我国是一个水资源缺乏的国家,尤其是在城市生产用水和居民生活用水方面。面对城市水环境日益恶化的现实,必须加强城市水环境管理,引入新的管理机制,建立一整套有效的管理制度,实现水环境的可持续利用。为加强全国水环境管理工作,进一步强化国家对重点流域、跨省区域水污染防治工作的监督管理,全面落实国家确定的水环境保护目标和任务,2002年国家环境保护总局设立了水环境管理办公室。
1.水环境的管理内容
水环境管理体制是政府公共管理体制的组成部分。目前,我国水环境污染控制管理体制是依据国务院领导下的部门分工和《中华人民共和国水法》《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》的规定,采取分级和分部门管理体制。中央、省(自治区、直辖市)和县镇三级政府分设行政主管部门;城市的独立工矿企业单位的水污染处理设施由各自行政部门管理,但业务、技术上受同级城市环保、建设部门的指导。
为了保护水资源,控制水污染,我国于1984年制定了《中华人民共和国水污染防治法》,2017年6月27日第十二届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过了修改的决定,自2018年1月1日起施行。2015年国家发布了《水污染防治行动计划》。同时,也发布了一系列废水排放控制标准,如《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)、《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)等。另外,国家还发布了工业废水排放的系列行业标准,如《船舶水污染物排放控制标准》(GB 3552—2018)、《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)、《合成氨工业水污染物排放标准》(GB 13458—2013)和《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962—2015)等。这一系列法律法规和标准的制定,标志着我国水环境管理的不断深入和规范化,也使城市污水的排放得到了有效控制。新的法律法规和行政规章,以及新的标准实施,将更加有效地保护好我国的水环境质量。
水环境的管理内容大致包括以下几个方面。
(1)水环境的计划管理。拟定水环境区域规划、水环境保护计划、水污染排放控制计划、水环境防治技术发展计划等。
(2)水环境的质量管理。制定水环境质量标准和废水污染物排放标准,监测评价水环境质量状况,预测水环境质量变化趋势等。
(3)水环境的技术管理。制定水污染防治技术政策,开展水污染防治技术交流与合作,组织技术咨询,提供情报服务等。
(4)对水环境的管理还体现在对人的管理。即对从事开发、利用和保护水环境活动的人进行教育、监督指导和协调。
2.水环境的管理措施
生产和生活用水是水环境管理中的一个重要环节,应当遵循保护水源和节约用水的原则,综合整治区域水源和水系,对区域水资源进行功能区划,并确定相应的水质控制目标和水污染物削减计划,发展污水处理和污水资源化事业,提高工艺用水的重复利用率,真正做到对区域水资源的统一开发、统一利用、统一规划和统一管理。水环境管理的具体措施包括以下几种。
(1)合理开发、利用和保护水资源。包括制定水资源综合开发规划方案,保护水源、涵养水源,做到合理开发、节约使用和防治污染三者兼顾,并结合城市生态环境建设统一规划;加强饮用水水源地的环境保护,完善各生态取水口水质监测,划定饮用水水源地保护等级区;一水多用,寻求新的水资源开发途径,例如将地表水和地下水联合使用,综合开发,采用从其他流域调水、海水淡化、雨水蓄用、人工降雨等手段,实行废水资源化等。
(2)以节约用水和污水回用资源化为重点,兼顾污染防治。包括推行清洁生产工艺,发展节水型工艺技术,提高工业用水的重复利用率和循环使用系统,实现工业生产节水。
(3)对水资源实行经济科学补偿和限量使用。实行取水许可制度,保证许可的取水量不超过总的有效径流量;通过限量用水和超过限水量后水价将大幅度上涨的办法,迫使一些企业节约用水;通过执行排污征税制度保持区域或城市水体水质状况。改变分块管理模式,建立专门水环境管理机构,统一管理城市内地表水和地下水的开发利用;从水生态环境系统整体出发,在宏观上进行统筹规划,制定正确的管理方针政策。另外,建立水环境管理信息系统,为高效管理提供方便的查询、更新和调节手段。坚持依法管水、用水和治水。
