【他山之石】英国泰晤士河治理

泰晤士河治理历程


01
泰晤士河简介

泰晤士河是英国著名的“母亲”河,全长402公里,横贯英国首都伦敦与沿河10多座城市,流域面积13000平方公里。18世纪的泰晤士河是著名的鲑鱼产区,河水清澈见底,水产丰富。

从伦敦西部的Teddington至Southend东部的Shoebury为泰晤士河感潮段及河口地区,长约100公里,河宽从较上游的100米逐渐增加到7公里,平均深度从2米到10米不等。Teddington堰是官方确定的潮汐界限,其上为淡水河段,其下为感潮河段,受潮汐影响。从Teddington堰溢流的水量一般保持在800万吨/天,干旱期则减少至20万吨/天。与上、中、下游相比,泰晤士河感潮段及河口地区曾经受到的污染最严重,治理成效最显著。

到了19世纪,随着英国资本主义工业的发展,泰晤士河的水质同趋恶化。由于水质的严重污染,1832—1886年的50多年里,伦敦共爆发了4次流行性霍乱,仅1849年一次就有1-4万人死亡。20世纪20年代后,英国各大河沿岸工业更加集中,工业废水连同生活污水一起排入泰晤士河,造成河流严重缺氧。特别是1953年,河流下游的溶解氧降至历史最低水平,许多河段在夏季出现了严重的黑臭现象。


02
治理方案

泰晤士河感潮段周边大型污水处理厂出水对其水质影响非常大,污水处理厂处理设施、处理能力及处理深度的提高将有效改善感潮段水质。雨污混合水溢流问题一直比较严重,是造成暴雨期间水质恶化的主要原因。为了改变这种状况,英国政府投入了大量资金,采取如下方式治理。

(一)成立机构加强流域管理

20世纪60年代英国政府成立了泰晤士河水务局,隶属环境部,是泰晤士河流域进行统一规划与管理的权力性机构。尤其值得注意的是,泰晤士河水务局雇员中有20%的人员从事研究工作。水务局设有专门研究部门,能随时处置和研究各种急迫问题。

1974年,包括泰晤士水务局在内的10个流域水务局建立。1989年,水务局全部实现了私有化改革。在英国的水务局私有化的同时,英政府加强了环境署对流域水质污染情况的监督管理,并设立水务署,负责用户投诉,监控水务公司的财务运作及执行服务标准情况。

(二)治理措施

1.改扩建污水厂,提高处理深度。在20世纪60年代和70年代期间,对伦敦东南部的Crossness和伦敦东部的Beckton的两个主要污水处理厂进行了改造,除此之外,还将1936年以后在泰晤士河流域兴建的190多个小型污水处理厂合并成15个较大的处理厂,并进行了大规模的改建、扩建和重建。

Beckton污水厂是目前欧洲最大的污水处理厂,主要承担泰晤士河北岸300平方公里范围内的工业污水和伦敦市240万人口的生活污水处理。从1889年开始用简单的沉淀法处理污水,逐步改建、扩大、完善,到今天实现了现代化可进行三级处理,经历了整整100年,处理能力达240万吨/天。Crossness污水厂建于20世纪60年代初,早期设计处理量为32万吨/天,出水BOD 20毫克/升,ss 30毫克/升,但不去除氨氮。改扩建后处理水量提高到45万吨/天,同时增加了硝化反应池,具备脱氮能力。1935年,为了使污水处理厂的分布更趋于合理,新建了Mogden污水厂,代替泰晤士河感潮段上游27座小型污水厂,当时设计处理水量为30万吨/天,处理后的污水直接排入泰晤士河。经过多年不断改进,目前Mogden污水厂已成为伦敦第二大污水处理厂,日处理污水量50万吨,服务人口180万,出水水质也比过去有了很大提高,特别是枯水季节,氨氮浓度一般都控制在1毫克/升以下。

1980年间由于Beckton、Crossness、Mogden等污水厂的扩建和更新,排入泰晤士河感潮段及河口地区的污染负荷减少了90%。可以说,污水处理厂出水水质的提高是泰晤士河水质明显改善的直接原因之一。

2.曝气复氧减轻暴雨污水排放影响。通过综合比较,英国政府最终使用曝气复氧船对河水进行人工曝气复氧来提高暴雨期间水体溶解氧的浓度,减轻暴雨对水质造成的不利影响。这种方法投资运行费用低,充氧效果比较好,降低了污染负荷,恢复水体生态修复功能。

资料图:曝气船进行曝气作业

1989年,泰晤士河上第一艘曝气复氧船“Thames Bubbler”下水运行。该船船体长50.5米,水线面船宽10米。水质自动监测站每15分钟测定一次DO值,试验船根据他们的数据第一时间到达溶解氧下降最大的区域进行充氧。该船充氧能力为30吨/天,建造费用350万英镑,年运行费用25万英镑。1989年,Bubbler工作了34天;1993年夏季由于较干旱和凉爽,只使用了一次;1994年到1997年平均每年使用6天。自从1989年Bubbler投入使用后泰晤士河感潮段及河13地区就没有再出现鱼类大面积死亡现象。

1997年,另一艘与“Thames Bubbler”充氧能力相同的曝气复氧船“Thames Vitality—F”下水试运行。这两艘曝气复氧船构成了泰晤士河上的一道风景线,有效提高了暴雨期间河口水体溶解氧浓度,避免了鱼类的大面积死亡。


03
小结

泰晤士河的治理仅仅运用了截流排污、生物氧化、曝气充氧等常规措施就取得了明显效果,而治理成功的关键在于管理上进行了大胆的体制改革及科学的管理方法,被欧洲称为“水工业管理体制上的一次重大革命”。即将全流域200多个管水单位合并建成泰晤士河水务管理局,统一管理各种业务,这保证了水资源按自然规律进行合理、有效保护和开发利用,杜绝用水浪费和水环境遭到破坏。对泰晤士河流域分区实行不同的环境质量目标,以伦敦桥和Canvey岛为分界点,对水体中DO质量浓度提出不同的要求,泰晤士河的治理目标是为了保护生物的生存,并以DO为主要控制目标。

经过约150年的治理,英国政府共投入300多亿英镑,1955-1980年总污染负荷减少了90%,枯水季节DO最低点依然保持在饱和状态的40%左右。上世纪80年代,河流水质已恢复到17世纪的原貌,达到饮用水水源水质标准,已有100多种鱼和350多种无脊椎动物重新回到这里繁衍生息。

目前,伦敦的下水道同时承载未处理的污水和雨水,由于它的流量有限,加之伦敦降雨量又大,排污系统无法及时排掉雨水,经常造成携带生活垃圾的雨水流入泰晤士河,严重威胁泰晤士河生态系统。为此,英国政府宣布将耗资20亿英镑,于2020年前在伦敦地下80m处修建一条长达32km的污水水道,这将改变泰晤士河水污染现状,进一步改善泰晤士河水质。




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