王洪臣：堅持和發展中國特色城市治水路線 給水排水 大家之言專題 摘要：縱觀世界各地的城市治水，中國表現出兩大特色：在排水管網上基本普及了分流制排水體制，而西方城市以合流制為主

城市治水有兩個基本任務，一是治澇，二是治污，兩者深度關聯。過去的二十多年，中國城市治水事業高速發展，在立足國情的城市治水實踐中，逐步形成了有別于西方的治水路線。這一路線在實踐中還有很多問題，但與西方國家的治水模式相比，它極可能是一條高效率﹑高質量的路線，是最適合中國國情的路線。堅持和發展中國特色城市治水路線，對于構建人與自然和諧共生的水生態環境，建設美麗城市﹑助力美麗中國建設具有重要意義。

治澇，就是將雨水收集并快速排除；治污，就是將污水收集并輸送到污水處理廠進行處理。雨水排除與污水輸送共用一根管道的排水系統是合流制排水體制，用不同管道分別排除或輸送的排水系統是分流制排水體制。

1.1 西方城市特別是大城市基本上都采用合流制排水體制

歷史上，管道是為排除雨水而建造的，它們用于收集雨水并輸送到附近的水體。隨著時間推移，生活污水順其自然地被排入這些原本為收集排除雨水而建造的管道，變成了合流制排水系統。因此，早期開發的城市都是合流制排水系統。人們認識到水污染問題的嚴重性并著手開始大規模治理，在時序上滯后于排水管道大規模建設至少50年，當發現分流制排水體制更有利于污水收集處理時，大規模合流制排水系統在各地已經形成。截止目前，歐洲約320萬km排水管道中超過70%是合流制排水管道，意大利全國100%是合流制管道，丹麥合流制管道占比45%，是歐洲合流制排水系統占比最低的國家。英國全國有10萬km合流制排水管道，合流制比例非常高。歐洲大中城市基本上都是合流制，少量的分流制排水體制主要分布小城鎮。美國東北部﹑五大湖周邊以及舊金山和西雅圖等開發較早的西部城市參考歐洲建設了大量合流制排水系統。20世紀50年代，美國決定不再新建合流制，全面推行分流制，因此，美國合流制比例低于歐洲。美國3.4億人口中，18%居住在鄉村地區，采用原位分散排水方式，82%人口居住在城鎮，采用集中排水方式。采用集中排水方式的人口中，約1.5億人口采用分流制，主要分布在中小城鎮，另外的人口采用合流制，主要分布在大中城市,合流制管道總長度超過20萬km。芝加哥8000km排水管道均為合流制，底特律合流制占比接近100%，紐約合流制占比超過60%。日本全國城市建成區的20%采用合流制排水系統，主要分布在特大城市，大阪市幾乎全部為合流制，東京都合流制比例也超過60%。

1.2 我國所有城市基本上普及了分流制排水體制

我國大規模城市建設始于20世紀80年代。《室外排水設計規范》( GBJ14—87)的第1.0.4條為“同一城鎮的不同地區可采用不同的排水制度，新建地區的排水系統宜采用分流制”，這是首次在規范性文件里倡導分流制排水系統。《室外排水設計規范》（GB50014-2006）維持了同樣的表述，同時提出“合流制排水系統應設置污水截流設施”的要求。2000年發布的《城市污水處理及污染防治技術政策》提出“對于新城區，應優先考慮采用完全分流制；對于改造難度很大的舊城區合流制排水系統，可維持合流制排水系統，合理確定截留倍數”，明確“應優先考慮采用”完全分流制。2013年發布的《城鎮排水與污水處理條例》第十九條提出“除干旱地區外，新區建設應當實行雨水、污水分流；對實行雨水、污水合流的地區，應當按照城鎮排水與污水處理規劃要求，進行雨水、污水分流改造”，首次以法規形式明確我國實行分流排水體制。2015年國務院發布了《水污染防治行動計劃》（水十條），提出“現有合流制排水系統應加快實施雨污分流改造，難以改造的，應采取截流、調蓄和治理等措施”。2019年，住房和城鄉建設部會同生態環境部和國家發展和改革委員會發布了《城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019—2021年）》，進一步提出“新區污水管網規劃建設應當與城市開發同步推進，除干旱地區外均實行雨污分流”。在上述政策﹑法規以及標準規范的引領下，我國分流制排水系統建設以及合流制改造進展迅速。2011年《全國城市建設統計年鑒》首次對排水管道開展分類統計，全國合流制管道占總管道的25.3%，十年之后的2020年下降到12.6%，2023年進一步下降到8.22%。歷史上合流制占比較高的北京和上海分別下降到7.3%和5.3%。至此，我國在全國范圍內基本普及了分流制排水體制，成為合流制占比最低的國家，這是城鎮排水與污水處理行業的一件大事。

1.3 分流制是高效的污水收集排除系統，普及分流制具有重要的環境﹑社會乃至經濟意義

分流制與合流制孰優孰劣是個一直爭論的百年話題。可以明確的是：分流制雨污溢流量遠低于合流制，在控制溢流污染的情境下，源﹑網﹑廠系統總投資明顯低于合流制，在雨水具備簡易排放的條件下總投資則將大大降低。在壓力排水地區，或在巖石施工地區，分流制則成為必然選擇。當然，在降雨量小且時空均勻的地區，合流制具有一定的技術經濟優勢，但隨著氣候變化加劇，極端降水事件增多，這樣的應用場景在逐漸變少。合流制的另一個特點是雨水可與污水一起同步得到較高標準處理，但這需要根據實際場景與截流式分流制進行技術經濟比較。在養護管理方面，由于分流制難以像合流制那樣實現周期性自行反沖洗，養護難度較大，但隨著下水道養護技術裝備的發展，這已經不是問題。總起來看，隨著公共衛生以及水環境質量要求的不斷提高，伴隨氣候變化的影響，分流制的優勢愈加明顯。相反，西方合流制系統的缺陷則日益凸顯，主要表現為嚴重的溢流污染。

