葉建鋒

(上海市環(huán)境科學(xué)研究院，上海 200233)

上海作為中國的一座特大型城市，經(jīng)過多年的水環(huán)境保護(hù)工作，中心城區(qū)點(diǎn)源污染目前已經(jīng)得到了有效控制，點(diǎn)源控制率已達(dá)85%以上［1］，但區(qū)內(nèi)部分河道水質(zhì)仍未得到持續(xù)明顯的改善，尤其每逢降雨，河道沿線市政、雨水泵站附近河段仍時常出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象［2］。原因主要是城區(qū)面源污染，特別是泵站放江污染已凸顯為影響上海中心城區(qū)河流水質(zhì)穩(wěn)定和持續(xù)改善的主要問題［3，4］。

泵站放江類型分旱天放江和雨天放江，主要來源于合流泵站和雨水泵站。由于城市防洪排澇需要，泵站雨天放江污染從水量上控制相對較難［5-7］;與雨天放江相比，雖然旱天放江水量和污染物量所占比例都相對較小(2012年上海市中心城區(qū)旱天放江水量占12.27%，各污染物量占3.20% ～17.67%)［8］，但旱天放江產(chǎn)生的臭味易招居民環(huán)保投訴，加劇初期雨水放江污染濃度(原生污水和通溝底泥)［9-11］，嚴(yán)重影響受納河道的水質(zhì)景觀。因此，管理部門提出先控制中心城區(qū)本不應(yīng)該大量存在的旱天放江現(xiàn)象。對于泵站旱天放江的控制措施主要有工程性、管理性措施兩種［12］，而對于泵站旱天放江的監(jiān)管需采取給予資金補(bǔ)貼來引導(dǎo)和推行泵站排污許可證制度來推動，其中通過補(bǔ)貼政策的實(shí)施，可有效減輕泵站因管理措施而增加的運(yùn)行費(fèi)用、因工程措施而增加的一次性工程費(fèi)用，同時可以刺激引導(dǎo)削減措施的盡快可靠實(shí)施。

本研究根據(jù)泵站旱天放江削減標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建原則，分析泵站旱天放江削減成本，確定考核標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測補(bǔ)貼政策實(shí)施效果，從而為環(huán)保部門有效監(jiān)管上海市中心城區(qū)泵站旱天放江污染提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域概況

本研究所涉泵站為上海市城市排水有限公司下轄的所有防汛泵站，共計(jì)170座，其中合流泵站為86座，雨水泵站為84座，主要分布在中心城區(qū)的黃浦、靜安、徐匯、長寧、普陀、楊浦、虹口、閘北、寶山、閔行和嘉定等11個行政區(qū)，泵站地區(qū)數(shù)量分布及位置具體如圖1所示。2012年，中心城區(qū)市管170座泵站中旱天放江泵站為136座，其中旱流放江為49座(1 839.56 萬 m3)、試車放江為33 座(143.90 萬 m3)、雨前預(yù)抽空為102座(251.65萬m3)、檢修放江為46座(158.44 萬m3)、配合放江為23 座(88.88 萬 m3)，總旱天放江水量為2482.43萬m3。

圖1 研究所涉排水泵站Fig.1 Drainage Pumping Stations Involved in Research

2 考核、補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建原則

(1)水量指標(biāo)考核原則:由于各泵站、同一泵站不同時段的旱天放江污染物濃度差別較大，且濃度監(jiān)測亦較為復(fù)雜，從操作難易角度考慮，采用旱天放江水量作為控制指標(biāo)，可有效簡化泵站放江削減考核的操作性。

(2)分項(xiàng)補(bǔ)貼原則:泵站旱天放江原因不盡相同，采用工程措施、管理措施分別會增加泵站的建設(shè)和運(yùn)行成本，對泵站采用的工程、管理削減措施實(shí)行分項(xiàng)補(bǔ)貼，工程措施以建設(shè)成本、管理措施以運(yùn)行成本為參照采用不同補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。

(3)分類補(bǔ)貼原則:泵站工程措施包括雨污混接調(diào)查和改造、新建改建截流設(shè)施或回籠水設(shè)施，其各自噸水成本的建設(shè)費(fèi)用都不同;非工程措施中降低管道運(yùn)行水位、啟用設(shè)施、泵站報(bào)廢等運(yùn)行成本亦不盡相同。因此，補(bǔ)貼政策擬對工程和非工程措施中不同措施進(jìn)行分類補(bǔ)貼，采用不同標(biāo)準(zhǔn)。