(4)加快城市污水处理厂和污水收集系统等基础设施和配套设施的建设。按照城市总体规划和发展趋势,全面做好污水的处理和资源化工作;加快实施城市下水管网改、扩建工程,以保证绝大多数城市污水全部进入市政管网,彻底解决污水下渗对地下水的污染问题。另外,城市污水处理厂对城市的生活污水和工业废水进行集中合并处理,也是城市水污染防治、保护水资源的关键措施之一。
除了加强对工业废水和城市污水这些点源的排放控制管理外,还需要加强对大气降水引起的城市地表雨水径流的面源污染的管控。
(二)地表雨水径流的管理措施
地表雨水径流的污染特征,决定了对地表雨水径流的管理和措施必须采用与工业废水和生活污水不同的方法进行。
迄今为止,国外学者已经对城市地表雨水径流的管理措施进行了大量研究,近年来一直在开展将污染控制的重点由点源向面源转变的改革。美国已经制定出暴雨径流排放法规,要求具有一定规模的开发活动都要采取地表雨水径流污染控制措施,使受纳水体的水质在暴雨径流排入后仍能满足原有的水质功能要求。目前的地表径流管理措施包括暴雨径流最佳控制措施(BMP)、最低影响开发(LID)技术和海绵城市技术,还有雨污分流技术等,简要分述如下。
1.暴雨径流最佳控制措施
暴雨径流最佳控制措施于20世纪90年代由美国和欧洲等国家提出并逐步得到发展,目标是为了减少地表雨水径流流量和降低各种污染物的浓度,以达到保护受纳水体水质的目的。实践证明,暴雨径流最佳控制措施是一套较为有效的雨水径流控制措施,包括工程措施和非工程措施。其中,工程措施是指植被控制措施、湿式滞留池措施、渗滤系统措施和湿地系统措施等;非工程措施主要是通过管理的方法,使地表雨水径流中的污染物浓度降低,从而来达到控制污染的目的,如清扫路面、限制除冰盐的应用等。
(1)城市环境管理。
城市环境管理的内容包括城市建设项目施工过程的环境管理、城市垃圾的管理、城市运输车辆的管理以及动物粪便的管理等。很显然,加强城市环境卫生的管理,可以从根本上降低城市地表雨水径流中的污染物浓度。
(2)城市路面清扫。
长期以来,城市路面清扫一直被认为是一种控制地表雨水径流污染的有效措施。但近几年国外的研究表明,路面清扫在减缓路面雨水径流对受纳水体的影响方面的作用是有限的。因此,要想提高路面清扫控制污染的效果,在某些大气降尘严重、交通繁忙的地段可以加大清扫的力度和频率。此外,路面清扫还必须与其他方法结合使用,才能在地表雨水径流污染控制中收到良好的效果。尤其是干旱半干旱地区加强路面清扫并结合其他工程(如渗滤系统),可以有效减少排入水体中的SS、石油类、重金属类等的含量,从而有效减轻地表雨水径流对受纳水体的污染。
2.LID技术
海绵城市的建设及其在防治城市内涝、保障城市生态安全,以及降低城市大气降水地表径流引起的面源污染方面的作用,与20世纪90年代末美国的暴雨管理和面源污染处理的LID技术在许多方面有类似的功能,其中LID技术的基本理念是通过分散的、小规模的源头控制来达到对暴雨产生的径流和污染的控制,使开发地区尽量接近自然的水文循环,其目的是既希望减轻或解决城市内涝问题,又能减轻城市地表径流面源污染问题。(www.xing528.com)
LID技术综合性极强,包括都市自然排水系统、雨水花园、生态滞留草沟、绿色街道、可渗透路面、生态屋顶及雨水再生系统等。
3.海绵城市技术
海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸收水、储蓄水、渗透水、过滤净水,需要时将蓄存的水释放并加以利用。因此,海绵城市是指通过加强城市规划建设管理,充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。
按照海绵城市建设指南或技术规范要求,海绵城市建设应该遵循生态优先原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域地表下层储存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。2015年4月2日,国家正式公布了海绵城市建设试点城市名单,包括迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、常德、南宁、重庆、遂宁、贵安新区和西咸新区等区域。
4.雨污分流技术
