您所在的位置:首页>海绵城市>正文

现场回放|水业国际大讲堂之二黑臭水体整治:日本专家都讲了什么?现场嘉宾都问了什么?

聚行业--海绵城市 微信   作者: 中国给水排水  2017-05-09 09:04

海绵城市-全文略读:E-mail:liugc0728@126.com微信号:liugc0728微信号:cnww1985投稿咨询:022-27835707广告咨询:022-27835639发行咨询:022-27835231投稿邮箱:cnwater@vip.163.co...

点击上方蓝字关注“公众号”

2017年5月4—5日,由中国土木工程学会水工业分会、中国城镇供水排水协会排水专业委员会、隧道股份上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司联合主办,由上海城市雨洪管理工程技术研究中心、《中国给水排水》杂志社有限公司联合承办的“水业国际大讲堂之二:黑臭水体整治——雨水管控与溢流污染治理技术与装备”在上海大华锦绣假日酒店隆重开讲。外国专家讲了什么?现场嘉宾问了什么?快来看看吧!


演讲题目《日本合流制下水道雨水溢流的对策》

森田弘昭:日本大学教授,研究领域为水环境、城市基础设施的有效利用。


主要经历:

1983年3月 东北大学工学部土木工程专业毕业

1983年4月 建设部土木研究所水质研究室

1995年4月 建设部都市局下水道部门公共下水道科课长助理

2007年4月 熊本市副市长

2012年4月 国土交通部国土技术政策综合研究所下水道研究员

日文翻译: 孙跃平

管丽环境技术(上海)有限公司

主持人(杨向平):本次水业国际大讲堂特别邀请日本东京大学的森田弘昭教授做日本合流制下水道雨天溢流的对策报告。森田教授现在还是日本国土交通部的污水处理专家。日本的很多城市都是在入海口附近的低洼地附近建立和发展起来的,所以自古以来内涝对策一直是城市建设的重大课题。在这种背景之下,以先建城市为中心的191座城市都采用了合流制排水系统,伴随着环保意识日益提高,对合流制的改善提出了新的要求。经过各种改革和技术开发,目前一些大城市以外的地区,合流制排水系统的改造已经基本完成。日本在这方面积累了很多丰富的经验。


森田弘昭:今天主要介绍日本的合流制排水系统的改造,同时也想把日本的一些最新的技术分享给大家。


(一) 日本下水道的现状

日本的下水道经过了四个发展阶段


第一个阶段是治理传染病。日本有1400多年历史,但是真正进入现代化是在明治时代。1400多年之前,日本基本处于一种锁国状态,不和外界进行任何的交往。后来通过和国外的交流,同时也把霍乱等传染病也带到了日本。为了应对传染病的流行,日本逐渐开始建设下水道设施。现在日本下水道的普及率达到78.8%。日本每个家庭都建有一个沼气池或者污水净化池,这样的设施约占10%。日本90%左右的污水得到很好的处理。剩下的10%目前正在加紧规划和建设。


第二个阶段为水质改善。第一次世界大战结束以后,日本进入一个经济高速成长的时代,但是对环境的保护意识还是非常薄弱。以东京的多摩川为例,它的上游也是东京的水源地。当时,很多工厂和家庭产生的污水排到多摩川以后,河道里面出现了大量的浮游泡沫,导致自来水厂的取水口被迫关闭,整个自来水厂也关闭了。不仅仅是多摩川,在日本很多地方都发生了这样的问题。当时政府就开始着力规划建设下水道。现在的多摩川的水质有了明显的改善,很多微生物和鱼类都回到了河道里,人们甚至可以在河道里面抓小鱼小虾。



第三个阶段主要是资源再生。



图中紫红色表示污泥填埋处理量。蓝色圆圈表示污泥量得到有效利用的百分比。黑色块表示污泥转化为能源的比例。日本1988年产生的污泥量为150万吨左右,用于农地和其他肥料的只占15%,大部分都是填埋处理。随着下水道处理率的普及和提高,污泥产量也逐渐上升,填埋的污泥逐渐地减少。2010年污泥的有效利用率达到了78%。主要是将污泥进行焚烧,污泥灰用作水泥生产的原料。2011年由于日本福岛发生了大地震,原来建在海岸边上的很多污泥处理设施遭到了破坏,导致污泥利用率由78%骤降至55%。最近这几年又逐渐恢复。