1.4 歐美國家在合流制溢流污染控制方面長期投入巨大，但仍污染嚴重

西方國家合流制溢流污染普遍嚴重。分布在歐洲各地的眾多合流制排水系統溢流口每年約發生65萬次溢流。美國746個社區采用合流制排水系統，共有9348個溢流口，2004年監測全年共有32億m³未經處理的污水溢流進入水體。2014年，監測全年共有8.2億m³未經處理的污水通過合流制溢流口溢流進入五大湖水體。巴黎中心城區全部為合流制，共有2100km合流制管道，分布著200多個溢流口。為控制溢流量，歷史上不同時期共建設了250萬m³池容的調蓄設施，近兩年為巴黎奧運會又進行了擴建，污水處理廠負荷也留有較大冗余，但雨季仍有大量未經處理的污水溢流進入塞納河，導致糞大腸桿菌等水質指標超標。由于溢流污染，塞納河自1923年以來一直禁止公眾下河游泳。巴黎奧運會開幕式當天降雨導致的溢流污染，甚至對第三天的水上賽事造成了影響。與巴黎相似，倫敦從57個合流制溢流口每年向泰晤士河排放大約3900萬m³未經處理的污水。英國現在的排水系統大多建成于維多利亞時代（1837-1901年），基本上為合流制，在全國大約有15,000個溢流排放口。2021年度統計，90%的排放口至少溢流了一次，其中5%的溢流點排放超過100次，許多溢流排放進入了特別科學興趣地（SSSI）等高優先級自然水域，8%的溢流口位于游泳區，溢流對游泳者造成了不良影響。除了對健康影響，全國7%的水體受到了溢流污染沖擊，無法達到良好生態狀態（GES）。

西方國家已經投入并還將繼續投入巨額資金治理合流制溢流污染。英國明顯感受到，隨著氣候變化加劇，極端降水事件頻發，溢流污染的影響也在增大。2022年，英國政府制定了溢流污染控制目標：到2035年，改善所有排放到或靠近指定游泳區域的溢流，改善75%的排放到高優先級自然水域的溢流；到2050年，將不允許任何非異常降水情境下的溢流排放，不允許溢流造成生態影響。如果采用合流制改造成分流制的路線實現上述目標，估算總投資在3 380~5 930億英鎊，這一估算結果遠遠超出政府與公眾的承受能力；如果采用雨污調蓄路線實現上述目標，估算總投資在1 212~1 879億英鎊，這一估算雖然投資降低，但需要單獨征用大量土地，費用效益分析結果不理想；如果采用源頭控制徑流的路線（英國稱之為可持續排水系統，SuDS），則首先是受城市建設布局的限制無法實現規劃目標，其次是投資仍然巨大，不透水區域徑流控制50%需要投資1 416~2 158億英鎊，反而高于調蓄方案。英國最終決定采用現有現有設施提效挖潛﹑雨污調蓄﹑可持續排水系統建設多措施并舉的路線實現2050年控制目標，并提出了560億英鎊的強制性投資計劃。美國于20世紀80年代開始合流制溢流污染治理，相繼提出了充分利用現有設施的六項基本要求和九項基本要求，和以灰綠結合為核心理念的長期控制對策（LTCP），并把溢流排放納入排污許可體系。2004年，美國全國排放32億m³未經處理的合流制溢流污水，以此為基數，提出2020年減少50%的排放，2045年減少90%。目前，全美746個合流制社區的20%采用合流制改分流制的方案完成了溢流污染治理，其余合流制社區的95%完成了基于LTCP治理方案的編制并開始實施。其中，著名的芝加哥隧庫計劃（TARP），又稱“深隧計劃”，是由大直徑深層隧道和水庫組成的雨污調蓄系統，總體調蓄容量7779萬m³，總投資38億美元。一期工程2006年投入運行后，溢流天數從100天降低到50天，2029年完工后將基本控制溢流污染。按照《清潔水法》要求，聯邦政府于2001年﹑2004年﹑2007年﹑2016動態向國會報告了CSO溢流污染治理進展。2011年，EPA發布備忘錄《通過市政雨水和污水計劃實現水質目標》，2012年發布了《可持續性規劃：水和廢水公用事業手冊》和《綜合市政雨水和廢水規劃方法框架》，要求并指導各城市編制可持續全面解決方案，綜合綠色與灰色﹑雨水與污水﹑管網與處理廠等各方面提升措施，實現現有總最大日負荷（TMDLs）目標以及投資效益最大化。在以上實踐的基礎上，美國國會在2019年頒布了《水基礎設施改進法》(WIIA,H.R. 7279)，把包括合流制排水系統溢流治理﹑分流制排水系統維護﹑雨水處理以及污水處理設施改造等專項的綜合規劃一并納入立法。2021年，27個城市按照法律法規要求編制了綜合規劃，13個城市得以批復并進入實施。這13個規劃都包括了合流制溢流治理﹑分流制溢流治理﹑雨水排放與處理﹑污水處理設施改造四部分內容，平均投資7.45億美元，平均實施周期21年。針對2045年治理目標，合流制溢流治理與雨水收集處理總需求在1 500億美元以上。綜上，歐美國家合流制溢流污染治理長期大量投入，但仍存在較為嚴重的溢流污染，離最終治理目標還有很大距離，還需要繼續長期巨額投入。這也印證了，我國普及分流制排水體制是何等重要！與歐美國家相比，我國城市人口密度大﹑建設密度高，單位面積污水產生量大，大城市海綿城市建設空間受限，難以像西方綠色基礎設施那樣在溢流污染治理中發揮重要作用，同時，建設大型調蓄等灰色基礎設施的空間同樣受限，再考慮到環境容量小，如果我國也采用合流制排水體制，那將是城市治水的一個死結！

