賀凱:日本下水道發(fā)展,污染控制策略及相關(guān)前沿水污染控制技術(shù)
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湖南大學(xué)教授左?。喝毡鞠滤荔w系建設—制度、技術(shù)和思考
1.日本下水道發(fā)展歷程
日本的下水道發(fā)展主要分為三個(gè)階段。初始階段的主要建設目標是保持土地的清潔,因此只進(jìn)行簡(jiǎn)單的污水和雨水處理。日本第一個(gè)下水道系統于1884年在神田地區建成,1900年日本制定了最早的下水道法。隨后,日本于1922年設立了第一座污水處理廠(chǎng):東京三河島污水處理廠(chǎng)。隨著(zhù)二戰后人口和經(jīng)濟的快速發(fā)展,用水需求急劇擴大,下水道的建設需求也隨之增加。
因此日本下水道發(fā)展進(jìn)入第二階段的標志是1958年制定的新下水道法,其中將下水道的建設目的提升為“城市的健康發(fā)展”和“提高公共衛生水平”。由于在經(jīng)濟快速發(fā)展過(guò)程中出現了以“水俁病”為首的多種公害事件,政府將下水道法增加了“保護公共水域水質(zhì)”條目,并促使日本下水道發(fā)展進(jìn)入到第三階段(1970年后)。
1970年日本召開(kāi)了第64屆臨時(shí)國會(huì )(即“公害國會(huì )”),一次性通過(guò)了14部環(huán)境法律, 1970年后,下水道得到了極大的普及,日本的整體環(huán)境得到了顯著(zhù)改善。1970年的日本下水道的普及率由1961年的6%提升到了16%。此后一直穩步提升,至今達到了78.8%。90年代起,日本污水處理人口普及率也一直穩步提升。2005年開(kāi)始,隨著(zhù)凈化槽與農業(yè)集落排水處理設施等的出現,使該普及率進(jìn)一步得到提升,至2018年末已達90.9%(圖1)。其中在100萬(wàn)以上人口規模的城市的普及率達到99.6%。使用下水道的人口占比99.2%,凈化槽等占比0.3%??梢钥闯?,城市規模越大,污水處理普及率越高,使用下水道人口占比越高。城市規模越小,使用凈化槽和農村集合排水方式處理污水占比越高。同時(shí),日本的環(huán)境標準達標率也持續穩步提升,至今超過(guò)90%。
近年來(lái)隨著(zhù)暴雨頻發(fā)、地震、溫室效應的不斷加劇,以及下水道設施老發(fā)、合流制溢流、及人手不足等問(wèn)題,是日本下水道的發(fā)展與建設面臨的重要課題。
圖1 日本污水處理率,下水道普及率以及環(huán)境標準達標率
2.現階段日本下水道系統管理情況的介紹
為了改善生活用水、生活雜排水的處理情況,日本政府制定了關(guān)于下水道和下水道相關(guān)設施的“污水處理設施”的整備計劃:由農林水產(chǎn)省負責農業(yè)集落排水設施、環(huán)境省負責合并處理凈化槽、國土交通省負責公共下水道,分別進(jìn)行相應的事業(yè)支援。同時(shí),作為事業(yè)主體的地方公共團體,考慮到各污水的處理設施特性、經(jīng)濟性等,制定“都道府縣規劃”,總結出適合地區建設的最佳處理方式。經(jīng)濟上基本考慮了耐用年數的建設費用,以及維持管理費總成本。同時(shí),各都道府縣在規劃制定時(shí)也需要各市町村參與討論。在明確分工的基礎上,有計劃地確立和推進(jìn)各種建設框架。同時(shí),根據下水道法,為達到水質(zhì)環(huán)境標準,跨越兩個(gè)以上市町村水域時(shí),都道府縣有必要制定跨流域下水道綜合整備計劃。