同时给出了一系列海绵设施的工程标准做法。

8地方标准及实践

目前我国多个城市的水环境治理都包含CSO管控的相关措施,昆明市对合流污水调蓄池的截流倍数进行研究[10],并于2020年出台地方标准,即《城镇污水处理厂主要水污染物排放限值(DB5301/T43-2020)》(昆明),首次提出了CSO污染控制的E级排放标准;北京于2012年出台了《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890-2012),对COD、BOD、TN等指标提出了更严格的要求;上海对新建的成都路调蓄池进行研究分析,最终确定截流倍数为6.9[11];广州对于上西关涌流域的调蓄池截流倍数同样进行分析研究,最终确定截流倍数为7.7[12];南宁等其他城市也对CSO控制标准进行过类似研究……综合来看,在地方层面目前以边研究边实施的方式在逐步推进CSO的管控,但地方标准体系尚存在漏洞,工程技术指标也暂时没有明确及清晰的标准。

9对于我国的启发

相比于美国等发达国家的CSO控制来说,我国在相关领域的研究起步较晚,基于以上对两国相关政策法规及技术控制措施的梳理,提出我国的CSO管控体系可以参考的启示:

(1)坚持自上而下的管控方式,从国家层面明确将CSO管控纳入法律监管体系。美国等发达国家基于长期的管理经验,逐步完善CSO法律框架体系,最终形成了一套基于联邦法规、国家政策及州市层面的多方位、多角度的立体监督管控体系,我国虽然在2017年颁布了修订版的《中华人民共和国水污染防治法》,但其中并未明确说明将CSO管控纳入法律法规的监管范围,目前对于CSO的管控更多是基于地方上的行政要求及技术摸索,并未上升到法律法规的层面。建议进一步完善相关法律条文,从法律的角度给予CSO管控以强有力的支撑。

(2)完善技术管控的标准及要求,明确CSO管控的技术边界。近些年来,虽然国内陆续出台了一些针对于本领域的技术措施及指标,但并未形成统一的、明确的技术要求,某些国家标准给出的管控指标相对模糊,无法起到统一引领CSO管控体系的作用,同时各地方也在陆续根据自身的摸索及实践陆续出台一些地方标准,不同标准之间的技术参数和技术指标存在出入,基于目前的情况看,我国在相关领域的标准体系较为混乱。而参考发达国家的经验,以手册、指南和标准等多种形式明确说明了控制措施、技术参数、设计计算方法等相应内容,在技术控制的层面对于各地的CSO管控提供了强有力的支持。我国幅员辽阔,各城市之间无论从地形地貌、气候条件、水质参数等各方面均存在明显差异,相应的技术管理指标更应综合考虑,起到提纲挈领的技术引导作用。

(3)考虑切实可行的行政管理模式。随着我国在水环境整治方面的力度逐步加大,各地的水环境已经有了明显的转变。但在2018年生态环境部联合住建部、城乡建设部对于全国30个省(区、市)的70余个大中城市的水环境督导工作中,仍有部分城市暴露出水环境治理不彻底、整治不达标的现象,一套切实可行的CSO行政管控的模式迫在眉睫。建议参考美国的排放许可证制度,充分考虑我国国情,设置专门的CSO污染排放管理部门对本项工作进行统一部署,既要有中央部委进行集中督导和排查,也要充分发挥地方的行政力量对违法乱纪行为进行约束,充分降低本项工作的治理成本。

(4)充分认识到CSO管控的复杂性和困难性、长期性。无论是美国,还是日本、德国等发达国家,对于CSO管控体系的认知都经历了几十年的发展和演化,且至今还在不断完善以达到更好的处理效果。我国幅员辽阔,降雨气候分布不均,绝大部分建成区均为合流制排水系统,且经济社会发展还没有达到发达国家的水平,这都是我们国家进行水污染控制的劣势所在,更退一步说,甚至许多城市的地下管网资料都属于较为模糊的状态,这就要求广大技术工作者明确思想,杜绝“一口吃成一个胖子”的想法,踏踏实实的将现况系统摸清,结合各地的自身实际,提出切实可行的技术措施,并进行长期的监控以及不断的自我纠错,慢慢提升我国总体CSO管控的水平及能力。国内外长期的实践充分证明,CSO控制确实是一项复杂、长期且艰巨的系统工程,必须予以足够的重视。

参考文献

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[11] 程江. 苏二期雨水调蓄池整体设计后评估与优化建议[J]. 给水排水, 2013.

[12] 李捷,隋军,冯云刚. 上西关涌流域调蓄工程控制溢流污染研究[J]. 环境工程学报, 2015, 9(1): 464-468.

[作者简介]姓名:李铭洋  出生年月:19870419  性别男,民族汉,籍贯河北省廊坊市,学历硕士.  现工作或学习单位:北京市市政工程设计研究总院有限公司  职称:工程师,  研究方向:给排水设计

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