即便部分城市的合流制區(qū)域占比較小,也必須對(duì)整體改造效果、難度和可行性進(jìn)行全面分析。例如,亞特蘭大市合流制排水系統(tǒng)服務(wù)范圍總體占比不足15%,但幾乎全部位于城市最高建設(shè)密度的中心城區(qū)。其在制定CSO長(zhǎng)期控制規(guī)劃時(shí)對(duì)“合改分”的可行性和預(yù)期效果進(jìn)行了評(píng)估分析,如果對(duì)80%的合流制區(qū)域進(jìn)行分流改造,且同時(shí)需要對(duì)雨水徑流污染進(jìn)行控制,與保留合流制系統(tǒng)新建調(diào)蓄和處理設(shè)施對(duì)CSO污染進(jìn)行控制的方案進(jìn)行對(duì)比,前者的總投資約是后者的2倍。因此,最終亞特蘭大市未選擇全面實(shí)施“合改分”,而是采用部分區(qū)域“合改分”與溢流污染控制相結(jié)合的綜合方案。
值得注意的是,也有極少數(shù)城市由于其具備特定的改造條件,幾乎全面實(shí)現(xiàn)了“合改分”。美國(guó)明尼蘇達(dá)州的明尼阿波利斯市就是美國(guó)極少數(shù)通過(guò)長(zhǎng)期全面推進(jìn)“合改分”來(lái)解決合流制溢流問(wèn)題的成功案例。該市合流制區(qū)域面積約15km2,約占城市總面積的10%,面積較小。19世紀(jì)50—60年代,在聯(lián)邦政府發(fā)布的《示范城市與大城市發(fā)展法案》的影響下,明尼阿波利斯城市管理部門(mén)大規(guī)模推進(jìn)“城市重建”工程,占市中心面積約40%、跨越25個(gè)街區(qū)的區(qū)域內(nèi)約200座建筑被夷為平地,對(duì)近600英里(1英里≈1.6 km)城市街道全部進(jìn)行重建,其間同步實(shí)施排水系統(tǒng)的改造與新建,是其決策全面實(shí)施“合改分”的重要基礎(chǔ)條件。1986年,該市實(shí)施CSO控制項(xiàng)目,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析得出,若沿用并改造原有合流制截流干管,同時(shí)升級(jí)污水廠達(dá)到CSO控制要求,其總投資要遠(yuǎn)高于雨污分流改造,隨即加快推進(jìn)“合改分”。至1996年,通過(guò)10年實(shí)現(xiàn)95%的合流制區(qū)域基本完成改造,剩余的5%位于城市中心城區(qū),至2007年基本全部完成改造,雖仍剩余8個(gè)沿河溢流排口,但近10年均未再發(fā)生溢流事件,改造總歷時(shí)近50年。
1.2.2 合流制溢流的控制策略
CSO長(zhǎng)期控制規(guī)劃需要首先明確當(dāng)?shù)谻SO具體控制目標(biāo)。CSO控制政策提出長(zhǎng)期控制規(guī)劃中CSO控制目標(biāo)可以通過(guò)“推定法”與“實(shí)證法”確定,推定法即綜合水環(huán)境保護(hù)要求與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等,提出可實(shí)現(xiàn)的CSO控制水平,常以CSO總量控制或頻次控制為目標(biāo);實(shí)證法則需要進(jìn)一步明確與水體水質(zhì)控制指標(biāo)的關(guān)系,例如針對(duì)受損水體,需制定最大日負(fù)荷總量(TMDL)計(jì)劃,明確合流制溢流污染負(fù)荷需達(dá)到的削減要求。
在確定CSO控制總體目標(biāo)后,根據(jù)不同類型措施的溢流污染控制效果、實(shí)施可行性、投資金額,綜合確定具體的溢流控制策略,涉及管網(wǎng)、污水廠、CSO分散處理設(shè)施、CSO調(diào)蓄設(shè)施與源頭減排等各子系統(tǒng)控制標(biāo)準(zhǔn)的綜合銜接與系統(tǒng)決策。美國(guó)EPA在2001年提交國(guó)會(huì)的研究報(bào)告中,對(duì)全國(guó)439個(gè)地區(qū)CSO長(zhǎng)期控制規(guī)劃進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析了不同類型技術(shù)措施的應(yīng)用占比,結(jié)果如表1所示。
由表1可以看出,管網(wǎng)系統(tǒng)的分流改造(包括完全分流和不完全分流)是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)措施,需要指出,這里的分流改造并非整個(gè)城市范圍的全面“合改分”,而是作為技術(shù)措施的一種,大部分城市均在適宜區(qū)域進(jìn)行了局部改造,以盡可能減少雨水徑流入流對(duì)合流制管網(wǎng)系統(tǒng)的影響。
