2017年9月2日上午，在河北衡水举行的湿地园林与生态城市建设研讨会上，中国科学院院士、中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授张杰发表题为《雨水循环与黑臭水体》的主题演讲。他提出，我国城市污水处理率与发达国家相比并不落后，但大多数水域仍达不到水体功能要求，大部分污染源还没有切断，加强污泥、有机垃圾处理后回归农田，改革农田肥料结构，控制城市雨水径流，是今后的努力方向。
中国科学院院士、中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授张杰
以下为演讲实录：
中国城镇污水治理任重道远
我演讲的题目是"雨水循环与黑臭水体的关系"。大家清楚，地球上的水在水圈、大气圈、生物圈中往复不断地运动，运动的总体量是有限的，地表地下径流也是有限的。人类为了生活和生产，在水体中取水，用过以后再排回水体，这些人类和水就成为了一个整体，相互之间有着密切的关系。人类的水循环给自然的水循环造成了强烈的影响。大家都在说水危机这个词儿，我们国家水污染比较严重，水资源也比较稀少，全国的平均降水量是660毫米，年均总降水量是6万亿立方米，河川径流和地下径流加在一起可利用的水资源量是28000亿立方米，平均每年有2200立方米的水，人口达到16亿的时候，人均用水量只有1780立方米。
地球上的水循环
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人类水事活动的水循环
大家都很担忧水污染，上世纪末，全国城镇污水达到了400亿立方米每年，(1992年)到2002年十年间，我国江河水质水量第三类水体不断地下降，五类水体不断升高，河川水资源水污染并没有得到遏制。可喜的是近十年来，城镇污水处理有了大幅度的提高，2012年城镇污水排放量达到了500亿立方米/年，处理量高达85%，处理率可以跟世界其他国家相媲美。黑臭水体已经存在，而且比较普遍，通过水域的变化也比较严重，预测城市污水处理率达到100%的时候，水环境也没有明显的改观，水环境的污染依然严峻，为什么这么说?社会现在大量排的污染源并没有切断，虽然污水处理达到了100%，但是还有其它的污染源影响很严重，城市的污水再生回用率太低，处理率很高，回用率低，据统计是7%。尾水虽然做到了排放，但是还是很脏，比五类还要脏，所以对水体还有污染。而且建设部统计的85%，也没有进行湿地的复查。另外，我们污水厂的污泥和城镇居民所产生的有机垃圾没有得到适当的处理，这些物质也没有回到农田里去。
另外，城市降水和农田降水的径流对水体的污染也非常严重。广泛的农田面污染及化肥、农药雨水径流来的河川和地下水污染，广阔农村家庭废弃物的污染我们还没有注意到。
规范化养殖的畜禽粪便也没有进行规范化的处理，所以污染也很严重。城镇污水处理仅仅削减了河川污染的一小部分，仅仅是污水处理的开始，污水治理还任重道远。[page]
恢复水环境的六大战略
恢复水环境六大战略之一：节制用水：节制社会用水流量称"节制用水"与通常提倡的"节约用水"是统一范畴的概念。其内涵深度却有很大区别。
恢复水环境六大战略之二：城市水资源流的再生与再循环。水是可再生的循环型自然资源，也是可以净化的再生资源。城市污水经再生净化达到再生水用户的要求，用水工业冷却水、城市绿化冲厕等杂用水、城市溪流补充用水等等。
看一下其他国家污水再生利用，以色列地处干旱、半干旱地区，采用了农业节水和污水再生利用方略，解决了发展与水资源的矛盾。目前100%的生活污水，92%的城市污水已经再生利用，而我们国家是7%。洛杉矶是美国的缺水城市之一，解决水资源短缺的矛盾方法是将城市污水作为重要水源。进行了污水再生利用的中长期规划，中期2050年，污水再生利用率达到70%，远期2090年将达80%。
