深度｜上海城建院赵国志：雨水排水口出流污染治理之道
在“2020(第十二届)上海水业热点论坛”上，上海市城市建设设计研究总院有限公司副总工程师赵国志以“城镇排水系统提质增效，雨水排水口出流污染治理之道”为主题进行了深度分享。
来源：中国水网 作者：赵国志
雨水排水设施是一个重要的城市基础设施，能够体现城市的先进性。包括习总书记提出的“清水绿岸，鱼翔浅底”，需要有先进的、有质量的排水系统做支撑。而出流污染已成为城市水体“下雨就黑”的“罪魁祸首”。如何看待这个问题?如何解决这个问题?
在“2020(第十二届)上海水业热点论坛”上，上海市城市建设设计研究总院有限公司副总工程师赵国志以“城镇排水系统提质增效，雨水排水口出流污染治理之道”为主题进行了深度分享。
以下内容根据其现场发言整理。
赵国志
演讲内容共分为五个部分：
第一，我们需要有什么排水系统?
第二，当前的排水系统存在什么问题?
第三，什么是排水口出流污染?
第四，如何治理?
第五，建议和总结
曾有一句话广为流传：判断一个城市是否发达，最好来一场倾盆大雨。如果一场大雨就让城市交通堵塞、积水盈尺，那这个城市绝对不是一个先进的城市。
雨水排水设施是一个重要的城市基础设施，能够体现城市的先进性。包括习总书记提出的“清水绿岸，鱼翔浅底”，需要有先进的、有质量的排水系统做支撑。
那么，什么是先进的、有质量的排水系统?
一个先进的、有质量的排水系统应该是“绿、灰、蓝、管”多措并举的整体系统，具有先进的理念，融合现代科学发展的最新技术，并具有高度的可操作性。
其中先进的理念指的是，从传统上以灰色单一措施为主，向多措施并举转变，绿色措施源头削峰、灰色措施过程蓄排、蓝色措施末端消纳、管理措施提质增效，多措并举，共同保障防汛安全和水环境质量安全。
四字中的绿色措施指的是海绵设施的运用和深化，指在源头建设的雨水蓄滞削峰设施，如设置于绿地、广场、公共服务设施的中小型调蓄设施，具有生态、低碳等特征;灰色措施指市政排水设施，包括完善的管网、泵站以及大型调蓄设施等;蓝色措施指增加河湖面积、打通断头河、底泥疏浚、控制河道水位、提高排涝泵站能力等;管理措施指的是加强管网检测、修复、完善、长效养护等精细化措施，包括一直强调的管道检测、管道修复，雨污分流的管理，以及智慧化管理措施，包括智慧水务系统以及空白区管网的完善等。
下面则以一些案例来具体说明：
蓝色措施案例：上海吴淞江行洪工程
这个工程主要是为了降低上海因洪致涝的风险。项目完成以后，上海苏州河的水位，在高峰汛期河道水可以降低5到60公分。
蓝、灰结合措施：日本首都圈外廓放水路
日本首都圈外廓放水路位于埼玉县，项目是建于国道16号地下约50米处的一个大型泄洪隧道，全长6.3km，内径约10.6米，是全球最大规模的防洪设施，以灰色措施的方式，实行蓝色措施的功能。该工程于1992年开工，2006年竣工，包括分洪入口、储水设施及排水设施，集合了日本最先进的土木技术，堪称世界上最先进的排水系统。此工程以灰色措施的方式，实行蓝色措施的功能。
首都圈外廓放水路通过竖井连通附近的江户川、仓松川、中川、大落古利根川等河流;隧道末端还接有一个高25.4米、长177米、宽78米的大型蓄水池，储存的水通过4台燃气轮机驱动的大型抽水机以200立方米/秒的速度排入江户川，再排入东京湾。
蓝、绿结合措施：丹麦的雨水滞留池
这是丹麦做的雨水滞留池，用绿色措施加上蓝色措施，平时是绿色。清水绿岸，鱼翔浅底，百姓看景，赏心悦目;下雨天是雨水滞留。储雨蓄水，城市无忧，“两水平衡”。
蓝、灰结合措施：道路行泄通道
道路的行洪通道很有用。国外非常重视道路的行洪通道，但是国内排水设计和道路设计是两个专业，道路不会考虑排水，排水想做行洪通道，没有人理你。
我们行业里面或许可以思考：暴雨期间，城市道路允许积水15cm，该如何行泄?关键是要有出口。那么这到底是道路专业还是排水专业的活?
