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上海市政总院吕永鹏:源网厂河一体化治理 芜湖长江大保护项目的探索经验
更新时间:2021-10-18

  “共抓大保护,不搞大开发。”芜湖作为长江沿线的重点城市和长江保护的首批试点城市,对长江大保护起着重要的作用。新形势下,水环境系统面临提质增效的任务,上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司(以下简称“上海市政总院”)研究院院长吕永鹏在“2021(第十三届)上海水业热点论坛”上阐述了源网厂河一体化治理下,芜湖长江大保护项目的探索经验。

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  吕永鹏

  长江病了,病得还不轻!

  2016年1月,习总书记在重庆深入推动长江经济带发展座谈会发表重要讲话,明确提出“共抓大保护,不搞大开发”、“把修复长江生态环境摆在压倒性位置”。2018年4月26日,习近平总书记在武汉主持深入推动长江经济带发展座谈会上强调:“长江病了”,而且病得还不轻。治好“长江病”,要科学运用中医整体观,追根溯源、诊断病因、找准病根、分类施策、系统治疗。

  吕永鹏以城市为代表,介绍了长江流域不同区域的水系统特征。

  长江流域的上游,以重庆为代表,山地城市高落差,不对称向心水系,河道水动力强,管网敷设难度大,老城区合流制CSO溢流;

  中游的武汉,是千湖之省、百湖之市(166个湖,市域面积四分之一),合流制城区80平方公里、郊区70平方公里,截流倍数低;

  中下游的芜湖,冲积平原,水动力差,断头浜区域易黑臭。地下、河道水位高,雨污混接、管网漏损严重,污水厂进水浓度低;

  下游的上海,平原感潮河网地区,水动力差,断头浜区域易黑臭,地下水位高、河道水位高,内环内合流制。

  这些地区在地形、地质、地貌、城市形态上有着不同的特征,但也有着以下共性特征:年均1100~1200mm,3日一雨,老城区CSO(合流制溢流),河道水质差,城市密度大,水生态退化,汛期是5~9月(60~70%),内涝风险大。

  试点前,芜湖污水系统面临的三大痛点

  芜湖很有代表性,共6026平方公里,人口388万。是长三角城市群副中心城市、安徽省第二大城市、第二大经济体。2020年,地区生产总值3753亿元,财政收入642亿元,在治理水环境方面有一定的资金实力和基础。芜湖拥有长江岸线194公里,占安徽段岸线1/4,是长江大保护重要节点城市,因此,芜湖成为首批试点城市之一。

  试点前,污水厂进水浓度偏低,处理能力不均衡,主城区处理能力不足。主城区污水管网长期高水位运行,极端天气存在污水溢流。污水管网建设尚未全覆盖,部分区域仍存在一些污水管网的空白区。存量污水管网存在混接和缺陷,管网存在渗漏现象,内渗造成污水厂进水浓度偏低,外渗对水环境造成污染。

  吕永鹏具体分析了试点前芜湖污水系统主要存在的问题。

  首先,芜湖的污水处理系统不完善。其中,芜湖市共规划有10座污水厂,已建7座。供水规模约75万m3/d,已建污水厂规模53万m3/d,朱家桥、城南、滨江污水厂实际已满负荷,现状处理能力不足。平均进水CODCr<200mg/L,进水浓度偏低。主要污水厂现状出水标准为一级B,出水标准低。

  其次,污水管网高水位运行。芜湖市污水管网系统高水位运行情况较为普遍。不仅市政管网,甚至源头地块内部管网也受下游高水位顶托影响,以高水位状态运行。

  以朱家桥污水处理厂为例。朱家桥污水处理厂设计规模为22万m3/d,实际进水量约23.5万m3/d,收水范围内供水量约23万m3/d,正常情况下不应出现污水外溢的问题。但现状污水干管系统高位运行,其常年水位高程均在保兴垾水位以上1米左右,大量污水通过两侧截污管道上的溢流口,倒流进入保兴垾水体。

  第三,管网雨污混接问题严重。通过存量主干管网检测阶段性统计,共发现缺陷147140个,一、二级缺陷约占73%,三、四级缺陷占27%。功能性缺陷中,障碍物居绝大多数,占比10%;沉积缺陷其次,占比6%。结构性缺陷中,错口最多,占比24%;其次为破裂缺陷,占比20%;再次为腐蚀和变形缺陷,占比均为15%。混接调查共发现雨污混接点1794个,其中72%左右为源头单元内部排水系统污水接入雨水管道,市政雨污水错、混接情况占28%。平均1km的污水管网大约有70个缺陷。

