葛敬:滇池面源污染治理案例
時間:2020-07-07 14:10
來源:JIEI創(chuàng)新實驗室
作者:張藝磊
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近期,針對城市黑臭水體治理推進過程中遇到的掣肘——污水溢流導致的面源污染,清華大學環(huán)境學院及生態(tài)環(huán)境部水專項管理辦公室組織召開了“促進城市黑臭水體長治久安推動城市面源污染全面管控研討會”。會議邀請到北京建筑大學教授車伍、生態(tài)環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院水環(huán)境部主任王東、中國城規(guī)院北京公司生態(tài)市政院院長王家卓、清華大學環(huán)境學院教授王凱軍、清華大學環(huán)境學院副研究員劉艷臣等業(yè)內專家,及來自行業(yè)多家代表企業(yè)的決策力量,共話溢流污染的現狀問題及控制思路。
目前正值夏季雨水多發(fā)期,本公號特別整理溢流污染主題系列研討稿件,將陸續(xù)發(fā)布,歡迎持續(xù)關注。本篇為系列第6篇。
滇池的改變
自“九五”以來,滇池被列為國家重點治理的“三河三湖”之一,是我國生態(tài)環(huán)境保護和水污染治理的標志性工程。經過多年的治理,如今的滇池成為水環(huán)境治理的表率和優(yōu)等生,是多家媒體爭相報道的寵兒。
滇池水質近80年以來經歷的幾個曲折變化過程:
滇池水質情況表
資料來源:根據《中國環(huán)境狀況公報》和滇管局資料整理得出
根據滇池保護治理的實際情況,可大致劃分為三個階段:
下圖是十三五以來,滇池每年的水質變化:2016年首次告別劣V類,2017年穩(wěn)定保持在V類,2018年首次全年達到Ⅳ類,重度藍藻水華僅發(fā)生一天。
2008年11月習總書記專程到昆明考察,強調“強化生態(tài)文明觀念,保住青山綠水”。
2015年1月20日習總書記考察昆明時提出“在生態(tài)環(huán)境保護上一定要算大賬,算長遠賬,算整體賬,算綜合賬”。
2019年1月13日,云南日報頭版報道了滇池草海、外海水質均達到Ⅳ類,是30年來最好水質。
2019年1月20日,習總書記再次考察昆明,對滇池治理取得的成績給予了肯定。并強調“要繼續(xù)抓下去,鍥而不舍、久久為功,把綠水青山真正變成金山銀山”。習總書記三次考察昆明強調生態(tài)文明建設,足見滇池保護治理的重要性,緊迫性。
2019年2月13日,中央電視臺《新聞聯(lián)播》欄目以“云南:推進高原湖泊保護治理”為題,對滇池水環(huán)境治理取得新成效進行了報道。
2020年1月20日,正在云南考察的中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平來到昆明,前往滇池星海半島生態(tài)濕地,察看滇池保護治理情況。
滇池治理取得喜人的成果,鼓舞了所有水環(huán)境人的信心?偨Y滇池保護治理的成功經驗,探索河湖保護治理的“滇池模式”,不僅對我國其他類似地區(qū)做好河湖保護治理有重要的借鑒意義,而且對建設美麗中國也有重要作用。
滇池治理模式
通過十年的滇池綜合治理經驗的總結,特別是自2016年以來的成功經驗,滇池取得了目前的成果,其模式主要包含如下幾個方面:
領導的引領作用
制度的驅動作用
科技的促進作用
人才的支撐作用
融資的保障作用
