環(huán)境問題的解決很難說終點在哪里。污水處理率眼看著已經(jīng)到90%了，黑臭水體、流域水環(huán)境問題卻依然存在；點上的問題處理得差不多了，城市面源污染的問題又成了人們關心的話題。合流制溢流給污水處理廠、給城市管理者、給普通人的生活都來很大麻煩。本文參考電影《火星救援》里的工程思維（工程師思維），探討這個棘手的環(huán)境問題。

目錄

解決溢流污染，應該學學《火星救援》

溢流污染治理的結(jié)構(gòu)、約束和取舍

不容置疑的使命

用科學干出生天

系統(tǒng)論+還原論

用好溢流污染治理的“膠帶紙”

驗證、測試、調(diào)整

環(huán)境問題的解決很難說終點在哪里。污水處理率眼看著已經(jīng)到90%了，黑臭水體、流域水環(huán)境問題卻依然存在；點上的問題處理得差不多了，城市面源污染的問題又成了人們關心的話題。

尤其是快到雨季、汛期的時候，許多水領域的專家常常脫口而出：合流制、分流制、雨水溢流污染、CSO等名詞。

CSO是Combined Sewer Overflow的簡寫，翻譯過來就是合流制排水系統(tǒng)溢流，用英文字母縮寫表示，不僅簡潔，而且看上去有點東西。畢竟，在環(huán)境人的印象里，能用英文字母表示的都是時髦概念。

確實以前人們都叫它合流制溢流，近幾年來可能為了簡潔，叫CSO的人也多了起來。不管叫什么，實質(zhì)是不變的，它就是一種讓人頭疼的城市季節(jié)病，給污水處理廠、給城市管理者、給普通人的生活都來很大麻煩。

生態(tài)環(huán)境部也是未雨綢繆，今年在冬季就印發(fā)了《關于開展汛期污染強度分析推動解決突出水環(huán)境問題的通知》，要求各地因地制宜開展汛期污染強度監(jiān)測分析。

看了不少資料后，我覺得，也許可以參考電影《火星救援》里的工程思維（工程師思維），解決這個棘手的環(huán)境問題。一位教育專家說：工程思維就是永遠以資源有限、條件不足為前提，去實現(xiàn)現(xiàn)實世界的目標。

溢流污染治理的結(jié)構(gòu)、約束和取舍

隨著管網(wǎng)建設和污水處理率的大幅度提高，水環(huán)境治理難題走到了“深水區(qū)”——污水溢流帶來的非點源污染已成為水體污染的重要因素。

溢流污水懸浮顆粒物濃度較高、濁度大、組分復雜，雨季溢流造成的污染負荷所占比例會在短時段內(nèi)成倍升高。在我國，“暴雨過后變黑臭”的現(xiàn)象普遍存在。

 

 

一場暴雨后，清澈的小河變成了臭水溝

用生態(tài)環(huán)境部總工程師、水生態(tài)環(huán)境司司長張波的話說，就是：“一些地方雨水管網(wǎng)旱季‘藏污納垢’，雨季‘零存整取’，一些地方城鄉(xiāng)結(jié)合部存在垃圾隨意傾倒現(xiàn)象，這就導致汛期污染比較嚴重。” 他說：黑臭水體治理有三個短板，其中之一就是“初期雨水污染嚴重”。

溢流污染的治理并非易事。由于涉及基礎設施改造、排水體系管控、城市規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)導向等諸多方面，治理思路的確定，牽一發(fā)而動全身。

囿于要統(tǒng)籌考慮現(xiàn)有排水體制、財承空間、政策標準及產(chǎn)業(yè)成熟度，目前，國內(nèi)對于溢流污染治理尚未形成具體思路及明確共識。

本科普文建議溢流污染治理參考《火星救援》，我們先看看工程師思維的屬性。

《轉(zhuǎn)向：用工程師思維解決商業(yè)難題》這本書里，說工程師思維有三個基本特征：首先是在沒有結(jié)構(gòu)的情況下“預見”結(jié)構(gòu)的能力。

作者認為，我們的世界依賴于結(jié)構(gòu)。無論是無中生有，還是在已有的結(jié)構(gòu)上類比、優(yōu)化、模仿，預見結(jié)構(gòu)都不是一件容易的事情。

