国内外水污染治理典型案例分析研究_张忠祥.pdf

19 Market 市场 水工业市场 2009 年第 1-2 期 联合国于1997年向全世界 发出警告：“地区性的水危机预 示全球性危机的到来。”全世界 水环境污染异常严重，全球污水 排放量已达121012m3/a，每 年有5001000万人死于与水有 关的疾病。至今距1997年的警告 已逾十年，世界对水污染的控制 有无进步？这是我经常深思的问 题。从我本人的经历和考察，我 终于找到了一些案例，这些案例 向我们启示：人们若是认真地、 负责地对待水污染控制，这个问 题是能够解决的，这些案例将会 提高人们对战胜水危机的信心。 国内外水污染治理的典型 案例是：1、北京市环境总体规 划，北京市水质总体规划，北 京市城市污水排水系统与城市 污水处理厂总体规划；2、上海 市苏州河环境综合整治规划； 3、香港策略性污水排放规划 （SSDS）；4、日本琵琶湖污染 的整治，日本七个五年计划下水 道建设规划（19631995），东 京下水道与城市污水处理厂总 体规划；5、欧洲莱茵河污染治 理；6、英国伦敦泰晤士河综合 治理；7。美国切萨皮克海湾污 染治理。 一、北京市的水污染综合治 理 北京市于2008年实现了对奥 运会的承诺，污水处理率达到了 90以上，达到了世界上发达国 家大城市的水平。 19921996年，北京市制 订了北京市环境总体规划研 究，规划期为1991年2015 年 ， 总 的 要 求 是 提 出 北 京 市 1991-2015年大气质量、水质、 城市固体废弃物管理的最小费用 计划。总体规划中包括了北京市 水质管理规划，其中心任务是： 1）集中饮用水源地保护，包 括：密云怀柔水库及京密引水 渠，官厅水库及永定河引水渠， 西郊地下水源地，东北郊地下水 源地；2）污染源控制，包括： 城市污水处理厂布局及污水回 用，工业废水污染控制，农业、 畜牧业及乡镇企业污染控制； 3）水环境质量改善，即城市河 流水质改善。 在北京市水质管理规划的 基础上，北京市又制订了北京市 城市下水道与城市污水处理厂规 划，其中主要内容有：城市污水 负荷（水量、水质）的现状与预 测（考虑人口、经济、城市的发 展）；城市排水流域的划分；城 市下水道与污水处理厂的布局规 划（多方案比较）；规划方案的 环境评价；规划方案的费用分析 及投资规划；规划方案的批准与 国内外水污染治理典型案例分析研究 文 / 张忠祥（北京市环境保护科学研究院 100037） 摘要：本文扼要分析与研究了国内外水污染治理取得成功的若干案例，包括：北京、上 海、香港、日本东京、琵琶湖、英国泰晤士河、莱茵河和美国切萨皮克海湾等。在20世纪下 半叶，这些城市、河流及海湾都受到了严重的污染，但由于进行了科学的规划、成立了强有 力的管理机构、投入了巨大的投资、采取了一系列有效的措施，终于使环境污染得到了控 制，生态得到了恢复。他们的经验教训值得我们学习和借鉴。本文对当前在水污染控制方面 存在的问题也提出了政策性的建议。 关键词：水污染 水污染治理 生态恢复 案例研究 20 市场 Market 水工业市场 2009 年第 1-2 期 实施。（见表1） 根据1993年国务院批准的 北京城市总体规划，到2010 年，北京的社会发展和经济、科 技的综合实力，要达到并在某些 方面超过中等发达国家的首都城 市的水平，人口、产业和城镇体 系布局基本得到合理调整，城市 设施现代化水平有很大提高，城 市环境优美清洁，历史传统风貌 得到进一步的保护和发扬。其 中，城市污水处理厂是城市建设 的重要组成部分，是城市生产和 人民生活不可缺少的公共设施， 为此，北京市城区规划建设14座 污水处理厂。到2006年初，包括 小红门污水处理厂在内的9座污 水处理厂已经投入运行，城市 污水处理能力达到255万m3/d， 污水处理率实现了超越90的承 办奥运既定目标。