淺論上海城市排水系統(tǒng)體制規(guī)劃的可持續(xù)性發(fā)展

王韋華
(上海市城市排水市中運(yùn)營(yíng)有限公司,上海 200041)

　　摘 要:上海以“治水為中心，治污為核心”的截污治污和河道整治，在水環(huán)境治理和保護(hù)上確實(shí)獲得一定的成效，實(shí)現(xiàn)近期規(guī)劃目標(biāo)。但排水系統(tǒng)改造在工程實(shí)踐中也暴露出許多矛盾和問題，嚴(yán)重制約了水污染控制和水生態(tài)環(huán)境保護(hù)效果。圍繞成功舉辦2010年上海世博會(huì)而亟待解決的重大水問題，作為上海世博會(huì)的建設(shè)，城市讓生活更美好，迫切需要建設(shè)一種可持續(xù)性的、生態(tài)型的新型城市排水系統(tǒng)。
　　關(guān)鍵詞:世博會(huì) 排水系統(tǒng)體制 可持續(xù)性發(fā)展

An overview of the Sustained Development of Shanghai City Sewer System

WangWei Shanghai Central Municipal Drainage CO.,LTD.

Abstract: “Centered by water treatment with focus on pollution control” as an initiative in retaining and controlling pollution, and waterway realignment, Shanghai has made significant environment improvement, and achieved the short term goal. However many issues immerged in the process and limited the effectiveness of pollution control and ecological improvement. With the fast approaching of Shanghai World Expo 2010, the major water quality issues must be resolved. A sustained and ecological model of city sewer system is the insurance for the success of Shanghai World Expo 2010, as well as the quality living in Shanghai.

Key words:world‘s fair, sewer system, sustained development

前言

　　上海世博園選址在黃浦江兩岸濱水區(qū)?！八笔秦灤┥虾Ｊ啦﹫@設(shè)計(jì)的重要特色，一個(gè)潔凈的生態(tài)水環(huán)境將使世博園區(qū)的環(huán)境更為優(yōu)美寧?kù)o，更富有回歸自然，接近自然的感覺。充分體現(xiàn)人與自然和諧相處和上海這座現(xiàn)代化國(guó)際大都市與水相依美好生活的魅力。但目前黃浦江的水問題令人擔(dān)憂，面臨安全防汛壓力大、水環(huán)境污染和水生態(tài)破壞等問題，已直接影響到上海的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，離成功舉辦世博會(huì)的要求有著很大的差距。作為上海世博會(huì)的建設(shè)，城市讓生活更美好，迫切需要建設(shè)一種可持續(xù)性的、生態(tài)型的新型城市排水系統(tǒng)。
　　城市排水系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，它通常由排水管網(wǎng)和污水處理廠組成。對(duì)于生活污水、工業(yè)廢水和雨水所采用的不同排除方式所形成的排水系統(tǒng)，稱作排水系統(tǒng)體制。城市排水系統(tǒng)體制的選擇是城市排水系統(tǒng)規(guī)劃中首要問題，它影響排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和管理，對(duì)城市規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)影響深遠(yuǎn)。本文通過對(duì)上海排水系統(tǒng)過去和現(xiàn)有思想和理念的局限性進(jìn)行探索，進(jìn)而闡述排水系統(tǒng)在功能、規(guī)劃和設(shè)計(jì)方面可持續(xù)發(fā)展的必然性。

