城市面源污染最佳管理方案及其在上海市的实践
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L IN L i feng1, ZHANG Shan fa2, L I T ian1
( 1. S tate K ey Lab of Pollution Control and R esource R euse, T ongji University, Shanghai 200092, China; 2. Shanghai Municipal Sew erage C ompany L td. , Shanghai 200070,
建立了若干控制方案之后, 可以选择某种分析 方法, 如整体性分析、费用效益分析等对方案进行综 合分析, 以期得出合理的结果。
3 上海市城区面源污染控制方案
3 1 研究现状 上海市雨量充沛, 多年平均降雨量为 1 200 mm
左右, 雨水径流携带大量污染物进入城市水体。为 掌握城区面源污染的负荷与污染物出流规律, 2003 年 2005年上海市水务局在市科委的支持下对上 海市地表径流和雨天泵站排江雨 ( 污 ) 水进行了连 续监测, 初步掌握了上海市区特别是苏州河沿岸径
与实施过程中需要学习和吸收发达国家的经验。
1 面源污染最佳管理措施
城市面源污染由于其时空范围广, 不确定性大, 成分过程复杂, 因而控制的难 度较点源污染更 高。 美国在 20世纪 60年代开始重视面源污染, 于 70年 代末提出了城市雨水资源管理和雨水径流污染控制
基金项目: 上海市科委资 助项目 ( 032412054)
Ch ina) Abstract: W ith the contro l progressive ly g iven to urban po in t source pollution in Shangha,i the non point source pollution has been gett ing m ore attention. T he research findings and experiences in for eign coun tries w ere summ arized w ith the em phasis on the best m anagem ent practices for urban non po in t source pollution, and the m ethod for m easures selection and schem e dec ision w ere prov ided. In accord ance w ith the current situation of urban non po int po llut ion and execut ion of m anagem ent m easures in Shangha,i the integ rated m anagem ent schem e su itable for Shanghai urban non po int source pollution w as discussed, and the execution o f relat ive m easures and the future plann ing w ere introduced. Key w ord s: urban non po int source po llut ion; the best m anagem ent practices; selection o f schem e
服务面积。每种工程性措施均有一定的服 务范围, 所选用的措施必须能够服务于整个相关排 水区域, 对于较大的排水区域在执行控制措施时应 当进行分割。
土壤特性。不同的工程性措施对土壤有不 同的要求。渗透设施一般适用于透水性的土壤, 而 滞留设施一般适用于不透水性土壤, 在执行过程中 必须熟悉应用区域的土壤条件。
根据以上筛选结果对控制措施进行有机组合以 确定面源控制方案。根据实际应用情况不同, 方案 可以是单个的控制措施, 但是更广泛的应用则是包 括法规控制、源头控制和工程 性措施的综合方 案。 确定方案的常用方法有以下两种:
