作者簡介

上海市政總院  張辰總工

如何轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，用系統(tǒng)的理念看待黑臭水體的治理？張辰大師為您講解福州水系統(tǒng)綜合治理——蒼山實(shí)例。

本文根據(jù)張辰總工在“2018中國水業(yè)院士論壇”上的發(fā)言整理而成，未經(jīng)本人審閱。

首先是時代的背景。除了總書記提出的“兩山論”，生態(tài)文明建設(shè)也在不斷地推進(jìn)作為五位一體很重要的指標(biāo)要求。2018年2月9日，人民日報(bào)上發(fā)表了一篇文章，叫《以系統(tǒng)思維推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)》。如何做工程的系統(tǒng)思維，首先要從流域來考慮。流域是一個復(fù)合的系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的調(diào)查、規(guī)劃研究來評估，過去傳統(tǒng)的思維方式僅僅是污水廠做多少萬噸，對于黑臭水體，思維肯定不能這樣簡單，如何構(gòu)建系統(tǒng)的思維是理念轉(zhuǎn)變很重要的。系統(tǒng)觀念不僅僅是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還有源頭的調(diào)查，都很重要的。城市黑臭水體整治的工作指南，對如何開展和進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查有很多要求，包括污染源的調(diào)查、環(huán)境條件的調(diào)查，這些都是系統(tǒng)調(diào)查中很重要的部分。建立水環(huán)境的信息系統(tǒng)，其中管網(wǎng)、泵站、河道、污水廠等一系列都是水生態(tài)系統(tǒng)要素中的重要內(nèi)容，如果這些不做調(diào)查，不去做科學(xué)數(shù)字化的平臺，對于后續(xù)的工作就不能很好的解決。

第二是系統(tǒng)的規(guī)劃。規(guī)劃有很多，從城市總體的規(guī)劃，再到最近海綿城市的專項(xiàng)規(guī)劃，還有傳統(tǒng)的雨水、污水、城市水系等各個專業(yè)的規(guī)劃，這些理念也在提升。國家的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃在做全面調(diào)整，現(xiàn)在有38本強(qiáng)制性的規(guī)范，出臺以后其他規(guī)范都將轉(zhuǎn)變?yōu)閳F(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，這中間各個規(guī)范的銜接存在很大的問題，做好各個規(guī)劃的銜接，也是我們系統(tǒng)規(guī)劃很重要的內(nèi)容。

第三是系統(tǒng)研究。不僅僅是針對某一點(diǎn)，比如調(diào)蓄池的規(guī)范，有源頭、中途、末端，這個調(diào)蓄從污染控制而言，到底是在源頭還是中途還是末端，各有各的要素，需要分清層次來做這方面的工作。

再舉個例子，河道的清淤是黑臭水體的重要因素，追溯到20年前，從上海蘇州河治理工程一期、二期、三期，清淤采取什么樣的措施，以及清淤后的污泥怎么處理也是系統(tǒng)研究的內(nèi)容。這個中間包括清淤的方式，一次、兩次還是長效的清淤，也需要做分析研究。關(guān)于福州項(xiàng)目，我曾經(jīng)問過這個問題，底泥是否做過調(diào)查，底泥各個層的分布是否做過調(diào)查，如何確定清淤，還有清淤的過程、控制，是否按照規(guī)劃標(biāo)高清淤，或者采用生態(tài)的清淤方式，還有清淤以后如何做清淤污泥的處理處置等，需要對河道底泥物理化學(xué)生物及泥水界面交換過程釋放影響機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