以下顺带介绍日本最新的从下水道污泥中收集氢气装置。



该设施建在福冈市。通过这个设施,每天会收集到3300m3的氢气,可供60台氢气燃油汽车使用一天。到目前为止,在日本还只有这一家可以通过污泥收集氢气以后进行氢气能源供给。


第四个阶段是支援发展中的国家建设下水道,并且利用下水道的能源。


(二) 关于合流制的改善

中国的经济发展很迅速,产生的合流制下的问题可能和日本很类似。这是在日本非常典型的合流制下水道。



东京在100年之前开始逐渐建设下水道设施,但是其排放系统还是以合流制为主。雨水溢流口大概有800个。伴随着生活水平的提高,经济的不断发展,在城市的郊外,相当于新的发展区域都采用了分流制的方式。



在日本大约有1500个城市,但是真正有合流制下水道的城市有191个,其中有2500万人(约占25%的人口)是合流制下水道的区域。从面积上来看,日本国土的14%区域是合流制下水道的区域。虽然说合流制下水道有很多的问题,但是它也有很多好处。首先它的建设费用相对来说非常地便宜,它可以同时解决城市的内涝以及污染物的排放问题。但是,合流制下也有很多问题,第一个就是合流制下水道容易使得大量的污染物通过溢流口排到河道。第二个是有些传染病的病菌通过合流制下水道能够排到公共的水域内。第三,通过溢流口会排出大量的垃圾,影响景观、环境。


(三) 为什么要改善合流制下水道?

2000年左右,东京的台厂海滨公园,在海岸的岸边上发现了很多白色硬块,在社会上引起了很大的反响。经过调查和分析,发现这个硬块原来是黏附在排水管道里面的油脂硬块所造成的,是公共管网里面排放出来的污染物。



东京都政府通过调查发现了两个问题,第一个就是白色的油块会从溢流口流出来,同时还发现通过溢流口,大量的污染物排放出来以后,造成了水质的严重污染,大肠杆菌超标严重。另外,因为有大量的氮和磷流到了封闭性水域里面,造成了藻类大量的繁殖,大量鱼类死亡。这都是合流制下水道所造成的问题。


还有,在日本有3000个左右的溢流口,其中有600个溢流口的下游就是清水公园、浴场还有自来水的取水口等。当然,上述状况虽然说没有发生死亡事件,但是对日本来说,也是一个很大的环境问题。


(四) 如何解决合流制下水道的问题

以下分别从制度和技术层面探讨解决的办法。


首先是从政策方面。2000年海岸边上出现了白色的油块,作为一个非常大的问题摆在了大家的面前。2001年6月,由日本的国土交通省专门成立了一个合流制下水道改善对策的研究机构。这个委员会里面有大学教授、地方政府的官员、国土交通省的人员,以及海上保安厅的人员,主要探讨到目前为止国家的排水设施的建设和管理政策是否发生了问题,是不是要进行整体的政策修改。2002年3月,该委员会向社会公开了一个调查报告。有了这个报告以后,政府开始实施了新的政策。2002年4月,出台了合流制下水道紧急改善事业政策,明确提出各地方政府进行合流制下水道改善的时候,政府会有补助经费,支援地方的改革。同时,在2002年4月—2003年9月约两年的时间,进行了新的技术开发。2003年9月,政府对下水道的法律进行了修改。2008年政府出台了新的下水道规划或建设政策指针。对191个有合流制下水道的城市,要求在2014年3月之前对下水道进行全面的合流制整改。这是2003年的法律政策规定的措施。同时每个地方政府进行合流制下水道改善以后状况如何,三年以后的3月份需要进行评估。同时明确规定,在2024年要对东京的大城市合流制下水道也要进行彻底的整改。