针对已知的城市面源污染问题和污染物削 减要求确定方案。例如, 为了控制水体富营养化, 必 须选用针对营养类物质的控制措施的组合。该方法 的结果可能会侧重于工程性措施的应用, 但是非工 程性措施 ( 如建立法规控制含磷洗衣粉的使用等 ) 同样需得到重视。
地下水位。排水区域的地下水位对工程性 措施的应用有较大的影响。一般来说较高的地下水 位会限制渗透和过滤设施的使用, 而人工湿地等措 施则需要较高的地下水位。
可行性。所选用的控制措施必须在技术和 经济上可行。
对以上评价标准应进行细化并且进一步量化或 者分级, 从而建立较为详细的筛选标准, 对拟采用的 控制措施进行打分, 缩小可选控制措施的范围, 最终 确立符合条件的面源污染控制措施。 2 2 方案的确立与比选
统雨污混接的严重问题, 对苏州河沿岸的芙蓉江和 剑河排水系统内的混接情况开展了详细调查。调查 结果显示芙蓉江泵站 6. 93 km2 的服务区域存在各 类混接点 482个; 剑河泵站约 2 km2 服务区域内存 在各类混接点 62个。
作为推动面源污染控制的前期基础工作, 正在 进行的研究工作还有分流制、合流制排水系统污染
表 1 上海市城区面源污染控制措施
T ab. 1 N onpo int source po llution contro lm easures for
urban area o f Shangha i
非工程性措施
制定土地开发法规, 控制不透水面积比例
工程性措施 完善 合流制系统的截wk.baidu.com设施
雨、污混接的清理改造
20
第 6期
林莉峰, 等: 城市面源污染最佳管理方案及其在上海市的实践
第 22卷
流雨水的水质特性与污染负荷。监测结果表明市区
地表径流污染相当严重, 而受雨污混接的影响, 苏州 河沿岸 3座分流制泵站出流雨水的污染程度不仅大 大超过地表径流, 甚至略高于合流制泵站的溢流雨 ( 污 )水, 这一点与国外相关调查的报道结果有明显 差异 [ 1] 。为着手 解决由历史原因造 成的分流制系
工程性措施则更为具体和有针对性, 同时也具 有更多的局限性, 因此其筛选过程应该更为详细和 精确。工程性措施的筛选主要考虑如下因素:
污染物的去除。所采用的控制措施对目标 污染物必须能够达到期望的去除效率。
占地面积。由于城市土地资源紧缺, 必须 考虑处理措施的占地面积, 而一些占地面积较大的 地面工程性措施往往会受到限制。
分流制 系统建造初期雨水调蓄 沉淀池, 储蓄和处理初期雨水
3 3 上海市面源污染控制方案与实施 上海市通过合流污水治理一期和二期工程使城
区生活污水和工业废水的截流输送比例 > 70% , 污 水经过竹园、白龙港、石洞口污水处 理厂处理后外
排, 有效地控制了城区点源污染负荷, 但是市区多数 水体仍未达到水功能区划的要求。通过实施调水工 程, 苏州河的黑臭问题基本得到解决, 但是水体仍不
近二、三十年来, 城市面源污染在发达国家受到 广泛关注, 许多国家对城市面源污染及其控制进行 了深入的研究, 制定了系统的管理法规和技术体系。 其中最具 代表性 的是 美国 的最 佳管 理措施 BM Ps ( B est M anagem ent P ract ices) [ 1 ] 。我国城市面源污染 控制研究起步较晚, 在当前的面源污染管理的规划
关键词: 城市面源污染; 最佳管理措施; 方案选择 中图分类号: X505 文献标识码: B 文章编号: 1000- 4602( 2006) 06- 0019- 04
The BestM anagement Schem e on Urban N on point Source P ollution and Its Application in Shanghai C ity
2. 上海市城市
摘 要: 随着上海城区点源污染逐步得到控制, 面源污染已受到高度关注。对国外在该领域 的研究成果和经验进行了总结, 着重介绍了城市面源污染最佳管理措施 ( BMP s) , 并且给出了措施 的筛选和方案决策的方法。结合上海市城区面源污染现状和管理措施的执行情况, 探讨了适合上 海城区的面源污染综合管理方案, 介绍了相关措施的执行情况和今后的规划。