管理措施：预降河道水位，给雨水出路
借助河道大海绵库容的机遇，预降河道水位，给雨水出路。预计上海所有的内河，在汛期可以降低80公分水位，基本可以达到4000万的调蓄。
排水标准低，内涝严重
大家都说，我们国家的内涝很严重，基本一年一个排水标准。去年“利奇马”台风成为2019年以来登陆中国的最强台风，带来的暴雨强度为2-5年一遇，局部达到百年一遇。
每次不管是台风还是强降雨，国内很多城市都会积水。积水的大部分的原因是河道水位太高了，水流不出去。
在解释这个判断之前，我们需要先弄清三个概念：洪、涝、排是什么关系?
洪指流域内，甚至若干流域内降雨径流汇集导致江、河、湖等流量增加、水位升高，若感潮河道遇到高水位，水体高水位形势就会更加严重。即洪水是流域径流导致的江河湖水大水量、高水位;涝指地面低于江河湖水位，降雨径流不能排到水体而产生的积水，“因洪致涝”就是这个道理;排指城市排水管道排除城市降雨的措施。
在水体高水位、高潮位情况下，城市排水系统的作用难以发挥!排水系统的标准再高也没用!所以在通常下，实现降低河道水位，减少外水入城就非常重要。俗语说，“有洪，必有涝”，在此情况下是因洪致涝，所谓“城市看海”，不是城市排水管道的事!如果在河道水位正常，导致城市积水、看海，就是因城市排水管道有问题了。
下雨就黑
这种现象，上海目前比较严重，全国其他城市也有。上海苏州河等地，经常一放江，就黑了。经多年治理，2019年苏州河全年平均水质已达到Ⅳ类，但汛期仍发生5次短时返黑。桃浦河、龙华港等中心城骨干河道已消除黑臭，但汛期受沿线泵站放江影响，仍有返黑返臭现象，成为周边群众反映强烈和两轮环保督察关注的重点。
对此治理的重要任务是：消除污水直排，以及削减雨天入河污染。城市水体下雨就黑，已是黑臭水体治理和水环境质量提升的瓶颈，如何突破?怎么办?现状就是，我们现在治水不但是靠人努力，还要靠“天帮忙”!
倒灌严重
排水口淹没(低于)水体水位下，倒灌就必然发生。下面就是某工程现场，河水倒灌到一根污水的倒虹管。雨水排放口倒灌到截流管，一天可以倒灌两万吨。
渗漏严重
据调查，很多管道的地下水入渗量，远远超过规范要求的小于20%，可达到100%以上。
下图是检测了一段雨水管，沿着雨水管的方向，浓度迅速降低。另外一边，检测另外一个工程，一条主干道，从300下降到80，管道的渗漏非常严重。
对此，我们需要思考很多问题，比如：普遍沿河湖建设截流管的前提下，验收规范不要求雨水管道做严密性试验，导致更多的地下水进入污水厂，对吗?污水管入渗量按污水量的百分比判别，那雨水管的入渗量如何判别?
污水厂浓度低
这边是项目里面对小区浓度的检测：一边是57个小区的浓度，一边是88个小区的浓度。大于260的浓度，占得非常少，左边是30%，右边是10%。另外我们做了三个污水收集系统管网COD浓度分布图，COD<132mg/L的管道占主流，管道的渗透和倒灌非常严重。
这是某一个污水厂的浓度，我们做了大量的调查：整个服务区里面的用水量是36万吨。如果按照0.9的系数折下来，污水量是29.9万吨。但实际上，污水厂是59万吨满负荷。也即每天50万吨的污水厂超负荷运行，而污水供应量实际上只有30万吨。
管道缺陷率高
这是上海调查的缺陷率数据，基本上企事业单位和沿街商铺和小区占85%，其他混接点、雨水口占10%左右，市政道路占4%点几，但是这个不归市政道路管，归小区自己管，问题很严重。
这是某一个工程管道的修复地的分布图，老城区的修复率可以达到70%到80%，新城区可以达到30%—440%。
路面塌陷
经常有报道说，哪一个地方塌了，哪一个地方车掉下去了等等。因排水管道存在接口不严、管道破漏等缺陷，地下水就会“趁机”入渗排水管道，导致路面塌陷。
目前包括污水系统在内的整个排水系统都“病”了，病得不清，我们统计了排水系统的二十类问题，制作了一张图表，可帮助大家直观了解相关问题。
同时，我们总结了很多口诀，可帮助大家进行初步的排水系统问题诊断：
排水口出流污染
住房城乡建设部2016年初起组织编制了《城市黒臭水体整治——排水口、管道及检查井治理技术指南》，并于2016年9月发布。2016年12月又出版《城市黑臭水体整治——排水口、管道及检查井治理技术指南释义》。按照相关定义，整个排口分为九类，这九类排口在下雨天都有污染。
从操作实际出发，我们不需要纠结什么CSO、径流污染、初雨污染、点源污染、面源污染等，凡是排水口雨天流出来的污染，我们可都将之叫做“排水口出流污染”!