(4)鼓勵引導(dǎo)原則:為加快推進(jìn)工程和管理措施的實(shí)施，體現(xiàn)對盡快實(shí)現(xiàn)削減泵站旱天放江的鼓勵，補(bǔ)貼政策對削減完成快的補(bǔ)貼較完成慢的高。

3 泵站旱天放江削減成本分析

3.1 工程措施

(1)雨污混接改造

以田林地區(qū)漕河涇排水系統(tǒng)雨污水混接改造工程(一期)為例，若不考慮混接點(diǎn)改造內(nèi)容，只考慮水量及對應(yīng)的工程造價，得出混接點(diǎn)改造成本約2.27元/m3;若不考慮前期的雨污混接點(diǎn)調(diào)查費(fèi)用，只考慮水量及對應(yīng)的調(diào)查費(fèi)用，混接點(diǎn)調(diào)查成本約1.63 元/m3。

(2)新建、改建截流設(shè)施或回籠水設(shè)施

根據(jù)上海市城市排水有限公司“上海市中心城區(qū)防汛泵站污水截流狀況調(diào)查及改善方案建議”中截流設(shè)施和回籠水設(shè)施工程改造的所涉44座泵站為例，其旱天放江量為415.15萬m3(旱流放江量為353.48 萬 m3，試車放江量為 61.67 萬 m3)，通過初步匡算，44座泵站內(nèi)部改造直接投資需約3.69億元;同時參照寶山蘊(yùn)聯(lián)、祁連山，閔行航華、金匯、莘莊北廣場、高興花園等6個雨水泵站截污改造工程總投資與直接投資間關(guān)系(加權(quán)平均為1.22)，估算44座泵站內(nèi)部改造總投資約4.50億元。只考慮水量及對應(yīng)的工程造價，得出截流設(shè)施和回籠水設(shè)施工程新改造成本為108.39元/m3。

(3)污水輸送管道改造

需采用此工程措施的所涉泵站魯班、永川的旱流放江主要是由于污水二期的輸送限制。目前，污水二期南線東段工程正在建設(shè)中，等南線東段建成后就能改善魯班、永川泵站的旱流放江現(xiàn)象。污水二期南線東段工程總投資22.62億元。

3.2 管理措施

(1)降低管道運(yùn)行水位

2012年存在雨前預(yù)抽空放江的泵站放江時間都在8、9兩個月。針對合流泵站的雨前預(yù)抽空，降低管道運(yùn)行水位只能通過延長污水輸送泵的運(yùn)行時間;而雨水系統(tǒng)中降低管道運(yùn)行水位除了持續(xù)開啟污水截流泵和加大截流泵流量(如虹橋3#)之外，還需要減少雨污混接量才能實(shí)現(xiàn)。因此，此部分管理措施只針對合流泵站雨前預(yù)抽空放江，涉及泵站共有26座泵站，放江水量為51.83萬m3。26座泵站雨前增加相應(yīng)啟泵時間可防止雨前預(yù)抽空放江，估計(jì)每噸水運(yùn)行成本增加0.091 5元。

(2)降低集水池水位至最低水位

2012年存在檢修放江的泵站共46座，總放江量為158.44萬m3。由于泵站防汛設(shè)施和截流設(shè)施需維修緣故，需將泵前集水池排空。若能在維修開展前將集水池進(jìn)水閘門關(guān)閉，然后通過截流泵將集水池中水位降至最低水位，即可最大限度減少檢修放江量。根據(jù)所涉46座泵站集水池和截流泵規(guī)模，分析得出通過截流泵將集水池水位降至最低水位需花10 min～2 h，大流量截流泵按12 min計(jì)、小流量截流泵按1.5 h計(jì)。同時根據(jù)截流泵功率大小，參照集水池水位降至最低水位的所需時間得出28座泵站排空集水池污水所需電費(fèi)，并根據(jù)減少檢修放江水量，得出控制檢修放江水量所需運(yùn)行費(fèi)用(電費(fèi)按1.4 元/度計(jì)算)為 58.5 元/萬 m3。