非工程性措施的内容和作用、效果难以定性和 定量, 因此筛选就比较 困难并且偏重 于经验判断。 筛选过程中应根据应用区域的特点 有针对性地选 择。非工程性措施的实施有赖于政府部门特别是地 方政府部门的职能, 所以相关部门必须尽快制定和 执行强制性的法律法规。非工程性措施的实施需要 公众参与, 因此相关措施必须考虑能够被公众接受。
19
第 6期
中国给水排水
第 22卷
的 BM Ps, 随后进行了不断的改进和完善。 BMP s是 自源头起控制城市面源污染的一整套思想与方法的 代表, 已经在其他各国相继得到应用和发展。
BMP s是一个或 几个措施的组 合, 目 的是防治 和削减进入受纳水体的面源污染物, 使之符合水质 目标, 并要求在经济和技术上切实可行。USEPA 把 BMP s定义为 任何能够减少或预防水资源污染的 方法、措施或操作程序, 包括工程、非工程措施的操 作和维护程序 [ 2 ] 。其中非工程性措施包括法律法 规措施、污染源控制等; 工程性措施包括调蓄设施、 渗透设施、植被控制和过滤设施等。
对于一般的综合性控制目标, 可以建立不 同等级的面源污染控制方案。例如, 可以根据污染 物去除效率将方案分为低、中、高三个等级。最低等 级的控制方案采用最简单、最经济的方法对主要的 污染问题进行控制; 第二等级的控制方案可以在最 低等级方案的基础上, 通过增加其他的控制措施或 者扩大原有措施的规模来实现更高的控制目标; 最 高等级的控制方案可以在第二等级的控制方案基础 上进一步扩充, 以达到更高的控制要求。
2 控制措施的选择
由于面源污染的控制措施种类繁多, 所以决策 过程可以分为两步: 第一步根据应用区域的实际情 况对各种控制措施进行筛选, 确定适用的面源控制 措施; 第二步则根据先前筛选的结果建立面源控制 的可行性方案, 然后对方案进行分析和比选, 最终确 定适合当地情况的最优方案。 2 1 控制措施的筛选
加强道路清扫与冲洗, 限制不透水性人行道的比例, 鼓励 减少地表污染负荷 公共滞 留空地与低标高绿地建设
加强雨水口清理工作
屋面雨水收集与利用
改进清通方式, 引进 先进设备, 加强管道
沉积物的清理
合流制系统建造溢流雨水调蓄 池, 减 少雨污混合水溢流量
调整截流泵站的运行模 式, 转变以防汛为中心的 观念, 兼顾面源污染防治
特性的对照, 地面径流量削减技术 ( 透水性地面、低 草坪 )、溢流雨水就地处理工程性试验等。 3 2 措施的筛选
上海市具有地下水位高、土地资源高度紧缺、城
区人口稠密、面源污染负荷高等区域特点。按照上 述措施筛选方法并结合上海城区的特点, 筛选出适 合于上海市区的主要非工程性和工程性措施如表 1 所示。
第 22卷 第 6期 2006年 3月
中 国 给 水排 水
CH INA W ATER & WA STEWAT ER
V o.l 22 No. 6 M ar. 2006
城市面源污染最佳管理方案及其在上海市的实践
林莉峰 1, 张善发 2, 李 田1
( 1. 同济大学 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 上海 200092; 排水有限公司, 上海 200070)
能稳定地达到景观水体的水质标准。 为了解决苏州河雨天溢流引 起的短时水质恶
化, 目前以削减苏州河沿岸泵站雨天的排江水量为 目标, 制定并实施了面源污染管理方案。在非工程 性措施方面, 改变以防汛为中心的观念, 一方面降低 泵站运行水位以充分利用系统内的调蓄容积; 另一 方面实行晴天与雨天两种不同的运行管理模式: 降 雨前使用截流泵预先抽空管道, 提高排江泵的开、停 车水位, 延长截流泵开车时间等。为保证上述措施 的实行, 并为今后实现实时控制打下基础, 建立了泵 站运行状况 SCADA 系 统。该系统通 过无线传 输, 每 5 m in发送一组降雨量、前池水位与水泵运行状 况数据, 以便控制中心对数十座泵站统一调度和管 理。采取上述措施后, 已有效地减少了苏州河沿岸 泵站雨天的排江水量。在工程性措施方面, 改造了 少数尚无污水截流设施的合流制系统, 建造了旱流 期间水泵试车的回流设施。而最受关注的是调蓄池 的建设, 上海市为了削减苏州河沿岸泵站雨天的排 江量, 投入大量资金建造了 5座地下调蓄池以控制 合流制系统雨天溢流 (见表 2)。其中梦清园和成都 泵站调蓄池已通过验收, 其余 3座均在建设中。
