仇保兴海绵城市 仇保兴:城市黑臭河道治理协同海绵城市建设
源世界导读】:在贯彻国务院“水十条”同时,还要落实海绵城市的建设,将两者协同起来是每一位水科技人员必须要面对的带有紧迫性的课题。本文着重从两个方面进行阐述城市黑臭河道治理协同海绵城市建设:一是城市河道治理的紧迫性和难点;二是协同治理的案例和方法。
(本文根据国务院参事;住房和城乡建设部原副部长;中国城市科学研究会理事长仇保兴博士在第十届中国城镇水务发展大会开幕式暨综合论坛所做主题报告《城市黑臭河道治理协同海绵城市建设》一文整理,并经由作者授权刊载。转载须经正式许可。)
在贯彻国务院“水十条”同时,还要落实海绵城市的建设,将两者协同起来是每一位水科技人员必须要面对的带有紧迫性的课题。今天,我跟大家交流的是城市黑臭河道治理协同海绵城市建设。着重从两个方面进行阐述:一是城市河道治理的紧迫性和难点;二是协同治理的案例和方法。
一、城市河道治理的紧迫性和困难
我国正处在由工业化推动的城镇化发展阶段。在这个阶段,环境治理,特别是水环境治理明显滞后于经济的发展和人民群众对生活环境的要求。目前,全国的地表水近1/10水质是劣五类,24.6%的重点湖泊水库呈富营养状态,全国4778个地下水质监测点中,较差的比例为43.9%,极差的比例为15.9%。我特别要指出的是,有些省城市里有水皆臭,而且相关部门负责人还不以为然。
黑臭河道对水安全、投资环境,以及民众生活影响巨大。李克强总理曾明确指出:“水污染直接关系人们每天的生活,直接关系人们的健康,也关系食品安全,政府必须负起责任,向水污染宣战,拿出硬措施,打好水污染防治“攻坚战”,建立防止“反弹”的机制,以看得见的成效回应群众关切,推进绿色生态发展。
”从这段话可以看出,如果不进行黑臭河道的治理,就无法修复水生态、保障水安全,更谈不上取信于民和绿色发展。作为水污染的重灾区,必须加大干预力度,才能恢复城市河道的绿色生态。
城市河道黑臭成因复杂。一方面是生活污水的排放,在没有抽水马桶、洗衣机之前,城市河道由于自净功能,水质基本是干净的,市民可以游泳,但在使用上述设备不到两年的时间内,城市河道由于无法消纳生活污水,河道全都变成了黑臭水体。
降雨量较少、蒸发量大的干旱地区,尽管污水处理排放尾水已达标,但由于蒸发浓缩的原因变为黑臭水体了。另一方面是工业污水的排放,这对城市周边的水生态来说甚至是毁灭性的。此外,还有暴雨径流带来的污染,在降雨30分钟之内,地表径流水中COD的浓度300毫克视为正常。
以上这些污染物使得原来已经净化或具有净化能力的水体瞬间又变成劣五类,这是不可预测的、颠覆性的。加之垃圾的倾倒、河床污泥的长期积存等等,使得城市黑臭河道的成因异常复杂,处理难度也随之增加。
许多城市河道虽然经过反复治理,但是效果不佳。简单分析原因,一是原有的治水方式错误破坏了水体的自我净化机制,例如常犯的错误是将河道设计建设成“三面光”,破坏了水生系统自净能力;二是缺乏知难而上的决心和方案,没有对城市主要污染源截污纳管;三是城市“面源污染”失控、暴雨初期径流污染直排河道水体。
经过三年的修编,国务院于今年4月正式发布《水污染防治行动计划》 (简称“水十条”)。明确提出:2020年七大重点流域水质优良(Ⅲ类或以上)比例达到70%以上(2030年75%以上)。地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内(2030年全消除),饮用水水源水质达到或优于Ⅲ类的比重高于93%(2030年达95%)。
李克强总理也在今年人代会报告中明确指出:环境污染是民生之患、民心之痛,要铁腕治理。
今年10月,国务院出台了《关于推进海绵城市建设的指导意见》,部署推进海绵城市建设,给黑臭河道治理带来机遇。根据指导意见,综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施。到2020年,城市建成区20%以上的面积达到“将70%的降雨就地消纳和利用”的目标要求;到2030年城市建成区80%以上要达到目标要求。
2015年起,要以解决城市内涝、雨水收集利用、黑臭水体治理为突破口,推进区域整体治理、逐步实现小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。
由此可见,以上这两项任务的紧迫性与艰巨性。
二、城市黑臭河道协同治理案例与方法
1、对生活污染和工业污染的截污纳管
上图显示的是著名的杭州西溪湿地。作为历史上盛名的景区由于西湖“一枝独秀”而被荒芜,十五年前湿地中还被农民承包放养了三万多头猪,猪粪直接排入水体滋养藻类作为鱼饲料,从而使流进西溪湿地的水是干净的,流出的水是黑臭的。