接下来就前述调查报告内容进行具体介绍。合流制下水道出现这样的问题,对于从事下水道工作的人来说,心里都清楚。如果被人家指责的话,相关的下水道人都会感到很害怕。如果要改善的话,要花费大量的人力和经费。很多合流制下水道的管理者也很害怕把这个问题表面化。而且,地方政府也不积极地配合,因此政府的直营调查当时遇到了很大的困难。需要由国家的交通省直接来进行调查。日本政府为合流制的改善,制定了三个新的政策。首先是改善溢流口的结构,把溢流水面提高一些。第二个是尽量增加一些格栅,把垃圾挡在里面。还有在下雨的时候,对流出来的BOD总量进行整体的规定,不能超标。第三是对每个城市改善合流制下水道的期限做明确的规定。处理区在1500公顷以下的区域要求在2023年之前全部解决完毕,2023年大城市全部都要处理完毕。因为大的城市积重难返,问题比较多,因此需要更多的时间,需要到2023年才能改善合流制的问题。



有关于第二个比较复杂,我用一个图来跟大家做解释。这个图表示合流制下水道下雨的时候,B口、A口会有流水,同时污水处理厂T还会有处理水排放出来。也就是说不是对每个口子做什么规定,而是对整个河流区域雨天的排放总量进行规定。为什么呢?如果是分流制,它一年的总体排放量要求在40mg/L以下,我们根据分流制排出来的标准设定了合流制排出来的标准。也就是说把它加起来,取一个平均值进行管理。对于小城市在2004年—2013年,即10年之前给地方做了明确的规定,改善目标有三个。第一个是整体的污染物排放量要求在40mg/L以下。同时被处理水,允许溢流口排放的次数要比以前减少一半。所有的垃圾多不允许从溢流口排出来。当时,刚刚制定的时候,2004年改善了17%左右,到了2015年已有73%的溢流口得到了改善。日本的下水道由政府进行大量的资金补助,由地方政府进行来实施。2002年制定了这一政策,2007年又进行了进一步的扩展和补充。以前政府仅对大的设施建设进行补助,现在对小的溢流口改造,政府也出资进行补助。政府每年这方面的预算通过国会来进行资金的批准。有了政策,而且有补助金,政府又在具体技术措施方面出台了相关的国家规范和标准。



同时,上面的第二条对排放口下面如果有河道的水利用的设施,比方说是自来水厂的取水口或者游泳的区域,对这些地方要紧急实施。同时,要开发一些新的技术,用于合流制的改善。


接下来讲一些具体的技术和措施。首先下雨以后,多出来的污水量用调蓄池储存起来,这是一个方法。对小的城市,干脆进行分流制。同时,对溢流口进行适当地提升,也是一个措施。为了防止大量的雨水流出来,首先通过渗透性的设施减少对雨水的储存量。有些地方要么平时不下,一下就有大量的雨水会下来。因此,下雨量比较小的时候,要减少径流系数,将其大量留在城市的地表。这是一个调蓄池的做法,下雨天大量的污水没有办法来处理,首先在池里面储存下来,等到天晴时再进到污水处理厂进行处理。同时尽量不让垃圾流出来,因此在溢流口里面设置了格栅,把垃圾挡在里面。


为有好的技术方法来解决合流制下水道的问题,政府花了3年的时间开发了24个新的技术专门用于合流制下水道的改善。



接下来对如何去除溢流口的垃圾的技术进行说明。这个是水面控制装置,在进水时放一个小的坝,让它自然形成一个漩涡流。再把通过漩涡流流进去的水送到处理厂。这个设置的特点,首先基本上可以把大部分垃圾都去除,同时构造非常简单、经济,也不产生二氧化碳等温室气体,对环境非常友好。统计数据表明,实际垃圾去除率达到了94.7%。在东京经过了这么多年的实施以后,油球减少了75%。目前在日本全国已经有1300个地方设置了这样的装置,取得了非常好的效果。