( 1. S tate K ey Lab of Pollution Control and R esource R euse, T ongji University, Shanghai 200092, China; 2. Shanghai Municipal Sew erage C ompany L td. , Shanghai 200070,
建立了若干控制方案之后, 可以选择某种分析 方法, 如整体性分析、费用效益分析等对方案进行综 合分析, 以期得出合理的结果。
3 上海市城区面源污染控制方案
3 1 研究现状 上海市雨量充沛, 多年平均降雨量为 1 200 mm
左右, 雨水径流携带大量污染物进入城市水体。为 掌握城区面源污染的负荷与污染物出流规律, 2003 年 2005年上海市水务局在市科委的支持下对上 海市地表径流和雨天泵站排江雨 ( 污 ) 水进行了连 续监测, 初步掌握了上海市区特别是苏州河沿岸径
与实施过程中需要学习和吸收发达国家的经验。
1 面源污染最佳管理措施
城市面源污染由于其时空范围广, 不确定性大, 成分过程复杂, 因而控制的难 度较点源污染更 高。 美国在 20世纪 60年代开始重视面源污染, 于 70年 代末提出了城市雨水资源管理和雨水径流污染控制
基金项目: 上海市科委资 助项目 ( 032412054)
Ch ina) Abstract: W ith the contro l progressive ly g iven to urban po in t source pollution in Shangha,i the non point source pollution has been gett ing m ore attention. T he research findings and experiences in for eign coun tries w ere summ arized w ith the em phasis on the best m anagem ent practices for urban non po in t source pollution, and the m ethod for m easures selection and schem e dec ision w ere prov ided. In accord ance w ith the current situation of urban non po int po llut ion and execut ion of m anagem ent m easures in Shangha,i the integ rated m anagem ent schem e su itable for Shanghai urban non po int source pollution w as discussed, and the execution o f relat ive m easures and the future plann ing w ere introduced. Key w ord s: urban non po int source po llut ion; the best m anagem ent practices; selection o f schem e
服务面积。每种工程性措施均有一定的服 务范围, 所选用的措施必须能够服务于整个相关排 水区域, 对于较大的排水区域在执行控制措施时应 当进行分割。
土壤特性。不同的工程性措施对土壤有不 同的要求。渗透设施一般适用于透水性的土壤, 而 滞留设施一般适用于不透水性土壤, 在执行过程中 必须熟悉应用区域的土壤条件。
根据以上筛选结果对控制措施进行有机组合以 确定面源控制方案。根据实际应用情况不同, 方案 可以是单个的控制措施, 但是更广泛的应用则是包 括法规控制、源头控制和工程 性措施的综合方 案。 确定方案的常用方法有以下两种:
