來源：環(huán)in圈（微信號(hào)：WaterDNA）

摘要

波士頓是美國(guó)最老的城市之一，也是美國(guó)革命的起源地。波士頓采用的是雨污合流的排水系統(tǒng)，在強(qiáng)降雨的條件下，會(huì)產(chǎn)生溢流（CSOs），直接排入水體嚴(yán)重威脅了公共安全。馬薩諸塞州水資源管理局成立以來，就一直致力于解決CSO問題。其于1994年制定了一項(xiàng)合流制溢流污水控制計(jì)劃，通過雨污分流，新建CSO處理設(shè)施，改善水動(dòng)力等工程措施，每年減少超過28億加侖（約106億升）的CSO。近20年來，全部工程已經(jīng)竣工，93％的CSO經(jīng)污水處理廠處理后才排放至自然水體，極大改善了水環(huán)境。

項(xiàng)目背景

1

合流制溢流污水概述

[1]:合流制排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu) vs 分流制排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

不同的排水系統(tǒng)（雨污）系統(tǒng)具有不同的結(jié)構(gòu)，雖然現(xiàn)代排水系統(tǒng)已經(jīng)在一些地方用獨(dú)立的管道分離了雨水、生活污水和工業(yè)廢水，但像美國(guó)波士頓的一些舊排水系統(tǒng)仍然是合流制，排水管同時(shí)收集雨水及污水。在晴天的條件下，排水管里的污水全部被輸送至污水處理廠；在強(qiáng)降雨的條件下，污水與雨水在排水管里混合，流量有時(shí)會(huì)翻倍甚至三倍，此時(shí)舊的合流制排水系統(tǒng)就會(huì)過載，管內(nèi)的溢流污水（稱為合流制溢流污水或“CSOs”）需通過溢流口（檢查井）排放到就近水體中。這雖然有效地阻止了污水倒流至房屋和街道上，但是排放到水體中的污水嚴(yán)重地影響了河流水質(zhì)。

2

合流制溢流污水整治項(xiàng)目的必要性

馬薩諸塞州是新英格蘭地區(qū)人口最多的州。馬塞諸塞州的波士頓是新英格蘭地區(qū)的中心。新英格蘭地區(qū)位于美國(guó)東北部，包括緬因州，佛蒙特州，新罕布什爾州，馬薩諸塞州，康涅狄格州和羅德島州。它以殖民地的歷史、大西洋的海岸線、秋天的落葉以及森林茂密的山脈而聞名。這里也是美國(guó)革命的起源地。波士頓有一條“自由之路”，串聯(lián)起了很多在美國(guó)成立時(shí)起到關(guān)鍵作用的地方。

[2]:美國(guó)新英格蘭地區(qū)各州分布圖

盡管波士頓和其他城市已花費(fèi)數(shù)十年的時(shí)間、投入大量的資金建設(shè)排水系統(tǒng)，但馬薩諸塞州產(chǎn)生的“合流制溢流污水”仍然是新英格蘭地區(qū)最多的。2011年，全州大約有28億加侖（約10.6億升）的污水通過181個(gè)管道溢出。NECIR開展了首次合流制溢流污水調(diào)查工作，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，新英格蘭地區(qū)全年有超過70億加侖（約26.5億升）的污水被直接排入水體。這樣的水體包括波士頓港、查爾斯河，Mystic河道以及Alewife 溪。1995年，美國(guó)環(huán)保署發(fā)起了一項(xiàng)轟轟烈烈的工作，致力于凈化查爾斯河，使之成為適合釣魚和游泳的水體。

3

合流制溢流污水對(duì)公共衛(wèi)生和環(huán)境的影響

合流制溢流污水的排放對(duì)新英格蘭地區(qū)產(chǎn)生了廣泛影響，例如導(dǎo)致海灘關(guān)閉，限制貝類捕撈，限制捕魚和其他娛樂活動(dòng)。在某些情況下，合流制溢流污水會(huì)將未經(jīng)處理的混合污水直接排入飲用水水源地，污水中的病毒、細(xì)菌、病原體和其他相關(guān)污染物或有毒物質(zhì)嚴(yán)重威脅了公共安全。經(jīng)常暴露于合流制溢流污水污染物的人員，例如游泳和皮劃艇運(yùn)動(dòng)員，會(huì)更容易得胃腸炎、呼吸道感染、眼睛或耳朵感染、皮疹、肝炎或受到其他疾病的侵害。此外，兒童、老年人和免疫系統(tǒng)脆弱的人們更容易受到傷害。野生生物和水生生物棲息地也會(huì)受到合流制溢流污水污染物的不利影響，導(dǎo)致水溫升高、濁度增加、毒素增加、水體溶解氧含量降低等。