1 上海排水系統(tǒng)的體制變遷和發(fā)展

1.1直排式合流制排水系統(tǒng)
　　上海開埠前，城區(qū)建有傳統(tǒng)的排水溝渠，雨、污水就近排入河道。開埠初，租界在辟路的同時(shí)，只在路旁挖明溝或暗渠。1862年起，英、法租界相繼開始規(guī)劃和建設(shè)雨水管道。這些管道都是以黃浦江、蘇州河、虹口港和肇嘉浜等作為泄水河道。當(dāng)時(shí)各地區(qū)各自為政，采用的設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)各不相同，管網(wǎng)不成系統(tǒng)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，排水不暢，在暴雨期間很多地區(qū)積水嚴(yán)重。
1.2直排式合流制為主，不完全分流制為輔
　　20世紀(jì)初，西式建筑啟用衛(wèi)生水廁，大量未經(jīng)處理的污水排入河道，造成嚴(yán)重水質(zhì)污染。1921年起，公共租界相繼埋設(shè)糞便污水管道，建造北區(qū)污水處理廠等3座采用活性污泥法的污水處理廠，部分地區(qū)實(shí)行雨、污水不完全分流制，全市多數(shù)地區(qū)的排水管網(wǎng)為雨、污水合流制。到1949年，共有雨水管道531.5km，雨水泵站11座，排水能力為16m³/s；污水管道117km，污水處理廠3座，日處理能力為3.55萬(wàn)立方米；排水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不全。
1.3 完全分流制和直排式合流制并存
　　50年代，市政府先后作出開辟新居住區(qū)、近郊工業(yè)區(qū)和衛(wèi)星城的建設(shè)部署并確定新區(qū)建設(shè)時(shí)，采用雨、污水分流制的排水體系。近10年間，在新居住區(qū)建設(shè)6個(gè)污水排放系統(tǒng)和6座小型污水處理廠；在新建工業(yè)區(qū)中建有閔行、桃浦等3個(gè)污水系統(tǒng)和處理廠。同時(shí)還對(duì)原有3座污水處理廠進(jìn)行技術(shù)改造。1983年，市政府對(duì)污水治理提出“綜合治理，管治并舉”的方針，采取分流制和合流制并存，集中和分散相結(jié)合的原則，以集中治理為主進(jìn)行建設(shè)。為住宅建設(shè)服務(wù)，新、改建曲陽(yáng)、天山、龍華、閔行等中型規(guī)模污水處理廠，以及泗塘、吳淞等4座小型污水處理廠。城市污水處理工程得到相應(yīng)重視。
1.4 截流式合流制排水系統(tǒng)成為主體
　　80年代，國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，市區(qū)污水量每日約為490m³，未經(jīng)任何處理通過合流管道直接排入黃浦江、蘇州河等河道，以致嚴(yán)重污染了河水水質(zhì)。為此合流污水治理一期工程、污水治理二期工程相繼動(dòng)工，分別截流蘇州河兩岸及黃浦江沿岸的合流污水和生活污水，并排放至長(zhǎng)江大水體擴(kuò)散稀釋。近期將竣工投入使用的污水治理三期工程是又一重大截污治污工程，該工程建成后，使污水收集、處理系統(tǒng)在整個(gè)中心城區(qū)覆蓋面擴(kuò)大，形成石洞口、竹園、白龍港等污水排放系統(tǒng)，極大地削減了黃浦江、蘇州河和中小河流的污染壓力。為水生態(tài)環(huán)境的修復(fù)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。
1.5截流式合流制和雨污分流制組合系統(tǒng)
　　隨著上海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，上海已分別在三個(gè)最大的外排系統(tǒng)末端建設(shè)污水處理廠，使其達(dá)到一定的要求后排入接納水體，上海市為充分利用新建污水收集系統(tǒng)，將合流一期、二期污水收集系統(tǒng)附近的污水處理廠取消，原有污水管網(wǎng)納入合流一期、二期系統(tǒng)保留了8座離污水收集主干網(wǎng)較遠(yuǎn)的城市污水處理廠，將其改建，增加脫氮除磷功能。

2 上海城市排水系統(tǒng)體制科學(xué)研究的現(xiàn)狀與面臨挑戰(zhàn)

　　作為特大型城市的上海，近 150 年來， 隨著城市化進(jìn)程不斷加快，地下管線也不斷更新，在新建的采用雨污分流排水系統(tǒng)的同時(shí)，也存在大量的老的雨污合流排水系統(tǒng)。城市排水體制和管道系統(tǒng)是整個(gè)水污染控制和水生態(tài)環(huán)境保護(hù)體系中的重要環(huán)節(jié)。由于防汛壓力大、河道污染嚴(yán)重，上海在排水系統(tǒng)規(guī)劃中著重于及時(shí)排除雨、污水，防止市區(qū)內(nèi)澇和集中處理污水，達(dá)標(biāo)排放，防止公共水域水質(zhì)污染這兩項(xiàng)功能。在城市排水方面一直以來偏重于污水處理技術(shù)研究，對(duì)城市排水體制方面的關(guān)注極少，科技進(jìn)步對(duì)城市排水管網(wǎng)領(lǐng)域的推動(dòng)作用不大，作為一個(gè)整體系統(tǒng)，城市排水管網(wǎng)領(lǐng)域的現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)已大大落后，與先進(jìn)的城市污水處理理論與技術(shù)形成強(qiáng)烈反差^[1]。在對(duì)待城市排水體制和和雨水問題上，主要還停留在單純“排放”的思考上，靠分流制來解決點(diǎn)源污染，而忽視雨水資源的保護(hù)利用與城市生態(tài)的關(guān)系，忽視雨水的排放和非點(diǎn)源污染的關(guān)系。實(shí)際上，僅靠分流制解決點(diǎn)源污染，隱患較多。^[2]
　　目前為減少合流制系統(tǒng)初期雨水對(duì)蘇州河的污染，上海也在加緊對(duì)合流制排水系統(tǒng)初期雨水污染控制的研究，總體目標(biāo)服務(wù)于合流污水調(diào)蓄池的建設(shè)，對(duì)初期雨水進(jìn)行調(diào)蓄處理并配套相應(yīng)的管理措施，以工程措施和非工程措施相結(jié)合，加強(qiáng)污染源頭的治理與控制，實(shí)行防洪與面源污染控制并重的城市排水綜合管理?？梢姡屈c(diǎn)源污染已逐漸引起了重視，降雨徑流水質(zhì)特性、雨水處理技術(shù)、徑流污染防治等方面也有了不少成果，但從排水體制整個(gè)系統(tǒng)來探討研究非點(diǎn)源污染控制還有欠缺。^[3]
　　排水體制的合理選擇，不僅關(guān)系到城市雨污水的收集排放，而且關(guān)系到水資源和環(huán)境保護(hù)是否符合城市生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展的要求。