随着对城市水环境质量要求的不断提高，雨天排水泵站排水口、合流排水口、自流排水口出流污染就成为人们关注的热点、焦点。排水口出流污染已成为城市水体“下雨就黑”的“罪魁祸首”，甚至连保障城市安全的巨大贡献都难抵污染之“罪”。
那么，排水口出流污染都从哪里来的?
排水管道被“憋”出来的污染
很多城市的管道是高水位运行。我们很多城市的排水管道既不是分流制，也不是合流制，而是“憋流制”--------黑臭水体整治要求雨水(合流)泵站、排水口旱天不能够排水出流。旱天不让排，那就得“憋”着了。“憋”在雨水(合流)管道里的脏水，就导致管道旱天“满管流”。一直憋到和地下水位持平，大家平衡了，我也不进去，你也不出来，但是一下雨，憋在管道里面的水，全部进入河道，“一腔黑水向河流”。
憋流制的情况下，一是，雨天里一腔黑水向河流。二是，晴天高水位、满管流给管道清淤养护带来难度：高压冲洗水就无法将积存在管底的泥冲到下游检查井，也就捞不出;人工养护，捞的也是“稀汤寡水”。捞出来污泥含水率高达90%以上。三是，污水厂满负荷运行，甚至发生旱天溢流。
“憋流制”运行条件下，管道存积的污染约占总量的70%，地表径流污染约占25%，污水混接污染不到5%。
雨水径流“冲洗地板”产生的污染
雨水降到地面的径流过程就好比“冲洗地板”的过程，这种污染就是径流污染。地表干净与否直接决定着径流污染的“水平”。
出流负荷统计，上海市地面综合径流污染负荷为1190 kg/(hm2•a)，德国地表径流负荷600kg/(hm2•a)，约为上海的1/2。上海地面径流雨水COD浓度，平均约130mg/L。德国地面径流雨水COD浓度，平均约107mg/L。
源头混接的污水导致的污染
源头混接包括：企事业单位，沿街商户，住宅小区混接;最熟知的阳台洗衣机污水接入雨水管只是混接的方式之一。另外一种情况，因污水管清通养护不够，污水管不畅通，一楼的住户就会污水冒溢。其解决的“最好方法”就是把污水管接到我们雨水管里去，这一接，可就接出了污水向雨水的混接。
按上海的调查数据，源头混接点占总数的85%。源头如果不改好，始终是不行的。我们一定要把手伸到小区里面管。如果只管道路，不管小区，永远管不好。还是要明确一句：分流制不是设计出来的，不是建设出来的，是管出来的!