特別是市委、市領導審時度勢的明確提出并具體實施的核心措施起到了關鍵作用:(1)構建實施了滇池治理的統(tǒng)籌部門——滇池保護治理指揮部,市委書記親自掛帥。(2)明確滇池治理的戰(zhàn)略要求:從“工程治滇”轉變?yōu)?ldquo;科學治滇、系統(tǒng)治滇、集約治滇、依法治滇”。(3)制定并嚴格實施《滇池保護治理三年攻堅行動實施方案》
滇池治理的突破——三年攻堅
回顧歷程,在滇池保護治理的“十一五”、“十二五”期間,側重工程治滇,實施多項重大工程;“十三五”期間,在完善工程措施的同時,及時系統(tǒng)總結復盤,十幾年來的滇池治理經驗結合當前滇池水質的特點,以及滇池治理的緊迫性。市委市政府決策編制并實施《滇池保護治理三年攻堅行動實施方案》,《滇池保護治理“三年攻堅”行動技術指導意見》,爭取在三年內使滇池水質有所提升。
經過近三年的努力,滇池治理的突破主要體現在以下方面:1)實施了滇池治理管理體制的重構,為“三年攻堅”提供了管理體制保障。成立以市委書記為總指揮的滇池治理指揮部,下設三個部門,統(tǒng)籌全市涉滇的各部門工作,統(tǒng)一發(fā)布任務、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一考核、統(tǒng)一監(jiān)督,使三年攻堅有了組織保障。
2)制定并明確滇池保護治理“雙目標責任制”;明確水質提升和污染負荷削減“雙目標”,同時形成分區(qū)域、分階段的考核目標。逐一明確各河道水質目標和各行政區(qū)污染負荷削減目標,提高目標考核的可操作性。通過明確目標,實施目標倒逼,倒排治理工作,掛圖作戰(zhàn),加快推動保護治理。
3)制定并明確了河長制及配套的生態(tài)補償機制;編制并實施了考評量化手段措施,為“三年攻堅”提供制度、考核的量化依據。
4)編制昆明地方標準:《污水處理廠主要水污染物排放限值》,并實行分區(qū)分級的污染物排放限值。統(tǒng)一了原來各種標準之間的差異,為滇池治理各項工程措施明確了標準,為“三年攻堅”提供了量化標準及考核依據,解決了二十幾年來沒有地方標準的重大問題。
5)明確滇池保護治理水質關鍵因子——總磷、總氮,突破性地提出TP≤0.05mg/L,TN≤5mg/L的具體量化指標。
6)完成全市35條入湖河道的污染物總量普查,滇池承載力核算,規(guī)劃設計出近四年以來每年每條河的量化污染物總量,為“三年攻堅”提供關鍵污染削減量考核依據,為生態(tài)補償機制提供核算依據。
7)完成并實施了雨污合管網系統(tǒng)的雨季面源污染問題的解決方案,以西山區(qū)“車家壁岔溝示范工程”作為《滇池保護治理“三年攻堅”行動技術指導意見》中的技術指導之一,并全市推廣。該治理理念的應用,破解了困擾滇池治理二十幾年的核心污染問題,為滇池水質持續(xù)向好,提供了有力的支撐。
8)全市入湖口前置庫的規(guī)劃、設計、建設,構建入滇河道的最后一道屏障。對35條入湖河流,采用“雨污調蓄污染物削減+河道措施污染物削減+前置庫污染物削減”系統(tǒng)治理防范,最大限度地削減入滇污染物總量。
《滇池保護治理三年攻堅行動實施方案(2018-2020)》提出:
明確滇池水質治理的關鍵因子是總磷、總氮。
國內外專家、科研院所通過大量實驗和分析測試,得出控磷穩(wěn)氮的治理要求。
針對35條入滇河道,調整以往“單獨考核水質目標”的策略,實施“水質目標與污染負荷削減”雙控考核機制。
支流溝渠治理水質目標與主河道治理目標一致。特別是雨季雨污混流,面源污染的滇池重要污染源。
重點河道水污染治理設施出水水質達到地表水(河流)Ⅳ類,在旱季總磷、總氮尤為嚴格:總磷≤0.05mg/L,總氮≤5mg/L(冬季8mg/L)。