1.5 堅持并完善分流制排水體制，把規劃建設的分流制變為現實運行的分流制

我國推行并普及了分流制排水體制，截止2023 年末，全國城市排水管道長度 95.25 萬km，其中合流制管道僅占8.22%，為率先徹底解決城市水污染問題奠定了基礎，但目前效果還遠未顯現。2018年，通過地方上報、公眾舉報、衛星遙感監測等手段與地方核實相結合，在全國295個地級及以上城市范圍內，共排查確認黑臭水體2100個。此后，經過《城市黑臭水體治理攻堅戰實施方案》（2018）﹑《城鎮污水處理提質增效三年行動方案》（2019）﹑《城鎮生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》（2020）﹑《深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰實施方案》（2022）等一系列密集的行動，城市水體黑臭狀況明顯改善，但2024年進行的第三輪第二批中央生態環境保護督察發現，城市水體黑臭現象仍普遍存在，在一些地區問題突出。城市黑臭水體有很多種類，各類黑臭水體“黑臭在水里﹑根源在岸上﹑關鍵在排口﹑核心在管網”。

歸納起來，我國排水管網的核心問題就是在花大氣力建設的分流制排水系統內存在“四水混流”，造成分流制效能低下。“四水”是指污水﹑雨水﹑地下水﹑河水，“四水混流”主要包括雨水與污水的混流﹑地下水滲漏進入下水道的混流﹑河水倒灌進入下水道的混流三類情景。雨污混流又分為錯接﹑漏接﹑混接造成的雨污混流和雨水向下水道入流入滲（RDII）造成的混流。污水管錯接進雨水管導致污水直排，旱天也直排；雨水管錯接進污水管則導致雨水侵占下水道容量以及處理設施的能力，大概率導致或加劇下游的雨污溢流。雨水向下水道入流入滲（RDII）是個客觀存在，但入流入滲量存在合理值，入流入滲量過大說明污水管網建設或養護管理不佳，雨水排除不暢導致路面積水則會進一步增大入流入滲量，而過大的入流入滲量則導致處理設施超過設計水力負荷。地下水滲漏進入下水道也是個客觀存在，但存在合理滲漏量，過大的滲漏量說明污水管網建設或養護管理不佳，合理滲漏量取決于當地地下水位，南方河網地區的滲漏量遠大于其他地區。平原地區城市河道雨天水位高于下水道溢流堰口是普遍情況，加之在河道上密布的各類截留閘壩，河水倒灌也是客觀存在，未設置防倒灌設施的溢流口一定存在著嚴重的倒灌現象，而倒灌的河水將侵占下水道容量以及處理設施的能力，大概率也導致或加劇下游的雨污溢流。歷史上，“四水混流”現象非常普遍。以武漢市為例，主城區規劃建設排水系統分流制面積占比80％，2004年水務部門對排水管網進行普查發現，幾乎所有被調查的雨水管中都有污水接入，絕大部分污水管中也有雨水接入，按分流制實施的雨水和污水管道實際上成了雙排合流管道，全市實際分流制面積占比僅為22％。經過近幾年提質增效改造，排水系統分流效能大有提升，但遲未提高的污水處理廠進水濃度表明“四水混流”狀況仍未得到根本改變，污水直排﹑雨污溢流導致的水體黑臭尤其是雨天返黑返臭仍普遍存在。

科學謀劃，精準施策，完善分流制，把規劃建設的分流制變為現實運行的分流制。精準施策就是在科學謀劃的基礎上循序解決“四水混流”，可參考美國合流制溢流污染控制的經驗，分階段實施。投資小﹑實施易﹑見效快的措施要抓緊實施，要“雷厲風行”；投資大﹑實施難﹑耗時長的措施要在全面調查基礎上編制并優化實施方案，持續作戰，“久久為功”。糾正雨水與污水的錯接﹑漏接﹑混接，在溢流口加設防倒灌設施，都屬于“雷厲風行”的范疇，必須抓緊實施；雨天降低河道水位防止倒灌﹑污水處理廠雨天大水量降標運行屬于科學管理對策，應打破部門壁壘共同研究采用。控制地下水滲漏﹑控制雨水入流入滲都需要提高管道及其附件的抗滲漏性能，而要提高埋入高密度城市建成區地下的數十萬公里下水道的抗滲漏性能，無論采用何種工法，無論提高到何種程度，這都是一項巨大工程，不可能靠“雷厲風行”的行動計劃，只能“久久為功”。另外，控制內澇，減少路面積水是控制雨水入流入滲的前提，路面積水會通過檢查井等管道附件大量入流入滲進入下水道。內澇嚴重的城市或地區，防汛人員到達現場通常先打開下水道井蓋快速排澇，在這樣的情境下，分流制建設變成了合流制運行。控制內澇是個系統工程，需要源頭快滲﹑中間快排﹑末端快泄三位一體，而在高密度建成區尤其是平原河網地區，三位都受到制約，要實現路面不積水﹑不淹泡，需要海綿城市﹑強排泵站﹑雨水調蓄多措并舉。下水道抗滲漏修復是大工程，控制內澇是個系統工程，都屬于投資大﹑實施難﹑耗時長的范疇。因此，應把污水處理廠擴容納入方案評估，不盲目擴容，也不盲目反對擴容。英國要求各流域水務公司在制定溢流污染治理方案時，要注重管道修復與污水處理廠擴容的費用效益比較。在“久久為功”過程中，應關注臨時溢流污染治理設施的建設，這些設施雖然處理標準低，但污染物去除量大，可有效遏制溢流污染影響，尤其是這些設施占地小﹑投資低﹑建設快，投入產出高。目前，臨時溢流污染治理設施建設遇到了沒有標準依據等制度性障礙，相關部門應加強協同，突破瓶頸，推動建設。

