提質(zhì)增效參考：以水環(huán)境改善為目標(biāo)的日本下水道體系建設(shè)
時間：2020-06-11
來源：中國水網(wǎng)
作者：黑住光浩 左健
同樣作為人口密集的東亞國家，日本在水環(huán)境治理方面的經(jīng)驗一直為我們關(guān)注。日本的下水道體系從上世紀(jì)70年代起，以流域水環(huán)境改善為目標(biāo)進行建設(shè)和發(fā)展，形成了現(xiàn)今的流域下水道設(shè)施和管理體系。本文是有關(guān)日本下水道體系建設(shè)的制度篇，由日本東京都下水道局前副局長黑住光浩博士及湖南大學(xué)公共管理學(xué)院教授左健博士共同撰寫，從法律法規(guī)、流域下水道整治計劃和實施、總量控制幾個方面對日本的流域下水道體系進行了介紹。技術(shù)篇及熱點問題對比研究要點等內(nèi)容將在2020（第十八屆）水業(yè)戰(zhàn)略論壇上發(fā)表。
1. 完善法律法規(guī)，發(fā)展流域下水道，保護公共水域水質(zhì)
1958年，日本修訂《下水道法》，以“改善城市環(huán)境，促進城市健全發(fā)展和改善公共衛(wèi)生”為目標(biāo)，將城市內(nèi)澇防治和環(huán)境改善定位為下水道系統(tǒng)（含污水處理廠、泵站等）的重要機能。該法案是以日本當(dāng)時的下水道系統(tǒng)暨合流制，為前提而制定的。
1970年，隨著河流污染在1955年后的迅速擴大，《下水道法》再次修訂，將“保護公共水域水質(zhì)”追加為下水道的目標(biāo)。隨著下水道系統(tǒng)保護水質(zhì)地位的日益提高，流域下水道體制相關(guān)法律法規(guī)的建立健全，流域下水道整治在1970年以后得以迅速發(fā)展，推進了河流水質(zhì)的不斷改善。1978年，隨著河流水質(zhì)的不斷改善，因水質(zhì)污染中斷的隅田川花火大會得以重開。
期間，水污染防治相關(guān)的法律法規(guī)也在不斷建立健全，從根本上改善下水道系統(tǒng)。
1958年，《公共水體水質(zhì)保護法（水質(zhì)保護法）》和《工廠廢水管理法（工廠廢水法）》頒布，雖然關(guān)于排水標(biāo)準(zhǔn)和違法行為的規(guī)定不夠充分。但《水質(zhì)保護法》將污染河流作為城市河流污染防治計劃的對象，要求建設(shè)污水處理廠獲得良好處理水的規(guī)定，對日本下水道體系的發(fā)展是一個里程碑，標(biāo)志著下水道系統(tǒng)不只是服務(wù)于城市衛(wèi)生環(huán)境，還必須服務(wù)于河流水質(zhì)保護。
1967年，《公害對策基本法》頒布，確定了 水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。1970年，《水污染防治法》通過，設(shè)定了廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，明確了下水道系統(tǒng)的特別設(shè)施地位，下水道系統(tǒng)的責(zé)任進一步增大。此外，隨著1978年污染物排放總量控制制度的實施，下水道系統(tǒng)在水質(zhì)保護中的作用更加重要。
1984年，《湖泊水質(zhì)保護特別措施法》頒布，將下水道系統(tǒng)定位為水質(zhì)保護的重要措施。
1985年，針對公共水域的水質(zhì)保護，《環(huán)境基本法》第16條規(guī)定了設(shè)定和達成水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的義務(wù)。
基于以上法律法規(guī)的要求，日本各地域在制訂下水道計劃時，若與已明確水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的水體相關(guān)聯(lián)，則必須制訂以達成該水域水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)的“流域下水道整治綜合計劃”（以下簡稱“流域綜合計劃”）。截至2017年末，需要制定“流域下水道綜合整治計劃”的150個地域中，已有105個地域完成計劃制訂，并以此為依據(jù)推進流域水質(zhì)改善工作。
圖1 日本下水道系統(tǒng)的法規(guī)體系
2. 各流域下水道綜合整治計劃（以東京為例）
需要制定“流域綜合計劃”的各地域，根據(jù)所處流域所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分別制定流域下水道綜合整治計劃。1970年，東京都政府根據(jù)多摩河和荒川（河）的水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，制定了流域下水道整治綜合計劃。相比較《水污染防治法》規(guī)定的統(tǒng)一的水排放標(biāo)準(zhǔn)，東京都政府制定并執(zhí)行了更為嚴(yán)格的地方排放標(biāo)準(zhǔn)。