溢流污染的解決其實也沒有現(xiàn)成的結(jié)構(gòu)，無論是利用現(xiàn)有污水處理廠的處理能力，還是建設調(diào)蓄池、CSO快速處理設施，或者搞綠色基礎設施，大建海綿城市，都需要“預見”處理結(jié)構(gòu)。

工程師思維的第二個基本特征是：在約束條件下進行設計。

因為工程學的目的和意義，是解決現(xiàn)實生活中的某些實際問題，所以必然受到“約束”。這里的約束，首先是科學規(guī)律的約束。還有時間約束，財力約束，擁有資源的約束，競爭的約束，人類行為的約束，等等。

溢流污染的解決，自然也受到種種“約束”，甚至時時讓人感到無力、無解。

比如國內(nèi)環(huán)保督察認為，昆明的分散式CSO控制設施排放不能達到污水處理廠排放標準，只要不符合標準，就會被督察，但套用污水處理廠排放標準又不合理，那就需要單獨的CSO標準或者雨水標準的制定。雨水標準的制定并沒有時間點，但溢流污染治理達標確是每年都要考量的事。

有專家感嘆：分散式處理不認可，污水處理廠內(nèi)又不具備超量混合污水的處理能力，還要斷面考核達標，這是“死結(jié)”啊。

這就關乎工程師思維的第三個特征，“取舍”，即經(jīng)過深思熟慮后對解決方案和備選方案做出決斷的能力。

資源和時間都是有限的，必須根據(jù)重點進行分配，要將弱目標從強目標中分離出來。在約束條件下，我們要學會取舍，以及進行“灰度認知+黑白決策”。取舍是一場可行性、可能性、期望與限制之間的拔河比賽。

污染物終歸要有處理路徑，CSO必須要治理，這就是強目標�，F(xiàn)在考慮的無非是分散式就地處理，還是污水廠內(nèi)集中的問題。目前是在技術儲備期，這起碼比十多年前剛提出合流制、分流制之爭時，前進了好幾步。

對于產(chǎn)業(yè)界來說，艱難的是，如何在已知條件不足的灰度狀況下做決策，就需要計算夢想和現(xiàn)實的距離，商業(yè)上的投入產(chǎn)出比。

接下來，我們就看看如何參考《火星救援》，運用工程思維，解決溢流污染難題。

 

 

不容置疑的使命

《火星救援》的故事：2035年，在一次探險任務中，宇航員兼植物學家馬克·瓦特尼不幸被遺留在火星。他的食物只夠吃309個火星日，而下一班“星際公交車”要4年后才會到。

馬克·瓦特尼打算活下來，而全人類也展開了一場太空救援。為什么一大堆人愿意付出這么大的代價來救一個宇航員？

他們這么做的真正原因是：每個人都有一種本能，那就是把同伴救出來，有時候可能看上去不太像，但事實確實如此。遠足的人在深山里迷路了，人們會發(fā)動搜救。火車出了事故，人們會排成長隊獻血。地震毀了一座城市，全世界的人都會捐出緊急物資。這種本能扎根于人類社會，每一種文化都不例外。

“工程思維”應該是務實的，落地的，為什么一開始就說什么虛頭虛腦的“使命”呢？

原因是不管這個世界多么糟糕，人類的科技和人文都根植于美好的向往，以及對“存在”與“意義”的無止境的追求。有一個足夠有意義的、無法被質(zhì)疑的使命，是“工程思維”的守護神。

溢流污染治理是相關從業(yè)人員不容置疑的使命。假如對這種非點源污染聽之任之，那這么多年來建設的污水處理廠、管道，多少人為之奮斗的事業(yè)，巨大的資金投入，其效果會大打折扣，一場雨下來，水體都變黑臭。

使命、愿景是一種偉大的粗線條算法，能夠幫助我們找到目標，制定戰(zhàn)略。就像圣雄甘地說的，找到你的目標，方法就會隨之而來。

我們不如學一下《火星救援》里的樸素精神，使命和愿景可以是一些人類的基本情感和文化：任何時候，我們都不喜歡住在一個散發(fā)惡臭的水溝旁。當雨季來臨，我們希望水環(huán)境依然是安全的、宜人的。

解決污染問題，這正是環(huán)保行業(yè)出現(xiàn)以來一直都在做的事情。

 

暴雨后的某污水處理廠

用科學干出生天

導演雷德利·斯科特親自繪制了《火星救援》的劇本封面草圖，內(nèi)容是馬特·達蒙扮演的主角在火星上說"I am gonna science the shit out of this planet"（我一定要用科學在這個星球干出生天）。