针对已知的城市面源污染问题和污染物削 减要求确定方案。例如, 为了控制水体富营养化, 必 须选用针对营养类物质的控制措施的组合。该方法 的结果可能会侧重于工程性措施的应用, 但是非工 程性措施 ( 如建立法规控制含磷洗衣粉的使用等 ) 同样需得到重视。
地下水位。排水区域的地下水位对工程性 措施的应用有较大的影响。一般来说较高的地下水 位会限制渗透和过滤设施的使用, 而人工湿地等措 施则需要较高的地下水位。
可行性。所选用的控制措施必须在技术和 经济上可行。
对以上评价标准应进行细化并且进一步量化或 者分级, 从而建立较为详细的筛选标准, 对拟采用的 控制措施进行打分, 缩小可选控制措施的范围, 最终 确立符合条件的面源污染控制措施。 2 2 方案的确立与比选
统雨污混接的严重问题, 对苏州河沿岸的芙蓉江和 剑河排水系统内的混接情况开展了详细调查。调查 结果显示芙蓉江泵站 6. 93 km2 的服务区域存在各 类混接点 482个; 剑河泵站约 2 km2 服务区域内存 在各类混接点 62个。
作为推动面源污染控制的前期基础工作, 正在 进行的研究工作还有分流制、合流制排水系统污染
表 1 上海市城区面源污染控制措施
T ab. 1 N onpo int source po llution contro lm easures for
urban area o f Shangha i
非工程性措施
制定土地开发法规, 控制不透水面积比例
工程性措施 完善 合流制系统的截wk.baidu.com设施
雨、污混接的清理改造
20
第 6期
林莉峰, 等: 城市面源污染最佳管理方案及其在上海市的实践
第 22卷
流雨水的水质特性与污染负荷。监测结果表明市区
地表径流污染相当严重, 而受雨污混接的影响, 苏州 河沿岸 3座分流制泵站出流雨水的污染程度不仅大 大超过地表径流, 甚至略高于合流制泵站的溢流雨 ( 污 )水, 这一点与国外相关调查的报道结果有明显 差异 [ 1] 。为着手 解决由历史原因造 成的分流制系
工程性措施则更为具体和有针对性, 同时也具 有更多的局限性, 因此其筛选过程应该更为详细和 精确。工程性措施的筛选主要考虑如下因素:
污染物的去除。所采用的控制措施对目标 污染物必须能够达到期望的去除效率。
占地面积。由于城市土地资源紧缺, 必须 考虑处理措施的占地面积, 而一些占地面积较大的 地面工程性措施往往会受到限制。
分流制 系统建造初期雨水调蓄 沉淀池, 储蓄和处理初期雨水
3 3 上海市面源污染控制方案与实施 上海市通过合流污水治理一期和二期工程使城
区生活污水和工业废水的截流输送比例 > 70% , 污 水经过竹园、白龙港、石洞口污水处 理厂处理后外
排, 有效地控制了城区点源污染负荷, 但是市区多数 水体仍未达到水功能区划的要求。通过实施调水工 程, 苏州河的黑臭问题基本得到解决, 但是水体仍不
近二、三十年来, 城市面源污染在发达国家受到 广泛关注, 许多国家对城市面源污染及其控制进行 了深入的研究, 制定了系统的管理法规和技术体系。 其中最具 代表性 的是 美国 的最 佳管 理措施 BM Ps ( B est M anagem ent P ract ices) [ 1 ] 。我国城市面源污染 控制研究起步较晚, 在当前的面源污染管理的规划
关键词: 城市面源污染; 最佳管理措施; 方案选择 中图分类号: X505 文献标识码: B 文章编号: 1000- 4602( 2006) 06- 0019- 04
The BestM anagement Schem e on Urban N on point Source P ollution and Its Application in Shanghai C ity
2. 上海市城市
摘 要: 随着上海城区点源污染逐步得到控制, 面源污染已受到高度关注。对国外在该领域 的研究成果和经验进行了总结, 着重介绍了城市面源污染最佳管理措施 ( BMP s) , 并且给出了措施 的筛选和方案决策的方法。结合上海市城区面源污染现状和管理措施的执行情况, 探讨了适合上 海城区的面源污染综合管理方案, 介绍了相关措施的执行情况和今后的规划。