  芜湖项目在治理技术层面,上海市政总院发挥了重要的作用。2018年7月18日,三峡集团与芜湖市政府签署框架合作协议。2018年9月30日,启动城区项目先期施工工作。2019年1月25日,无为县城乡污水一体化项目正式中标。2019年5月,上海市政总院作为设计牵头单位正式中标芜湖市城区污水系统提质增效(一期)项目,总投资43.7亿元。2019年6月5日,长江生态环保产业联盟成立大会召开,上海市政总院作为规划设计专委会牵头单位。2019年7月30日,上海市政总院作为设计牵头单位中标芜湖市城区污水系统提质增效(二期)项目,总投资14.18亿。

  芜湖大保护项目治理思路

  针对以上芜湖污水系统存在的问题,上海市政总院开启芜湖大保护的技术探索。芜湖市水环境治理以海绵城市理念引领,流域统筹、区域协调,系统调查、系统规划、系统设计、系统评估;通过管网摸排摸清本底、新建管网完善污水系统、存量管网整治修复、污水厂提标改造、构建智慧厂网管控平台、制定保障政策机制,促进城镇污水全收集、收集全处理、处理全达标以及综合利用,从而实现污水系统的提质增效总目标。

  总体思路:流域统筹、系统治理

  “做芜湖治理绝不是只做一个片区,而是需要统筹来考虑的。”吕永鹏认为,上海市政总院作为设计牵头单位,更应该发挥引领的作用,深入调研水系统问题,科学提出治理方案。他提到了一个有意思的现象,很多城市在管道检测、修复、扩容等方面做了近60%的工程投资,但污水厂的进厂浓度仍然没有得到显著提升。这些投资到底是不是有效的?是不是做到了规划和设计的引领?还是一进去就冲着工程干,很少考虑投资效益比,很多业内业外人士认为“留下了一地鸡毛”。这是政府迫切需要解决的问题。

  上海市政总院联合提出了“三个转变”:从“水量收集”向“污染物收集”转变,提高污水集中收集率、进水浓度考核;从“重厂轻网”向“厂网并重”转变,对管网的建设和运维进行常态化管理;从“重水轻泥”向“泥水并重”转变;通沟污泥的集中处理处置、污水厂污泥的处理处置。

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  其中,首先还是要解决污水厂数量不足的问题,上海市政总院调整了原来的规划和污水厂排放标准(不应该“一刀切”,应根据水环境容量来设计)。芜湖市规划共10个污水系统,本工程设计范围主要涉及其中6个污水系统。其中污水厂提标改造规模总计23万m3/d,新建、扩建规模总计17.5万m3/d,城区近期项目包建成后规模总计71.5万m3/d,占现有城区污水处理量的85.6%。城区近期项目包新建污水管110km,管网排查整治2352km。

  提质增效厂网一体

  芜湖水环境治理的第一阶段需要解决提质增效的问题,原来厂和网是分开的,现在需要拉到一起考虑,系统推进管网完善和排查整治。包括管网诊断、排水管线核查与补测、排水口调查、混接点调查、管道缺陷检测等。

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  提质增效十步法

  “我们发现,排查了很多管网,发现每条管网存在的问题都很多,那么到底应该先解决哪个问题?我们就从一个泵站的服务范围开始做,但是污水厂进水浓度仍然没有上去。”对此,吕永鹏指出,上海市政总院探索出提质增效十步法(如上图),其实就是找到20%的问题,解决80%的问题,用20%的钱解决80%的问题,不要一开始把所有的钱都“猛扑”到上面,这样进度上去了,投资效益比却没有上来,因此应该先把事情想清楚再来干,有了效果之后再谈久久为功的事情。

  核心思路就是先通过基础数据的收集,对水质进行本底调查,把原来管道的数据进行梳理,确定一个试点区域。以泵站为服务单元,哪个泵站问题大,先解决哪个泵站的问题。每个泵站分为不同的小系统,然后再做下面的小系统。我们将两平方公里到五平方公里范围缩短到半个平方公里范围,会发现市政管网和河道的衔接出了大问题,把这部分堵住,问题就很快解决了。在芜湖项目探索的方法目前在全国十几个城市得到了应用。

  吕永鹏也谈到了另外一个比较头疼的问题,污泥问题,包括通沟污泥和污水厂污泥。“长江大保护中管道的污泥挖出来,放到哪里去?如果不把污泥问题解决掉,大保护实际上是一种污染转移。芜湖项目尝试做了一个通沟污泥站,在上海若干个地区建了通沟污泥站效果也很好,这应该在全国得到推广。”

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  “生态环保工程应该让市民切实感受到获得感。现在很多污水处理厂,没有做到真正的环境友好,反而变成了一种负面资产,周边的老百姓对此反映比较强烈。如果把污水处理厂变成一个开放的公园,将污水处理和老百姓的需求结合起来,会收获不一样的效果。”比如,污水处理厂处理后的出水,再做一些湿地的净化处理,让这些水达到更高的品质和标准之后,再排向内河和长江,可以为长江大保护做更多的贡献。