清淤一開始沒有很好的調(diào)查，也沒有做很好的清淤規(guī)劃，現(xiàn)在按照規(guī)劃斷面來清淤的，效果一開始很好。去年進(jìn)行了清淤以后，開始恢復(fù)很快，但是最近一段時間，又產(chǎn)生了一些問題，有一些“回頭”趨勢，說明生態(tài)清淤大家也要去很好的關(guān)注，在這個中間也要開展系統(tǒng)的研究。通過系統(tǒng)的研究和的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，以水環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)，通過現(xiàn)狀問題的導(dǎo)向以污染控制總量進(jìn)行一些計(jì)算，做我們污染源的控制，然后以水系統(tǒng)治理為指導(dǎo)，采取“源頭過程末端相結(jié)合”“綠色和灰色相結(jié)合”的工作思路。我們?nèi)绾慰紤]綠色和灰色？當(dāng)然也主張把灰色降低到程度越低越好，工程和非工程措施相結(jié)合。一定是要結(jié)合非工程措施，只有工程而沒有非工程措施的呼應(yīng)，沒有非工程的維護(hù)，黑臭水體也不能達(dá)到長制久清的目標(biāo)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，還要注重源頭和過程相結(jié)合，制度設(shè)計(jì)和技術(shù)手段結(jié)合。比如源頭治理在服務(wù)范圍內(nèi)有“城中村”，我們采取環(huán)村，一定要做新建小區(qū)的分流和排道。這個是結(jié)合福州的特點(diǎn)在許多分流制的地區(qū)有很多的排道，這些溝水、洗滌水都進(jìn)入了雨水管道、河道，若這些排道不整治，將無法治理黑臭水體。小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭，水不僅僅是源頭這一點(diǎn)，還包括滲透和一些污染的治理，對于源頭，對于這些都要因地制宜采取一系列系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的理念來考慮，這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
 

最后是系統(tǒng)評估。黑臭水體治理是長期的過程，通過評估做一些定量的決策，從源頭的系統(tǒng)調(diào)查開始，系統(tǒng)的規(guī)劃系統(tǒng)的研究還有系統(tǒng)的評估來轉(zhuǎn)變思維，用系統(tǒng)思維針對黑臭水體的治理。

以福州項(xiàng)目為例，福州整個把城區(qū)分成7個包，這就是用系統(tǒng)的規(guī)劃來考慮的。黑臭水體是流域性的，單獨(dú)治理一個片區(qū)是達(dá)不到治理效果的，所以就用系統(tǒng)的思維把城區(qū)分為7個包。我們承擔(dān)的第5個包，一共是13條河流，總長31公里，13條河流中間黑臭有11條，我們?nèi)绾蝸碜龉こ痰膬?nèi)容？包括沿河截污、駁岸工程、生態(tài)修復(fù)工程、景觀綠色工程、垃圾攔截這一系列都是我們系統(tǒng)設(shè)計(jì)很重要的內(nèi)容。要開展一些系統(tǒng)的調(diào)查，對河道本底做清晰的認(rèn)識，這個是黑臭水體的指標(biāo)。從調(diào)查情況來看，這些河道的ORP是-200mV或者嚴(yán)重重度黑臭，如何進(jìn)行本底的交叉，建立數(shù)據(jù)平臺非常重要，我們要以目標(biāo)為導(dǎo)向來設(shè)定水質(zhì)改善的目標(biāo)。根據(jù)部里的要求，去年底90%的河道要消除黑臭，2020年底達(dá)到Ⅴ類水體，這是考核的目標(biāo)，還有治黑治臭治澇，不可能現(xiàn)階段只做海綿，下一段只做內(nèi)澇，再過一階段做黑臭水體，必須用系統(tǒng)的觀念來考慮做這方面工作。
 

雨污混接、污水直排、水流不暢、底泥淤積、垃圾淤塞等一系列的問題，都是水環(huán)境治理內(nèi)容。以目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向相結(jié)合共同治理黑臭水體，需要開展系統(tǒng)的調(diào)查，對排口的水量水質(zhì)、河道的底泥的水質(zhì)還有支流的水量水質(zhì)都進(jìn)行了取樣。一開始跟傳統(tǒng)做法一樣，方案做出來存在很多疑問，所以后來改變了思路，反過來做這一系列的工作，做了很多檢測。13條河、31公里共查到了1400個排口，經(jīng)核算有3.42噸原生污水是排到河流的。13條河沿岸有52萬平方米的違章建筑，沿河違章建筑的水都是直排入河，這些管道里不僅僅是生活雜排水，還包括生活污水，所以沿河兩岸的違章建筑整治很重要。這13條河道還有8條的支流，對支流也要進(jìn)行一些措施，支流直接連接“城中村”，必須要做水量水質(zhì)調(diào)查。13條河道底泥的總量有61萬立方米，針對這個問題導(dǎo)向，然后通過系統(tǒng)的研究，通過理論的計(jì)算確定各個技術(shù)手段，對污染的復(fù)合的比例，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。
 