3 制約上海城市排水體制可持續(xù)發(fā)展的五大因素

3.1嚴(yán)重的雨污水管混接抵消了分流的作用，污染依舊，效益降低
　　中心城區(qū)的雨污分流制排水系統(tǒng)存在大量的雨污混接現(xiàn)象：新建污水管接不進(jìn)原有污水系統(tǒng)，而接入市政雨水系統(tǒng)，造成雨污水系統(tǒng)局部連通。在民用建筑內(nèi)部裝修過程中，改變建筑功能，如將陽(yáng)臺(tái)改成廚房，甚至改成廁所，以致原設(shè)計(jì)的陽(yáng)臺(tái)雨水落水管成為生活污水管，其出水接入雨水系統(tǒng)。有的原辦公建筑改成餐飲業(yè)或娛樂業(yè)，造成整個(gè)市政排水系統(tǒng)的不良運(yùn)行，這些有意混接，只顧解決眼前問題，犧牲長(zhǎng)遠(yuǎn)環(huán)境利益的做法造成分流制排水系統(tǒng)失敗。
3.2 污水廠數(shù)目減少，不利于污水再生回用事業(yè)發(fā)展
　　建設(shè)大型污水處理廠可以發(fā)揮規(guī)模效益，降低建設(shè)費(fèi)用，但這種觀點(diǎn)并沒有考慮到污水再生回用的因素，如果考慮到再生水的回用所需鋪設(shè)的輸水管道、提升泵站等費(fèi)用，考慮到改善城市水環(huán)境以及因?yàn)槲鬯偕赜枚鴾p輕城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，那么可以肯定，在城市下游建立集中的大型污水處理廠在經(jīng)濟(jì)上并不是最優(yōu)的，也是和促進(jìn)污水再生回用相悖的。
3.3雨水資源大量流失，地下水位和地面下沉，水澇增加，城市生態(tài)環(huán)境惡化
　　隨著城市化的發(fā)展，樹木、農(nóng)作物、草地等面積逐步減小，工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)的面積不斷增加，使相當(dāng)部分的流域?yàn)椴煌杆乇硭娲?，減少了蓄水空間。由于不透水地表的入滲量幾乎為零，使雨水徑流總量增大，地區(qū)的入滲量減小，地下水補(bǔ)給量相應(yīng)減小，地下水位逐年下降；另一方面大量地排放雨水又帶來城市水澇、城市生態(tài)環(huán)境惡化等一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題,城市雨水利用隨著城市化帶來的水資源緊缺和環(huán)境與生態(tài)問題應(yīng)引起我們的重視。
3.4 污水收集系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然滯后
　　目前中心城區(qū)污水輸送、處理的框架雖已基本建成，但污水收集系統(tǒng)還有不少空白點(diǎn)，沿河污染源錯(cuò)綜復(fù)雜、面廣量大，特別是城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)污水直排現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重，仍有不少企業(yè)、作坊在直排或偷排超標(biāo)廢水入河。上海的污水收集率和處理率盡管處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，但相比發(fā)達(dá)國(guó)家還有差距，預(yù)計(jì)2008年上海城鎮(zhèn)污水處理率達(dá)到75％，而美國(guó)和德國(guó)的污水處理率在2004年以前已達(dá)到了90~100%，韓國(guó)達(dá)到90%，日本也達(dá)到了78%。^[4]
3.5排水系統(tǒng)泵站放江對(duì)河道的污染嚴(yán)重
　　無(wú)論是分流制還是合流制系統(tǒng)，其出流污染的主要來源均為管道沉積、地表徑流、旱流污水，其中約60%的出流污染負(fù)荷來自管道沉積物的沖刷，從合流制溢流污染和分流制初期雨水的污染所產(chǎn)生的后果來講，上海市合流制、分流制系統(tǒng)都不具有工程意義上的初期效應(yīng)。