此外,對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化是應(yīng)用最多的設(shè)施類別。在“9項(xiàng)基本控制措施”中便要求城市合流制區(qū)域首先應(yīng)充分利用管網(wǎng)與污水處理廠的控制能力。1994年,美國(guó)EPA發(fā)布針對(duì)合流制區(qū)域污水處理廠的“混合”政策,即在達(dá)到一定排放標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下,允許暴雨時(shí),超過(guò)污水廠二級(jí)處理能力但未超過(guò)一級(jí)處理能力的雨污水,只經(jīng)過(guò)一級(jí)處理單元處理后與二級(jí)處理單元出水混合,經(jīng)消毒處理后排放。考慮到大量城市污水處理廠位于郊區(qū),有較為充足的空間條件可以建設(shè)雨季來(lái)水的調(diào)蓄設(shè)施及一級(jí)強(qiáng)化處理設(shè)施,基于此,部分城市選擇盡可能發(fā)揮管網(wǎng)的截流能力與污水處理廠的綜合處理能力,由此形成的“大截流系統(tǒng)”在美國(guó)合流制溢流控制中具有一定的代表性。以西雅圖市West Point污水處理廠服務(wù)的合流制區(qū)域?yàn)槔鬯畯S一級(jí)處理單元最大處理能力匹配的截流倍數(shù)約為4,二級(jí)處理單元最大處理能力匹配的截流倍數(shù)約為2。
綠色基礎(chǔ)設(shè)施近年來(lái)被廣泛關(guān)注,其在減少合流制系統(tǒng)雨水徑流入流的同時(shí),又發(fā)揮了對(duì)雨水徑流的凈化、下滲回補(bǔ)地下水等多重效益,同時(shí)與新建管網(wǎng)系統(tǒng)相比,可部分減少工程實(shí)施成本。2007年,美國(guó)EPA發(fā)布聲明,推廣結(jié)合綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施控制CSO。多個(gè)城市在其CSO長(zhǎng)期控制規(guī)劃的修編中,也相應(yīng)補(bǔ)充了結(jié)合綠色基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)施方案。費(fèi)城在2009年重新編制了CSO長(zhǎng)期控制規(guī)劃,更名為“綠城清水”計(jì)劃,重點(diǎn)推進(jìn)綠色基礎(chǔ)設(shè)施控制CSO污染,綠色設(shè)施投資占比超過(guò)65%;芝加哥于1972年開(kāi)始實(shí)施深隧與調(diào)蓄水庫(kù)計(jì)劃(TARP),預(yù)計(jì)于2029年完全完工,屆時(shí)實(shí)現(xiàn)溢流頻次削減超過(guò)90%,2014年,芝加哥市政府發(fā)布綠色雨水管理戰(zhàn)略,推廣綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施,預(yù)期通過(guò)綠色基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合深隧與調(diào)蓄水庫(kù),可基本完全消除芝加哥市408個(gè)溢流口的雨季溢流。
1.3 小結(jié)
綜上所述,美國(guó)在逐步認(rèn)識(shí)合理推進(jìn)合流制溢流控制的過(guò)程中,主要體現(xiàn)的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)包括:
?、?EPA始終作為主管的責(zé)任部門(mén),持續(xù)推動(dòng)國(guó)家層面針對(duì)CSO控制的立法、政策和相關(guān)管理要求,明確CSO作為重要點(diǎn)源污染進(jìn)行管控,為制定區(qū)別于城市污水與雨水徑流污染的控制要求,開(kāi)辟了可行性通道;
?、?從CSO國(guó)家策略中比較寬泛的控制要求到后期更綜合的控制政策的制定,既有國(guó)家層面總體的統(tǒng)一控制框架,又強(qiáng)調(diào)了各地條件的巨大差異,各地具體采取“因地制宜”與“經(jīng)濟(jì)高效”的對(duì)策;
?、?絕大部分城市仍然保留并沿用了合流制系統(tǒng),未全面推行“合改分”,重點(diǎn)控制溢流污染,局部區(qū)域的分流改造作為綜合技術(shù)措施的一部分納入總體方案時(shí)予以考慮;
?、?強(qiáng)調(diào)合流制溢流控制的長(zhǎng)期性與復(fù)雜性,以“9項(xiàng)基本控制措施”與“長(zhǎng)期控制規(guī)劃”為主要手段,并建立分期實(shí)施與優(yōu)化調(diào)整機(jī)制,避免走彎路和付出額外的代價(jià);
?、?技術(shù)策略上“大截流系統(tǒng)”在美國(guó)部分城市有一定代表性。近年來(lái),多個(gè)城市推廣綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施與CSO控制的結(jié)合,通過(guò)“灰綠結(jié)合”,實(shí)現(xiàn)總體方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化。
2. 日本合流制溢流控制的發(fā)展歷程與控制策略
編輯:王媛媛
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