導(dǎo)語:合流制溢流(CSO)污染控制是我國海綿城市建設(shè)與黑臭水體整治中的一個重點與難點,也是一項長期而艱巨的任務(wù)?;疑c綠色設(shè)施結(jié)合作為CSO污染控制的一項重要策略,在美國應(yīng)用較早并取得了良好效果。通過分析美國應(yīng)用綠色基礎(chǔ)設(shè)施(GI)控制CSO污染的背景,對紐約市、圣路易斯都會區(qū)、亞歷山德里亞市三個典型地區(qū)的CSO污染控制實例展開重點剖析,并結(jié)合其他城市灰綠設(shè)施應(yīng)用概況的整體分析,對我國CSO污染控制的現(xiàn)狀和問題提出了值得重視與借鑒的幾點經(jīng)驗:①法規(guī)政策及責(zé)任部門的管控與導(dǎo)向;②CSO污染控制的長期規(guī)劃指引;③不同地區(qū)CSO污染控制策略的差異性;④通過技術(shù)經(jīng)濟分析優(yōu)化灰綠設(shè)施組合;⑤CSO污染控制子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào);⑥建設(shè)雨污分流改造的針對性;⑦實施適時評估調(diào)整控制策略。
合流制溢流(CSO)污染是我國許多城市尤其一些大城市水環(huán)境治理中亟待解決的重大難題。關(guān)于合流制排水系統(tǒng)及其溢流污染的控制,我國近年來發(fā)布的一些新編或修編的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有較大的突破,已經(jīng)從過去簡單化的“合改分”向綜合整治轉(zhuǎn)變,并開始重視應(yīng)用綠色基礎(chǔ)設(shè)施(GI)來控制CSO污染,如2017年版《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》(GB 50318-2017)指出,合流制區(qū)域應(yīng)優(yōu)先構(gòu)建源頭減排系統(tǒng)以減少進入管網(wǎng)的徑流量。我國一些學(xué)者也從策略與決策、系統(tǒng)構(gòu)建、技術(shù)措施、模型模擬等不同方面,進行了綜合灰色和綠色基礎(chǔ)設(shè)施控制CSO污染的相關(guān)研究。
我國CSO污染控制的前期實踐探索以灰色策略為主,如上海、昆明等城市為改善水環(huán)境質(zhì)量,開展了截污干管、CSO調(diào)蓄池等項目建設(shè);廣州市正在建設(shè)我國首個深層隧道調(diào)蓄工程,以緩解溢流污染及內(nèi)澇問題;不少城市制定及實施了雨污分流的改造計劃;此外,一些大城市也開展了調(diào)蓄隧道或調(diào)蓄池的可行性研究及相關(guān)規(guī)劃。近年來,隨著海綿城市建設(shè)與黑臭水體整治的推進,城市雨水與合流制溢流污染的控制任務(wù)更加緊迫,一些城市逐步開展灰色與綠色設(shè)施的結(jié)合建設(shè),如池州、常德、嘉興等城市綜合規(guī)劃實施了CSO調(diào)蓄池、生物滯留措施等。
整體而言,我國專業(yè)領(lǐng)域?qū)狭髦葡到y(tǒng)改造及溢流污染控制的認(rèn)識逐漸清晰,技術(shù)水平和工程實施能力都快速提高,但在灰綠設(shè)施結(jié)合的CSO污染控制策略制定和實施過程中,還缺乏強有力的支撐和保障,仍具有一定盲目性,存在系統(tǒng)性和科學(xué)性不足等許多問題。
美國開展CSO污染治理工作已有數(shù)十年歷史,在世界范圍內(nèi)較早的推廣灰綠設(shè)施結(jié)合的方法控制CSO污染,整體上取得了良好效果,其中不乏可借鑒經(jīng)驗值得我國參考。
1美國CSO污染控制“綠色化”的背景
美國于20世紀(jì)中葉開始對CSO污染控制的研究工作,聯(lián)邦環(huán)保局將CSO污染納入到污染物排放許可證制度(NPDES)中進行管控,并出臺CSO控制政策明確要求各地實施九項最基本控制措施(Nine Minimum Control Measures)、編制CSO長期控制規(guī)劃等。21世紀(jì)初期及以前,美國CSO污染控制以管網(wǎng)雨污分流、截流管道修建、調(diào)蓄池及隧道建設(shè)、污水處理廠升級改造等灰色策略為主,雖有一些綠色屋頂、雨水?dāng)嘟拥菺I項目,但由于缺乏完善的性能參數(shù)及可靠性驗證,在CSO控制規(guī)劃與實踐中并未大范圍、系統(tǒng)性的應(yīng)用。