相對于國家排放標(biāo)準(zhǔn)的BOD≤160mg/L、總氮≤120mg/L和總磷≤16mg/L，東京都轄區(qū)內(nèi)的8個排河污水處理廠執(zhí)行BOD≤25mg/L、總氮≤20或30mg/L、總磷≤2或3mg/L的地方排放限值，其中具有深度處理工藝的兩個污水廠執(zhí)行更嚴(yán)格的總氮和總磷排放標(biāo)準(zhǔn)（注：日本的河流水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)考察BOD，海域水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)考察COD，相應(yīng)地，排河污水處理廠執(zhí)行BOD排放標(biāo)準(zhǔn)，排海污水處理廠執(zhí)行COD排放標(biāo)準(zhǔn)）。針對合流制下水道，采取了多種措施降低污染物的水體流入量，將雨天越流水導(dǎo)致的水體污染物排放量控制到與分流制下水道同等程度。此外，因下水道系統(tǒng)的處理能力有限，針對一定規(guī)模以上的工廠下水道排水，制定了排放標(biāo)準(zhǔn)。
3. 流域下水道整治
1) 流域下水道系統(tǒng)的構(gòu)成和作用
流域下水道系統(tǒng)是收集和處理流域內(nèi)兩個或多個公共下水道污水的下水道系統(tǒng)。其中的流域下水道是系統(tǒng)中的核心設(shè)施（干線管道、泵站、污水處理廠等），其建設(shè)和維護由日本的都道府縣實施。將家庭污水和雨水連接到流域下水道的公共下水道由當(dāng)?shù)氐氖蓄暹M行建設(shè)和維護（注：日本的行政劃分依次為都道府縣市町村）。
1965年，大阪府的寢屋川流域作為日本第一個流域下水道系統(tǒng)開始整治。1970年，《下水道法》修訂，將流域下水道整治制度化。流域下水道系統(tǒng)，因為不按照行政區(qū)域劃分，可以根據(jù)地形條件確定污水處理廠的選址，具有降低建設(shè)和維護費用的優(yōu)勢。
圖2 日本流域下水道系統(tǒng)概念圖
2) 流域下水道系統(tǒng)的優(yōu)勢
流域下水道系統(tǒng)具有的優(yōu)勢包括：1）根據(jù)河流流域的自然條件和產(chǎn)業(yè)布局等，可在更廣泛的地域范圍內(nèi)規(guī)劃，不受行政區(qū)域劃分的限制，使流域內(nèi)的水質(zhì)保護一體化；2）通過處理設(shè)施的集約化，獲得規(guī)模效益降低建設(shè)和維護費用；3）由都道府縣政府負(fù)責(zé)流域下水道系統(tǒng)的核心設(shè)施，有助于市鎮(zhèn)村政府解決因技術(shù)力量不足難以獨立整治的難題。
3) 流域下水道系統(tǒng)的運營組織（以東京為例）
為促進東京都流域下水道系統(tǒng)的整治，其對應(yīng)的管理級別不斷提高。1971年，東京都成立了局級的流域下水道本部，在對干線管道、泵站和處理廠進行一體化管理的同時，與管理公共下水道的市鎮(zhèn)村政府協(xié)同，對區(qū)域內(nèi)下水道系統(tǒng)進行高效管理。以下介紹東京都政府和流域內(nèi)市鎮(zhèn)村的合作事例。
① 廣域化
單獨公共下水道并入流域下水道—東京都多摩地區(qū)的30市鎮(zhèn)村的下水道，并不包括河口市、大川市和三重市的部分處理區(qū)，是作為“單個公共下水道”進行管理的。由于這些處理區(qū)的污水處理廠占地面積比較狹窄，難以增加深度處理工藝和設(shè)施更新來滿足流域下水道整治計劃所要求的處理水排放要求。并且，由于這些污水廠的規(guī)模較小，和流域下水道系統(tǒng)的污水處理廠相比不具備規(guī)模優(yōu)勢，處理成本較高。因此，需要不斷推動這些單獨處理區(qū)并入流域下水道，以改善水環(huán)境和降低成本。
圖3 東京都多摩地區(qū)的公共下水道接入流域下水道
管道連通污水處理廠— 日本是地震多發(fā)國，1995年兵庫縣南部地震時導(dǎo)致污水處理廠受損而無法運行，下水道很長時間處于無法使用的狀態(tài)。因此，東京都流域下水道系統(tǒng)為了確保地震災(zāi)害時污水處理廠的備用，將多摩川兩岸的六所污水處理廠分別用管道進行了連通。
圖4 東京都的污水廠通過管道連通互為備用
② 加強東京都和市鎮(zhèn)村的合作
下水道信息交流會—多摩地區(qū)的下水道，是由各市町村的公共下水道、東京都流域下水道的干線管渠、以及污水處理廠共同組成一個系統(tǒng)來發(fā)揮機能的。為了加強合作，多摩地區(qū)的30個市鎮(zhèn)村從2012年以來定期召開下水道信息交流會。
下水道臺賬的統(tǒng)合—通過利用GIS公共下水道臺賬系統(tǒng)(Sewerage Mapping and Information系統(tǒng)）將流域下水道和公共下水道一體化。下水道臺賬系統(tǒng)一般由各市政當(dāng)局獨立建立和維護，各地系統(tǒng)通常不同。但為了確保流域下水道的處理水質(zhì)，需要在惡劣排水流入時迅速反應(yīng)，由此，必須了解各市政當(dāng)局所管理的公共下水道情況。因此，按照流域下水道總部的臺賬系統(tǒng)，統(tǒng)合了各地的臺賬系統(tǒng)。
4. 公共水域水質(zhì)保護和總量控制