刚才讲怎样减少垃圾等一些做法,接下来还要介绍怎样把BOD控制下来的技术。这个是雨天时的活性污泥法。用文字来说明比较困难,我们就用一些图表来进行解释。



正常的污水处理厂在雨天时,一般是污水量的三倍的雨水混杂着两倍的污水。两倍的污水量因为没有办法,经过一次沉淀以后就消毒排放到了河道里面。留下的正常晴天时,污水也进行二次处理排放到河道。而雨天时活性污泥法的处置方法不是把两倍的污水放出去,而是把两倍的污水放到反应槽的最后一段里面去。那么到底这个有没有效果呢?其实活性污泥有一个特点,在最初的30分钟会对大量的有机污染物进行吸附,然后慢慢分解。正是利用了活性污泥的这个特点,我们开发了雨天时的活性污泥法装置。利用它的特点,把二次沉淀池沉淀下来的活性污泥慢慢地回流到里面,再进行恢复。这是九州那边一个城市下雨以后,大量的雨水流进来的情况。



通过活性污泥法、调蓄池,以及格栅等相关处理措施,COD(CODMn )可由2.3mg/L降到1.7mg/L。


同样,大坂市也采用雨天时活性污泥法对污水进行了处理。这是平时三倍左右的量。很明显,污染物浓度有很大的提高,但是流出水水质没有很大的变化。对处理水的状况进行细分,悬浮物会有所上升,但是BOD和COD有明显的变化。



该技术的最大优点是经济。对调蓄池、深隧和3W处理方法进行比较,3W的经济成本最低。该方法比较简单,基本上不花钱就可以解决合流制污染物排出的问题。


(五) 实际案例

市川市经过十年的改造,十年过了以后,后面的三年要对结果进行评估。评估报告展示了多年改善合流制下水道的成果。



该报告从整个合流制下水道的状况说明开始。分四部分,首先是合流制下水道改善的情况,接下来是处理区域的概况,政策和具体的目标,采用的措施,结果如何,最终达成的情况总结。

当时市川市靠东京湾边上,调查的原因也是从油块的发生开始的。同时也向市民明确说明了政府新的政策和法律,要求达到的新目标和改善目标要求。政府规定相关的目标有三个,市川市怎么做的,采用了什么方法都有了明确的说明。这是市川市的处理范围,里面有污水处理厂也有供站等设施。2003年新的法律出来以后,2004年市川市自己就制定了相关的改善政策。2013年高速过滤装置也彻底地实施完成。因为这是10年前制定的政策,后来下雨的状况也有很大的变化。因此原来的政策措施是不是还有效,也做了相应的调整。



上图是市川市的整个区域,中间红的斜线是菅野处理区。因为建得比较早,是合流制的,其他区域都已经是分流制了。在污水处理厂的上面还有一个泵站,有一个排放口。晴天时,这个泵站把污水送到污水处理厂,经过正常的处理以后放流。但是当下雨时,这个泵站就开始向河道里面放污水。像这样的放流口,到了下雨天就排出来了。对策之一就是设置一个高速过滤装置,把垃圾过滤掉。这是日本政府开发的24个技术里面的一种。



上图是对策实施之前,高级处理水就是下面蓝颜色的部分,中间的紫色部分通过简易的处理装置就排出去了,上面红色的就直接排放到河道。设施建成以后,下面如图所示,高级处理的水还是没有变化,但是中间部分通过高速过滤来处理,有一部分也有了明显的减少。这就是说采取对策之前有156m3排放出来,但是改善的要求标准是121.5 m3,市川市自己制定的标准是104 m3,结果最后的排放量是102 m3,因为达到了设置的要求。这是一个阀门的放流口关闭的状况,下雨天尽量把它打开,储存在管道里面,采取这样的措施来解决问题。目标当时制定的时候,本来每年的排放次数大概有94次,希望达到45次,政府自己制定的目标是43次,最后治理的结果也是43次,满足了治理的要求。同时,原来溢流口的格栅栅距是40mm,新的对策改成25mm,这样大部分粗的垃圾都可以被截留下来。最后的总结明确地表示,实施了对策以后,全部满足了当初制定的3个目标的要求,达到了这次合流制改善的目的。

通过这样的解释和汇报,可知整个合流制下水道的改善达到了比较好的要求,得到了好的评价。经过整个流程,从开始发现问题,政府制定政策,进行资金补助,同时开发一些新的措施、新的技术,由相关的地方政府进行实施,最后形成一个报告,由审议会进行评估和审议,决定它是不是按照政府相关的流程做完了合流制改善的问题。原来要求170个城市达到目标,后来发生了福岛大地震,结果其他169个城市都完成了合流制改善的目标。处理区域达到1500公顷以上的城市,现在已经有两个完成了这个目标。因此,在日本全国有73.7%已经完成了合流制改造的目标。