其余5座污水 处理厂也已开始建设，污水处理 能力占城市污水处理任务总量的 7。 如今，北京市规划市区的城 市污水处理率已达90以上，北 京市郊区和新城区城市污水处理 率达70，再生水利用量已达4.8 108m3/a，今后拟将城市污水处 理厂处理后水质达到国家地面水 IV类标准，并增加再生水用水量 至6.0108m3/a。（见表2） 从北京市的经验看，在进 行城市污水厂布局时应考虑的原 则是：城市污水处理厂应大中小 相结合，厂址选择应上下游相结 合，布局应集中与分散相结合， 要考虑城市污水处理后的回用。 二、上海市城市污水的综合 治理 上海是我国最大的城市，其 城市排水系统和城市污水处理厂 的规划和布局经历了八、九十年 的漫长历史，基本上遵循“集中 与分散相结合”的原则进行，特 别体现了“大集中（即集中输水 处理后外排）为主，小分散（即 就地处理）为辅”的原则。几十 年来修建了20余座遍布全市的小 型或中型城市排水管网及城市污 水处理厂系统，计有东区污水 处理厂（4.0104m3/d）、曹阳 污水处理厂（3.0104m3/d）、 北郊污水处理厂（2.0104m3/ d）、闵行污水处理厂（5.0 10 4m3/d）、曲阳污水处理厂 （7.5104m3/d）、天山污水处 理厂（7.5104m3/d）、龙华污 水处理厂（10.5104m3/d）、 吴淞污水处理厂（4.0104m3/ d）、彭浦污水处理厂（0.57 104m3/d）等，总处理能力为64.0 104m3/d，约占全市城市污水总 表1 北京市污水处理厂规划方案 流域污水厂处理等级规划处理能力（104m3/d） 清河清河二级440 北苑二级60 肖家河二级半40 坝河酒仙桥二级310 东坝二级60 北小河二级100 通惠河高碑店二级1000 垡头二级295 凉水河吴家村二级半80 南苑二级390 卢沟桥二级340 永定河五里坨二级50 总计3600 注：规划中尚包括已建成的方庄污水处理厂，处理能力为4104m3/d 流域污水厂处理能力万m3/d处理等级 通惠河高碑店（一、二期）100二级 坝河酒仙桥（一期）20二级 北小河（一期）10二级半 清河清河（一、二期）40 二级 肖家河2二级半 凉水河卢沟桥（一期）10二级 小红门（一期）60二级 吴家村8二级半 此外方庄4二级 首都机场（一期）15 总计2555 表2 北京市污水处理厂建设完成情况 注：比原规划增加了小红门污水处理厂，取消了郑王坟污水处理厂。 21 Market 市场 水工业市场 2009 年第 1-2 期 排放量的10强。 20世纪70年代迄今，上海市 又建设了西区污水输送干线、南 区污水输送干线、合流污水治理 一期工程、二期工程、吴泾及闵 行污水外排工程等。1999年苏州 河综合整治工程开始后，更加快 了城市废水的截流、输送、处理 和处置、排放工程建设的步伐。 目前输送废水已达450万m 3/d （约占全市城市废水排放总量的 70），这些废水通过输送管系 输送至长江边，通过初级处理、 一级处理或强化一级处理和二级 处理后外排长江。在总体规划指 导下，这些措施正在抓紧实施， 这对苏州河及其他水体的水质改 善及生态系统的恢复必将起到重 要作用。 1、上海市合流废水一期工程 这是一项巨大的排水工程， 是苏州河综合整治的重大对策， 主要是把市区流入苏州河的合流 城市废水140104m3/d加上外高 桥30104m3/d的城市废水经截 流管截流，并经预处理（粗格 栅、细格栅、沉砂池）后在竹园 通过扩散管排入长江。该排水系 统由原市区合流制排水系统、防 汛泵站系统以及各种截流支管余 总管组成。一期工程服务面积约 70km2，服务人口255104人， 约占全市人口1/5。该项工程是 苏州河整治的骨干工程 之一，其 建成和营运将对苏州河水质改善 起重大的作用。 