恢复水环境六大战略之三：城市水系统物质流植物营养素健康循环。地球的生态系统有多种多样，但其共同点是由生产者、消费者和分解者所组成。农田生态系统属于开放性的生态系统，农田生产出来的产品都为人类所利用。人类社会的排列、粪便和厨余垃圾，进入了人工分解系统--污水处理厂、垃圾填埋场和焚烧厂，而这些人工系统又把营养物集中暴露在某些区域、水域和释放于大气，造成了土地污染、水域污染和大气污染，同时切断了农田能量与营养物质的生态循环。
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污泥是实物税处理过程中产生的含水固体残留物，污泥干重中有70-80%的微生物细胞体看成生物固体，含有丰富的有机物五和矿物营养。污泥中这些对农作物有益组分可分为两部分：一是元素氮、磷、钾、铁、锰、硼、锌、通等。在农作物天然营养元素。另一类是有机质，有机质通过土壤中的生物降解，使污泥中大部分有机质矿化腐殖化。
污水污泥来源于处理过程，污水污泥中也混了污水中的病原菌、虫卵、重金属、人工合成有机物等，这些给回归农田做肥料产生了障碍，但是污泥回归农田是自然规律释然，这些障碍我们是可以用技术方法来解决的。
1986年欧盟颁布了《污泥农业利用指导规程》，在保证营养物最大限度地循环利用的基础上，为进一步防止有害物质进入土壤，在多次评价、修订(的《规程》)中，经过讨论研究梳理明确了对污泥中有害物质的态度。一是病原体;二是重金属;三是持久性的有毒物。
污泥回田的障碍不是污泥性质本身而是国家与社会的认同。德国污泥回农标准比欧盟和美国严得多，德国大部分采用的是焚烧，污泥农田的用率比较低。我们国家与德国相比，有过之而无不及。2012年我国年产污泥是500万吨，通过经过规模化处理不到10%，经过厌氧消化或好氧发酵后，用于农田的几乎是零，大部分是废置荒野，严重的产生了二次污染。
厨余垃圾是炊事原材料残渣剩饭等等，这里面有大量的有机物和碳源，同时含有丰富的营养素，应当和污泥一起进行发酵回归农田。
恢复水环境六大战略之四：防止雨水径流对城市水域水质的污染。空中降雨的水质并不纯净，而地面径流尤其初雨径流水质污染更甚。
大家看一看图上两张表，一个是东京降雨中的化学成份，东京的大气质量并不好，河北还好一些，降水过程中凝结了大气中的物质，降水的水质也有许多变化。地面径流就更脏了，表里面表示的是各个城市初雨径流污染的含量，如果和城市污水相比并不低。广州市降雨过程中污染物的浓度变化，初雨的时候地表径流很脏，降雨一段过程之后就好多了。
分流制排水系统初雨径流水质也很恶劣，其COD、BOD、TN、TP接近生活污水。初雨径流对接纳水体水质的污染相当严峻。有人认为把合流制改为分流制就万事大吉了，其实不然，分流制对初雨对水体的污染很严重。合流制雨水系统在旱季将城市污水输送到污水处理厂进行处理和深度净化。大雨时合流污水的溢流污染是合流雨水道的缺憾。
我们国家建国以来各地合流污水截流干管的载流倍数是0.5-1.0倍。中途泵站的规模也差不多。溢流口经常溢流，初雨发生的溢流水质更为恶劣，是造成失去黑臭水体的原因之一。怎么样减少溢流作用?
一，减少溢流排放水量和溢流排放频率。提高合流制截流干管的截流倍数，加强截流管和中途泵站的输水能力是减少溢流量和溢流次数的根本。但改造需要时间和财力，在未改造前的时间内，可以充分发挥现在有关输水系统的能力。
二，改善溢流排放水质。比如说采用高速过滤技术，还可以采用雨天活性污泥法。
怎么样减少分流制雨水径流对水域污染负荷?
