摘要:選取長期實施合流制溢流控制,并有一定區域代表性的發達國家——美國、日本、德國,梳理其合流制排水系統改造及其溢流控制的發展歷程、主要管理政策與技術策略,剖析了美國、日本、德國在合流制溢流控制的長期實踐與發展過程中,針對合流制系統問題的認識、施策手段與技術策略選擇等方面所呈現出的共性與差異,以期為我國不同區域合流制排水系統特征條件下的CSO控制提供借鑒。
從世界范圍看,合流制溢流(CSO)控制是國際上許多國家都長期面臨的重大問題,有些已經較好地控制了溢流污染帶來的影響,有些仍然深受其困擾并還在摸索之中。其中,美國、日本、德國均較早系統性地開展了合流制排水系統改造與溢流控制的相關工作,并已取得了一定成效,總體上代表了不同區域典型發達國家對CSO問題的認識與控制水平。為此,梳理美國、日本、德國城市合流制溢流控制的主要發展歷程與策略,分析這3個國家在長期實踐過程中所取得的共性經驗與教訓,以及策略選擇的差異,對中國不同區域合流制排水系統特征條件下的CSO控制是重要的參照。
1. 美國合流制溢流控制的發展歷程與策略
美國大量城市合流制管網建設于19世紀后期與20世紀早期。從20世紀中后期開始,美國各城市在開發建設過程中,合流制排水系統的溢流污染問題逐漸突顯。隨即,美國國家層面提出CSO控制的相關要求,各城市根據地方特點長期開展溢流控制相關工作,至今已有50余年。聯邦政府和各地政府投入巨額資金,實施大量系統性改造工程,至今已經有效減少了溢流污染的排放總量,大幅降低了溢流污染的危害,但針對大量保留城市合流制系統的區域,仍在持續開展溢流控制的相關工作。
1.1 發展歷程
通過梳理美國聯邦政府多年來發布的CSO控制相關立法與政策、重要研究報告,以及各地在執行過程中的實際響應與反饋情況,分析美國合流制溢流控制的總體發展歷程。
美國EPA提交國會的CSO控制報告
1965年,美國聯邦水污染控制法(Federal Water Pollution Control Act)首次在聯邦法規層面提出控制合流制溢流污染,并要求各地推進開展CSO控制的相關研究與工程示范。1972年,美國聯邦水污染控制法的修正案即清潔水法(Clean Water Act)發布,逐步建立國家污染物排放(NPDES)許可證制度,并將CSO納入排放許可的點源污染管控要求。但在20世紀70年代,大量美國城市點源污染控制的重點工作在于城市污水處理廠的擴建與二級處理工藝的提升改造,對CSO控制的重視程度仍不足。
20世紀80年代,合流制溢流污染帶來的危害愈發突出,美國環保署(EPA)開展了多項針對合流制溢流污染特征的相關研究,發布系列研究報告,芝加哥、舊金山、明尼阿波利斯等城市也開始實施CSO控制的相關工程。1989年,美國EPA發布國家CSO控制策略,重點提出了6項基本控制措施,包括:① 合規、合理的運維管理策略;② 最大程度利用管網系統的能力;③ 評估和提升預處理能力;④ 最大限度地截流至污水廠處理;⑤ 嚴禁旱季溢流;⑥ 控制CSO中的懸浮物和顆粒物,以此作為各地申請CSO排放許可的基本技術要求。
20世紀90年代開始,美國各城市依據國家CSO控制策略要求,開展CSO控制工作,但在執行過程中卻引發了諸多爭議。一方面國家層面聯邦政府高度關注CSO污染的危害,推進對CSO的控制;另一方面,由于不同城市合流制系統本身及其改造條件差異較大,各城市具體負責CSO控制的市政職能部門又普遍認為國家層面CSO控制策略的可實施性與指導性仍不足。基于此,美國EPA于1992年又專門組建了咨詢委員會(MAG),以協助EPA完善國家層面CSO控制的總體策略,并進一步討論CSO控制的實施周期與投資等問題。委員會成員不僅包括EPA工作人員,還包括不同城市的管理者,以及相關技術協會的技術人員等。通過反復討論,1992年,國家CSO控制策略在原6項基本控制措施的基礎上又增加了CSO污染問題的現場探查與監測、污染的預防、CSO重點影響區域的劃定3項要求。同時,考慮到CSO控制的復雜性和長期性,提出在國家層面建立CSO控制的統一框架,給予各城市一定的靈活性來制定適用于當地最經濟有效的控制策略。隨即在1994年,EPA在1989年CSO控制策略基礎上進一步發布國家層面的CSO控制政策,該政策成為美國CSO控制的一項重要綱領性文件,沿用至今。
2000年,美國國會發布了清潔水法的修正案,即雨季水污染控制法,要求各地合流制排水系統排放許可的申請要遵循CSO控制政策的相關要求。制定9項基本控制措施(取代CSO控制策略中的6項基本措施),并需結合各地具體條件編制CSO長期控制規劃(LTCP)。考慮CSO控制系統構建的復雜性,各地編制的CSO長期控制規劃的實施期限一般為10~20年,并定期進行評估與優化調整。
進入21世紀后,綠色雨水基礎設施受到廣泛關注,2007年美國EPA正式發布聲明推廣綠色基礎設施緩解CSO問題,并鼓勵將綠色基礎設施納入CSO長期控制規劃,“灰綠結合”逐漸取代傳統的灰色基礎設施控制理念。
1.2 合流制系統改造與溢流控制策略
1.2.1 “合改分”的決策選擇
根據美國環保署2004年提交國會的針對合流制排水系統的研究報告,美國現存合流制排水系統的城市分布在32個州,主要位于美國東北部的五大湖區,以及西部發展較早的部分地區,總服務人口約4000萬人,合流制管網總長約22.5×104 km。通過從污染物總量削減效果、投資金額、建設周期、改造難度與可行性等多方面綜合比較,這些城市大部分沒有選擇進行大范圍的“合改分”工程,而是轉向對合流制溢流污染進行有效控制。
其中,紐約、芝加哥、費城等大型城市合流制排水系統服務范圍占排水系統總服務范圍的比例均超過60%,舊金山等城市甚至超過90%,這些城市若要實施全面的“合改分”投資巨大,耗時極長,從技術經濟最優和可行性的角度,通常選擇保留大部分區域的合流制排水系統,通過綜合措施控制溢流污染問題,部分區域可結合區域更新改造實現局部的“合改分”。
編輯:王媛媛
版權聲明:
凡注明來源為“中國水網/中國固廢網/中國大氣網“的所有內容,包括但不限于文字、圖表、音頻視頻等,版權均屬E20環境平臺所有,如有轉載,請注明來源和作者。E20環境平臺保留責任追究的權利。
媒體合作請聯系:李女士 010-88480317