三個關鍵詞：科學，干，生天，這就是“工程思維”的內(nèi)核。

《轉(zhuǎn)向》這本書里提及，科學的核心是發(fā)現(xiàn)，工程的本質(zhì)是實現(xiàn)。

《火星救援》的主角當時計劃種土豆來養(yǎng)活自己，但是沒水。

回到問題的最源頭，水是由什么構(gòu)成的？氫和氧。

所以需要氫和氧�；鹦谴髿夂�有95%的二氧化碳，而基地正好有一臺“氧合機”，用于從二氧化碳中分解出氧氣。剩下就是氫了。

聰明的男主角突然想起來，登陸火星時省下的預備燃料：聯(lián)氨（N₂H₄），聯(lián)氨里面有氫原子！

接下來，通過銥催化劑，將聯(lián)氨轉(zhuǎn)化成氮氣和氫氣。再接下來，用氫氣和氧氣發(fā)生反應，就得到了水。

當然，光知道分子結(jié)構(gòu)和反應公式還不夠，要知道聯(lián)氨可是個危險玩意兒，所以必須極其緩慢地釋放聯(lián)氨，還要想辦法將氫氣引導到一個小區(qū)域內(nèi)，燒掉它們。這些部分，就是“工程”方面的考驗了。

溢流污染治理當然也需要科學，清華大學環(huán)境學院王凱軍教授說：我們可以想象，如果環(huán)保部門提出提高斷面水質(zhì)的要求，政府和專家可能會采取什么措施——地方政府可能會搞沿河大截排，搞污水調(diào)蓄和搞深隧的方案；專家已經(jīng)提出要搞雨污分流和廣泛推動采用海綿城市的方式；有些專家也會根據(jù)國外大多數(shù)合流制污水雨季是旱季處理規(guī)模2~4倍方式，引經(jīng)據(jù)典講歐美和日本的經(jīng)驗就是如此，采用一級或一級強化處理解決溢流污染問題等等。

顯然，各種方式方案和技術應用場景是需要進行系統(tǒng)規(guī)劃研究和頂層設計的，國外采用的方法和技術最基本的考慮是靠污水處理廠，額外考慮河流生態(tài)環(huán)境容量，這是與我國國情差別最大的一條，因為我國河流已經(jīng)沒有足夠的環(huán)境容量，這也是我們各級地方政府不得已采用準IV類標準的原因。

總結(jié)下來，針對溢流污染主要有以下幾種解決技術途徑：一是建立雨污分流系統(tǒng)，加強初期雨水或雨水處理；二是大力推進海綿城市建設，解決溢流和溢流污染問題；三是合流制集中處理處理廠處理溢流問題；四是創(chuàng)新性的實施路徑和頂層設計。

這些認識都是基于科學道理的，問題就在于怎么取舍，怎么干。

有句扯淡的臺詞風靡一時：懂了很多道理，依然過不好這一生。姑且不論你懂的很多是山寨道理，即使你懂的是真道理，和“過好這一生”也沒有因果關系。

區(qū)別在哪兒呢？認識世界和觸碰世界是完全不一樣的概念。

就像在《火星救援》里，即使你懂得水的分子結(jié)構(gòu)，即使你知道在哪里找到原料，你還是可能在造水的過程中被聯(lián)氨炸死。

“干”，是工程思維的精髓。所謂工程思維，就是會干+肯干。

從國家層面現(xiàn)在實施的措施，仍然以雨污分流改造為主要解決手段，這些年國家現(xiàn)存的十多萬公里的雨污合流管道一直沒有多大變化，是因為這些設施基本都在城市中心，很難改動。

在這種情況下，合流制溢流污染如何解決是繞不過去的坎，如果強勢進行分流改造，有投資力度問題，也會有一個時間問題，需要多少時間？

那么，能否通過海綿城市建設方式解決上述問題？國家前期示范30個海綿城市，平均每平方公里投資1~2個億，全國海綿城市要達到40%建成區(qū)將是一個海量投資。

國際上是在排水體制基本解決80%的溢流問題之后，來搞綠色基礎設施建設，我國排水體制還沒有解決基本問題，僅僅用海綿城市來減少75%到80%的溢流，這是不現(xiàn)實的。