道路雨水口收集了不该有的污水
道路雨水收集口的职责是收集地表径流雨水，但是它却“违法”收集了“大排档”、路边门店、洗车污水，甚至还收集了垃圾站、垃圾桶的冲洗污水。习大大讲要实现污水管网全覆盖、全收集、全处理，可真不是把这些污水都收到雨水口和雨水管里。
这个造成的污染最直接的就是一下雨就黑。下面这个表格里面是上海分流制、合流制放江时候检测的数据。CODSS、氨氮的，检测下来，平均值比污水厂的浓度还高。
但这并不是“初期雨水”惹得“祸”，污染比初期雨水更严重。因为之前的“憋流制”，雨水排口旱天“憋”着，一直憋到雨水管网水位与地下水位一致，甚至高于地下水水位。市政雨水管道容积约为5000~6000m3/k㎡，即相当于5~6mm降雨，下雨天，“一腔黑水”可比所谓的“初期雨水”脏得多，而且“初期雨水”还没有流到河里，“一腔黑水”已经让河道水体重新“又黑又臭”了。
另外一个很大的影响就是排水管道不通畅。畅通的特征包括污水不冒溢、污水不入河、雨水口不收集污水。这需要有良好的建设质量和良好的运营质量做为基础和保证。疫情期间，污水管道通畅是行业对抗疫最重要的贡献。
做实“大排查”，找出外水“漏洞点”
为了真真做到精准的“靶向治疗”，就必须先做大排查。查清哪里有地下水渗入、哪里的有河水倒灌、哪里有污水混接、哪里有污水倒进雨水收集口等。
对于现在的装备和技术来说，做这点事，那是太“小菜一碟”了。但一定得找个有技术、有装备、有良心的好“医生”查，而且不考虑实际状态的计算机模型算不出具体“病根”在哪里。
做实“赶外水”，堵住无底洞
外水包括山泉水、河湖水、地下水，赶外水就是查出排水管道哪里有地下水入渗点、山泉水接入点、河水倒灌点，然后把外水进入的的“漏洞” 堵上。
赶外水最主要采用的方式就是管道修复。我们统计，目前国内管道修复的技术已经跟国际接轨，基本上国际上有的技术，国内都有。用得最多的是热水固化、CIPP，大概占市场应用的50%。
对于地下水入渗治理，可不用“开刀”，可采用“非开挖修复”，技术非常成熟;对于山泉水接入，可清污分流，给山泉水提供单独的排泄通道;防治倒灌，把排水口露出来最有效，可降低河道水位，旱天露出排水口。
其中旱天河道水体低水位，是提升水环境质量、实现“清水绿岸，鱼翔浅底”、保证城市雨天无忧，以及实现“两水平衡”(水安全与水环境平衡)的前提。
从源头做实“改混接”，避免“眉毛胡子一把抓”
我们现在还有很多形式，如沿河截、小区出口截等等，如果按照《城镇排水污水处理条例》，分流制地区，雨水管道和污水管道不得互相混接，如果在小区和沿河截就是违法行为，违法后再改正，那为什么不从源头直接改?
改混接是一个绣花的活，体现精细度的活，是琐碎活、细心活、责任心活和良心活，而且还考验着改造人的智慧和理念。混接改造的重点依次是：企事业单位>沿街商户>居住小区> 雨水口> 市政混接。
改混接要讲质量。排水单元达标改造工程实施后，除进行管道功能性试验(全数检测)、CCTV检测之外，还须开展小区排水系统雨污分流达标检测。
雨污分流达标检测要求：旱天雨水管内无水;任何污水检测井的水质检测结果：旱天CODcr≥350mg/L，且旱天、雨天CODcr浓度检测结果差别在20%以内。
水质检测要求，旱天检测(指上一次降雨结束48h以后)：取样个数：3个以上(检测结果取平均值)。检测时段:上午7点到下午10点之间;雨天检测(降雨过程)：取样个数：3个以上(检测结果取平均值)。
小区雨污混接改造是个民心工程，没有质量，改完了，也没有效果。
混接改造，要有智慧。可结合绿化、结合海绵城市，做一个有智慧的排水系统。如广州的“排水单元达标”建设，就不再是简单的”源头混接改造”。它通过海绵城市建设理念实施雨污分流等措施，实现雨水径流、面源污染的源头减量目标，改造了混接，减少了源头径流量，美化了环境，也考验了政府的意识、理念与协作……
下面是为大家附上雨污混接改造的“工匠口诀”，供参考：
做对“绿色措施”，在源头削减径流污染
绿色措施有很多做法，比如可以和小区混接改造工程相结合，小区的雨污混接改造是善举，源头截住污染物最有效。美丽小区建设就应该与源头径流雨水截流结合起来;比如和城市更新相结合，和道路的大型工程和新建工程相结合，城市道路绿化隔离带接纳径流雨水就是“城市工程海绵化。
“开放”径流雨水进入绿地，是实现径流污染源头削减最重要的绿色措施(海绵措施)。
但同时需要注意的是：雨水排水系统要进一步提高标准，从一年一遇提高到“三~五年”，这是2003年国务院36号文件就确定的，遗憾的是大部分城市都停留在“规划”上;雨水排水标准仅靠灰色措施增加，就意味着标准越高，水环境污染就越大。水安全与水环境矛盾加剧!
