王文泰

上海是中國最大的工業(yè)城市，國家重點打造的國際化都市，典型的江南水鄉(xiāng)地區(qū)，水環(huán)境的治理和保護_直是上海環(huán)境保護的重中之重。

上海是中國最大的工業(yè)城市，國家重點打造的國際化都市，典型的江南水鄉(xiāng)地區(qū)，水環(huán)境的治理和保護一直是上海環(huán)境保護的重中之重。

2015年4月，國務院頒發(fā)了關于城市河道水污染防治行動計劃（暨“水十條”），明確提出了城市黑臭水體整治的目標和時間節(jié)點。強調在2017年年底前全面實現(xiàn)河面無大面積漂浮物，河岸無垃圾，無違法排污口，并于2020年年底前完成黑臭水體治理目標。各直轄市、省會城市、計劃單列市建成區(qū)要于2017年年底前基本消除黑臭水體。根據(jù)國務院“水十條”要求，上海市政府頒布《上海市水污染防治行動計劃實施方案》，明確到2017年底前，區(qū)河道基本消除黑臭；到2020年，基本消除喪失使用功能的地表水體，重點水功能區(qū)水質達標率達78%。

為達到并實現(xiàn)《水污染防治行動計劃實施方案》，上海聚焦問題集中的中心城區(qū)、城鄉(xiāng)結合部“城中村”和郊區(qū)老市鎮(zhèn)、工業(yè)相對集聚區(qū)及禽畜牧場附近的河道持續(xù)開展工作，并于今年實施了河長制，按照分級管理、屬地負責的原則建立市一區(qū)一街鎮(zhèn)三級河長體系。通過河長牽頭，協(xié)同各級各部門，集全市之力開展河道整治工作。2016年河道水環(huán)境目標達標率較2015年提升了22.6%，劣五類水體降低22.4%，整治效果得到了廣大市民的認可。

但在取得成效的同時，上海河道治理工作仍然任重道遠。2016年重點水功能區(qū)水質達標率僅為48.3%（扣除上游來水影響后為53.3%），部分地區(qū)水污染依然較嚴重，精準施策補上河道水環(huán)境整治短板迫在眉睫。

河道從源頭上治理才是根本，源頭不截污，河道水體凈化改善將成為“鏡中花”。在治理策略上，應遵循“截污-治水-生態(tài)恢復”的總體思路。既要開展控源、截污、減排和生態(tài)修復的工程，創(chuàng)造環(huán)境社會和經濟價值；又要重視挖掘和建立長效經營管理機制。

目前，在控污環(huán)節(jié)，上海各級環(huán)保部門對于工業(yè)排污進行了持續(xù)的檢查監(jiān)督，對于重點工業(yè)污水排放口設置了全天候的在線檢測設備；在截污納管環(huán)節(jié)，各級水務執(zhí)法部門通力協(xié)作，取得了巨大的成績，工業(yè)污水直排河道的情況在全市范圍內已近絕跡；在減排環(huán)節(jié)，污水處理廠升級改造工作持續(xù)在市中心和郊區(qū)污水處理廠全面展開；在生態(tài)修復環(huán)節(jié)，各區(qū)水務部門都制定了工作計劃，全市范圍內河道工程按計劃正在有序展開。

作為減排最重要的環(huán)節(jié)，上海各污水處理廠對于河道治理有著至關重要的作用。上海共有55家污水處理廠，年度污水處理總量達到21.65億噸。但由于用地、和建設等因素的制約，除了白龍港污水處理廠、竹園第一污水處理廠、竹園第二污水處理廠和石洞口污水處理廠四大污水處理廠外，絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠選擇在就近河道進行污水排放。而從排水標準上看，即使污水處理廠排放的尾水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》一級A標準，尾水中的污染物濃度仍明顯高于地表水環(huán)境質量標準，甚至低于V類水體標準。伴隨著本市污水處理廠建設力度的加大，尾水的排放量將會日益增大，更多的河流不可避免地成為接受尾水污染物的水體。

可見，污水處理廠作為最重要的河道污染物減排設施，同時也是未來主要的污染直接排放源，如何更好的規(guī)劃尾水排放是河道治理工作和效果保障的重要環(huán)節(jié)。為此，如何控制好污染物源頭，以強化河道治理，筆者提出如下的建議對策。

一、加快研究制定適合上海的污水廠排放的地方標準

在我國，大多數(shù)地方的污水處理廠污水排放總量有限，地表水水質雖然短時間有局部的惡化，但考慮到相對巨大的水體容量和水體自凈能力，2002年頒布并執(zhí)行至今的城鎮(zhèn)污水處理廠排放標準低于地表水水質指標并不是問題。