2、上海废水治理二期工程 上海南区废水输送管线，设 计输水能力为55104m3/d，由 白龙港近岸边排放入长江。废水 治理二期工程将截流城市废水量 扩大到170104m3/d，经强化一 级或二级处理后在白龙港排入长 江。如今白龙港城市污水处理厂 已投产运行，这是目前我国及亚 洲最大的城市污水处理厂。 3、石洞城市污水处理厂系统 为上海西区城市污水输送干 线系统，截流城市西北郊的城市 污水，服务面积150km2，服务人 口70万人。城市污水量一期40 104m3/d，二期80104m3/d。城 市污水输送至石洞口，经污水处 理厂处理后排放入长江。石洞口 城市污水厂处理能力80104m3/ d，采用Unitank Process，即一 体化生物处理（除C、N、P）工 艺。1999年12约动工，2002年竣 工并投入运行。 如今，上海市城市污水处理 能力已增至480104m3/d左右。 三、香港特别行政区的城市 污水排放策略性规划 香港特别行政区面积为1080 km2，包括香港岛、九龙半岛、 新界、大屿山（南丫岛）及一些 小岛。 1990年前建有六座小型城 市污水处理厂，包括：赤拄污 水处理厂，服务人口2.7万人， 处理能力1.16104m3/d；沙田污 水处理厂，服务人口37万人， 处理能力15104m3/d；大埔污 水处理厂，服务人口37.6万人， 处理能力9.43104m3/d；元朗 污水处理厂，服务人口25.64万 人，处理能力710 4m3/d；西 贡污水处理厂，服务人口0.8万 人；另一污水处理厂，服务人 口22万人，处理能力6104m3/ d。以上六座污水处理厂总服务 人口为125.74万人，污水处理量 为38.59104m3/d。 由于城市不断发展，人口增 长，经济发达，城市污水量增加 很多。大量污水未经处理排入海 域水体，造成了严重的污染。维 多利亚湾赤潮频发，海水浴场被 迫关闭，水产品质量恶化，海水 散发臭味。 20世纪80年代，香港颁布 了海域的水质控制区。各控制区 均有明确的特征用途及相应的水 质要求，如航运、排污、人工养 殖、游泳娱乐、工业应用等。 20世纪90年代编制了香港 污水策略性排放规划，简称SSDS （Strategic Sewage Disposal Scheme）。其主要内容是城市废 水收集系统、城市污水处理厂布 局、处理水平及排放方式等。 提出的不同方案有：废水 收集后送往昂船洲污水处理厂， 经过化学强化的一级处理及消毒 后经过深水隧道至南丫岛东南入 海；污水收集与处理同上，最终 排至广东海域担杆海峡；在昂船 洲污水厂经一级和二级处理后送 往南丫岛石矿场消毒，然后排 海；在昂船洲及其他几个污水处 理厂经一级、二级、深度处理后 就近排放。 经过国内外专家的多次研讨 和评审，最终否定了远距离输水 并排放的方案，因为远距离输水 风险大、投资高、地质有断层、 技术复杂、施工困难、运营管理 难度大、对深海环境会产生污 染，采用的是分散处理，就近排 海的方案。 方案实施后维多利亚湾的水 质得到了改善。 四、日本七个五年下水道建 设规划（19631997） 22 市场 Market 水工业市场 2009 年第 1-2 期 据日本资料，1993年日本 全国2433条河流中，水质达到 环境质量标准的为1881条，占 77.3%；128座湖泊中达标的59 座，占46.1%；586处海域中达标 者466处，占79.5%。 以上资料表明，日本多年来 不断加强水污染治理力度，已取 得了显著成就，这与日本实施七 个五年下水道建设规划有重要关 系。 日本七个五年下水道建设规 划的要点是： 1、制定了明确的水环境保 护目标 即普及城市及中小城镇下 水道系统；加强雨水排水道的建 设，解决街道积水问题；普及城 市污水的二级处理，逐步提高处 理水平；建设再生水厂，加强再 生水的回用；加强城市污水污泥 的处理与利用。 