城市排水体制的选择

　　西方国家的实践表明,为了进一步改善受纳水体的水质,将合流制改造为分流制,其费用高昂而效果有限,而在合流制系统中建造上述补充设施则较为经济而有效。所以,国外排水体制的构成中带有污水处理厂的合流制仍占相当高的比例：英、法等国家的大部分城市也仍保留了合流制体系，以控制非点源污染并保证污水的处理率，修建合流管渠截流干管，即改造成截流式合流制排水系统，结果莱茵河和泰晤士河的水体都得到了很好的保护[25]。而前西德1987年其合流制下水道长度占总长度的71.2%, 且该国专家认为通常应优先采用合流制,分流制要建造两套完整的管网,耗资大、困难多,只在条件有利时才采用。至八十年代末,前西德建成的调节池已达计划容量的20%,虽然其效果难以量化,但是截送到处理厂的污水量增加了、河湖的水质有了显著的改善。德国鲁尔河协会(Ruhrverband)，其管辖流域的城市大都采用合流制排水系统和合流制污水处理厂，其旱季处理流量为污水流量(Q)，而雨季处理流量则为两倍污水流量(2Q);而且其剩余的雨水径流进入雨水处理系统-雨水塘和地表径流型人工湿地。2002年，鲁尔和协会共运行96座污水处理厂，而雨水处理厂则达297座。因此，鲁尔河无论是旱季还是雨季，其水质保持得非常好，不仅具有良好的生态景观，而且成为鲁尔工业区的主要供水水源[26]。

　　从以上事实可以看出,建立理想的分流制或将合流制改为完全分流制系统的成功率较小。在排水体制的选择上应改变观念,允许部分地区在相当长的时间内采用合流制截流体系并将工作重点放在提高污水处理率上,这才是保护水体的根本方法。在对老城市合流制排水系统改造时要结合实际制定可行方案,在各地新建开发区规划排水系统时也有必要充分分析当地条件、资金的合理运作,同时还要从管理水平、动态发展角度进行研究,不要盲目模仿、生搬条款。在已有二级污水处理厂的合流制排水管网中,适当的地点建造新型的调节、处理设施(滞留池、沉淀渗滤池、塘和湿地等) 是进一步减轻城市水体污染的关键性补充措施。它能拦截暴雨初期“第一次冲刷”起的污染物送往污水厂处理,减少混合污水溢流的次数、水量和改善溢流的水质,以及均衡进入污水厂混合污水的水量和水质,它也能对污染物含量较多的雨水作初步处理。

　　5 我国的排水系统体制选择及建设中存在问题及建议

　　5.1排水管网的建设

　　我国不少城市和地区，往往只把污水处理厂作为重点工程对待，而放松与之相配套的污水管网的建设。常常是污水处理厂按计划建成投产，而无水管网却只建了部分污水干管，由于资金短缺、拆迁量大等原因造成支管未建或支管与主管连接不上。造成一方面污水处理厂处理量不足，一方面污水仍直接排入河体污染环境。因此，排水管网的建设应与污水处理厂的建设作为一个整体，同步实施。

　　改革开放以来我国的城市排水系统有了较大的发展,面临经济发展对城市基础设施的需求、水环境污染造成的水质型缺水和城市居民生活质量下降等压力,对排水系统重要性的认识不断提高,新建改建了许多排水工程[27]。但是,因历史欠帐太多,总的水平仍然非常落后。从全国来看,城市排水管总长1995 年为7.5万km。若城市人口按2亿人估算,人均仅0.375m，导致城市污水处理率偏低。即使沿海发展较快的地区,城市排水设施的水平也不高。如广东省现日排污水63.8亿万吨/天,其中生活污水量40.7亿万吨/天,污水处理厂总数为79座，全省城镇生活污水处理率仅40.2%[28],而美国和德国的生活污水处理率在2004年以前已经达到了90-100%，韩国达到90%，日本也达到了78%[29]。