(六) 总结

(一)采用合流制下水道的每个城市、每个区域都有各不相同的状况,首先要明确你的问题在哪里,经过深入地分析和讨论以后,来决定下一步的对策。

(二)采用这样的对策措施以后,经济效益会怎样,一定要经过非常好的研讨和分析。

(三)虽然日本要求经过合流制改善以后,溢流口上放水的次数要减少到一半,但是从医学的角度,从病学的角度,危害性有没有真正地彻底解决,目前还是处于一个比较朦胧的状态,也要从这方面入手来考虑相关的对策方法和措施。同时,虽然在日本没有办法实施美国这样的方法,下雨以后三天不可以抓鱼,不可以游泳等等,实际上在每个城市的情况各不相同,也许有些地方可以采取这样的措施,值得探讨。

1

END

1

现场精彩问答

提问一

北京城市排水集团 邝诺

说到合流制应该说包括我们北京国内很多城市都有问题,解决合流制也是未来重要的工作。我们发现目前在国内我们解决城市内涝的过程中有一些大城市在开展深邃的建设,包括在美国的芝加哥也看到了。深邃本身的主攻方向还是解决城市内涝,但是同时对一些老城区一些大的城市来说,对于合流制也会起到一个比较明显的作用。我想问一下森田教授,如何看待深邃这项工作,或者这种工法。对于北京、上海、广州这样的大的城市,对既有的合流制的改造,有什么看法?


森田弘昭:通过深邃这样的措施,确实有很多好处。首先,大都市的土地非常珍贵,也许没有比较大的地表可以来建设这样的储流设施,因此只能建在地下。虽然下雨时深隧可以储存大量的雨水,但是晴天了以后,这个水怎么样打出来,同时打完了以后,深隧怎样进行维护和管理,这也是一个非常头痛的问题。由于污水里面含有大量的有机物,污水抽干以后,里面会产生腐烂,同时会产生有毒气体,具有腐蚀性,因此会对设施产生腐蚀,同时对工作人员产生安全隐患,这个成本是非常高的。

提问二

中国土木工程学会水工业分会理事长 张悦

第一个问题在合流制地区,比如说在东京都,它的合流制管线防渗不防渗,有没有外水渗入?合流制管道是要做防渗漏吗?第二个问题,现在合流制地区的晴天污水厂进水的有机物的浓度大概是多少

森田弘昭:首先第一个问题有没有大量的渗入到排水管网里面来,根据东京的统计,大概有15%的污水是地下水渗入进来的。污水处理厂晴天的时候,流进来的BOD和COD的浓度,一般都是在100~200mg/L之间,是BOD的浓度。

关于对渗水的对策,原则上对管道进行养护管理的时候,没有什么特别的防渗防漏的措施,15%的渗过来的地下水主要还是在连管和支管非常多。因此现在政府花大量的力气和资金来修理,对一些干管还是采用内衬的非开挖修复来阻止地下的渗漏,通过这些措施来逐步地改善渗漏的状况。

提问三

江苏省住房与城乡建设厅城建处 何伶俊

我刚才关注到我们对于改造的标准,是基于分流制。我想我们更多的目标是水体的环境目标,我不知道跟具体环境的中间匹配有没有关系?第二个,监控是一年评估一次,还是怎么样?如果达不到,我们会有什么样的惩罚措施,怎么去操作?

森田弘昭:先从最后一个问题回答。首先它是通过一整年的几次下雨以后排放的水质状况综合起来进行一个年度的评估。另外,一旦BOD超过40mg/L,目前还没有相应的惩罚措施。在日本,365天当中基本上有100天是下雨的,因此每个都要去测定非常地困难,因此综合来说还是通过一年整体的排放量来进行计算,最后得出一个平均值有没有达到40mg/L以下的标准,来进行一个整体的评估。刚才其实这位提问的女士已经问到了它的40mg/L的量是怎么定的,确实我再次确认了一下,只是考虑到分流式下水道,一年平均下来也会有40mg/L的污染排放出来,所以以分流制的下水道作为一个基础来制定了合流制下水道改善的目标。关于水环境方面,有没有考虑等等其他的问题,还没有目前的关联性来决定40mg/L的目标。

提问四

北京市市政工程设计研究总院 黄

第一个问题,就是您刚才说的河流下水道改正的对策,其中有一项是溢流次数消减要达到实施前的一半。对策前大概是什么范围,比如说溢流五次、八次等等,可能每条河流不一样,可以给一个大的范围。第二个问题是污水厂处理雨天河流污水的时候,对污水厂的出水标准是放宽了还是维持平常的标准不变?