2、完善和兴建城市下水道 系统与城市污水处理厂 日本把完善、兴建城市下水 道系统与城市污水处理厂作为控 制水污染的根本手段与对策，其 建设重点为：普及城市及中小村 镇的下水道系统（含城市污水处 理厂），不断提高普及率；推进 城市防洪、雨水道的建设，并将 人口、资产高度集中地区的街道 积水问题的解决放在首选地位； 积极实施城市污水的二级处理， 逐步提高处理水平，扩大高级处 理的范围；改善大城市下水道机 制，不断提高其质量；积极提倡 水循环，建设再生及回用水系 统；加强城市污水污泥的处理及 综合利用，已防止二次污染。 日本十大城市的下水道与城 市污水处理厂的普及率见表3， 日本不同规模城市的下水道与城 市污水处理厂普及率见表4。 类别 总人口 （万人） 普及率 （） 100万人口247596 50万100万59966 30万50万171759 10万30万254155 5万10万41 5万14 表4 日本不同规模城市的下水 道与城市污水处理厂普及率 表3 日本十大城市的下水道与城市 污水处理厂的普及率（1994年） 东京，大阪99 神户，札幌98 京都97 横滨，福冈96 北九州，名古屋，川崎94 3、确保投资 日本七个五年计划下水道与 城市污水处理厂建设的投资与普 及率见表5。 日本七个五年计划期间总投 资为551012日元，投资费用占 GDP的份额二十世纪7080年代 平均为0.50-0.54%，二十世纪90 年代平均为0.68%。 实践证明，日本下水道及污 水处理厂建设投资所占GDP的份 额远比由于水污染造成的损失所 占GDP的份额要少（一般可能达 15）。 五、日本东京下水道与城市 污水处理厂总体规划 日本东京下水道与城市污 水处理厂总体规划包括市区下水 道与城市污水处理厂总体规划 及流域下水道与城市污水处理 厂总体规划两部分。规划市区 面积545.34平方公里，服务人口 1038.8万人，规划建设16座污水 处理厂。详见表6，表7。 六、日本琵琶湖污染综合整 治 20世纪5060年代，日本发 生多次环境污染事件，如水俣病 为汞污染，痛痛病为镉污染，米 糠油污染为多氯联苯污染。 20世纪70年代，琵琶湖赤 潮频发，1978年16次，1979年17 次，1985年 8次。 日本在30年内采取了一系列 整治措施，收到了明显的效果。 这些措施有： 1、调查表明农田排水是主 要污染源，大力推行清洁与循环 农业，提高施肥效率，减少施肥 量，加强农田排水管理； 2、对工业废水的排放实行 了比国家排放标准更严格的标准 五年计划时间投资（亿日元）普及率（） 一19631967440020 二19681972930023 三197319772600026 四197819827500030 五1983198711800033 六1988199212200044 七1993199716500051 表5 日本七个五年计划下水道与城市污水处理厂建设的投资与普及率 23 Market 市场 水工业市场 2009 年第 1-2 期 3、建设了四座城市污水处 理厂； 4、禁用含磷洗衣粉； 5、实施浸润灌溉、喷灌、 滴灌等； 6、严格处置养殖业的牲畜 粪尿； 7、大搞绿化，广植树林； 8、控制丘陵、山地的面源 处理区名称 规划排水面 积（ha） 服务人口 （万人） 规划处理 能力（万 m3/d） 主要管渠长 度（km） 污水处理厂服务区域范围 芝浦642088.3159.0157.410芝浦 港区全部；千代田、中央、新宿、涩谷区 大部；文京、品川、目黑、世田谷、丰岛 的一部分 三河岛393697.495.0106.550 三河岛藏前 车尾久 台东、荒川区全部；文京、丰岛区大部； 千代田、新宿、北区一部分 砂町4667 95.7122.0104.660砂町有明 