東北地區(qū)城市污水廠運(yùn)營狀況與穩(wěn)定運(yùn)行對策

郭靜波，馬 放，李云生，山 丹，夏 罡，趙 娜，薛 婕

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，150090哈爾濱，mafang@hit.edu.cn;2.東北電力大學(xué)建筑工程學(xué)院，132012吉林吉林;3.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，100012北京;4.中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究總院，130021長春;5.中國環(huán)境科學(xué)研究院，100012北京)

保護(hù)水環(huán)境、防治水污染是保障人民身體健康和振興東北老工業(yè)基地的首要任務(wù)［1-4］.為進(jìn)一步推進(jìn)東北地區(qū)水污染防治工作，確保松花江流域及遼河流域的水環(huán)境安全，促進(jìn)東北地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，以遼寧、吉林及黑龍江3省13個(gè)重點(diǎn)城市的32家典型城市污水處理廠為例，分析了目前東北地區(qū)污水處理廠的運(yùn)營現(xiàn)狀及在運(yùn)行管理中普遍存在的問題，在技術(shù)層面和管理層面提出了東北地區(qū)城市污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的對策.

1 調(diào)查范圍及主要內(nèi)容

調(diào)查共涉及了東北地區(qū)13個(gè)重點(diǎn)城市(鞍山、大連、錦州、沈陽、撫順、本溪、長春、吉林、哈爾濱、牡丹江、大慶、佳木斯、齊齊哈爾)的32家典型污水處理廠.調(diào)查的主要內(nèi)容包括城市污水處理廠的處理工藝、設(shè)計(jì)規(guī)模與實(shí)際處理水量、污水廠來水構(gòu)成及進(jìn)水水質(zhì)、污水出水水質(zhì)和污水廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)、污泥的產(chǎn)量及處理處置等情況.

2 污水處理廠的概況及運(yùn)營現(xiàn)狀

2.1 污水處理廠規(guī)模

32家污水處理廠中，規(guī)模在5～20×104t/d的中型污水處理廠有17家，規(guī)模在20～40× 104t/d的大型污水處理廠有7家，規(guī)模在5× 104t/d的小型污水處理廠有8家.由此可見，中小型城市污水處理廠的建設(shè)呈逐年增多的趨勢，做好中小型城市的水污染防治工作是今后東北地區(qū)協(xié)調(diào)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)舉措之一.

2.2 污水處理工藝

做為一種經(jīng)濟(jì)、高效的污水處理法，以生化法為主體的污水處理工藝是目前東北地區(qū)城市污水處理廠采用的主流工藝，其中以活性污泥法A/O工藝和SBR工藝(包括CAST工藝)為主，其次是生物膜工藝和自然生物處理工藝，極少數(shù)污水處理廠采用了物理法(見圖1).總體來看，各污水廠基本做到了結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況、因地制宜地選擇相應(yīng)的污水處理工藝.

圖1 東北地區(qū)污水處理廠工藝類型

2.3 污水處理廠實(shí)際處理水量

調(diào)查的32家污水處理廠中，除一家污水處理廠處于調(diào)試階段、另外兩家分別由于運(yùn)營資金不到位和設(shè)備故障停產(chǎn)外，其他29家污水處理廠均正常投入使用.其中基本或完全滿負(fù)荷運(yùn)行的污水廠為12家，實(shí)際處理水量為設(shè)計(jì)規(guī)模70%～85%的污水廠為8家，另外有兩家污水廠超負(fù)荷運(yùn)行(見圖2).可見，設(shè)計(jì)規(guī)模與實(shí)際處理水量還存在著一定的脫節(jié)現(xiàn)象.

2.4 污水處理廠來水構(gòu)成及進(jìn)水水質(zhì)

調(diào)查的32家污水廠為主要服務(wù)于城市人口的城市污水處理廠，除一家2008年初新建成的污水廠為分流制的排水制度外，其他污水廠均為合流制.絕大多數(shù)污水處理廠進(jìn)水的COD質(zhì)量濃度為200～500 mg/L，NH3-N為20～50 mg/L，TP為1.5～5.0 mg/L，TN為30～50 mg/L.如圖3所示，除5家污水廠工業(yè)廢水所占比例不詳外，29家正常投入使用的污水廠中有16家的進(jìn)水中均混有一定比例的工業(yè)廢水(4.5% ～50.0%不等).另有兩家污水處理廠存在著來水底物嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，系統(tǒng)長期低負(fù)荷運(yùn)行，污水處理設(shè)施利用率極低，造成了能源和資源的巨大浪費(fèi).

圖2 污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模與實(shí)際處理水量

圖3 城市污水處理廠進(jìn)水中工業(yè)廢水比例

2.5 污水處理廠出水水質(zhì)及執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)

除2008年初新建成的一家污水處理廠(即采用分流制的污水處理廠)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級B的標(biāo)準(zhǔn)外，其他污水處理廠均執(zhí)行二級排放標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)污水處理廠均能做到達(dá)標(biāo)排放.同時(shí)，由于管理和操作得當(dāng)，目前執(zhí)行二級排放標(biāo)準(zhǔn)的16家污水處理廠的出水水質(zhì)能夠達(dá)到或優(yōu)于一級B的標(biāo)準(zhǔn).但是，由于設(shè)備老化、維修不及時(shí)、資金不到位等原因，仍然有3家污水處理廠的出水不能滿足相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn).