開展污水處理廠提標改造工程,以超極限除磷為主總氮挖潛為輔的原則,雨季多余混流水啟動一級強化處理。新建污水處理廠均引入旱、雨季雙運行模式設計理念,以應對雨季面源污染。
在主城區(qū)及重點河道周邊建設調蓄設施,收集污染負荷較高的初期雨水,削減城市面源污染負荷。在城區(qū)(二環(huán)以內)建設19座調蓄池,每座調蓄池容積1萬-2萬m³,在其它地區(qū)建設調蓄坑塘,近100萬m³,收集7~10mm降雨量的初期雨污混合水,削減初期雨水污染。
在入滇河道入湖口有大量濕地,利用濕地,修建前置庫,在滇池邊再建一道屏障,實現雨季溢流污染的防控。
滇池治理支撐——治理技術
1、污染源分析
根據滇池水質狀況、水體敏感、環(huán)境承載力低等特點,對入滇污染物來源進行數據分析。滇池流域本區(qū)入湖負荷是主要污染源,主要來源為城市面源、未收集點源、尾水負荷。根據2016年滇池流域污染負荷入湖量統(tǒng)計顯示,城市面源污染產生的COD在整體中占到了47%。
因此,削減城市面源、未收集點源、尾水負荷的污染負荷量,對滇池水質提升具有重大意義。
2、昆明雨季面源污染治理思路
昆明雨季面源污染特點是:雨污合流、降雨歷時短、暴雨強度大、初期雨水翻壩、污染物進入河道排入滇池。下面是2016年,拍攝的雨季溢流照片。
針對雨季污染特點,梳理了相應的治理思路:
前端原位治理:建設調蓄池。利用原有地形特點,設計不同調蓄坑塘或者調蓄池。目前,昆明市新建設了62個調蓄坑塘,在雨季初見成效,初步實現了初期雨污混合水收集的目標;同時對原有調蓄池進行挖潛增效,并制定了科學管理和應用機制;雨污水收集后,采用調蓄+處理設施提升水質的方法進行處理,就近處理就近排放,回補河道。
河道消減:指河道原位污染物的進一步削減。主要采取兩種措施:一是在河道內通過人工干涉,提高河道水的溶解氧。增大水體的自凈能力。二是通過污水處理廠超極限除磷的高溶解氧尾水回補河道,提高水體自凈能力。
末端截污:利用入湖口附近的濕地,建設前置庫。目前部分入滇河道在河道末端已建前置庫,將初期雨水收集沉淀后再排入人工濕地,最大限度削減污染。
從治理路徑上看,以削減入河污染物量為目標,采用6大治理路徑:
滇池治理實踐——案例分析
案例一:昆明市西山區(qū)車家壁岔溝水質提升示范工程
車家壁岔溝河道在治理之前,底泥沒有經過清淤處理,河道底泥有一米多深,顏色發(fā)黑,氣味發(fā)臭。本次治理由于時間緊任務重沒有對河道進行清淤,而是選擇將超極限除磷的高溶解氧尾水直接回補河道。經過一個月之后河道底泥狀態(tài)發(fā)生了變化:顏色由黑色轉變成了自然顏色。
該項目采用的治理措施為:調蓄池清淤+生態(tài)調蓄+生態(tài)凈化+科技治水+水質提升,支流治理完匯入主河道。
項目所用調蓄池是原有的廢棄魚塘改造而成。將廢棄魚塘清淤,增加調蓄容積;生態(tài)凈化坑塘容量有八千方,分為九個串聯(lián)池,形成梯級凈化系統(tǒng);初期雨水經過逐級凈化,進入處理站處理后進入河道。高富氧尾水的排入,提升了河道自凈能力,對底泥起到了原位修復的作用。從源頭解決了河道必須定期清淤及對清淤污泥二次處理的河道治理頑疾。
該項目在運營過程中做了大量的初期雨水與調蓄池的聯(lián)動控制試驗,總結出降雨量和水質關系曲線,找到了雨量、雨頻與水質的時間關系。并據此得出工藝的最佳控制時間:制定出其日常運行最佳操作方法,最大程度的降低了雨季入河污染負荷。