開展以降水誘導的入流入滲量（RDII）計算方法為核心的基礎研究至關重要。污水管道的容量或末端污水處理廠處理能力應該由三部分組成：基本污水量（BWF，Base Wastewater Flow）﹑地下水旱季入滲量（GWI，Groundwater Infiltration）和降水誘導的入流入滲量（RDII，I/I，Rainfall-Derived Infiltration/Inflow）。以往的規劃設計側重于基本污水量（BWF）及其變化系數，對地下水旱季入滲量（GWI）尤其是降水誘導的入流入滲量（RDII）缺少關注和計算，這是導致分流制溢流和污水處理廠超負荷運行的主要原因之一。美國服務于1.5億人口的19000個分流制排水系統全年發生溢流事件在 23000～75000次，約1/3到2/3排水系統存在溢流，幾乎所有大型排水系統都定期發生污水溢流，造成數千萬噸污水直排水體，這還不包括污水倒灌進建筑物的情景。我國普及了分流制，且普遍存在“四水混流”的狀況，分流制溢流事件應遠遠高于美國。對于某一確定的分流制排水系統，降水誘導的入流入滲量（RDII）存在一個合理值，如果該系統存在溢流，那么這個合理值就是制定溢流污染治理方案的最重要依據。如果實際入流入滲量（RDII）高于合理值，應該首先改造管網，控制入流入滲，反之就應該對末端污水處理廠實施擴容改造。當然，基于技術經濟比較，也可以得出源頭控制與末端治理相結合的方案，但是，不管哪一種方案，都應該首先得到降水誘導的入流入滲量（RDII）的合理值。美國最初向各地推薦包括RDII在內的總污水量日均值作為判定依據，大湖地區和密西西比河上游的十個州都有自己的判定值，分布在380～570L/（人·d）之間，EPA則推薦450L/（人·d），新澤西州則采用80%的入流入滲率作為判定依據。后來，EPA更多地向各地推薦計算和預測方法，更加準確地確定RDII合理值。目前，適應不同情境的預測方法有十多種。不同情境下RDII合理值差別很大，南北方不同﹑河網地區與非河網地區不同﹑新舊排水系統不同﹑各種管材也不同。我國目前尚未建立降水誘導的入流入滲量（RDII）的概念和計算方法體系，建議參考供水行業控制管網漏損那樣形成工作體系，納入重大研究計劃，盡快形成適應各地狀況的RDII預測方法以及合理值標準，唯此，才能不盲目擴容，也不盲目反對擴容，為科學控制溢流污染打下基礎。

近二十年，我國高速建設了大批污水處理設施，截至2023 年末，5000多座城鎮污水處理廠總處理能力達到 2.27 億m³/d，構建起世界上最大的市政排水基礎設施體系，在水污染治理中發揮著關鍵作用。

2.1 我國普及了污水脫氮除磷及深度處理，占比遠超西方國家

按照住房和城鄉建設部統計，執行一級B排放標準的污水處理廠對應的污水量占總處理量的5.9%，執行一級A排放標準的占61.8%，執行高于一級A排放標準的占31.9%，總起來，執行一級B及以上的處理設施對應的處理量總計占比99.7%，這些處理廠均具有脫氮除磷功能，因此，我國完全普及了污水脫氮除磷。達到一級A及以上標準的污水處理廠對應的污水量占總處理量的93.7%，這些污水處理廠均設置了混凝沉淀過濾或膜分離等深度處理單元，因此，我國基本普及了污水深度處理。

歐洲共有20000余座污水處理廠，年總處理規模為5.44人口當量（PE），70%的處理廠具有脫氮除磷功能，脫氮除磷的污水量占總處理量的68%，深度處理占比11.3%，除了瑞典和丹麥深度處理占比較高，其他歐盟國家都很低。截至2022年1月1日，美國共有17544座公共污水處理設施（POTWs），服務于2.7億人口，占總人口的82%。其中，具有污水脫氮除磷功能或（和）深度處理的處理設施對應的服務人口僅為1.4億人，占美國總人口的42%。2022年，加拿大總人口3890萬，市政污水處理設施服務總人口的86%，其中，具有污水脫氮除磷功能或（和）深度處理的處理設施對應的服務人口僅為1864萬人，占加拿大總人口的48%。日本共有2100余座市政污水處理廠，年處理污水量為153.6億t，其中，20%的污水處理廠具有脫氮除磷功能，實際處理量占比27%，具有深度處理的污水處理廠占比僅為20%。綜上，我國基本普及了污水脫氮除磷及深度處理，占比遠超西方國家，這是城鎮排水與污水處理行業的另一件大事。

普及污水脫氮除磷及深度處理源于污水處理廠排放標準的不斷加嚴。《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）規定排入GB3838 地表水Ⅲ類功能水域的污水處理廠執行一級標準的B標準，因此，一級B成為污水處理基本標準，而城鎮污水處理要達到一級B則必須脫氮除磷。之前建成的污水處理廠，包括當時全國最大的百萬噸級北京高碑店污水處理廠都沒有脫氮除磷功能，都需要展開面向脫氮除磷的改造，這是第一輪提標改造。2006年，環境保護部門發布了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）修改單（2006），要求“城鎮污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時，執行一級標準的A標準”，因此，一級A又成為污水處理基本標準。一級標準的A標準要求BOD5和SS都小于10mg/L，本來是作為回用水的基本要求，修改為排放標準后，意味著污水處理廠必須設置深度處理單元才可能達標排放，從而引發了第二輪提標改造，一批剛投運不久乃至還沒完工的處理廠又旋即進行了提標改造。在這樣的背景下，筆者與時任北京市水務局分管排水的局處領導共同研究策劃了百萬噸級高碑店污水處理廠面向地表Ⅳ類水質的提標改造，首次會議在密云水庫賓館進行。當時的邏輯是：北京是嚴重缺水城市，與其污水處理廠反復提標，還不如一步提標到位，把“污水處理廠出水向城市河湖排放”轉變為“污水處理廠出水向城市河湖補充”，使污水經處理后徹底恢復水資源屬性。此后，市政府決定將高碑店污水處理廠面向地表Ⅳ類水質的提標改造擴展為城區全部污水處理廠，全市的污水處理廠也統一改名為再生水廠。2012年，北京市發布了《城鎮污水處理廠水污染物排放標準》（DB11/ 890—2012），包括A標準和B標準，A標準對應地表Ⅲ類水質，B標準對應地表Ⅳ類水質，都大大嚴于國家一級A標準。此后幾年，北京市的提標改造引發了各地面向GB3838 地表水環境質量標準的改造，各地建設了大批嚴于國家一級A標準的污水處理廠。另外，《污水監測技術規范》（HJ 91.1-2019）也助推了高標準污水處理設施的建設。《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）施行混合樣日均值，而《污水監測技術規范》（HJ 91.1-2019）規定“當排污單位的生產工藝過程連續且穩定，有污水處理設施并正常運行，其污水能穩定排放的（濃度變化不超過 10%），瞬時水樣具有較好的代表性，可用瞬時水樣的濃度代表采樣時間段內的采樣濃度”，這一規定客觀上將污水處理廠混合樣達標改成了瞬時樣達標，實際上進一步加嚴了排放標準。標準的層層加嚴，業內爭論很大，科學性有待商榷，但客觀上推動了污水脫氮除磷及深度處理設施的普及。