1970年，修訂的下水道法賦予下水道“公共水域水質(zhì)保護”的新目標(biāo)。1973年，《瀨戶內(nèi)海環(huán)境保護特別措施法》頒布，開始實質(zhì)性的水質(zhì)保護。因為僅根據(jù)排水標(biāo)準(zhǔn)(濃度標(biāo)準(zhǔn))，難以達到水體的COD環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，1979年，《水污染防止法》修訂，以人口和產(chǎn)業(yè)集中的廣域封閉性海域為對象，對流入污染物（COD）實行總量控制制度，該制度每五年為一個執(zhí)行周期（即：每五年修訂一次）。1980年，東京灣和伊勢灣開始執(zhí)行污染物總量控制制度。
1982年，針對琵琶湖等特定湖沼，為了改善富營養(yǎng)化導(dǎo)致的水污染，設(shè)定了氮、磷的水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，對工廠和事業(yè)單位設(shè)定了廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。1993年，針對海域也設(shè)定了氮、磷的水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。相應(yīng)地，東京灣和大阪灣的污染物總量控制指標(biāo)在1995年，也從COD（第1-4個五年）增加到包括氮和磷（第5個五年開始）。
目前，在東京灣、伊勢灣和瀨戶內(nèi)海，新建污水處理廠和已建污水處理廠分別從2017年和2019年開始執(zhí)行第8次污染物總量控制規(guī)定。同時，為了保護海洋的豐產(chǎn)，會根據(jù)季節(jié)來設(shè)定氮、磷的去除率目標(biāo)，比如在海苔生長的冬天，可以降低營養(yǎng)鹽類的去除率，以保證海灣里養(yǎng)殖海苔的正常生長。
以東京都芝浦污水處理廠為例，處理水一天可排放COD16,600公斤、氮20,750公斤和磷2,075公斤。在實際的運行管理中，是通過控制排放濃度C值（和總量控制要求相關(guān)的濃度系數(shù)，由政府根據(jù)不同的業(yè)種確定）來進行管理的，例如，芝浦污水處理廠的COD、氮和磷的C值排放濃度分別是20、25、2.5mg/L，比排放標(biāo)準(zhǔn)的限值更為嚴(yán)格。
值得注意的是，東京都針對不同工藝的污水處理廠、甚至是同一個污水處理廠的不同工藝的處理線，根據(jù)工藝的特性，確定了不同的C值。這種嚴(yán)格總量控制下的變通可充分發(fā)揮已有設(shè)施的工藝性能，避免一刀切的升級改造，節(jié)約改造費用和運行耗費。
圖5 東京都各污水處理廠的污染物排放總量控制要求
圖6 東京都各污水處理廠的污染物排放總量控制要求（續(xù)）
引用文獻：
《2018年度 日本下水道》 日本下水道協(xié)會2019年
《下水道色是計劃、設(shè)計指南和解說 2019年版》 日本下水道協(xié)會 2019年
《東京都流域下水道50年》 東京都下水道局 2019年
作者簡介
黑住光浩原東京都下水道局副局長、日本下水道協(xié)會常務(wù)理事，現(xiàn)日本生命保險公司顧問。在東京都下水道局任職37年，歷任技術(shù)開發(fā)參事、建設(shè)部長、設(shè)施管理部長，計劃調(diào)整部長和東京都全流域下水道本部長，在城市基礎(chǔ)設(shè)施（市街建設(shè)、下水道設(shè)施、河道治理）的規(guī)劃、建設(shè)和運營上積累了豐富的實踐經(jīng)驗。下水道協(xié)會是日本下水道體系的國家代表機構(gòu)，是日本下水道業(yè)務(wù)領(lǐng)域的核心組織，任職期間領(lǐng)導(dǎo)了應(yīng)對老朽化設(shè)施的規(guī)劃和設(shè)計指南修訂、老朽化設(shè)施的調(diào)查、維修和改造指南的編制、以及可大幅消減管道更新費用的再生工法指南的編制。
左健日本九州大學(xué)城市環(huán)境系統(tǒng)工學(xué)博士，天津市“千人計劃”創(chuàng)業(yè)人才，湖南大學(xué)公共管理學(xué)院教授。曾任職日本北九州市立大學(xué)研究員、國際環(huán)境咨詢公司ERM高級科學(xué)家、天津裕川集團副總經(jīng)理、杭州錦江集團技術(shù)研究院院長兼生態(tài)事業(yè)部副總經(jīng)理及技術(shù)總監(jiān)。主要研究領(lǐng)域為城市環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化、環(huán)境系統(tǒng)建模及數(shù)據(jù)分析、環(huán)境經(jīng)濟和生命周期評價及環(huán)境政策對標(biāo)。致力于環(huán)境政策決策優(yōu)化，環(huán)保新技術(shù)評估篩選、引進及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。發(fā)表論文40多篇，發(fā)明專利7項（第一發(fā)明人），承擔(dān)《環(huán)境系統(tǒng)學(xué)》、《環(huán)境經(jīng)濟學(xué)》等課程教學(xué)。