4水污染控制和水生態(tài)環(huán)境保護(hù)效果不容樂觀

　　據(jù)環(huán)境部門最近對(duì)上海主要河道的斷面監(jiān)測(cè)，上海符合飲用水水源國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的地表水僅剩下1％，劣V類水質(zhì)卻占到68.6％。黃浦江被稱為上海的“母親河”，上海市民80％的飲用水來自黃浦江。盡管近年來上海市政府加大了對(duì)黃浦江環(huán)境整治力度，但“隱形”污染依然觸目驚心。目前，每天仍有數(shù)百萬(wàn)噸廢污水排入黃浦江，一年則高達(dá)20億噸，比全年平均降水產(chǎn)生的徑流量還多，致使黃浦江及其支流的水質(zhì)終年維持在Ⅲ類至V類之間(國(guó)家規(guī)定飲用水水源水質(zhì)必須在Ⅱ類水以上)，這已經(jīng)給黃浦江上游水源保護(hù)區(qū)形成較大壓力。由于黃浦江取水量的不斷增加，而上游來水不足以稀釋排入的污水，影響到黃浦江的自凈能力，加重了水質(zhì)污染程度。同時(shí)，又因黃浦江是潮汐型河流，咸潮入侵更使得黃浦江下游污水上溯，對(duì)城區(qū)的水廠取水口造成極大威脅,上海已成為典型的水質(zhì)性缺水城市。

5 21世紀(jì)上海建設(shè)可持續(xù)性的、生態(tài)型的新型城市排水系統(tǒng)展望與對(duì)策

5.1 世博將是帶動(dòng)生態(tài)環(huán)境“起飛”的最好契機(jī)
　　上海世博會(huì)是世博會(huì)154年的歷史上首次以“城市”作為主題，表達(dá)了全人類對(duì)未來美好生活的追求，并圍繞主題承前啟后，探索城市未來發(fā)展的前景。世博會(huì)將帶來一個(gè)新的學(xué)科：一個(gè)支撐城市和自然和諧發(fā)展的和諧城市新概念，即生態(tài)城市。圍繞生態(tài)城市，世博在環(huán)境保護(hù)與資源循環(huán)利用上有六大科技項(xiàng)目，“人水和諧項(xiàng)目”是其中之一。這一項(xiàng)目研究目標(biāo)主要包括世博園區(qū)提供優(yōu)質(zhì)安全供水技術(shù)；實(shí)現(xiàn)園區(qū)的雨水和污水的資源化利用；提供園區(qū)水景觀建設(shè)和水生態(tài)修復(fù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的組合技術(shù)；實(shí)現(xiàn)給水一污水一水資源循環(huán)永續(xù)。有專家建議，到2010年科技發(fā)展將取得許多新突破，整個(gè)世博場(chǎng)館可以借此打造成生態(tài)建筑。屋頂會(huì)大量使用上海研發(fā)的濾水膜，天上降下的雨水經(jīng)過層層過濾，可以直接用來飲用，水質(zhì)還超過桶裝飲用水。世博科研項(xiàng)目向我們傳遞了這樣的信息，雨水的收集利用和污水回用是保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
5.2 上海城市排水系統(tǒng)體制可持續(xù)規(guī)劃目標(biāo)和對(duì)策
　　在污水深度處理、超深度處理和污水再生利用已經(jīng)實(shí)用化了的今天，上海排水系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)中如果還只停留在如何盡快地將城市雨水直接排放和簡(jiǎn)單地依賴“雨污分流”等傳統(tǒng)觀念上，已明顯地不能滿足現(xiàn)代城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求。作為百年大計(jì)的城市排水系統(tǒng)，應(yīng)與城市雨水資源的利用相結(jié)合，與城市徑流污染控制相結(jié)合，與削弱城市徑流和水澇相結(jié)合，與城市的生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，應(yīng)建設(shè)一種符合可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)型的新型體系。
5.2.1排水系統(tǒng)體制規(guī)劃與城市雨水資源利用相結(jié)合
　　城市雨水資源利用涉及到城市雨水資源的科學(xué)管理、雨水徑流的污染控制、雨水作中水等雜用水源的直接收集利用、用各種滲透設(shè)施將雨水回灌地下的間接利用、城市生活小區(qū)水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)及其生態(tài)環(huán)境建設(shè)等方面，是一項(xiàng)涉及面很廣的系統(tǒng)工程。我國(guó)雨水資源利用盡管有悠久的歷史，但真正意義上的城市雨水利用研究與應(yīng)用卻開始于20世紀(jì)80年代，發(fā)展于90年代。但總的來說技術(shù)還較落后，缺乏系統(tǒng)性，更缺少法律法規(guī)保障體系。發(fā)達(dá)國(guó)家的雨水資源利用技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化階段,他們的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)值得我們國(guó)內(nèi)借鑒。城市雨水資源利用是一項(xiàng)造福子孫后代的系統(tǒng)工程，應(yīng)納入排水系統(tǒng)體制規(guī)劃。
5.2.2 排水系統(tǒng)體制規(guī)劃與源頭污染控制和終端污染控制相結(jié)合
　　因地制宜地選擇排水體制，可能是保留并改造原有較完善的合流制，也可能是新型的混合制或不完全分流制等，但必須考慮投資效益。分流制耗資巨大，合流制改造為分流制影響范圍大，耗時(shí)長(zhǎng)，技術(shù)上又不足以有效地防止城市雨水徑流對(duì)水體的繼續(xù)污染，瑞典在八十年代初就放棄了市政管網(wǎng)雨污分流的思想,而是采用修建雨水入滲和雨水滲透設(shè)施來減緩暴雨徑流^[5]，削減城市洪峰和水澇,以緩解地面下沉和改善城市生態(tài)，減少并控制合流制溢流污染和分流制初期雨水的污染。
5.2.3 排水系統(tǒng)體制規(guī)劃與城市的生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合
　　21世紀(jì)的上海排水系統(tǒng)體制規(guī)劃原則應(yīng)重在污水再生，回收利用于工業(yè)生產(chǎn)和市政用水；重在雨水調(diào)蓄、貯存和開發(fā)利用，這是規(guī)劃原則的根本變革。^[6]在規(guī)劃中應(yīng)調(diào)查現(xiàn)有和潛在的再生水需求，結(jié)合城市的功能分區(qū)以及現(xiàn)有排水系統(tǒng)現(xiàn)狀，從方便于污水再生利用的目的出發(fā)，恰當(dāng)?shù)貏澐峙潘謪^(qū)，確定污水再生水廠的個(gè)數(shù)和位置，做到適度集中，以便節(jié)省污水收集處理、再生利用的整套系統(tǒng)的投資和日常能耗，降低再生水成本。在規(guī)劃設(shè)計(jì)污水處理廠時(shí)，將它視為污水凈化再生水廠或工業(yè)供水廠，全面規(guī)劃設(shè)計(jì)污水再生凈化的全流程，應(yīng)特別重視污水深度處理并考慮超深度處理的可能，因?yàn)槲鬯疃忍幚砼c再生回用勢(shì)在必行。