经过截污纳管和生态修复的系统治理,水体里增加了各种水生植物和生物膜,现在COD浓度超过50毫克/升的水流进去,出来的水变成了32毫克/升,这说明湿地发挥了“城市之肾”的功能截留了很大一部分污染物,而且这一状况正在日复一日地好转。
截污纳管的特点是:适用性广,已成为河道治理基础性工程;但必须结合道路、河道、堤坝、修建时一同进行;系统性强,毛细管、支管、主管成网配套才能发挥作用;投资大、工期长;污水管网漏损形成的污水溢漏难发现、难治理。
利用海绵城市的“渗、滞、蓄、用”等功能减少雨水径流排放和面源污染,把雨水初期径流量所达到的大量生活污染、面源污染控制在最低程度,这在技术层面简单易行,能与截污纳管相得益彰。
2、引水释污
上图是浙江大学玉泉校区的护城河。30多年来,这条河由于上游水源断绝再加上污染加剧长期黑臭,师生们意见很大。我任市长期间提出了如下治理方案:打一个隧道,抽取西湖死角的水冲洗浙江大学的护城河,流量仅每秒不到1立方米,但经三级迭水后水体含氧量提高三倍以上。经过以引水释污法为主的系统治理,原来黑臭的浙大老校区护城河,现在变得清澈见底,水草繁茂。
引水释污法是通过稀释污染和水动力强化进行清污,见效快,但局限性也很大:一是需要有水源;二是初期容易引发下游的污染;三是长期使用需消耗大量的能源。如果结合海绵城市的“蓄、净、用”功能,就地引雨水池蓄水释污,提高水的含氧量,还是可以规避上述局限性的。
3、人工增氧
广州猎德涌河治理前后的变化
人工增氧法适应性广,一般河道黑臭通常是由于有机物污染,可以结合城市景观进行联合创建。无论鼓风曝气或机械曝气,都具有见效快、投资适中、对周边影响小等优点。该方法缺陷在于:低水位时或通航的航道不适用;此外,水中溶解氧低于0.2mg/L时,有机物在厌氧菌作用下产生硫化氢等臭气;水位不足或淤泥未清时,易发低泥上翻形成恶臭。
猎德涌河在治理之前臭不可闻,污染非常严重,经过人工增氧的方法进行治理,水变清了,黑臭消除了,又明显改进了河道景观,成为民众喜爱的休息锻炼场所。
4、生物膜净化
生物膜需要介质体才可以生长,以产生对各种污染物的吸附的作用。生物膜净化的方法仅适用于有机污染不太严重的河道,只要设计得当,完全可以达到处理成本低、不耗能、占地少等效果。便于结合其他控污方法,形成较好的景观效果。缺点在于,重污染黑水中的有机负荷过高,生物膜会坏死脱落;大型河流或湖泊中由于生物膜净化比率过小导致使用效果不佳。
北京永定河治理前后
5、恢复自然河道
取消大量使用混凝土的水利护堤工程,恢复自然河道,不仅能够创造出优美的水景观,形成旅游热点。这种方法的优点是长期效益明显,维护成本不高,无能耗产生,并且保持了生物多样性;缺点是投资量较大,需要精心设计维护,且施工周期长。必须结合截污纳管等工程。有时会与城市防洪标准产生矛盾。
海绵城市建设中的“蓄水公园”能将自然景观“上岸入水”联成生物走廊,扩大其水体动植物和微生物品种和密度,协调处理水中的污染物。
6、生态浮床(人工生物浮岛)
该方法施工简便、成本低、易管理、不占地。具有美化景观、增强生物多样性等优点。缺点是,除南方外,不适用于冬季。且航运河道受限制。
通过与海绵城市建设相结合,采用智能仿生仿真水草,建设成蓄水池中的艺术性生态浮床,不受季节影响,净化效果可成倍提高。
7、 稳定塘(人工湿地)
上图为杭州孔家河,采用稳定塘为主的系统治理方式,使其水质逐步变好。稳定塘的优点是具有多功能净化、沉淀、代谢、水生物吸收、生物膜形成等作用,可以形成良好的水景观,不产生运行能耗。缺点是受地理条件限制,寒冷季节效果不佳,容易受到暴雨等地表面源污染的干扰影响。利用海绵城市街道边的小型湿地截污可以增强稳定池功能 。
8、水下生态修复(微生物法)
上图为杭州的赵家滨河,治理前水体非常臭,采用水下生态修复(微生物法)治理后,水体清澈。
这种方法的优点是生态安全性好、见效快(10~20天见效),费用低、操作简单、适应性广;缺点是,要求水体不含有灭菌作用的化学物质,选种时间长,需要定期投放、观察、气温影响敏感,对流动性大的水体不适用。
海绵城市建设能够产生综合效应,把生物治理从小水塘开始就分级投放,整个水体都可以进行生物处理,形成系统的生物链、生物膜、水面、水下综合治理体系,能够达到非常好的效果。
三、总结
以上八种黑臭河道一般都是相互组合形成综合的治理方案,尽可能少用化学药物灭藻、化学脱臭等有环境影响的治理方案。在此基础上结合海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”等功能整体规划,并分雨水流向区块系统治理就能够有效防止“污染反弹”。
河道污染治理与海绵城市建设结合系统庞大、影响因素大增,必须采用“河长制”和“智慧水务”建设来“软硬结合”整体治理,智慧水务不与实际污水治理机制相结合,等于白智慧、空智慧。顶层设计,有效监督,分区域建立公平竞争标准,形成城市间你追我赶的局面是黑臭河道治理和海绵城市协同治理成功的关键。