但對于上海這樣的特大型城市，人口集中且工業(yè)發(fā)達，對于污水處理廠排水標準有提高的內需。2009年，上海曾發(fā)布了《上海市污水綜合排放標準（DB31-199-2009）》，標準制定了特殊保護水域、一級標準和二級標準三檔排放標準。但如表2所示，特殊水域部分標準也只相當于國家一級B，可見上海地方標準有提高的空間。

上海市水務局已經意識到提標改造對于上海水質改善升級的重要意義，除對四大廠要求外，對于郊區(qū)都有明確的要求：浦東臨港污水處理廠、海濱廠提標至一級A；嘉定安亭廠、北區(qū)廠擴建并提標至一級A；金山新江廠提標改造至一級A，廊下廠、興塔廠擴建并提標改造至一級A；松江松申廠、新浜廠提標改造至一級A，松西廠、松東廠擴建并提標至一級A；青浦徐涇廠、青浦廠、白鶴廠提標改造至一級A，青浦二廠、華新廠、朱家角廠、練塘廠擴建并提標至一級A；奉賢東部廠提標至一級A，西部廠擴建并提標至一級A；崇明城橋廠、新河廠、堡鎮(zhèn)廠、長興廠、陳家鎮(zhèn)廠全部提標至一級A。從實施進度上看，大部分改造工程都將于今明兩年完成，這對于地表水水質改善將起到非常重要的作用。

對于影響河道的污水脫氮除磷效果，從污水處理工藝分析，上海城鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)有工藝基本都具備二級處理功能，采用的A/A/O、A/O、氧化溝、SBR（CASS＼CAS'RUNITANK）等均具備一定的脫氮除磷效果，可以從工程和非工程兩個方面強化效果。強化效果優(yōu)先考慮非工程手段。在污水處理廠運行過程中，盡可能利用原有處理設施的容量和處理能力，通過改變運行模式、優(yōu)化運行參數(shù)、投加藥劑等手段，提高脫氮除磷效果。對于A/A/O工藝，因其厭氧、好氧等階段分區(qū)明顯，改造重點關注：帶入缺氧區(qū)的溶解氧應盡量低，任何來源的溶解氧都會消耗用于反硝化的碳源有機物，并且延緩反硝化過程的啟動和運行；進入厭氧區(qū)域的溶解氧和硝態(tài)氮要盡可能少，任何來源的溶解氧和硝態(tài)氮都會快速消耗聚磷菌所需的有機物，從而影響除磷效果。此外，多點進水可以提高碳源的利用，增強脫氮除磷效果。對于氧化溝工藝，混合液在一條閉合的渠道中連續(xù)的循環(huán)流動和曝氣，形成了溶解氧從高到底的梯度變化，微生物交替處于好氧-厭氧環(huán)境，從而自然形成硝化一反硝化、甚至同步硝化反硝化的狀態(tài)。改造的重點在于控制溶解氧，對于同步溝道平均溶解氧控制在0.5mg/L，遠端充氧點控制在0.2mg/L。如需強化生物除磷效果，可以預設缺氧池。對于SBR工藝，是通過時間換空間的辦法，來營造不同的微生物環(huán)境，改造的重點是設置進水流量調節(jié)池，控制負荷變化。在運行過程中，增加曝氣和沉淀之間的攪拌，對于強化脫氮除磷效果也非常重要。

此外，可以考慮一些已經成熟的脫氮除磷強化工藝和污水深度處理，對于優(yōu)化尾水水質也非常有效。常見的工藝技術包括，膜生物反應器技術、懸浮填料技術、生物濾池技術等。

二、在條件具備的郊區(qū)利用河道強化工程化提升尾水質量

在不影響河道原有防洪、排澇、灌溉、航運及生態(tài)等功能的前提下，如何利用河道本身和周邊的條件進行水質凈化，是一個比較復雜的問題。一方面，不能將河道作為一個污水處理設施來看待，因為會影響河道原有的社會功能和生態(tài)服務功能：另一方面，不能無視被污染的河道喪失原有的社會功能、生態(tài)功能。如何巧妙利用原有條件，通過提高河道本身的凈化能力，達到處理尾水、減少污染，又盡可能不影響河道原有功能，應該是治理尾水污染河道的要點。在具體實踐中，郊區(qū)污水處理廠較中心城區(qū)污水處理廠有更多的改造空間。比如，對于郊區(qū)存在的沒有具體的使用功能要求的斷頭浜就可以作為污水處理廠尾水的強化凈化工程的場所，進一步削減尾水中的污染物。利用管道將污水處理廠的尾水引入斷頭浜的盡端，尾水依次流經諸如濕地塘系統(tǒng)、浮床等，然后從人工壩頂溢流進入受納河道。