項目在調蓄塘旁邊建設了雨污混合水處理設施,采用速分生物處理技術+孢子轉移技術作為核心處理工藝,出水水質TP≤0.05mg/L,TN≤5mg/L,在減少外排水污染物總量的同時,將初期雨水中的泥砂沉積在調蓄池中。減小了淤泥排入河道的總量,間接解決了河道內源污染對水質的二次污染。每年的調蓄塘清淤量可達8000噸以上。
項目建設了水質提升站,同時將水質提升站出水(溶解氧超飽和)回補到河道中,在河道沿途五個位置進行溶解氧測試。
在項目開始運行之前,河道底泥為黑色。運行1個月,在河道回補點20米范圍內,黑色底泥消失,露出泥土本色;運行3~4個月后,整個河道底泥顏色均發(fā)生變化;運行5個月后,河道出現青苔等,呈現自然河道狀態(tài)。
案例二:昆明市官渡區(qū)老海河生態(tài)調蓄及水質提升工程
老海河為昆明市35條入滇河道之一,匯入海河后流入滇池。同時,老海河在2018年為劣V類水質,是“三年攻堅”重點治理的14條河道之一,根據文件要求,海河2018年水質目標為V類,2019年需提升至IV類,2020年海河及老海河穩(wěn)定達到IV類水質。
老海河來水主要是周邊村莊生活污水及雨季徑流匯水,排水體制為雨污合流制。河道全段均為明渠,水質較差且有異味,黑臭現象嚴重。旱季河道末端設置提升泵排至六廠進行處理,雨季河道雨污合流水翻壩溢流至海河,污染主河道,最終匯入滇池。
工程措施一:調蓄池
調蓄池總容積為1.67萬m³,有效水深3.0米。旱季維持調蓄池高水位約2.0~2.5米,主要起到沉淀來水中的污染物的功能;雨季維持調蓄池低水位約0.8~1米,隨時保證調蓄池留有1萬m³的調蓄空間。調蓄池底泥厚度隨著運行時間而增加,導致調蓄池調蓄量逐漸減少,需定期清掏調蓄池積泥。
工程措施二:水質提升站
水質提升站采用“速分生化處理技術”+“孢子轉移技術”作為核心處理工藝,采用旱雨季雙運行模式(旱季3360m³/d、雨季8400m³/d),原位處理后,外排至新海河。
老海河調蓄池與水質提升站對總磷、總氮、COD有較大的削減作用。2019年全年污染物削減量為:總磷5.02噸,總氮52.6噸,COD211.4噸,氨氮44.1噸。兩種措施的削減總量為:
項目采用“生態(tài)調蓄+水質提升”系統(tǒng)處理方法,將污染負荷分別從進水水體、調蓄坑塘的沉積底泥中去除,將污染負荷量大大削減,同時采用河道回補富氧水的方法,減少河道底泥內源污染,提高河道自凈能力。
案例三:昆明市水質凈化廠超極限除磷工程
自2017年—2019年,孢子轉移超極限除磷技術單個工程應用從萬噸級向十萬噸級逐步發(fā)展,目前已建成世界范圍內最大的30萬m3/d超極限除磷處理廠,累計應用超過百萬噸污水處理廠,出水水質穩(wěn)定,滿足TP≤0.05 mg/L滇池水體要求。
該技術在昆明市第一水質凈化廠(12萬噸/天)、第三水質凈化廠(15萬噸/天)進行了長期應用。根據2018年5月-2020年3月期間除磷車間的數據(第三方監(jiān)測單位提供),在進水總磷0.2~0.5時,出水總磷0.02~0.03mg/L。說明孢子轉移超極限除磷技術已成功適用于大規(guī)模工程應用中,極限除磷效果顯著。經過多年的努力,滇池水質逐年變好,TP含量逐年明顯降低。
小結
滇池治理近年取得水質連升兩級的成效不是偶然的,而是昆明市在持續(xù)多年的治理基礎上采取了一系列創(chuàng)新性行動的結果。這些做法相互聯(lián)系,相互支撐,最終形成了巨大的系統(tǒng)威力。針對雨季雨污合流溢流的重大污染源,昆明采取了統(tǒng)籌指揮,一把手掛帥,示范工程引領,核心技術支撐,目督監(jiān)管,斷面量化考核,生態(tài)補償,區(qū)縣及主管部局聯(lián)動的綜合措施,確保形成完整的城市黑臭水體及面源污染的滇池治理模式。