非工程性措施的内容和作用、效果难以定性和 定量, 因此筛选就比较 困难并且偏重 于经验判断。 筛选过程中应根据应用区域的特点 有针对性地选 择。非工程性措施的实施有赖于政府部门特别是地 方政府部门的职能, 所以相关部门必须尽快制定和 执行强制性的法律法规。非工程性措施的实施需要 公众参与, 因此相关措施必须考虑能够被公众接受。
19
第 6期
中国给水排水
第 22卷
的 BM Ps, 随后进行了不断的改进和完善。 BMP s是 自源头起控制城市面源污染的一整套思想与方法的 代表, 已经在其他各国相继得到应用和发展。
BMP s是一个或 几个措施的组 合, 目 的是防治 和削减进入受纳水体的面源污染物, 使之符合水质 目标, 并要求在经济和技术上切实可行。USEPA 把 BMP s定义为 任何能够减少或预防水资源污染的 方法、措施或操作程序, 包括工程、非工程措施的操 作和维护程序 [ 2 ] 。其中非工程性措施包括法律法 规措施、污染源控制等; 工程性措施包括调蓄设施、 渗透设施、植被控制和过滤设施等。
对于一般的综合性控制目标, 可以建立不 同等级的面源污染控制方案。例如, 可以根据污染 物去除效率将方案分为低、中、高三个等级。最低等 级的控制方案采用最简单、最经济的方法对主要的 污染问题进行控制; 第二等级的控制方案可以在最 低等级方案的基础上, 通过增加其他的控制措施或 者扩大原有措施的规模来实现更高的控制目标; 最 高等级的控制方案可以在第二等级的控制方案基础 上进一步扩充, 以达到更高的控制要求。
2 控制措施的选择
由于面源污染的控制措施种类繁多, 所以决策 过程可以分为两步: 第一步根据应用区域的实际情 况对各种控制措施进行筛选, 确定适用的面源控制 措施; 第二步则根据先前筛选的结果建立面源控制 的可行性方案, 然后对方案进行分析和比选, 最终确 定适合当地情况的最优方案。 2 1 控制措施的筛选
加强道路清扫与冲洗, 限制不透水性人行道的比例, 鼓励 减少地表污染负荷 公共滞 留空地与低标高绿地建设
加强雨水口清理工作
屋面雨水收集与利用
改进清通方式, 引进 先进设备, 加强管道
沉积物的清理
合流制系统建造溢流雨水调蓄 池, 减 少雨污混合水溢流量
调整截流泵站的运行模 式, 转变以防汛为中心的 观念, 兼顾面源污染防治
特性的对照, 地面径流量削减技术 ( 透水性地面、低 草坪 )、溢流雨水就地处理工程性试验等。 3 2 措施的筛选
上海市具有地下水位高、土地资源高度紧缺、城
区人口稠密、面源污染负荷高等区域特点。按照上 述措施筛选方法并结合上海城区的特点, 筛选出适 合于上海市区的主要非工程性和工程性措施如表 1 所示。
第 22卷 第 6期 2006年 3月
中 国 给 水排 水
CH INA W ATER & WA STEWAT ER
V o.l 22 No. 6 M ar. 2006
城市面源污染最佳管理方案及其在上海市的实践
林莉峰 1, 张善发 2, 李 田1
( 1. 同济大学 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 上海 200092; 排水有限公司, 上海 200070)
能稳定地达到景观水体的水质标准。 为了解决苏州河雨天溢流引 起的短时水质恶
化, 目前以削减苏州河沿岸泵站雨天的排江水量为 目标, 制定并实施了面源污染管理方案。在非工程 性措施方面, 改变以防汛为中心的观念, 一方面降低 泵站运行水位以充分利用系统内的调蓄容积; 另一 方面实行晴天与雨天两种不同的运行管理模式: 降 雨前使用截流泵预先抽空管道, 提高排江泵的开、停 车水位, 延长截流泵开车时间等。为保证上述措施 的实行, 并为今后实现实时控制打下基础, 建立了泵 站运行状况 SCADA 系 统。该系统通 过无线传 输, 每 5 m in发送一组降雨量、前池水位与水泵运行状 况数据, 以便控制中心对数十座泵站统一调度和管 理。采取上述措施后, 已有效地减少了苏州河沿岸 泵站雨天的排江水量。在工程性措施方面, 改造了 少数尚无污水截流设施的合流制系统, 建造了旱流 期间水泵试车的回流设施。而最受关注的是调蓄池 的建设, 上海市为了削减苏州河沿岸泵站雨天的排 江量, 投入大量资金建造了 5座地下调蓄池以控制 合流制系统雨天溢流 (见表 2)。其中梦清园和成都 泵站调蓄池已通过验收, 其余 3座均在建设中。