4

合流制溢流污水分布區(qū)域

[3]:合流制溢流污水排水區(qū)域圖

波士頓，劍橋，切爾西和薩默維爾已經(jīng)將合流制排水系統(tǒng)聯(lián)入馬薩諸塞州水資源管理局系統(tǒng)。1987年，合流制溢流污水直接排放到波士頓港、查爾斯河及Mystic Neponset河道的排放口共有84個(gè)。截至2015年12月，有34個(gè)排污口被徹底關(guān)閉，有5個(gè)被很大程度上消減了。

項(xiàng)目概況及現(xiàn)狀

1

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

自1985年馬薩諸塞州水資源管理局成立以來，解決合流制溢流污水相關(guān)問題一直是當(dāng)務(wù)之急。馬薩諸塞州水資源管理局于1994年制定了一項(xiàng)合流制溢流污水控制計(jì)劃。該計(jì)劃已經(jīng)通過環(huán)境審查，并獲得了聯(lián)邦和州政府的批準(zhǔn)，作為波士頓港建設(shè)項(xiàng)目的重要部分，該項(xiàng)目按照聯(lián)邦法院規(guī)定的設(shè)計(jì)和施工計(jì)劃不斷推進(jìn)。期間為降低成本并充分利用改良技術(shù)，合流制溢流污水控制計(jì)劃經(jīng)歷了多次修訂。

總費(fèi)用：

• 規(guī)劃，設(shè)計(jì)和建設(shè)：7.84億美元
• 每年運(yùn)營(yíng)和維護(hù)：130 萬美元

效益：

• 84個(gè)合流制溢流污水排水口中，34個(gè)排水口已關(guān)閉，46個(gè)排放口的年均排水量降到歷史最低水平；
• 消除或減少合流制溢流污水排放總量，達(dá)到符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的控制水平；
• 能夠處理更頻繁的排水；
• 所有排水口的漂浮物都得到有效控制。

[4]合流制溢流污水控制計(jì)劃效益圖

2

項(xiàng)目現(xiàn)狀

從1987年到2015年，所有合流制溢流污水整治工程的建設(shè)項(xiàng)目都已完成。合流制溢流污水每年減少量超過28億加侖（約106億升）。原有的84個(gè)溢流直排口中有34個(gè)已經(jīng)被關(guān)閉，5個(gè)直排口的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高至防范25年一遇的暴雨。93％的合流制溢流污水經(jīng)污水處理廠處理后才排放至自然水體。

馬薩諸塞州水資源管理局還對(duì)進(jìn)一步的系統(tǒng)改進(jìn)工程開展了規(guī)劃評(píng)估，內(nèi)容包括：

• 在眾多溢流調(diào)節(jié)器上使用實(shí)時(shí)控制器；
• 改善現(xiàn)有的管道連接系統(tǒng)，以更好地平衡主要污水管的流量；
• 評(píng)估在查爾斯河附近的兩個(gè)主要排水管截流設(shè)施之間新的連接工程；
• 能夠避免設(shè)計(jì)方和建筑方之間的責(zé)任缺口。

3

合流制溢流污水整治設(shè)施運(yùn)作模式

馬薩諸塞州水資源管理局通過新建設(shè)備對(duì)廢水（污水和雨水）進(jìn)行過濾和氯化處理，然后再排放或進(jìn)一步處理。位于波士頓聯(lián)邦公園、Cottage Farm和劍橋Prison Point的設(shè)施可以存儲(chǔ)和抽取合流制溢流污水。經(jīng)過過濾和氯化處理后的廢水可以儲(chǔ)存并泵送回系統(tǒng)，以便在鹿島污水處理廠進(jìn)一步處理。當(dāng)處理后的廢水超過設(shè)施儲(chǔ)存容量時(shí)，通過合流制溢流口排放至收納水體。在薩默維爾邊緣設(shè)施中，合流制溢流污水利用重力流入和流出設(shè)施，無需泵抽。廢水在設(shè)備中進(jìn)行過濾，氯化和脫氯處理。消毒后的廢水一旦達(dá)到儲(chǔ)存容量就會(huì)迅速溢出到受納水體中。

竣工項(xiàng)目工程

1

雨污分流

[5]:Constitution 海灘雨污分流系統(tǒng)