三、優(yōu)化排污口

目前，上海大部分污水處理廠均采用集中排放，尾水的排放口設置存在明顯的不合理，根據(jù)Begnudeli等人采用二維數(shù)學模型描述的河道的水動力學、底泥輸運和物質運輸?shù)穆?lián)合過程，過于集中的設置使得排放污水動力分散作用對于污染物的稀釋擴散的影響減弱，污染物的稀釋速率和周期都非常長。這種情況也存在于雨污合流的泵站中。因此在不影響通航及功能的情況下，對于污水處理廠排放口的優(yōu)化也可以是改善河道治理的手段。

根據(jù)斯托克斯方程，假定河道水流是不可壓縮流體及下游是恒定的濃度場，忽略溫度變化對于流場的影響，不考慮垂直濃度變化，應用簡化方程采取交替方法對于控制方程組進行離散求解，可以和容易得出結論，對于污染物擴散，分散排放比集中排放更有力于污染物的控制。Alvarze-Vazquez等人也已經成功的將數(shù)學模型和優(yōu)化控制理論應用于解決海岸生態(tài)區(qū)污水處理系統(tǒng)的管理和設計中，并利用模擬結果對于污水處理系統(tǒng)的處理效率及其排放位置進行了優(yōu)化。因此，隨著城市河道治理力度的加大和岸基生態(tài)水平的要求提高，污水處理廠在提標改造過程中應該注重優(yōu)化排口。尾水的岸邊和河中的分散排放都可以有效降低排放口附近區(qū)域的污染排放濃度，加快下游河流污染物的稀釋和擴散作用。結合河道的生態(tài)整治工程，采用岸邊和河中分散排放，尤其是采用河中均勻溢流排放形式，將有利于改善城市水體功能和生態(tài)景觀。

此外，在排口處設置生物浮床也是一種很好的優(yōu)化尾水水質的辦法。在水下打樁，在樁上安裝沉床?？梢詮暮影断蚝又行膶对O計成一定的高度梯度，篩選不同類型的水生植物，還可以產生一定的河道生態(tài)景觀效果。

四、利用物聯(lián)網和互聯(lián)網手段實現(xiàn)智慧河道平臺

污水處理廠運行具有“全方面、全天候、全時制”的特點，要徹底解決排水和河道水質控制的同步，必須采用自動化、信息化、科學化的高科技手段，建設環(huán)境智能監(jiān)控中心庫，加強環(huán)境信息資源的共享和利用，從而提高數(shù)據(jù)信息的效率和準確性、權威性，為智能部門提供強有力的環(huán)境監(jiān)管技術支持和決策服務?，F(xiàn)代物聯(lián)網和互聯(lián)網技術的發(fā)展，構建一個智慧河道平臺，使得污水處理廠排放、城市水務調水、降水、河道水質強化設備的聯(lián)動成為可能。平臺整合前端污水處理、設備運維、水質監(jiān)測等一整套污水處理解決方案，提供高效的無人值守管理平臺?；谖锫?lián)網技術、云計算技術、4S（RS、GPS、GIS、MIS）技術，平臺以感知為先、傳輸為基、計算為要、管理為本?？傮w架構包括：感知層、傳輸層、智能應用層三部分。感知層基于物聯(lián)網技術，實現(xiàn)對環(huán)境質量、污染源等環(huán)境因素“更透徹的感知”；傳輸層利用環(huán)保專網、電信運營商網絡，結合3G，4G、衛(wèi)星通訊等技術，實現(xiàn)“更全面的互聯(lián)互通”；智能應用層采用云計算平臺進行整合資源，實現(xiàn)不同資源最大化共享，提供“更智慧的決策支撐”。平臺主要涵蓋基礎信息模塊、實時監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊、設備控制模塊、運維管理以及數(shù)據(jù)審核模塊等功能。平臺能夠同時對污水處理廠排水進行自動監(jiān)測，能夠對污染源信息、流域信息、監(jiān)測標準、污染因子信息、用戶角色、用戶權限、預警閥值等基礎信息進行靈活配置，能夠進行對預警提醒郵箱、數(shù)據(jù)審核條件等系統(tǒng)信息進行設置。能夠對各污染源實時排污情況進行直觀的數(shù)據(jù)及圖形監(jiān)測，異常的數(shù)據(jù)需有明確的預警提示和數(shù)據(jù)展示查詢。能夠對現(xiàn)場機上傳的大容量數(shù)據(jù)進行存儲和分類統(tǒng)計，根據(jù)確定的大數(shù)據(jù)分析結果，提出遠程操控指令，在其它平臺提供數(shù)據(jù)接口支持的同時，為環(huán)境決策提供有力支持，并根據(jù)主管部門的意見進行聯(lián)動。

污水處理廠尾水僅僅是關乎河道治理的長效性諸多制約因素之一，一味的從指標上關注尾水是沒有價值的。我們應該從多角度全面的分析河道情況，取得尾水水質、管理成本、河道生態(tài)價值等諸多因素的最大公約數(shù)，才是國家生態(tài)文明建設，關注水環(huán)境質量的終極目標。