2.2 普及污水脫氮除磷及深度處理具有重要的環境﹑社會乃至經濟效益

污水脫氮除磷對于遏制日益嚴重的富營養化具有重要作用。目前，旱季城市黑臭水體總體上已經得到控制，但旱季缺少徑流流量，城市水體尤其封閉半封閉水體普遍存在富營養化現象，普及污水脫氮除磷在一定程度上起到了遏制作用。

污水深度處理使污水處理廠出水品質大大提高，帶來了明顯的社會﹑環境乃至經濟效益。污水經深度處理后具備了水資源屬性，是重要的非傳統水資源，完全可以納入水資源配置，開展大規模再生利用。目前，各地納入統計的再生水量不大，利用率不高，水資源替代率更低。實際上，對于受納水體，污水經深度處理后不應再定義為“排放”，而應是“補充”，下游抽升用于農業灌溉或其他用途的大量回用量都沒有納入再生利用統計范圍，西方將這部分稱之為事實回用（De Facto Water Reuse），如果計算事實回用，各地尤其是北方城市的再生水利用率將大大提高。如果不普及污水深度處理，事實回用量將大大降低。污水經生化處理的二沉池出水SS通常在15～20mg/L，透明度只有數十厘米。經混凝-沉淀-過濾的“老三段”工藝處理后SS可降低到5～10mg/L，對應的濁度在2～5NTU，此時出水透明度將超過1.5m甚至更高，排入水體后使水下光強增強，光合作用帶變深，為沉水植物的生長創造了條件。以繁茂的沉水植物為核心構建的水生態系統健康穩定，形成“水下森林”景觀，使水質更加清澈，真正實現“魚翔淺底”。水體透明度與濁度呈明顯的反比關系, 且在低濁度下水體透明度隨濁度降低呈指數遞增。如果用膜分離代替“老三段”工藝，污染物去除率雖沒有明顯增加，但出水濁度將穩定低于1NTU，透明度可達數米。南方平原河網地區的很多城市水體，水質評價超過地表Ⅲ類，考核等級很高但外觀不透亮，由于水下光強不足無法形成健康的水生態系統。另外，水清岸綠﹑魚翔淺底的城市水體除滿足市民休閑需求，還極易誘發水岸經濟，生態“好水”轉化成為經濟“活水”。隨著北京亮馬河國際風情水岸80萬㎡景觀廊道的建設，在亮馬河、永定河、三里河、北運河等河湖水系，濱水商業、文旅運動方興未艾。水岸經濟在一條又一條河流中孕育，也賦予了古老河流以新的活力。而水岸經濟成功的前提，離不開清澈的水體，而清澈的水需要深度處理。

2.3 進一步優化并完善污水處理設施，實現減污降碳協同

減污降碳協同是新形勢下生態環境領域的工作目標，這也要求城鎮污水處理領域進一步優化并完善污水處理設施的建設﹑改造以及運行。如何進一步減污﹑減哪些污，如何降碳﹑在哪里降碳，這都是值得深入討論的課題。