該項(xiàng)目新建了長(zhǎng)約14,000英尺（約4.3km）的雨水管道以便實(shí)現(xiàn)雨污分流。雨水從污水管道中分離出來，不僅消除了污水溢流現(xiàn)象，而且無需建設(shè)污水處理設(shè)施。該項(xiàng)目由馬薩諸塞州水資源管理局財(cái)政撥款，由波士頓供水和排水委員會(huì)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。

□ 費(fèi)用： 3,768,888 美元

□ 水質(zhì)效益：消除污水溢流現(xiàn)象，達(dá)到B類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

□ 合流制溢流污水減少量體積分?jǐn)?shù)：

100％

2

已有的合流制溢流污水處理設(shè)施升級(jí)改造

升級(jí)氯消毒系統(tǒng)，增加了脫氯系統(tǒng)，過程控制和安全改進(jìn)。

□ 費(fèi)用： 22,261,200美元

□ 水質(zhì)效益：升級(jí)處理設(shè)施以滿足B類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

□ 合流制溢流污水減少量體積分?jǐn)?shù)：本項(xiàng)目改善了治理效果，但不改變排水頻率或排水量

3

合流制溢流污水合并/存儲(chǔ)管道

[6]合流制溢流污水存儲(chǔ)管道

在Chelsea St.和Charlestown的Mystic Tobin橋之間新建了兩座10'×17'儲(chǔ)水池，可臨時(shí)容納670,000加侖的離線污水。新建一座地上排水泵站。

□ 費(fèi)用： 14,287,800 美元

□水質(zhì)效益：最大限度地減少在BOS019的合流污水排放，以滿足B（CSO）類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（B類標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率大于95%）

□合流制溢流污水減少量體積分?jǐn)?shù)：100％

4

新建合流制溢流污水處理設(shè)施

[7]:增建合流制溢流污水處理設(shè)施

在原有的波士頓給排水委員會(huì)（BWSC）聯(lián)邦公園泵站基礎(chǔ)上增加了合流制溢流污水處理設(shè)施，包括精細(xì)過濾裝置，氯消毒裝置，脫氯裝置，容量達(dá)200萬加侖（約757萬升）的蓄水池。

□費(fèi)用：49,583,406美元

□水質(zhì)效益：對(duì)聯(lián)邦公園泵站排放至FortPoint通道BOS 070的污水進(jìn)行處理，以滿足B類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，包括殘余氯標(biāo)準(zhǔn)，使用原位滯留池降低排水頻率和排水量。

□合流制溢流污水減少量體積分?jǐn)?shù)：46％

5

改造排水管道

用30英寸（76.2公分）直徑管道替換18英寸（45.72公分）直徑的城市干線排水管道，擴(kuò)建48英寸（121.92公分）到66英寸（167.64公分）直徑的管道，減輕馬薩諸塞州水資源管理局的切爾西分支和里維爾擴(kuò)展區(qū)的排水管道負(fù)荷，修復(fù)了排水口CHE008，并在所有排水口安裝了用于控制漂浮物的下溢擋板。

□ 費(fèi)用：29,779,319 美元

□ 水質(zhì)效益：最大限度地減少合流制溢流污水排放，達(dá)到B級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（達(dá)標(biāo)率大于95%）

□ 合流制溢流污水減少量體積分?jǐn)?shù)：93％

6

局部改造水動(dòng)力

CAM005位置：在劍橋CAM005調(diào)蓄池和MWRA北查爾斯大都會(huì)污水管之間長(zhǎng)40英尺（約12.2米）、直徑24英寸（約61公分）的露天管道，擴(kuò)建一根54英寸（約137.2公分）直徑的連接管。

BOS017：在查爾斯城沙利文廣場(chǎng)新建了長(zhǎng)190英尺（約58米）直徑36英寸（約91公分）的管道，將當(dāng)?shù)貎筛�合流管道的污水分流至劍橋分支管道。此外，在比鄰沙利文廣場(chǎng)的位置，拆除了查爾斯城和劍橋分支之間的長(zhǎng)約10英尺的阻水裝置。

□費(fèi)用：2,294,549 美元

□水質(zhì)效益：最大限度地減少合流制溢流污水排放量， CAM005，BOS017排水口位置達(dá)到B類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（達(dá)標(biāo)率大于95%）

□合流制溢流污水減少量體積分?jǐn)?shù)：

CAM005（78%）, BOS017（99%）

7

排水口修復(fù)