  比如,上海市政总院打造的中水回用活水示范项目,对经朱家桥污水处理厂处理后达到一级A水质标准的尾水进行人工湿地处理后,主要指标达到地表水IV类水质,出水回用。项目分两期建设,一期规模4万吨/天。原来污水处理厂的周边有一块空地,环境品质比较差,属于脏乱差的区域,上海市政总院将其改造成一个网红打卡景点,成了市民休闲娱乐的好去处。通过这样的项目,让人民真正感受到长江大保护的效果。

  此外,芜湖也在探索长江大保护的新模式——光伏发电,该模式具有节约、高效、环保、生态的特点。作为先期实施的试点项目,朱家桥污水厂分布式光伏发电项目采用“自发自用、余量上网”的运营模式,利用厂区生化池、消毒池及厂房屋面等区域安装敷设光伏组件,实现装机容量5.4兆瓦(峰值功率),年发电量500万千瓦时的建设目标。该案例为污水厂实现双碳目标做出探索,后面的运行情况还需要及时进行跟踪。

  厂网河岸一体

  芜湖一期项目解决的是厂网一体问题,主要解决的是进厂浓度问题。而芜湖二期项目解决的是厂网河岸的问题,同时也考虑了源的问题,也就是小区。2015年,芜湖开展了摸底工作,芜湖市共有74条黑臭水体,总长度138.25km。2018年底,66条基本达到“初见成效”,群众满意度90%以上。2020年底,攻坚克难,治理完成剩下8条黑臭水体,全面消除黑臭,芜湖作为国家黑臭治理示范城市交了一张漂亮的答卷,上海市政总院作为总体技术服务单位起到了积极作用。2021年,各水系治理完成后进入日常养护期。

  通过治理,污水集中收集率从42%提升至60%,达到河道消黑、水清岸绿、鱼翔浅底的目的。此外,芜湖江东生态公园也成为网红打卡点,新华网、人民网、人民代表报、芜湖日报、大江晚报、抖音等媒体对此也进行过报道。

  但是消除黑臭还是远远不够的,还得做到长制久清,鱼翔浅底。因此,上海市政总院又协助芜湖市选择了几十平方公里的区域,也是城南污水厂覆盖的区域,除了厂网河岸一体之外,在河道旁边修建了旁路湿地,包括对整个水系统的统一调度,发挥生态系统的作用,达到水质提升的目的。

  “黑臭消除后水质要进一步提升一定要发挥生态的作用,原来的黑臭河道治理的思路和措施难以适应新的需求。”上海市政总院最近在上海市科委有一个重大的专项,就是在城市区域如何实现“近自然”的河道水质不断地提升,又能实现低维护。

  要实现厂网河岸一体化运维,智慧也是很关键的。芜湖打造了智慧排水平台,构建管网模型及监控平台,来服务于系统运维,这个平台目前在芜湖开始在用了。

  通沟污泥处理处置

  污泥的问题一直是水务行业的老大难问题。对于污泥的处理处置,上海市政总院探索了自己的路径。通沟污泥预处理+回收利用联合处理,能基本将无机砂砾和有机质分离,减少无机砂砾的臭度,消除建材利用过程中可能产生臭气的现象,从而为通沟污泥中无机砂砾的建材回用减小阻碍,实现资源化利用。

  以研促产

  芜湖还开展了课题研究,以研促产,来总结过去的项目经验。目前已经开展了两个研究:一个是高地下水位地区典型难检测污水管的检测与修复技术研究。在长江沿线地区都会遇到这样的问题,由于长江水位比较高,尤其到汛期,内河水位比较高,水位降不下去,就没有办法进行污水管道的检测和修复,这样就制约了长江大保护的深入推进。另一个研究是污水厂尾水生态湿地及河道生态用水技术研究。

  城市水管家试点

  吕永鹏谈到,现在已经消除了黑臭河道,但有时也会遭受很多经济学界专家的非议。他们认为这是在用高投入的方式来换取生态环境,没有产生很好的回报。比如习总书记曾经考察调研的西溪湿地,通过西溪湿地的整治,对周边土地进行整体开发控制,这对政府来讲是一笔很大的正向资产,既实现了生态多样性的保护,又使得财政得到持续的提升。这应该是城市水管家来需要做的事情。所以“十四五”期间,在治理环境的同时,也需要考虑经济的进一步提升,也就是要把绿水青山变成金山银山。

  吕永鹏最后分享了自己对于项目实施的几点思考:首先需要有顶层设计,有源网厂河智系统规划;第二,工程实施不要盲目,考虑投资效益比,用20%的钱解决80%的工程问题,有了效果再干久久为功的事情;第三,后期的运维也很重要。智慧水务而不是水务智慧,现在智慧水务平台蜂拥而上,其实现在连基础的资料都没做好,不知道这些平台是不是能真正起到作用。“上海市政总院最近在浙江台州椒江区做智慧污水系统项目,整个浙江在做揭榜挂帅的顶层设计探索,很值得鼓励。”


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