城鎮污水處理減污降碳協同，首先需要在宏觀尺度上明確受納水體與處理設施的界面，這個界面就是排放標準。確定排放標準的限值應以基準為依據，包括健康基準和環境基準。通常認為，標準是個技術經濟或法規概念，基準是個科學概念，實際上，無論標準還是基準都是個世界觀問題。碳﹑氮﹑磷是生命基本元素，也是最重要的環境因子。生物合成把無機物轉化成有機物，成為生命的物質基礎，而有機物礦化實現了有機物穩定化或無機化，使環境保持穩定。有機物礦化途徑多﹑效率高，所以，有機污染不是個全球性問題。有機污染物排入水體導致黑臭，但治理見效快，影響范圍有限；相比有機物，無機營養物的控制見效慢，環境影響長期而廣泛，成為全球性的環境問題。磷對環境的影響是個局部問題，是個固相與液相轉化問題，轉化路徑簡單而通暢。磷成為全球問題首先是因為磷資源缺乏，全球接近一半的磷資源儲存在摩洛哥這樣一個小國家，摩洛哥﹑中國﹑南非和美國占了全球磷資源的83%。污水中的磷占磷流通量的比例很高，因此，磷回收應成為污水處理的重點關注。自然界的氮素分為惰性氮和活性氮，惰性氮就是氮氣，占空氣的78%，應有盡有。活性氮（Reactive Nitrogen，Nr ）包括尿素、胺類、氨基酸和蛋白質等有機氮和無機氮，無機氮包括氨和銨等還原態氮和硝態氮﹑氮氧化物以及過氧乙酰化合物等氧化態氮。歷史上，自然界存在活性氮與惰性氮的動態自然平衡，生物固氮將惰性氮轉化為活性氮用于合成蛋白質，自然界的反硝化將活性氮轉化為惰性氮。20世紀初，德國化學家哈伯(F.Haber）發明了合成氨工藝，迅速打破了全球氮素平衡。目前，全球自然界年生物固氮1億噸，而工業合成并消費活性氮多達2億噸，其中包括少量化石燃料燃燒產生的活性氮，工業合成是生物固氮的2倍。經濟越發達，工業合成的倍數越高，美國工業合成是生物固氮的5倍，中國各省份工業合成消費量與當地生物固氮量之比與當地的人口密度與人均GDP呈明顯線性關系。在反硝化途徑有限且不通暢的情況下，大量工業活性氮消費使環境中活性氮積累量日益增大，成為全球性環境問題。活性氮累積局部造成水華﹑藍藻爆發以及海洋赤潮，更廣泛的是形成大面積缺氧區（hypoxia zone），也稱死區。大型水生生物會避開缺氧區，無法長途移動的將會死亡，因此，缺氧區只存在低等水生生物，多樣性銳減，生態失衡。目前，全球有歐洲﹑北美和東亞三大缺氧區聚集區，這些發達區域分布著大小眾多缺氧區，說明人類活動導致過量氮積累是缺氧區形成的根源。世界上最大的缺氧區位于波羅的海，總面積超過8萬km²，第二大缺氧區位于美國墨西哥灣，超過2萬km²，我國在長江口和珠江口等河口海灣也存在缺氧區，長江口的缺氧區已超過1萬km²。過去的五十年，全球大型缺氧區的數量增加了十倍，目前已超過500個。美國超過50%的河流湖泊氮超標，且升高趨勢明顯，重點治理的缺氧區不縮反而有擴大的趨勢。另外，不同于碳和磷，活性氮還存在氮級聯（nitrogen cascade）效應，同一千克活性氮在循環過程中，可在改變生物地球化學循環、導致環境變化﹑影響人類健康以及生態系統穩定等多個維度串聯產生負效應。簡言之，同一千克活性氮可串聯起水華﹑酸化﹑影響供水﹑產生溫室氣體等一系列問題。因此，氮問題大于碳磷問題，控氮重于控磷。美國開展了系統性控氮控磷區劃，哪些地區一般性控氮或深度控氮﹑哪些地區一般性控磷或深度控磷﹑哪些地區需要氮磷雙控，都在逐一明確，一些流域還提出了基于技術極限的脫氮除磷要求（LOT）。另外，美國在明確受納水體指定用途的基礎上開發出氮磷最大日負荷量(TMDL)，目前已經開發完成了6萬個水體的氮磷TMDL，以此作為確定污水處理設施的排放濃度和排放總量并形成排污許可的依據。美國切薩皮克灣流域，污水處理廠出水磷占21%，雨污溢流占31%；處理廠出水氮占11%，雨污溢流占25%，因此，污水處理作為氮磷通量的重要組成部分，基于環境的標準限值會逐步加嚴，經濟發達地區會嚴于欠發達地區。我國GB18918-2002一級A標準要求TN≤15mg/L﹑TP≤0.5mg/L，這是無機營養物的基本排放限值，一些流域或地方標準提出了更嚴格的限值。怎么確定合理的排放限值？基于環境的限值一定是要求嚴格，但標準過嚴，能耗物耗高，碳排放也就高，減污與降碳需要合理平衡。美國將污染物排放限值分成五個等級開展研究：①只去除有機物；②TN≤8mg/L﹑TP≤1mg/L；③TN≤4-8mg/L﹑TP≤0.1-0.3mg/L；④TN≤3mg/L﹑TP≤0.1mg/L；⑤TN≤2mg/L，TP≤0.02mg/L。研究發現，前四級碳排放與減污呈線性關系，到第五級碳排放量則顯著增加，因此，第④級TN≤3mg/L﹑TP≤0.1mg/L被認為是脫氮除磷與降碳平衡的合理邊界。總之，合理確定標準限值是個重大課題，需要在環境﹑健康﹑成本﹑碳排放以及技術可達等多方面實現平衡，否則，就會陷入“盲目提標”與“盲目反對提標”的爭論之中。

現有設施降碳潛力巨大，亟需開展低碳為核心的提升改造及運行優化。筆者曾在2013年預測2023年將基本完成污水處理設施的大規模建設，之后會陸續展開大規模提升改造，包括進一步提高脫氮除磷水平﹑深度去除新污染物以及降低碳排放的低碳改造。污水處理是能源密集型行業，碳排放量占全社會總排放量的1%～2%，在提高能效物效和回收能量兩個方向發力，碳減排潛力巨大。筆者2019年調研了占行業總規模25%的467座污水處理廠，發現普遍存在污泥活性差與能耗物耗過高問題。當時調研發現，60%的處理廠污泥MLVSS/MLSS低于0.5，30%的低于0.4，有27座處理廠污泥MLVSS/MLSS竟然低于0.3。當前，這一狀況仍然普遍存在。活性污泥污泥活性低，形同公司里養著一半占用著資源但不工作的人，能效必然低下。由于預處理攔截效果差，普遍未設初沉池，大量渣砂尤其是細渣細砂直接進入生物系統并長期累積，成為降低污泥活性的直接原因，也是MBR系統膜通量不斷降低的主要原因。因此，進行強化預處理改造，把進水中的渣砂以及固態油脂“一掃光”，提高污泥活性，并同步解決后續單元的“纏﹑磨﹑淤﹑堵”成為重要的提升改造任務。不具備改造條件時，也可采用透析設備對活性污泥定期“透析”，剔除渣砂雜質。另一方面，現有設施總氮去除效率在55%～75%，低脫氮效率導致生物除磷失效，除磷過度依賴化學除磷藥劑。為實現磷達標，不惜一切代價，過度投加大量無機化學藥劑，將污水處理這樣一個減量過程，實際變成大量物料的增加，既增大成本又干擾了污泥處理處置及資源化利用。低脫氮效率的原因很多，碳源不足﹑缺氧段短都是重要原因，但氧管控手段不足，導致生物系統成為一個富氧環境，是主要原因，南方污水處理廠更為突出。氧管理應是基于SOUR﹑OTR﹑OTE等過程儀表和高效混合手段的多維調控體系，單純依靠DO等狀態儀表和基于PID等簡單算法的曝氣控制不可能實現氧的科學管理。南方許多污水處理廠設置了曝氣控制系統，但DO卻高達2～3mg/L乃至更高，說明當前控制系統沒有發揮出作用，應開展氧科學管理的系統性改造。總起來看，氧科學管理輔以高效碳源是提高脫氮效率的主要路徑。筆者牽頭編制的《污水處理廠低碳運行評價技術規范》（T/CAEPI49-2022）參考國際研究與趨勢，將脫氮效率與N2O排放系數建立線性關系，脫氮效率越高碳排放量越低，當脫氮效率大于90%時，視同停止排放。因此，提高脫氮效率既減少污染物排放又降低碳排放，是污水處理過程減污降碳協同增效的重要手段。實際運營中，運營者普遍把深度處理設施當作或經常性當作“最后把關”單元，忽視對生物單元的優化調控，賦予深度處理設施更多污染負荷量，也導致了化學藥劑的增加。許多處理廠不再定期檢測二沉池出水水質，從而無法實現優化調控。因此，應加強生物系統優化調控，將深度處理設施回歸“精細”功能，降低化學藥劑消耗。當前正在開展的全國100座污水處理綠色低碳標桿廠建設，將引領現有設施的綠色低碳化改造，推進減污降碳協同增效。