　　5.2 截流倍数

　　雨水/污水分流制系统一旦形成事实上的混流,就形成了两个污水-雨水混合流系统。这是由于我国许多城市建设发展速度很快，多采取分期、分区、分片建设，规划赶不上建设速度，下水道系统建设滞后，造成排水管道错接乱接现象严重;二是居民习惯将污水倒入附近的雨水道路边的雨水径流收集格栅槽中;三是现在许住房的阳台改成厨房或安装上洗衣机，使本来连接到雨水道的雨水变成生活污水。根据国内外经验, 对于排入河道、湖泊或近海的排水系统，无论是合流制还是分流制(雨水道)，其排水干管或干渠，都应采用截留式排水系统，在其末端加设溢流井，其顶端设置溢流堰，排水干管采用适宜的截留倍数;其大小直接影响受纳水体的洁净与否，过小会导致受纳水体遭受严重污染;过大则会造成浪费。故合理选取截流倍数是关键,其取值应综合考虑受纳水体的水质要求、受纳水体的自净能力、城镇的文明程度(或级别)、人口密度、降雨量、投资等各种因素。对比国内外截流倍数的取值，也会发现存在很大差异：

　　日本截流管容量一般按计划时间的最大污水量的3 倍;英国的习惯做法是截流倍数采用5;德国一般选择的截流容量为高峰日的4 倍,其中2 倍流到污水处理厂进行处理;美国标准不一,截流倍数采用1.5～5 倍;前苏联规范确定:当排入流量大于10 m3/ s 河流时,取1～2 ;当排入流量为5～10 m3/s 河流时,取3～5。目前,国内城市截流倍数采用情况:沈阳截流倍数采用2,天津采用3～5,截流管不发生溢流,效果较好。上海地区采用2.43～2.63 截流倍数,环境质量较好,比截流倍数为1的地区有明显的改善。中国香港地区、广州、东莞等地取1,北京取1～2,重庆取3,昆明取2.5。国内研究表明:选择2比选1其工程投资和运转费用约增加一倍,但超标河段数量及超标历时却显著降低,充分体现出截流倍数对投资和水环境的显著影响[30]。

　　可见，我国的截流倍数选取与发达国家比偏低。而在实际运行的截流式合流制中，有的截流倍数更小,有的城市甚至仅为0～0.5。出现这种情况原因有二: ①污水流量未预测准确,排水管尺寸不够,导致一下雨截流井就溢流入河,这时截流干管也只能是一个形式; ②考虑到经济因素,建设单位本身不愿意有截流倍数[31]。

　　5.3 污水处理及工艺方案的选择

　　(1)污水处理能力

　　我国目前最大的问题是??需要有截留倍数，而分流制雨水道则无需截留倍数，无需处理雨水径流，致使我国绝大多数污水处理厂，只按旱季污水量设计、建造和运行，亦即截留倍数n=0，一旦进入雨季，对雨水径流既不能截留，也不能处理，致使降雨时受纳水体往往遭受严重污染，造成垃圾、粪便漂浮河面，即有碍观瞻，更影响环境卫生。因此，设计好溢流井的构造以充分发挥其截流雨水径流作用，而且污水处理厂的处理能力应与截流污水量相适应，以韩国首尔清溪川治理工程为例，清溪川周边污水管道的截流倍数取为2，降雨时合流制下水道截流干渠能够汇集降雨强度为Q=2mm/min的径流量，因此，尽管其下游的中梁污水处理厂的服务面积内污水流量为66万吨/天，但其设计处理流量则为195万吨/天;大田污水处理厂的服务人口为150万，其污水处理能力为90万吨/天，可见其截流倍数也是取为：n=2。

　　(2)污水处理厂选址及工艺选择

　　我国在城市污水处理厂的建设中一直主张建设大型污水处理厂，因为大型污水处理厂相对建造成本低，但城市集中式污水处理系统应与分散式污水处理系统相结合。集中式污水处理系统建设周期长，对配套污水收集管网的要求高，耗资巨大，而许多已经建成的大型污水处理厂由于选址在城市水网下游，阻碍了污水的再生回用;而分散式污水处理系统容易实现污水的就地回用，有利于实现城市区域性良性水循环。因此，应当提倡在居民小区建造小型污水处理回用厂，为了利于和易于水循环回用，小区宜于采用分流制下水道系统，即污水排放于处理回用系统和雨水径流汇集、储存、处理与利用系统。小区雨水系统主要收集屋顶、道路、公用场地等径流，其水质较清，易于处理，如通过沉淀-过滤-消毒处理便可获得优质出水，可用鱼冲厕、浇洒绿地和做小区景观湖、塘的景观用水。