王凱軍教授說，在關注溢流污染的同時，其實還有一個問題被長期忽視了，那就是污水廠的進水濃度問題，通過對36個重點城市污水處理量、COD削減量及COD遺失率對比發(fā)現(xiàn)，36個重點城市中，22個城市COD漏失損率達到50%以上。

我國建成近五千座城鎮(zhèn)污水處理廠，污水處理能力1.93億立方米/日，形成近萬億元的固定資產(chǎn)。根據(jù)國外經(jīng)驗完全合流制系統(tǒng)通過增加污水廠調(diào)蓄能力、采用一級強化處理等措施投資，與分流制改造投資需求，兩者的投資的數(shù)量級大約是1：5～1：10。

一個中等城市海綿城市是百億級投資，分流制改造是十億級投資，而合流制末端改造投入是億級的投資，對比發(fā)現(xiàn)，這三種投資序列最優(yōu)的是合流制溢流末端處理方案。

 

 

系統(tǒng)論+還原論

工程思維的核心之一就是系統(tǒng)思維。《轉(zhuǎn)向》一書寫到：一個系統(tǒng)因其各個模塊之間的關系而成為一個整體。這樣的整體是不能通過單獨分析各組成部分就能理解的。

《轉(zhuǎn)向》說，模塊化系統(tǒng)思維的一種特殊技巧是解構(gòu)(把一個較大的系統(tǒng)打散成一個個模塊)和重構(gòu)(把這些模塊重新組合起來)的功能性組合。

真正的工程思維，既要解構(gòu)，也要重構(gòu)。

王凱軍老師認為，分析我國整個污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀，面對城市接近100%的污水處理能力和國內(nèi)嚴峻的溢流污染情況，分析污水處理普遍存在能力冗余（低COD）的國情，國內(nèi)的解決思路應該不同于歐美國家一級或一級強化處理的思路，而是應該充分利用已建成的城市污水基礎設施。

這樣污水處理廠進水濃度低反而是一個優(yōu)勢，從簡單的污水處理設計原理可知，如果濃度降低了一倍，就意味著流量可以提高一倍。我們可以把壞事變成好事來解決溢流污染問題。

這時限制因素成為沉淀池，二沉池的能力提高成為主要矛盾的主要方面，問題是如何通過加速沉淀助力污水處理廠三倍流量運行。

現(xiàn)狀，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)研發(fā)了一種納米絮凝劑，加入后，5分鐘就能達到不加藥時污泥沉降30分鐘的效果。所以，可以通過加藥促進沉降，突破二沉池泥水分離瓶頸，就可以實現(xiàn)污水處理廠二級生化處理單元短期超負荷3倍運行。

無疑，污水處理廠三倍流量運行方式需要解決沉淀池限制問題，在沉淀上解決問題不僅僅只有加藥一種方法，如果把問題留給企業(yè)，會有很多技術和方法來解決這個問題。

用好溢流污染治理的“膠帶紙”

回到電影《火星救援》。男主角打算種土豆的時候，還沒想明白怎么樣弄到足夠的水，算來算去都覺得不靠譜。那該怎么辦呢？

他受夠了不停地推算，與其顛來倒去地琢磨怎么弄到那250升水，還不如干點實際的，“就算它們現(xiàn)在既干燥又沒用，我還是得想辦法把這么一大坨土弄進棲息艙。”

我們可以從中學習的是：不要因為一個無解的問題而耽擱另外一個有解的問題；先做能做的，別為缺失的板塊煩惱。

別被看起來很嚴重的東西嚇到，隨時操起你手上有的家伙。

《火星救援》里兩次救下主角性命的東西，是“膠帶紙”。隨手能用的東西，比雖然很厲害但不順手或遠水不解近渴的東西好100倍。

對于擁有“工程思維”的人來說，有效并且高效地解決問題排在首位，該用膠帶紙的時候就用膠帶紙。

解決溢流污染，還沒有財力在每個城市建設綠色基礎設施，沒法同步海綿城市，那就使用污水處理廠的冗余來處理雨水，把已經(jīng)建成的污水處理廠都用上啊，如果有不足，就想辦法給它打補丁，貼膠帶紙。

產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)做好了技術儲備。

清華大學環(huán)境學院研發(fā)、北京博泰至淳生物科技有限公司聯(lián)合清華大學產(chǎn)學研合作生產(chǎn)的NFSSS納米絮凝劑，能夠解決污水處理廠沉淀池限制，有效實現(xiàn)污泥快速沉降，為解決雨季溢流污染、原位提高處理規(guī)模提供了一種顛覆性的解決方案。