分流制虽然可将雨水单独立放流水域，不掺杂城市污水，但初雨水质的污染负荷几乎与城市污水水质污染负荷相当。初雨水也许是城市水域的重要污染源。我们在雨水口，设立初雨贮存池。将初雨引入污水管网，流入污水处理厂与城市污水一并处理是可行方案。当污水管道距离甚远，可以采用易埋和简易式的处理方式。
总之，对于雨水的问题，我们必须重视。现在包括北京在内对雨水径流的污染并没有引起有关部门的重视，都认为污水处理厂的污水达标了，我们就完成任务了，北京曾经提出要把污水处理厂的处理污水标准由现在的一级A，提升为四类水体、三类水体的水平，这么做当然可以减轻污染，但是解决不了根本问题，花大量的钱解决一小部分的污染，如果把这些钱来处理污水厂的污泥，来处理雨水径流，收获要大不知道多少倍。
恢复水环境六大战略之五：恢复城市雨水循环的自然通道，这样可以减轻雨水径流的污染，也可以减轻内涝问题。
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一是要保护和建设城市湿地、森林、公园等自然渗水地面;
二是建设深水的人行道、自行车道、停车场等深水地面;
三是收集大面积屋盖雨水，有组织的渗入地下或贮存利用;
四是结合景观建设、修复城市湖泊、水地、溪流等城市水体，使暴雨径流有节存身之处;
五是提高城市雨水道的规划设计标准;
六是建立深层雨水隧道和调节池;
七是污水处理厂留有处理污水径流的设施。
恢复水环境六大战略之六：农业面污染控制
农业面污染是最广泛最严重的面源污染。其主要来源于农业生产过程中土壤化肥、农药、乡村农家肥及规模养殖场废弃物。在降水径流冲刷作用下，通过径流过程汇如河流、湖泊、海洋及地下水等自然受纳水体，引起水域污染。目前在我国，面污染控制还是一个空白，气污染贡献已经超过城市和工业的点源污染。
对水资源循环利用的四个建议
一，要建立各城市再生水、供水系统。城市有自来水系统，有污水收集和处理系统，还有再生水系统，再生水系统非常重要，一方面减少了对自然资源的消耗，使我们对自然水循环的干扰要小。另一方面它提供了城市的水资源，如果我们各个城市再生水的利用率能够达到50%，对自然水体的取水量就少了50%，尤其是在缺水地区，再生水非常重要。以色列是一个例子，人家是80%、100%，我们是7%，不知衡水是多少。再生水利用系统必须建，在深圳、大连、北京都做了工作，给他们做了规划，但是他们并没有实施，只是深圳部分进行了实施。如果这方面实施了，对于缺水地区是非常重要的。
二，变革农业肥料体制。现在农田的肥料全部依靠化肥，化肥是好，好在哪儿?农民便捷、干净，而且高产，但是(使用)化肥是不可持续的，农业不可持续，粮食安全得不到保障。为什么这么说?因为常年用化肥，我们这代还可以，下一代、再下一代如果土壤沙化了，良田没有了，还讲什么农业可持续。另一方面，化肥带来的污染很严重。所以我们的农田肥料结构应该改革，就是说要以有机肥为主，要大量的使用有机肥。有机肥从哪里来?城市的污泥、有机垃圾、畜禽粪便、农家肥，现在都不用了，农民嫌脏，怕累。政府农业部门又把污泥回田的标准定的高高的，也回不去，所以政府必须要好好进行检讨。要让有机肥回到农田里。
三，建设城市应对暴雨径流的常态工程。所谓常态工程就是要讲综合治理，海绵城市建设是一方面，湿地、公园、森林、草地能起到雨水循环的良好作用，大量的渗到地下去，再蒸发。在城市大概的覆盖能到40%，道路、广场都是不透水的，这些径流让部分的可渗水的地面渗透不了，土壤的渗透能力是有限的。如果超过了渗透能力，就形成了径流，如果不把它及时的排除就会汇集到低洼地区把你淹了，所以我们必须建设强大的城市雨水的排水系统，也就是雨水道，分流制变为合流制的雨水道。标准很重要，以前的标准就是一到三年，大部分都是一年，其他国家是五年到十年，甚至五十年、一百年，雨水道的规模就相当大了。现在我们不是没钱，而是没有这样的意识，我们的雨水道必须要改造成强大的雨水道。现在深圳、广州、上海，北京也在建设。
四，建立权威的流域水事管理机构。水不能我想引就引，我想排就排，一定要经过权威的管理机构，权威管理机构不是一个人，一个省长或一个市长来管，而是要有各方面的代表，要有中央水事部门的代表，有地方民众的代表，有地方政府的代表，大家共同来解决。你要引水10万吨，可行不可行，给不给你，你要排水达到什么标准，要排多少都应该经过权威的机构来定。这个权威机构管的不是一条河，不是一个湖而是一个流域。所有涉及到这个水域的面积内都要管。这样可以使湿地得到保护，水资源可以循环利用，水体更加健康。
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原标题：张杰：雨水循环与黑臭水体
