昔日臭水沟，变身城市“绿腰带”。这其中凝结了中国工程院院士、我校环境与科学工程学院教授徐祖信及其团队的科技贡献。在前不久举行的2019年度上海市科学技术奖励大会上，徐祖信院士领衔的“管网高覆盖率城市河流污染治理关键技术研究与示范应用”项目荣获科技进步一等奖。“项目成果应用于国内60多个重污染河流综合治理工程，福州‘治水’工程是示范应用之一。”徐祖信院士告诉记者。
福州市仓山区主要河道水环境改善前后对比
我国城市排水管网覆盖率高达90%以上，与欧美国家相近，但仍有部分城市河流存在终年黑臭、反复黑臭、雨天黑臭问题，原因何在？
“污染在河里，但污染源在岸上。”徐祖信院士说，“主要是管网问题。排水管网破损、雨水管与污水管混接错接、污水溢流，以至于在如此高的管网覆盖率背景下，截污工程效益不高，污水直排河道造成严重污染。”
“要打赢黑臭水体治理攻坚战，让老百姓在绿水青山中有更多获得感和幸福感，管网问题必须解决。”十余年来，徐祖信院士坚持把论文写在水污染防治攻坚战这一国家重大战略需求实践中，带领团队持续深耕城市水环境治理，自主创新研发关键技术体系，取得了一系列创新性成果。
管网问题造成雨天黑臭
徐祖信院士介绍，解决管网问题面临三大难点：管网问题检测、初期雨水污染控制和溢流污染治理。“比如检测，城市排水管网，有地下水渗漏、有施工质量造成的管网破损、有城市发展初期遗留下来的雨水管与污水管混接错接，对于这些问题，传统的检测手段是机器人+摄像头，需要提前报备封路、清理管道中的淤积物、检测时要堵住管道两端等等，不仅工序繁琐耗时长，而且成本很高，每公里高达25万元。”
经过科研攻关，徐祖信团队首次建立了不同来源水质特征表达方法，通过数学模型解析，实现快速识别问题管段、污染物来源和水量来源。“我们的技术，不用封路和清理管道，可以在带水环境下全天候检测，检测成本同比可减少50%，还可以分析不同来源的水量数据。”
排水管网问题数字化识别技术应用
为何要对初期雨水进行控制？原来，主要是为了控制降雨初期雨水中的污染物浓度。“降雨初期，雨水管道中的‘雨水’所含污染物浓度较高。首先，雨水冲刷路面带来大量污染物；其次，平时沉积在雨水管道底部的污染物受雨水冲刷泛起；此外，部分混接错接在雨水管中的污水也会带来污染物。雨天‘零存整取’，混合后排入河道，造成冲击性污染，难于控制。”
为此，团队研发了管网沉积水力自动冲刷装置，创新强化初期雨水旋流分离技术，解决了管网沉积污染控制难题。“人工维护管网，可能一年1～2次。水力自动冲刷装置，从‘大动脉’到‘毛细血管’，都能兼顾，哪里容易淤积就设置在哪里，晴天随时能冲走沉积的污染物。”
强化旋流分离技术示范应用
“排水管道溢流，也是河道污染的重要原因之一。”徐祖信院士介绍，目前城市有两套不同的排水体系，一套是污水管与雨水管分开，另一套只有一根管道，谓之合流。“比如合流排水系统，通常会在水体沿岸增设截留干管，并在末端建污水处理厂。晴天、初雨和小雨，所有污水送到污水厂，处理后排入水体。随着雨量增加，水流量超过截留干管输送能力，就会出现溢流，污水经溢流井直接进入水体。雨天溢流水质跟国外比，细颗粒物组分更高。”针对这个难点，团队研发了污水溢流控制浓度和调蓄体积定量分析设计方法，创新高浓度纳米曝气净化技术，解决了溢流污染控制难题。
据悉，项目取得授权专利27项，主编和参编国家、行业标准/规范11部，解决了近百个城市排水片区、超过1万公里排水管网的污染排放问题，削减排水管网直接入河有机污染物8.86万吨/年。
值得一提的是，城市水污染治理“卡脖子”难题的突破，受惠的并不仅仅是国人。“这是我国高速城市化发展进程中产生的阶段性独特问题，也是发展中国家城市水污染的共性问题。”徐祖信院士说。
2019年3月，联合国人居署与同济大学在第四届联合国环境大会上联合发布《加强河流污染治理，实现城市可持续发展：中国和其他发展中国家的经验》报告，徐祖信院士是该报告的第一责任作者。联合国副秘书长迈穆娜·穆赫德·谢里夫对徐祖信院士团队在城市水污染控制和水环境改善方面的工作给予高度赞扬，“中国治理污染河道的成功经验为其他发展中国家提供了范例，希望该报告可以帮助发展中国家决策者了解中国河流污染治理经验，高度重视可持续污水管理以及重污染河流的恢复。”（魏丹）