目前,许多发达国家和发展中国家,基于城市污水处理厂的功能及不同阶段雨水的基本特性,采用分流排水体制,使生活污水、工业污水和城市地表雨水径流分别进入不同的排水系统进行分开处理。因此,雨污分流技术是将雨水和污水分开,各用一条管道输送,进行排放或后续处理的排污方式,尤其是初期雨水的收集和处理。
雨水通过雨水管网直接排到河道,污水则通过污水管网收集后,送到污水处理厂进行处理,避免污水直接进入河道造成污染,这样即有利于雨水的收集利用和集中管理排放,也可降低水量对污水处理厂的冲击,保证污水处理厂正常运行和污水的净化效率。另外,由于初期雨水污染物浓度高,一些有条件的地区会设置收集初期雨水排入污水管网进行处理。
由于雨水污染轻,经过分流后,可直接排入城市内河,经过自然沉淀,即可作为天然的景观用水,也可作为供给喷洒道路的城市市政用水,因此雨水经过净化、缓冲流入河流,可以提高地表水的使用效益。同时,让污水排入污水管网,并通过污水处理厂处理,实现污水再生回用。雨污分流后能加快污水收集率,提高污水处理率,避免污水对河道、地下水造成污染,明显改善城市水环境,还能降低污水处理成本,这也是雨污分流的一大益处。随着城市化的快速发展,城市地表雨水径流中的污染物对水体的危害将超过工业废水和生活污水的分担率。因此,在进行城市水环境保护时要充分重视面源的污染问题。
(三)城市中水回用
随着经济的不断发展,工业用水和生活用水量激增,很多地方都感到水资源紧张。所以,开辟新水源是一个很重要的问题。城镇污水可以成为解决这一问题的稳定再生水源,因为经过处理达到一定标准的处理水,可以回用于很多方面,比较现实易行。这样既解决了污水污染环境的问题,又可以适当缓解水资源紧张的状况。
城镇污水经过一定工艺处理达到某种排放标准后,就可以实现在某些行业的重新使用,这种水常称为中水。中水是相对于上水(市政给水)、下水(市政排水)而言的,中水回用技术是指城镇污水处理厂将收集的城镇污水按照某些工艺和指标要求处理,达到一定的使用标准后回用于工业、农业和市政建设方面。它与污水处理厂达标排放到受纳水体的水质之间,存在某种差异。
污水或中水再利用优点很多,首先可节约新鲜水,缓和工农业用水的矛盾,又可以减轻水体受污染的程度。污水的最终出路(污水资源化)表现在以下几个方面。
1.污水回用于工业
每个城市,从用水量和排水量来看,工业生产是用水大户。随着城市供水紧张问题的出现和水价大幅度的提高,缺水和水价上涨是企业必须面对的一个现实问题。企业除了使用节水设备外,还需将本厂的废水循环再利用。事实上,工业用的冷却水、锅炉用水、生产工艺供水都可利用城市污水,甚至像油井注水、矿石加工用水和洗涤水等,也都可以使用城市污水。工业用水根据用途的不同,对水质的要求差异很大,因此,应对城市污水进行不同程度的处理。例如:间接冷却用水对碱度、硬度和氯化物等的含量有一定要求,城市污水二级处理后就可以满足要求;洗涤、冲刷、除尘、制冷和锅炉给水等工艺用水,对水质要求较低,城市污水经过简单的处理后就可回用。因此,将城市污水处理水作为冷却用水的水源,往往比天然水源更经济。
2.污水回用于农业
无毒的城市污水可用来灌溉农田,起到提供肥源、改良土壤等作用。柏林、巴黎等大城市很早就将城市污水回用于农业灌溉。1974年美国用于灌溉农田的经处理城市污水,占其总用水量的59%。我国北方干旱、半干旱城市郊区农田也普遍进行无毒的城市污水灌溉,虽还存在一定问题,但已取得了一定的综合效益。
国外严禁用不经处理的污水进行灌溉,特别要求经过二级生化处理后的废水,才能用于灌溉农田,并制定了相应的水质标准,例如以色列农业灌溉回用水水质标准如表4-6所示。另外,城市污水确认无毒无害后可用于养鱼。
表4-6 以色列农业灌溉回用水水质标准
续表
3.污水回用于城市建设
再生污水可以回用于城市建设。例如,城市污水经处理后,可用于景观、绿化、建筑施工以及作为公共建筑和居民住宅的冲厕所用水等,也可以与水库水混合后作为城市公共用水水源,但严禁回灌补充地下水,以避免污染地下水质。美国和日本等国还制定了市政杂用水和景观游览用水水质标准,日本市政杂用水和景观游览用水水质标准如表4-7所示。
表4-7 日本市政杂用水和景观游览用水水质标准
与人体接触的水、娱乐用水,要求必须无色、无臭、无毒、无害、无病原菌,对皮肤、对眼无刺激性,对咽喉无害,对肠道系统无害。
南非和以色列等国极度缺水,因此将某些行业的废水经深度处理,成功地将处理过的中水转化为饮用水。出于对卫生状况的担忧以及转化成本的考量,该方法虽在国际上存在很大争议,但也不失为城市水资源利用的一项选择。
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