6 結(jié)束語(yǔ)

　　上海21世紀(jì)的城市排水系統(tǒng)將成為城市用水健康循環(huán)，恢復(fù)水環(huán)境的生命線工程，它的任務(wù)早就超出了排除雨污水、保護(hù)城市生活環(huán)境、防止公共水域污染的范疇。
　　城市排水系統(tǒng)將成為用水健康循環(huán)的紐帶、資源與能源回收的基地，起著社會(huì)水循環(huán)與自然水文循環(huán)和諧連接的橋梁作用。
　　世博會(huì)本身不能改變一個(gè)城市的狀況，但它能起到一種催化劑的作用，加速先前就已經(jīng)啟動(dòng)的改革舉措。它不是奇跡，只是一個(gè)完成計(jì)劃的時(shí)間。世博會(huì)不是一條終止線，而是城市發(fā)展新階段的起點(diǎn)。為了讓世博科技成果延讀下去，必須規(guī)劃建設(shè)一個(gè)可持續(xù)性的、生態(tài)型的新型城市排水系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn):

[1] 周玉文.城市排水管網(wǎng)事業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)[J].給水排水. 2003,29(2):137.
[2] 洪嘉年.對(duì)城市排水工程中排水制度的思考[J].給水排水.1999, 25(12):51～52.
[3] 郭利平,李德旺,韓小波.城市非點(diǎn)源污染治理與資源化技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2006 ,29(1):57～59.
[4] 唐建國(guó). 德國(guó)污水處理廠水質(zhì)狀況介紹[J].給水排水.2006 32（9）:15-16.
[5] Jago R..Overflow Management for CSO Control. In Proceedings Of 3rd South Pacific Stormwater Conference, Auckland, New Zealand, 2003.
[6]郭曉,張杰.中國(guó)都市排水系統(tǒng)功能的變革[J].中國(guó)給水排水. 2005,21(10):21~24