(3)理順管網(wǎng)，啟用截流、回籠水設(shè)施，泵站報(bào)廢

因管網(wǎng)系統(tǒng)不完善而造成放江的民晏泵站，只需理順管網(wǎng)，消除配合大寧新村而下調(diào)開泵水位的限制即可削減旱天放江;已建成但尚未啟用截流設(shè)施和回籠水設(shè)施的泵站為5座，需報(bào)廢的泵站為14座，只需在管理上加快推進(jìn)各相應(yīng)措施的實(shí)施，無需因削減放江污染而額外增加運(yùn)行成本。

3.3 綜合分析

綜合6項(xiàng)措施，采用工程措施和管理措施之后所需成本及削減各類型放江水量關(guān)系如表1所示。削減各類型放江水量大體可分為四類。第一類:雨污混接調(diào)查、改造，新改建截流設(shè)施、回籠水設(shè)施等工程措施，大致可削減各類放江水量777.21萬m3/a，需一次性工程建設(shè)投資42310.23萬元。第二類:建設(shè)污水輸送管道，大致可削減各類放江水量272.71萬m3/a，目前污水二期南線東段工程正在建設(shè)中，無需額外增加建設(shè)成本。第三類:理順管網(wǎng)、啟用截流回籠水設(shè)施、報(bào)廢等管理措施，大致可削減各類放江水量889.1萬m3/a，此部分只需加快推進(jìn)各相應(yīng)措施的實(shí)施，無需額外增加運(yùn)行成本。第四類:降低管道運(yùn)行水位、集水池水位等管理措施，大致可削減210.27萬 m3/a，每年需增加運(yùn)行成本5.67萬元。

綜上，通過四類措施的有序推進(jìn)，可有效削減旱天放江量為2 149.29萬 m3/a，占總旱天放江量的86.58%，需新增一次性工程投資4.23億元，每年需新增5.67萬元的電費(fèi)運(yùn)行成本。

表1 中心城區(qū)排水泵站旱天放江對策措施成本分析Tab.1 Cost Analysis of Countermeasures for Discharges from Drainage Pumping Stations in Dry Weather in Central Urban Area

續(xù) 表

4 考核、補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)確定

4.1 考核標(biāo)準(zhǔn)確定

按不同放江類型，選擇各泵站不同年份放江量為考核標(biāo)準(zhǔn)，其中旱流放江和試車放江以2012年旱流放江水量為考核標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)抽空放江、檢修放江和施工配合放江以2008年～2012年各自放江水量均值為考核標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)確定

根據(jù)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)由基本補(bǔ)貼和獎勵補(bǔ)貼兩部分組成的思路，確定補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。其中增加運(yùn)行費(fèi)用為降低管道、集水池等水位而啟泵周期內(nèi)增加的電費(fèi)。

5 補(bǔ)貼政策實(shí)施效果預(yù)測

根據(jù)泵站旱天放江削減補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)及其放江水量，對補(bǔ)貼政策實(shí)施效果進(jìn)行預(yù)測，具體如表3所示。

表2 排水泵站旱天放江削減補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Reduction Subsidy Standards of Discharges from Drainage Pumping Stations in Dry Weather

6 結(jié)論

(1)通過泵站旱天放江削減對策成本粗略分析得出在只考慮水量和對應(yīng)成本基礎(chǔ)上，混接點(diǎn)調(diào)查成本為1.63元/m3，混接點(diǎn)改造成本為2.27元/m3;截流設(shè)施和回籠水設(shè)施工程新改造成本為108.39元/m3;合流泵站降低管道運(yùn)行水位避免雨前預(yù)抽空放江，每噸水運(yùn)行成本增加0.091 5元;降低集水池水位至最低水位避免檢修放江，所需運(yùn)行費(fèi)用為58.5 元/萬 m3;

(2)根據(jù)制定出的泵站旱天放江削減補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，在鼓勵引導(dǎo)各項(xiàng)工程、管理措施實(shí)施后，上海中心城區(qū)預(yù)計(jì)可有效削減旱天放江量為1 920.99萬m3，占總放江量的86.58%，需一次性工程基本補(bǔ)貼為5 120.12萬元，每年運(yùn)行成本基本補(bǔ)貼為9.33萬元，可見補(bǔ)貼政策具有明顯的環(huán)境效益。

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