墨田、江东区全部；中央、足立、江户川 区一部分 小台168737.142.042.820小台北区大部分；丰岛、板桥、足立区一部分 落合350667.859.075.440落合中野 中野区大部分；新宿、世田谷、涩谷、杉 并、丰岛、缰马区一部分 森崎12882232.4 181.0266.870森崎 大田区大部分；品川、目黑、世田谷区大 部分；涩谷、杉并区一部分 小营163332.345.028.230小营足立、葛饰区一部分 葛西488999.394.085.890葛西江户川区大部分；葛饰区一部分 新河岸10474198.0139.0191.380新河岸东 板桥、缰马、杉并区大部分；新宿、中野 丰岛、北区一部分 中川444087.561.0111.490中川足立区大部分；葛饰区一部分 城区合计545341038.8997.01170.68016座污水厂 东京都市区 表6 日本东京市区下水道与城市污水处理厂总体规划 区域名称 规划排水面 积（ha） 服务人口 （万人） 规划处理能力 （万m3/d） 主要管渠长 度（km） 处理厂名称 处理区域范围 多摩川流域野 川 447854.519.518.900 森崎 （市区郊） 武藏野、三鹰、府中、小金井、调 布、狛江市（6市） 北多摩 NO.1 517161.627.124.200 北多摩 NO.1 立川、府中、小金井、小平、东村 山、国乡寺市（6市） 北多摩NO.2159518.68.213.3北多摩NO.2正川、国分寺、国立市（3市） 浅市434031.026.06.300浅川八五子、日野市（2市） 秋川739040.5536.031.900八王子 八王子、昭岛、日野、秋川市、羽 村、日之出、五日市（4市3县） 南多摩639863.047.323.100南多摩 八王子、町田市、日野、多摩、稻城 市（5市） 荒川右岸 东京荒川右岸 788482.551.340.5清濑 武野藏、小金井、小平、东村山、田 无、保谷、东大和、清濑、东久留 米、武藏村山市（10市） 流域合计46091390.95237.9190.0007座整个流域范围 表7 东京流域下水道与污水处理厂总体规划 24 市场 Market 水工业市场 2009 年第 1-2 期 污染； 9、加强科普教育，提高民 众的环保意识。 七、欧洲莱茵河污染综合整治 莱茵河位于欧洲中部，为国 际河流，它发源于瑞士境内阿尔 卑斯山北麓，流经法国、德国、 荷兰，最终入北海。全长1335公 里，流域面积2204万平方公里。 20世纪50年代，被人成为 “欧洲最大的下水道”，5000 6000万m3/d的工业废水和生活 污水排入该河，1965年，河水 COD达30130mg/L，BOD55 15mg/L，DO1mg/L。 莱茵河污染综合整治的策略 和措施有： 1、加强国际合作，成立了 国际莱茵河污染控制委员会； 2、规定了污染物排放总量， 并折合成人口当量分配至各国； 3、加强工业废水、生活污 水处理和饮用水处理； 4、加强投资，如19611985 年德国共投入了350亿马克； 5、对河水定期充氧； 6、加强水质监测，兴建了 一批水质自动监测站。 这些措施收到了很好的效果 八、英国伦敦泰晤士河污染 综合整治 18世纪前，泰晤士河市著名的 鲑鱼产地，十九世纪，泰晤士河流 域发生了五次霍乱大流行，严重时 一次死亡20000人；1833年开始， 鱼群绝迹，见不到鲑鱼了。 英国从1850年开始进行泰晤 士河污染综合整治，18501900 修建了城市排水系统与泵站， 19321938 修建了活性污泥法污 水处理厂，19361955 修建了 190余座污水处理厂，后合并为 15座城市污水处理厂，1960年， 局部地区油鱼群出现，1974年， 捕获到鲑鱼，鱼群种类及数量不 断增加，有1万余只水禽栖息越 冬，1976年以后，100余种鱼类 重返泰晤士河，其他水生生物也 繁殖生长，生态环境越来越好。 