森田弘昭:先回答后一个问题。下雨的时候,污水处理厂的水质是不是可以放宽一点,这个在日本是没有的,雨天和晴天执行一样的放流标准。确实,第一个问题非常好。怎么样来统计对策之前它的放流次数,为什么要减半?其实放流的次数对策之前是根据几年的统计得出来的,每年放了几次,今后要求减少到它的一半,这是一个比较粗犷的制定目标。还有为什么说减少一半,而不是减少到2/3,确实非常为难。但是考虑到整体的投资问题,还有大肠杆菌的数量,它的真实影响状况确实现在无法确定。从目前制定政策的必要性、快速性来说,再去讨论和分析降百分之多少,还不如比较干脆,减一半。我们之后可以再制定新的目标。

提问五

沈阳市排水管理处 唐东

每当下雨时日本对下水道里的沉积物、沉淀物怎么处理,怎么消解?每场雨之后,大量沉积物都从溢流口排出来了。

森田弘昭:确实这个问题是有所发生,也比较严重。但是在日本一般对排水管网的养护管理,所谓清淤做得非常到位。因此要预防它的大量引流到河道里面来,首先需要对排水管网里面的污染物进行定期的养护和清除,以此来解决是最根本的办法。您提到的“每场雨之后,大量沉积物都从溢流口排出来了”的情况在日本是比较少的,因此具体的方法还是要首先对管道进行养护,这是最关键的。

提问六

上海浦东新区水务局 鞠春方

现在日本在设计合流制管道的时候,是参照雨水管道的设计规程还是参照污水管道的设计规程?如果有比较单独的合流制管道的设计规程和雨水管道设计规程,他们和污水管道设计规程有没有非常大的区别?

森田弘昭:因为在日本下雨的状况非常多,因此合流制下水道在设计的时候基本上是参照雨水管设计方法来进行实施的。但是,按照雨天的规划来设计合流制管道,管径会很粗大,这样会造成晴天以后,晴天的污水流量流速很慢,而且会在管道里面发酵,造成腐蚀等问题。因此在合流制大型管道下面会做一个留槽,这样晴天的时候能够保证以较快的流速进到污水厂去。

提问七

北京清控人居环境研究院 潘文堂

我上个星期刚去一趟日本,有幸参观了多摩川。日本这六个污水厂的工艺建设年代都不一样,作为政府是怎么确定这几个污水厂的规则的?政府对东京湾的水质是不是也有一些控制指标?


森田弘昭:首先对六个排放到多摩川的污水厂的标准是一样的,不能因为建设年代有差异而有差异,这是第一个问题。另外,对多摩川水质的监测和检查,从上游到下游大概有20个地点进行不断的水质监测,发现问题以后可以去寻找原因。因此多摩川在流入东京湾的时候,水质是可控的。另外,多摩川整个一半的水都是污水处理厂的水。因此,对每个处理厂来说,如果有一家污水处理厂排放出来有污染的或者超标的水质,影响就非常地大,因此每个污水处理厂都各司其职,严格遵守相关的目标管理规定进行污水的处理。

海绵城市与智慧水务《中国给水排水》第七届城市雨污水管理国际研讨会

2017年5月10日—13日在重庆召开

会议进入倒计时,拟参会代表请及时将回执发给会务组!

会务组联系方式

刘贵春电话:13752144199

E-mail:liugc0728@126.com

微信号:liugc0728

微信号:cnww1985

投稿咨询:022-27835707

广告咨询:022-27835639

发行咨询:022-27835231

投稿邮箱:cnwater@vip.163.com

长按指纹,识别图中二维码


84