我們建立了水質(zhì)模型，數(shù)學(xué)模擬很重要，它可以把復(fù)雜的事情簡單化，針對這些問題如何來控制，目標(biāo)是要達(dá)到消除黑臭，達(dá)到Ⅴ類水，通過模型消減多少污染，這些污染物如何來分解，其中包括點(diǎn)源、面源治理，這些都要通過量化、通過模型做出來。大家不要把換水理解為簡單的換水，生態(tài)修復(fù)是長久的，通過這些量的分配，在源頭、點(diǎn)源來消減污染，通過系統(tǒng)研究來做一些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這個系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，比如說污水量3.42萬噸，污水廠實(shí)際只收到了1.28萬噸，另外2.04萬噸一定要截排，再難排的管道也要排，所以截污管道做了48公里。對于面的污染如何來做，我們要設(shè)計(jì)一定的調(diào)蓄池，來調(diào)蓄混接河流的污水，因?yàn)檫@些在短期內(nèi)不可能解決，所以設(shè)計(jì)了11處的調(diào)蓄池，把控源截污，點(diǎn)源、面源71%的污染源絕對控制住。

 第二是如何要清除河道的垃圾。我們設(shè)計(jì)中也要提出到底是采用干濕清淤還是半干濕清淤，針對不同的地點(diǎn)，不要簡單的清淤，清淤多少方要提出切合實(shí)際、行之有效的清淤方式，才能夠達(dá)到內(nèi)源治理的控制目標(biāo)。

第三是生態(tài)修復(fù)。在不同的階段不同的河道，結(jié)合景觀，我們進(jìn)行了現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合一些高校做的研究，來確定生態(tài)的修復(fù)方案。

第四是活水保質(zhì)。我們建立了水量模型，如何對現(xiàn)有的水廠進(jìn)行調(diào)整和改造，還有一系列河道中的引水泵站等，都是活水保質(zhì)水利方面的工作。

第五長制久清。要建立系統(tǒng)的制度和方案來做這個方面的工作。

最后是效果。通過整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和一些系統(tǒng)的研究，取得了比較好的效果。比如躍進(jìn)河是水系不暢現(xiàn)象最顯著的一條河道，有嚴(yán)重的斷點(diǎn)，也有兩條城中村的排污溝。這些河道的水是重度黑臭，溶解氧和ORP都很低，通過整治，很震撼。水量水質(zhì)，改造前透明度只有21cm，改造后達(dá)到38cm，COD原來是70mg/L，治理后降低到17mg/L，取得了比較顯著的效果。

第二條河道是白湖亭河，也是一條重度黑臭河道，透明度差、溶解氧和ORP較低，COD較高。目前的狀況也是管網(wǎng)不完善，一條河道中間有228個排口，這些數(shù)據(jù)都是很觸目驚心的，這條河道截污只有1公里，長度是4.7公里，有1公里的斷頭，1公里中間也有268個排口，污水量有6000多噸，原生污水排入4公里的河道，河水水質(zhì)很差。 改造前COD達(dá)到是328mg/L，治理以后的27mg/L。
 

第三條河道是龍津躍進(jìn)連通河，同樣存在這問題，1公里的河道排口40個，也有直排的污水，這條河治理前COD是139mg/L，治理后是16mg/L。
 

福州項(xiàng)目最開始采用了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，沒有得到政府領(lǐng)導(dǎo)和專家的認(rèn)同，后來轉(zhuǎn)變了思路，采用系統(tǒng)的方案，從系統(tǒng)調(diào)查開始，系統(tǒng)規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)，然后通過一些系統(tǒng)理念來把整個河道消除黑臭，現(xiàn)在只是達(dá)到了消除黑臭，如何恢復(fù)Ⅴ類水還是要有一定的工作量，目前還在不斷地做這方面工作。