其中,在流域綜合下水道發(fā)展計劃綱要中,為達到環(huán)境標準水質(zhì)所必要的污水處理廠(chǎng)的出水水質(zhì)與水量,需要在下水道處理過(guò)程中,減少在流域內發(fā)生的污染負荷,達到滿(mǎn)足環(huán)境標準的要求。日本所有公共水域都需要遵守關(guān)于水質(zhì)環(huán)境標準中涉及居民健康的部分,而出于生活環(huán)境保護目的的環(huán)境標準,各公共用水域(河川、湖沼、海域)根據相應的水域類(lèi)型(自來(lái)水、工業(yè)用水、農業(yè)用水、水產(chǎn)、環(huán)境保護等用水利用目的)適用的相關(guān)標準進(jìn)行污水處理。
圖2 日本污水處理系統的框架和分工
3.琵琶湖流域下水道案例介紹
3.1.琵琶湖介紹及琵琶湖流域總規劃
琵琶湖是滋賀縣、京都府、大阪府、兵庫縣1450萬(wàn)人的水源地。湖泊面積:約670.25km2,總蓄水量:約275億m3(其中北湖:約273億m3南湖:約2億m3),水深最大達到103.58m,平均水深約41米。其中北湖43m,南湖4m。1970年代,由于日本經(jīng)濟的快速發(fā)展,琵琶湖的藻類(lèi)增殖出現異常。1977年,琵琶湖發(fā)生了淡水赤潮;1983年出現了藻類(lèi)爆發(fā)事件。為了防止赤潮,抑制使用含有磷的洗滌劑,市民發(fā)動(dòng)了“禁止使用含磷肥皂/洗滌劑”運動(dòng),敦促政府制定了防止富營(yíng)養化的有關(guān)條例并于1980年發(fā)布條例,滋賀縣內不得出售含有磷的洗滌劑,并在日本首次對工廠(chǎng)廢水排放中氮、磷的濃度進(jìn)行限制。
圖3 琵琶湖流域及服務(wù)人口分布
下水道業(yè)務(wù)雖然是市政業(yè)務(wù),但是為了有效地保護河流,湖泊和海洋地區的水質(zhì),必須在流域進(jìn)行區域合作。因此,流域內制定更高級別的規劃,以達到河流,湖泊和海洋的水質(zhì)的相關(guān)環(huán)境標準。計劃以20到30年為期,為達到并維持水質(zhì)環(huán)境標準,制定包括除污水處理以外的措施,并將其反映在污水處理工程中,大約每10年進(jìn)行一次檢查。
實(shí)行流域總體管理規劃(水質(zhì)環(huán)境標準檢查):將排放源分為生活源,工業(yè)源,農業(yè)源和自然源(森林等),調查從現在到未來(lái)的人口數量,農場(chǎng)數量和牲畜數量,以及廢水和污染負荷的數量,計算(BOD,COD,T-N,T-P)。為了達到水質(zhì)環(huán)境標準,使用上述數據預測公共水域中的污染負荷,并確定達到河流和琵琶湖水質(zhì)環(huán)境標準所需的下游污水的排放量和處理方法,以及需要減少的負荷目標計劃。
3.2.滋賀縣下水道設施
1969年底大津市公共下水管道開(kāi)始服務(wù),而縣域下水道始于1982年,目前的下水道普及率達98%,隨著(zhù)湖南中部(1982)、東北(1991)、湖西(1984)、高島(1997)四個(gè)污水處理廠(chǎng)的投入使用,滋賀縣下水道利用人口數量迅速增加,滋賀縣污水處理人口的覆蓋率(包括集體和個(gè)人類(lèi)型)于2000年前后超過(guò)了全國平均水平,于2018年底已達98.7%,在日本47個(gè)縣中排在第三位(全日本覆蓋率為79.3%)。針對農村地區的20戶(hù)或1000人以下的217個(gè)區域實(shí)行農村排水集落處理方式;并逐步推廣合并凈化槽在單獨村戶(hù)污水處理中的應用。
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編輯:王媛媛
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