 

應用場景

尚川水務開發(fā)的污水預處理固液秒分離技術產(chǎn)品SSgo能夠強化預處理，解放生產(chǎn)力，在雨季進行溢流污染控制，在旱季強化預處理。

 

應用場景

中持則將溫華環(huán)境收入麾下。有著20年國際水務經(jīng)驗的溫華環(huán)境創(chuàng)始人華英豪于2016年就帶領團隊研發(fā)了一體化多效澄清系統(tǒng)，通過模塊化設計、工業(yè)化生產(chǎn)、標準化服務，可滿足十幾個場景模式下的供水、污水的應用需求。中持與溫華環(huán)境的協(xié)同合作有效解決了溢流排放下的增量水高效處理難題。

 

應用場景

用模塊化思維，別去重復發(fā)明輪子。

在《火星救援》里，男主角想要活命，必須和地球取得通信聯(lián)絡，但是他沒辦法重新發(fā)明一個宇宙移動電話，所以他想到了一個現(xiàn)成的“模塊”：“火星探路者”探測器。

然后，他利用這個探測器（以及與地球上的聰明人之間的默契），與地球重新建立了聯(lián)系。

 

 

驗證、測試、調(diào)整

讓我們回到火星。

即使《火星救援》的男主角在第63個火星日還沒有找到活路，甚至還沒有和地球取得聯(lián)絡，他依然用倒推的方式來想：在最好的情況下，我應該做什么？

當然是趕往下一班（四年之后）星際公交車站：阿瑞斯4的站點。有多遠？3200公里。（北京到深圳的飛行距離是1800公里）

有車嗎？一輛充滿電只能跑35公里的太空漫游車。

男主角一通神勇操作略過不表，關鍵是這個過程中體現(xiàn)出來的“工程思維”：

改造：增加了蓄電池，裝上了太陽能電池板，解決了取暖問題......

測試：在自己的棲息地附近測試一塊電池跑的距離，過程中驗證了自己的預測，同時也發(fā)現(xiàn)了取暖的遺留問題......

調(diào)整：不斷增加測試強度，增加漫游里程，測試生命維持系統(tǒng)，確定充電時間，不斷自我迭代......

1.0版：先去800公里外去找探路者號......

2.0版：穿越火星地表3200公里，逃出生天......

溢流污染治理也一樣，除了用好現(xiàn)有污水處理廠的冗余外，也有其他切實可行的探索路徑，一切都要根據(jù)實際情況。

比如武漢市，雨水徑流污染已成為影響該市水環(huán)境的重要因素，具體表現(xiàn)為合流制區(qū)域的雨季溢流污染和分流制區(qū)域的初期雨水污染。

武漢市水務局積極開展初期雨水和溢流污染治理研究工作。目前，全市已建成的初雨處理設施共有20個，其中初雨廠2座，調(diào)蓄池18個，為削減初雨污染發(fā)揮了工程效益。正在建設的初雨調(diào)蓄池還有4個。

 

武漢市黃孝河、機場河水環(huán)境綜合治理二期PPP項目，除了有地下污水處理廠，還將建亞洲最大的CSO調(diào)蓄及強化處理設施群

隨著水環(huán)境治理的不斷深入，武漢市水體治理思路也在逐步向“流域治理、水岸同治”轉(zhuǎn)變。打造了幾個雨污水協(xié)同處理樣板工程，包括南湖“調(diào)蓄池+龍王嘴處理廠+南湖初雨廠”，黃孝河“CSO調(diào)蓄池+處理設施+三金潭廠”，東沙片區(qū)“沙湖調(diào)蓄池+天鵝湖調(diào)蓄池+二郎廟污水處理廠”等。

簡單來說，你應該快速造一個能用的東西，而不是追求一個極其完美的產(chǎn)品。

因為人類總會犯錯。

即使是追求“極其完美”，也要在試錯的過程中一步步實現(xiàn)。這也是我國的污水處理事業(yè)一步一步發(fā)展的路程，溢流污染治理也一樣，你不可能坐等一個完美的計劃。

 

參考資料：

1、水進展[專家分享圈]專家討論

2、王凱軍：后黑臭河道時代水環(huán)境問題的系統(tǒng)思考

3、武漢市水務局對市十四屆人大六次會議第20210190號建議的答復

4、E20環(huán)境產(chǎn)業(yè)圈層會員信息