賀凱：日本下水道發(fā)展，污染控制策略及相關前沿水污染控制技術

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　　湖南大學教授左?。喝毡鞠滤荔w系建設—制度、技術和思考

　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，因此只進行簡單的污水和雨水處理。日本第一個下水道系統(tǒng)于1884年在神田地區(qū)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：東京三河島污水處理廠。隨著二戰(zhàn)后人口和經濟的快速發(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(wèi)生水平”。由于在經濟快速發(fā)展過程中出現了以“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”條目，并促使日本下水道發(fā)展進入到第三階段（1970年后）。

　　1970年日本召開了第64屆臨時國會（即“公害國會”），一次性通過了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(wěn)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(wěn)步提升。2005年開始，隨著凈化槽與農業(yè)集落排水處理設施等的出現，使該普及率進一步得到提升，至2018年末已達90.9%(圖1)。其中在100萬以上人口規(guī)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(guī)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(guī)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，日本的環(huán)境標準達標率也持續(xù)穩(wěn)步提升，至今超過90%。

　　近年來隨著暴雨頻發(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(tǒng)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，日本政府制定了關于下水道和下水道相關設施的“污水處理設施”的整備計劃：由農林水產省負責農業(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，分別進行相應的事業(yè)支援。同時，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、經濟性等，制定“都道府縣規(guī)劃”，總結出適合地區(qū)建設的最佳處理方式。經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，各都道府縣在規(guī)劃制定時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各種建設框架。同時，根據下水道法，為達到水質環(huán)境標準，跨越兩個以上市町村水域時，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)境標準水質所必要的污水處理廠的出水水質與水量，需要在下水道處理過程中，減少在流域內發(fā)生的污染負荷，達到滿足環(huán)境標準的要求。日本所有公共水域都需要遵守關于水質環(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)根據相應的水域類型(自來水、工業(yè)用水、農業(yè)用水、水產、環(huán)境保護等用水利用目的)適用的相關標準進行污水處理。

　　圖2 日本污水處理系統(tǒng)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(guī)劃

　　琵琶湖是滋賀縣、京都府、大阪府、兵庫縣1450萬人的水源地。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，由于日本經濟的快速發(fā)展，琵琶湖的藻類增殖出現異常。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)動了“禁止使用含磷肥皂/洗滌劑”運動，敦促政府制定了防止富營養(yǎng)化的有關條例并于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廢水排放中氮、磷的濃度進行限制。

　　圖3 琵琶湖流域及服務人口分布

　　下水道業(yè)務雖然是市政業(yè)務，但是為了有效地保護河流，湖泊和海洋地區(qū)的水質，必須在流域進行區(qū)域合作。因此，流域內制定更高級別的規(guī)劃，以達到河流，湖泊和海洋的水質的相關環(huán)境標準。計劃以20到30年為期，為達到并維持水質環(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年進行一次檢查。

　　實行流域總體管理規(guī)劃（水質環(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），調查從現在到未來的人口數量，農場數量和牲畜數量，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始服務，而縣域下水道始于1982年，目前的下水道普及率達98％，隨著湖南中部（1982）、東北（1991）、湖西（1984）、高島（1997）四個污水處理廠的投入使用，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（包括集體和個人類型）于2000年前后超過了全國平均水平，于2018年底已達98.7%，在日本47個縣中排在第三位（全日本覆蓋率為79.3%）。針對農村地區(qū)的20戶或1000人以下的217個區(qū)域實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污水處理中的應用。

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編輯：王媛媛