只有绿色措施(海绵城市)，才能够有效解决水污染与水安全的矛盾，源头削减径流水量的同时削减径流污染。
做实清管泥，防止管泥进入水体
堵住“漏洞”，就没有了入渗的地下水、没有了倒灌的河湖水;改好了混接、管住了雨水收集口不收污水;雨水管旱天就没水了、合流管也是低水位了，雨天就有了真正的截流倍数。;排水管道清淤养护工作就容易做了，清淤质量就可以提高了。要是雨前再来一次“养护大会战”，排水管道里面干净了，根本就不用担心“下雨就黑”了。
这里，我们有一个建议：大家设计管道的时候，最好不要做得太深，不要超过7米。大型挖耳勺，只能掏两三米。超过7米，机械吸泥就吸不上来，那就没有人去养护了。
清管泥的时候，要有专业的设备和队伍。在这一块，很多城市很欠缺。甚至有的地方，管道建了几十年，从来没有养护过。上海的管道养护做得还算好，基本一米五以下的管道，一年可以养护一到两次。
清管泥有一个考核标准：住建部的标准是五分之一，清到八分之一。
上海已将排水管道积泥抽检标准，由原来积泥深度低于管径1/5为合格，提高到1/10为合格。德国和日本的要求是零，清就清干净。不是“零”，下雨就会进河道!我们是否可以做到零，这是一个问题。而且清管泥，要有一个处理站。这个处理站工艺不复杂，占地、投资也不大，可是很多城市都没有。
前段时间南方正处汛期，除了暴雨、内涝的消息外，很多城市水体又重回黑臭。城市水体“下雨就黑”，让治水人痛心，但是我们不能够无奈，只要走对路子，持续削减排水口出流污染，就能解决水体“下雨就黑” 的顽疾。下面附上我们总结的治理排水口出流污染“工匠口诀”，供大家参考。
最后，是我们对雨水排水口出流污染治理的两点建议。具体如下：
要做初期雨水的调查
雨水排水口出流污染治理的正确说法是“削减出流污染物”，削减就到不了“零”。德国按照“削减80%出流污染物”来控制，比较科学。“憋流制”条件运行的管道，旱天都是满管流，出流不可能会有“初期雨水”效应。
初期雨水效应不做调查，排水口治理这个事情就没有办法做。什么叫初期雨水效应?
30%的排放雨量所占的负荷要大于或等于80%的负荷，初期雨水效应很明显。如果降了50%的雨，只削减了60%的负荷，那就是初期雨水效应很小。甚至还有一些排水系统，没有初期雨水效应。
上面两张图里，左图的初雨效应很明显。我们折算了一下，基本上30%的雨量，可以占到75%的负荷。沉积物已经沉到管道底下了。如果没有初雨效应的去做雨水调蓄池，一上来5毫米、8毫米、15毫米，但是初雨效应不调查，几毫米自己都说不清楚。不开展初期雨水效应调查，对没有初期雨水效应的排水口，采用截流若干mm来建设调蓄池，是国内设计界的通病。
有明显初雨水效应的排水口
明确出流污染考核标准
德国对于合流制溢流池，要求溢流污染负荷要小于COD=250kg/hr·a。无论是分流制，还是合流制，德国计算降雨的径流污染负荷是：COD=600kg/hr·a，对降雨的污染负荷控制要求逐步提高。
我国目前还未出台排水口出流污染治理的考核标准。在国内已经发布的一些文件里，如《城镇径流污染控制调蓄池技术规程》采用调蓄若干mm初雨，不能等同于污染负荷削减，和污染负荷没有对应起来。海绵城市建设指南采用年径流污染削减率削减量控制(以SS计)，以及我们正在编的《合流制排水系统截流设施技术规程》提出河流制排水系统将截留雨水量的40—80%作为参考标准，也都具有参考意义。
综合起来，以上全部内容可概括为四句话：
1、我们需要一个先进的、有质量的，由“绿、灰、蓝、管”多措并举的排水系统;
2、排水口出流污染治理需“源头治理+中间控制+末端处理”多措并举，“源头治理”是重中之重;
3、排水口出流污染治理措施包括：查管道、改混接、赶外水、修缺陷、清管泥、降水位、建海绵等。
4、建议先确定个“旱天污水管道通畅，雨水管道无水”的“小目标”，靠 “憋”，只能使“前列腺炎”越来越严重，不但影响城市水环境安全，还影响城市排水安全。
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