擴(kuò)建直徑為48英寸（123公分）至66英寸（167.6公分）的排水管道，修復(fù)排水口CHE008，并在所有排水口安裝了下溢擋板，以控制漂浮物。

8

區(qū)域范圍的漂浮物控制

馬薩諸塞州水資源管理局用自動(dòng)控制堰替換了原來的靜態(tài)溢流堰；用直徑為48英寸（121.9公分）的虹吸管替換了Rindge 街直徑為30英寸（76.2公分）的溢流虹吸管；安裝了一個(gè)用于漂浮物控制的下溢擋板。

項(xiàng)目成效及展望

1

查爾斯河

1988年以來，這些項(xiàng)目已使查爾斯河流域的年均合流制溢流污水排放量減少了98％。查爾斯河已經(jīng)變得更加清潔，可以表現(xiàn)在以下方面：

• 現(xiàn)在查爾斯河可以安全地進(jìn)行劃船游玩。
• 查爾斯河的河鯡魚種群數(shù)量健康，為海洋漁業(yè)部門提供了魚類資源，也為馬薩諸塞州其他河流提供了充足的儲(chǔ)備。

改造后的其他污水處理系統(tǒng)能有效地向鹿島處理廠輸送更多的污水，大大減少了合流制溢流污水排放進(jìn)入查爾斯河。

此外，馬薩諸塞州水資源管理局也對(duì)位于查爾斯河大橋的溢流口設(shè)施進(jìn)行了升級(jí)改造，以優(yōu)化處理系統(tǒng)性能，并將排水對(duì)水生生物的潛在危害降至最低。

2

合流制溢流污水長(zhǎng)期控制和績(jī)效評(píng)估

截至2015年12月，馬薩諸塞州水資源管理局批準(zhǔn)的35個(gè)長(zhǎng)期控制項(xiàng)目已全部完工并投入運(yùn)營(yíng)。四個(gè)合流制的區(qū)域（BWSC、劍橋、切爾西和薩默維爾）繼續(xù)推進(jìn)雨污分流工作和雨水源控制工作（例如綠色基礎(chǔ)設(shè)施），從而減少雨水流入下水道系統(tǒng)。

[8]:查爾斯河流域合流制溢流污水控制效益圖

在波士頓港案例中，馬薩諸塞州水資源管理局完全遵照了聯(lián)邦法院制定的合流制溢流污水控制工程進(jìn)度表的兩個(gè)時(shí)間截點(diǎn)，于2017年11月發(fā)出公告，提案簽訂為期3年的建設(shè)后監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和性能評(píng)估項(xiàng)目的專業(yè)服務(wù)合同，以確保現(xiàn)狀排水符合批準(zhǔn)的LTVP和法院命令中的控制水平。工作范圍包括合流制溢流污水巡查，溢流計(jì)量，水力建模，系統(tǒng)性能評(píng)估和水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)估。

研究員：馬琦

環(huán)境工程碩士，現(xiàn)于邁阿密從事水資源設(shè)計(jì)相關(guān)工作

研究員：陳詩藝

芝加哥某咨詢公司從事場(chǎng)地以及其雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

翻譯員：王思瑩

畢業(yè)于新澤西理工學(xué)院

Junior Water Engineer

就職于Jacobs Engineering 紐約和新澤西辦公室

翻譯員：鮑子薇

現(xiàn)于南京工作，團(tuán)隊(duì)致力于流域水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目的咨詢服務(wù)工作

審核員：楊少杰

武漢大學(xué)環(huán)境科學(xué)碩士畢業(yè)，現(xiàn)居深圳，從事水環(huán)境治理工作

圖片來源

[1]:https://www.researchgate.net/figure/Combined-sewer-overflow-source-EPA_fig1_303665373

[2]:https://www.williams-syndrome.org/sites/williams-syndrome.org/files/NewEnglandFINAL.jpg

[3]:http://www.mwra.com/cso/mainimages/2014csomap.jpg

[4]http://www.mwra.com/cso/csoplan2005.pdf

[5]:http://www.mwra.com/03sewer/html/sewcso.htm

[6]:http://www.mwra.com/03sewer/html/sewcso.htm

[7]:http://www.mwra.com/03sewer/html/sewcso.htm

[8]:http://www.mwra.com/03sewer/html/sewcso.htm

參考文獻(xiàn)

·http://www.mwra.com/03sewer/html/sewcso.htm

文章內(nèi)容僅代表個(gè)人觀點(diǎn)，

與作者所在工作機(jī)構(gòu)無關(guān)