中國在普及并完善分流制排水系統和高標準處理設施的基礎上，未來還需要在能量回收與資源循環方面加速發展，進一步豐富中國特色的城市治水路線。

在中國新能源產業強勢發展的大背景下，排水與污水處理領域的能量回收也獲得快速發展。污水處理是能源密集型行業，污水處理廠占地面積大，因此，按照“自發自用、余電上網”模式，在污水處理廠發展光伏發電項目前景廣闊。目前，一大批行業代表性污水處理廠成為“光伏+污水處理廠”，覆蓋了約10%的污水處理電耗。另外，利用污水水源熱泵回收污水中的低品位熱源也發展迅速，一批大型熱源回收項目陸續建成投運，節能減排效益顯著。北京利用清河再生水廠的再生水作為水源，建設了中關村東升科技園再生水源熱泵供熱制冷項目，經過兩期工程建設，供熱制冷面積超過120萬㎡。鄭州利用馬頭崗污水處理廠再生水作為水源，建設了龍湖金融中心區域供冷供熱項目，供熱制冷面積達到279萬㎡。另外，北京和鄭州兩個城市的排水與污水處理運營單位長期堅持污泥厭氧消化處理，產生的沼氣通過熱電聯產進行綜合利用。到2025年，北京中心城區污水處理設施沼氣發電量預計達到8000萬kW·h，光伏發電量預計達到4000萬kW·h，年減少二氧化碳排放量7.2萬t，使污水處理碳排放強度在2020年基礎上下降20%以上。鄭州新區污水處理廠總處理規模120萬t/d，去年年底投入運營，目前正在規劃大型能源回收利用項目，通過“開源”和“節流”雙向發力，打造全國首家“零碳”概念污水處理廠。2014年，曲久輝院士率領的中國污水處理概念廠專家委員會提出污水處理行業要面向四個追求，即“水質永續、能量自給、資源循環、環境友好”，這與當今“綠色低碳”發展理念高度契合。專家委員會主持建設的中國污水資源概念廠從全球一眾優秀案例中脫穎而出，被國際水協（IWA）授予2024年度“全球唯一”的創新大獎。總體上，中國污水處理行業的能源回收，前景廣闊，未來可期。

與能源回收相比，污水處理行業的資源循環明顯滯后。污水處理領域的資源循環最重要的是水資源循環，也就是污水再生利用。按照住房和城鄉建設部統計，2022年全國城鎮污水約754億m³，再生水利用量為151億m³，再生水利用率約為20%；2023年再生水利用量為增加到151億m³，再生水利用率約為29%。實際上，這些再生利用量包括了大量生態補水，實際工業和市政方向的利用量要低很多。如此低的再生利用率，與我國嚴重的水資源短缺狀況極不相稱。以色列目前 800 萬人口,年產生污水5億m³，污水再生處理率約95%，90%的再生水用于農業灌溉,超過灌溉用水量的 60%。為實現 90%的再生水利用率,以色列建設了200多座再生水儲存庫,總庫容超過2億m³，敷設了大批從水庫放射到灌溉點的輸配管道,覆蓋了絕大部分國土面積。如果不選擇農業灌溉作為首要利用方向,如果不建設這些水庫和管道,即使建設了再生水廠,也沒有高達90%的再生利用率,也就沒有以色列今天的高效農業。以色列再生水大規模用于灌溉已經超過15年，一開始擔心的土壤鹽漬化問題并未出現。因此，我國應借鑒以色列經驗，推廣再生水農業灌溉。如果規劃建設儲存與輸配設施,未來實現500億～800億m³再生水進行農業灌溉,將從根本上緩解工業和生活用水緊缺狀況,并同時改善水生態環境。事實上，高標準處理設施的普及，已經實現了“污水再生利用”的再生，應加大利用設施建設，大幅度提升再生利用率。污水處理領域另一個重要資源循環是污泥資源循環。按照《2019年全國耕地質量等級情況公報》，全國共有4.44億畝七至十等的低等耕地，占耕地總面積的21.95%。這部分耕地土壤貧瘠，基礎地力較差,生產障礙因素突出,應持續開展耕地內在質量建設。另一方面，全國年產含水率80%的污水污泥6500萬t，工業企業大多進入產業園區，這些污泥基本上都是生活污水污泥，富含有機質和氮磷鉀，是高效有機肥源。但由于政策障礙，這些有機肥源無法進入耕地進行農業循環利用。美國年產含水率80%的污泥3500萬t，其中60%進行農業循環利用，3%用于土壤修復，17%進行填埋，20%予以焚燒。歐洲年產含水率80%的污泥4300萬t，其中47.5%進行農業循環利用，8.3%用于土壤修復，5.6%進行填埋，27.2%予以焚燒，其他處置方式占11.4%。因此，歐美國家將污泥處理后進行農業循環利用是主流方向。1984年發布的《農用污泥污染物控制標準》（GB 4284-1984）在生效的三十多年間，一直是世界上最嚴格的污泥農用污染物控制標準，而2018年最新發布的《農用污泥污染物控制標準》（GB 4284-2018）又進一步趨嚴。按照這個現有標準，污泥農業循環利用的去向被進一步堵死，這與我國土壤貧瘠狀況極不相稱。因此，強烈建議有關方面應合力打通污泥農業循環利用這一主要出路：首先在政策上明確土地可以消納污泥、應該消納污泥，其次是制定科學合理的污染物控制標準，尤其不可讓標準阻礙純粹的生活污泥進入土地，三是加速建設污泥穩定化設施，穩定化就是無害化，穩定化的污泥就可以進入土地。筆者認為，讓有機質進入土地，是生態文明建設的關鍵環節。