泰晤士河污染综合整治的对 策与措施主要是： 1、成立了泰晤士河水管 局，管理水资源利用、航运、排 洪、污染治理等； 2、严格控制工业废水排放 3、编制合理、科学的规划 4、建设大型污水处理厂， 1987年建成贝肯污水处理厂，处 理能力114万m3/d； 5、严格排放标准（出水BOD5 10mg/L，NH3-N 2.5mg/L）； 6、严格法规制订与执行； 7、定期向河水人工充氧； 8、专家与民众的参与，宣 传教育，动员民众。 九、美国切萨皮克海湾的水 污染控制 切萨皮克湾位于马里兰州、 弗吉尼亚州东侧；流域分布广 大，遍及特拉华州，马里兰州， 弗吉尼亚州，纽约州，宾夕法尼 亚州，西弗吉尼亚州等六州；流 域内有众多城市，如巴尔的摩 市、亚历山德里亚市、汉普顿 市、里士满市、诺福克市、切萨 皮克市等。流域有15条大河，还 有众多地下河道，汇入海湾，最 后入大西洋。 20世纪80年代前，海湾污染 严重，初期雨水是重要污染源， 造成藻类繁殖，赤潮频发，生态 恶化。 1983年，切萨皮克湾德水污 染综合整治正式启动，至今已20 余年。美国环保局经过调查，认 定海湾的主要问题是富营养污染， 主要原因是海湾流域14的河 流都含有较高浓度的氮磷，促使 藻类繁殖，消耗水体种溶解氧， 造成鱼类及水生植物的死亡。综 合整治的主要措施有：成立了切 萨皮克海湾委员会，成员有六个 州的代表、美国环保局、美国海 洋署等，委员会由美国联邦国会 直接授权，权威性大；保证充 足的资金，20002005年，联邦 政府拨款120108USD，占总资 金的80，六个州政府拨款30 108USD，占20；严禁含磷洗 衣粉的使用、对483座污水处理 厂进行升级改造，从二级处理升 级为具有脱氮除磷功能的生物处 理工艺。20052008年，向海湾 排放的氮已减少了69，磷减少 了87。制定的目标是到2010年 向海湾排放的氮磷减少90。 至今，海湾生态系统已大大 改善，有各种鱼类348种，鸟类 173种，水生植物2200余种。海湾 湿地也得到了恢复、改善。海湾 沿岸遍种了树木，建立了绿化带。 十、失败与遗憾的案例 1、英国纽卡索市郊区，曾建有 一座焦化厂，后来由于经济萧条， 被迫关闭，企业经营人环保意识 淡薄，没有对厂区进行清理，仅 用土掩埋了全部设备和废水、垃 圾，造成对土壤、地下水及附近 河道的严重污染，后患无穷，环 境、经济损失巨大。科学家们正 在探求解决问题的途径，可以预 见将花费大量的（下转30页） 30 市场 Market 水工业市场 2009 年第 1-2 期 自备井纳入正轨管理，合理开发 利用水资源，避免出现供水设施 重复投资，逐步形成供水一体化 管理。 2、建立健全适应市场经济 的价格调整机制，使售水价格能 如实地反映供水成本，符合“生 活用水保本微利、生产和经营用 水合理计价”的定价原则，扭转 供水企业亏损经营、负债累累的 局面，促进供水企业健康发展。 3、加大政府资金、政策的 扶持力度。供水行业是社会发展 的基础性行业，服务对象是社会 公众，具有公益性、政府制约性 强、社会效益重于经济效益的特 点。从供水企业目前的管理体 制、价格机制看，单纯依靠供水 企业的力量根本无法满足社会发 展的需求，政府应根据地方实 际，制定出相应的扶持政策、优 惠政策，使供水企业发展走出恶 性循环的怪圈。同时要尽快制定 完善供水法律体系，使供水企业 在生产经营中做到有法可依、依 法办事，严厉打击违法用水、违 章用水、破坏供水设施等行为， 维护供水企业的合法权益。 三、结束语 城镇供水是城市公用事业的 有机组成部分，是城市重要的 公用基础设施，是关一个城市 的发展和稳定大局。为促进供 水企业的健康发展，为社会发 展提供强有力的基础支撑，政 府和供水企业就要很好地把握 好经