隨著CSO污染控制的持續(xù)推進,在取得一定效果的同時,多地也暴露出資金支付困難、空間限制、環(huán)境影響等一系列問題,僅依靠灰色設(shè)施已難以滿足CSO污染控制及城市可持續(xù)發(fā)展的需求。而21世紀(jì)以來,GI的發(fā)展與實踐經(jīng)驗的積累,其顯著的綜合效益受到廣泛關(guān)注。2007年聯(lián)邦環(huán)保局正式發(fā)布聲明推廣使用GI緩解CSO污染和其他城市水問題,并鼓勵將GI納入CSO長期控制規(guī)劃。接下來幾年里,聯(lián)邦環(huán)保局相繼發(fā)布了《綠色長期控制規(guī)劃模板:小型社區(qū)CSO控制規(guī)劃工具》、《綠色化CSO控制規(guī)劃:GI控制CSO的規(guī)劃與模擬》等系列文件,進一步推進與指導(dǎo)GI與CSO長期控制規(guī)劃的整合。為更好實現(xiàn)市政雨污水綜合管理,2012年聯(lián)邦環(huán)保局發(fā)布了《市政雨污水綜合規(guī)劃方法框架》,將CSO污染控制與雨水、污水等水問題相協(xié)調(diào),強調(diào)了GI應(yīng)用于流域綜合管理的重要性。
地方政府多以與聯(lián)邦環(huán)保局或州政府協(xié)商簽署CSO裁定協(xié)議(Consent Decree)的形式,作為當(dāng)?shù)谻SO污染控制的重要法律性依據(jù)。為更有效推進CSO污染控制策略的“綠色化”,紐約、費城、克里夫里等多地紛紛在CSO裁定協(xié)議中加入GI相關(guān)條款;其中部分地區(qū)對實施GI提出了強制性量化要求,如克利夫蘭規(guī)定在8年內(nèi)至少投資4200萬美GI控制16.7萬m3年溢流量。比較分析不同地區(qū)的CSO裁定協(xié)議,可以看出,早期的裁定協(xié)議中更多將GI作為環(huán)境補充項目或額外投資項目,而近期的協(xié)議中更多將GI整合到CSO污染控制的規(guī)劃方案中,體現(xiàn)了美國多地在GI應(yīng)用策略上的重要轉(zhuǎn)變。
2美國CSO污染控制灰綠設(shè)施結(jié)合案例及分析
2.1美國CSO污染控制灰綠設(shè)施結(jié)合典型案例
美國不同地區(qū)在運用灰綠設(shè)施結(jié)合方法控制CSO污染中既有一定共性,又兼具不同特點。根據(jù)城市規(guī)模、現(xiàn)狀條件及問題、控制策略等不同方面特征,選取紐約市、圣路易斯都會區(qū)、亞歷山德里亞市三個典型案例進行重點剖析。
① 紐約市
紐約市是美國人口最多的城市,排水面積的70%為合流制區(qū)域,其中72%為不透水表面。巨大的人口和發(fā)展壓力,以及較高的合流制及硬化面積比例,一定程度上反應(yīng)了許多大型城市在CSO污染控制中面臨的普遍問題。
紐約市于20世紀(jì)50年代開始對CSO污染的研究與評估工作,是美國較早開展溢流污染控制的城市之一。在前期的探索中,紐約市以調(diào)蓄設(shè)施建設(shè)、污水廠升級改造等為主。1972年紐約市首座CSO調(diào)蓄設(shè)施竣工,有效存儲容積4.5萬m3,并在20世紀(jì)90年代相繼開展其他CSO調(diào)蓄設(shè)施的設(shè)計與實施工作。20世紀(jì)70年代中期到80年代中期,紐約市投入大量資金對當(dāng)?shù)匚鬯畯S的二級處理工藝進行升級改造,有效提高了對CSO污染物的處理水平。此外,紐約市還積極實施了設(shè)施運行系統(tǒng)優(yōu)化、管道清理、水體漂浮物控制、河道整治等措施。在CSO污染控制取得一定效果的同時,昂貴的建設(shè)費用、巨大的環(huán)境及社會影響給紐約市帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。
為響應(yīng)國家政策及滿足自身發(fā)展需求,2008年紐約市開始實施可持續(xù)雨水管理規(guī)劃,推廣GI應(yīng)用于城市住宅、街道、公園等新建及改造項目中,是紐約市雨水管理“綠色化”的重要轉(zhuǎn)折點。為更規(guī)范明確地實施GI控制CSO污染,2010年紐約市發(fā)布《綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃》,制定了一項灰綠設(shè)施結(jié)合策略,計劃到2030年實施GI控制10%合流制區(qū)域不透水面積上的25.4mm降雨,建設(shè)29億美元高性價比的灰色設(shè)施,優(yōu)化現(xiàn)有排水系統(tǒng),開展適應(yīng)性管理(Adaptive Management)及公眾參與等。所謂的“適應(yīng)性管理”是指對實施的項目進行監(jiān)測與評估,并依據(jù)反饋信息及時對控制策略進行優(yōu)化調(diào)整。2012年紐約市修改CSO裁定協(xié)議,宣布取消14億美元的調(diào)蓄設(shè)施、污水廠擴建等項目,推遲20億美元的灰色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),并籌備1.87億美元用于首個5年的GI建設(shè)。此外,紐約市環(huán)保局還承諾將GI納入到CSO長期規(guī)劃的編制中,細化GI具體的實施區(qū)域和技術(shù)措施。
編輯:王媛媛
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