眾所周知，各地排水與污水處理企業近年來污水處理服務費被普遍拖欠，雖沒有準確統計，但全行業歷年拖欠應超過1000億元，既造成企業經營困難，也抑制了水務資本市場，進而也無法發展水務生產力。《污水處理費征收使用管理辦法》（財稅〔2014〕151號）（以下簡稱“征收辦法”）明確規定：“污水處理費專項用于城鎮污水處理設施的建設、運行和污泥處理處置，不得挪作他用”；“征收的污水處理費不能保障城鎮排水與污水處理設施正常運營的，地方財政應當給予補貼”。按照這些規定推斷，拖欠污水處理費的原因有且只有三個：一是征收水平不到位；二是財政補貼沒到位；三是在征收和補貼都不到位的情況下還被挪用。

污水處理費征收水平應堅持覆蓋成本并合理盈利的原則。2015年“征收辦法”要求“覆蓋污水處理設施正常運營和污泥處理處置成本并合理盈利”，強調既要包括污水處理，也要覆蓋污泥處置成本。2015年，三部委發布的《關于制定和調整污水處理收費標準等有關問題的通知》（發改價格〔2015〕119號）提出了“居民不低于0.95元，非居民不低于1.4元”指導性標準，并強調“已經達到最低收費標準但尚未補償成本并合理盈利的，應當結合污染防治形勢等進一步提高污水處理收費標準”。2018年，國家發改委《關于創新和完善促進綠色發展價格機制的意見》（發改價格規〔2018〕943號）（以下簡稱“價格機制意見”）要求“建立與污水處理標準相協調的收費機制”，污水處理排放標準提高至一級A或更嚴格標準的城鎮要相應提高污水處理費標準。2024年，住建部與發改委等五部委《關于加強城市生活污水管網建設和運行維護的通知》（建城〔2024〕18號）提出“健全污水管網建設和運行維護費用保障制度”，首次提出污水處理費應包括管網建設和運行維護費。截止目前，上海市污水處理費征收標準最高，‌居民2.0元/m³，‌非居民2.97元/m³，超過國家指導標準的兩倍。北京﹑南京﹑蘇州等少數城市明顯高于國家指導標準，其中，北京市‌居民1.36元/m³，‌非居民3元/m³；南京市‌居民1.42元/m³，‌非居民1.95元/m³；蘇州市‌居民1.35元/m³，‌非居民1.75元/m³。深圳﹑廣州﹑天津﹑武漢﹑重慶﹑成都﹑青島等城市與國家指導標準一致或略高。時至今日，還有很多城市都低于國家2015年提出的指導標準。由此可見，當前污水處理費征收水平普遍不能覆蓋成本，更談不上合理盈利，如財政補貼不到位，必然拖欠污水處理服務費。污水處理費征收水平遲未到位，底層原因值得研究解析。

污水處理費征收要建立動態調整機制。國家發改委“價格機制意見”明確提出“建立城鎮污水處理費動態調整機制”，筆者2018年也在《人民日報》撰文呼吁建立污水處理費動態調整機制。大多數城市幾年調整一次污水處理費，有的城市多年都未調整，而實際用電、藥劑以及人工等生產要素的單價一直在變化。同時，污水處理的任務也在變化，處理標準在提高，污泥處理處置的要求也在提高，政府支付的服務費應當相應提高。如果污水處理費不調整，收支缺口就會放大，財政壓力就會加重，一些地方甚至會因此影響污水處理設施的提升改造。因此，應基于生產要素價格變化和實際任務的變化，建立污水處理費動態調整機制，滿足實際需要。一些國家將水價調整與CPI掛鉤，值得參考。

要明確污水處理服務費成本監審的原則和方法。污水處理費的行政事業性收費性質，決定了在調整征收水平時需要對企業的污水處理服務費進行成本監審，監審結果直接決定著調整水平。目前，污水處理服務費成本監審的原則和方法尚不明確，實踐中常被當成了一般成本核算。首先，應明確成本監審的原則，站在發展的高度，站在培育高水平水務生產力以便更好地為公眾服務的高度，與簡單地以據實發生為原則，監審結果截然不同。污水處理過程的復雜性與動態變化的特點，導致成本與利潤之間有一個模糊區間，高水平的運營可以使一部分成本變成利潤，反之，低水平的運營則把利潤變成成本，這就提出了什么是合理盈利的問題。說了很多年“保本微利”，現在的“合理盈利”是什么？是社會平均利潤水平嗎？污水處理費承載著服務和調節用水行為的功能，是否需要賦予融資功能？是否賦予吸引第三方專業團隊的功能？大城市有能力自行投資建設并高水平運營，中小城市尤其是欠發達地區的中小城市呢？一個城市的污水處理費征收水平提高不上去，就不可能獲得高水平的污水處理專業化服務。其次，成本監審方法需要細化。污水處理設施運營成本應基于全成本測算，既要包括直接成本，也要包括間接成本，且成本測算應與滿足當地受納水體要求的出水水質標準相對應，不同的出水標準，成本差別也很大。污泥處理處置成本包括處理成本和處置成本，成本測算應在明確處置方式的基礎上進行，不同的處置方式，處置成本不同，要求的處理程度也不同，處理成本也差別很大。一般審計機構不具備這樣專業能力，應由專業機構編制細則予以配合，否則，極易把據實發生但質量不足的成本當成了合理成本，征收水平也就提高不上去，從而無法支撐中國特色排水與污水處理事業的高質量發展。

微信對原文有修改。原文標題：堅持和發展中國特色城市治水路線；作者：王洪臣；作者單位：中國人民大學低碳水環境技術研究中心 中國人民大學化學與生命資源學院環境科學與工程系。刊登在《給水排水》2025年第1期。