　　以活性污泥工艺为主的现有污水处理工艺，其主要限制是占地面积大，处理效率低，因此，要进行污水处理工艺的优化，采用先进的技术，如：新一代生物膜工艺，如BAF(Biofor、Biostyr、Biobead、Biopur等)，活性污泥和生物膜的复合工艺，包括移动式生物膜工艺(MBBR，Caldnes、Linpor等)和固定式生物膜-活性污泥复合工艺(HYBFAS、EHYBFAS等)[32-34]。

　　(3)适当的河道就地治理技术

　　尽管建设了污水截排系统和污水处理厂，但由于截流倍数的不彻底，还是会有污水流入河道，因此在河道内，尤其是污染严重的河道内建设适当的处理设施，以保证河道水质，如：污染河道就地生物治理技术，包括：利用河床铺设生态石，种植各种生态植物，适当增加曝气复氧设施及其他的人工生物强化措施等[35]。

　　5.4 雨水径流污染物含量及控制

　　表1将我国与发达国家城市雨水径流水质进行统计对比。从表1可知，巴黎三种汇水面径流主要污染物的中值和最大值明显小于北京。巴黎、德国屋面径流COD低于北京屋面的COD值。美国、德国径流的主要污染物浓度也都明显低于对应的北京径流污染物浓度。考虑目前北京城市地面环境状况、大气质量等在中国城市中至少属于中上等,因此,从定量和定性两方面分析判断,我国主要城市径流污染比一些发达国家的城市径流污染程度明显严重，雨水径流污染控制具有重要性。

　　随着经济的高速，城市人口密度不断增加，对污水收集系统容量的要求也不断增加，这不仅由于不断扩大的城市产生了越来越多的污水，而且由于不透水排水面积的增加导致了城市暴雨径流量的增加，最终导致了在大的居民区内，更多的是大城市、超大城市的周边，水文环境和城市水源受到严重的污染和破坏。无论合流制或分流制排水系统，都应对截留雨水径流进行处理。尤其当工业和城市污水处理厂普及程度提高后,这一矛盾会更突出。许多发达国家的经验已经证明,必须及早深入研究和制定控制对策。

　　5.5 排水管网的管理

　　加强管理，对于建成后排水管网的成效至关重要。如果一个排水系统已经进行了雨、污分流，而管理措施跟不上，沿街居民私自乱接出户管，或图方便省钱，将生活污水管就近接入雨水管道，就会造成花大量资金建成的雨污分流系统失去作用，污水由雨水管直接排入水体造成河流污染。因此，城市排水系统能否真正发挥其应有的环境效益、社会效益和经济效益，必须采取有效措施加强对排水管网的管理，从源头上做好雨、污分流。

　　6 小结

　　随着城市化的发展，排水系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作用。国内外针对排水体制的研究表明，建立理想的分流制或将合流制改为完全分流制的成功率很小，且投资巨大，管理困难。我国排水体制的选择应根据城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件，从全局出发，通过技术经济比较综合考虑确定,而不应该只重政绩而盲目的选择分流制排水系统。

　　今后应加强对城市水系雨水径流管理和污染控制的工作，借鉴国外城市暴雨雨水的“源控制”及下游控制的蓄排结合做法，克服偏向靠“雨污分流”来解决污染、重终端治理轻源头控制、重人工措施轻自然措施等缺陷，加强对源的控制,将雨水径流污染物从源头上控制在最低限度的同时，通过研究雨水径流污染物输送和扩散机理, 对污染物扩散途径进行控制,采取适当的措施,减少污染物排入地下或地表水体的数量，并通过自然生态技术或人工净化技术等终端治理技术来降解带入水体的径流污染物。