目前，有48%的污水處理廠尚未進(jìn)行TP、TN等營養(yǎng)指標(biāo)的監(jiān)測，所有污水處理廠均無對動(dòng)植物油、石油類、陰離子表面活性劑、色度、糞大腸菌群數(shù)這5項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù).調(diào)查過程中還發(fā)現(xiàn)，盡管做為緩解城市水資源短缺的一項(xiàng)重要舉措，僅有4家污水處理廠進(jìn)行了處理污水的回用，且回用量較小，主要用于景觀用水，其余各污水處理廠的處理水則直接排放到受納水體.

2.6 污水處理廠污泥產(chǎn)生及處理處置情況

各污水處理廠由于處理規(guī)模、來水構(gòu)成及工藝的差異，日產(chǎn)污泥量及噸水污泥產(chǎn)量差異較大(見圖4).其中大多數(shù)污水處理廠的噸水污泥產(chǎn)量在0.5～0.7 kg/t，傳統(tǒng)活性污泥法產(chǎn)泥量較大，生物膜法、SBR法CAST工藝產(chǎn)泥量相對較少.少數(shù)污水處理廠由于工藝運(yùn)行得當(dāng)，污泥產(chǎn)量低于平均水平.

除一家污水處理廠外，各污水處理廠脫水處理后的污泥含水率均在80%以下.但調(diào)查的29家污水處理廠投入運(yùn)行的污水處理廠中，僅有10家污水處理廠對剩余污泥進(jìn)行了合理的處理和處置.其他污水處理廠的剩余污泥均未按要求進(jìn)行衛(wèi)生填埋，有的甚至堆放在未設(shè)任何防滲措施的廠區(qū)內(nèi)、廠區(qū)周邊或未辦理環(huán)評審批手續(xù)的堆放場或天然坑道，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的二次污染.

圖4 不同污水處理工藝的污泥產(chǎn)量

3 存在的問題

3.1 企業(yè)運(yùn)營管理水平參差不齊

在調(diào)查的污水處理廠中，以BOT模式投資建設(shè)的污水處理廠運(yùn)營情況普遍良好，BOT方式解決了污水處理廠建設(shè)資金緊、運(yùn)營效率低的問題［5］.但是，不少企業(yè)的運(yùn)營管理水平還有待提高.主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1)污水處理廠的基本控制項(xiàng)目為化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、懸浮物(SS)、總氮(以N計(jì))、氨氮(以N計(jì))、總磷、pH 7項(xiàng)指標(biāo)，缺乏對動(dòng)植物油、石油類、陰離子表面活性劑、色度、糞大腸菌群數(shù)5項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測.同時(shí)，有很大一部分污水處理廠日常監(jiān)測的指標(biāo)只有化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)、氨氮(以N計(jì))，其余指標(biāo)不能做到每日監(jiān)測，監(jiān)測頻率低，監(jiān)測項(xiàng)目少.

2)多數(shù)污水廠只具備簡單的如流量、溫度、溶解氧等在線監(jiān)測設(shè)備，尚未安裝能及時(shí)反應(yīng)水質(zhì)的在線監(jiān)測設(shè)備，且絕大多數(shù)污水處理廠不能提供排放口下游監(jiān)測斷面的水質(zhì)數(shù)據(jù).

3)轄區(qū)內(nèi)污水處理收費(fèi)體系不完善，污水處理廠存在著經(jīng)費(fèi)不能及時(shí)到位、缺乏穩(wěn)定可靠的運(yùn)營資金來源等問題.

4)污水處理廠都不同程度地存在著設(shè)備老化快、維修不及時(shí)的問題，隨之導(dǎo)致了一系列的出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、污泥得不到及時(shí)處理等問題.

3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)無法滿足實(shí)際的水質(zhì)及水量

污水處理廠實(shí)際的進(jìn)水水質(zhì)和水量是不斷變化的，大多數(shù)污水處理廠目前仍然按照污水廠建設(shè)之初確定的相關(guān)參數(shù)運(yùn)行，對處理單元運(yùn)行工況的調(diào)整和設(shè)備的開停無法做到?jīng)Q策的科學(xué)化，因而“出水超標(biāo)”的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生.另外，一部分污水處理廠存在著不同程度的設(shè)計(jì)規(guī)模與實(shí)際情況相脫節(jié)的現(xiàn)象，一方面流域內(nèi)仍有部分污水未經(jīng)截留，直接排入受納水體，水污染治理設(shè)施未能得到合理有效的利用;另一方面，水處理設(shè)施長期超負(fù)荷運(yùn)行，將會導(dǎo)致一系列的出水水質(zhì)惡化及運(yùn)行不穩(wěn)定等問題.

3.3 缺乏技術(shù)保障，有待建立科技創(chuàng)新平臺

大多數(shù)污水處理廠僅具備簡單的污染指標(biāo)檢測設(shè)備，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)是企業(yè)工作的重點(diǎn).幾乎所有污水處理廠都無與其有著長期合作的技術(shù)支持單位，一旦污水處理中出現(xiàn)了突發(fā)性事件或各種原因所導(dǎo)致的系統(tǒng)非正常運(yùn)行，由于污水處理廠自身技術(shù)人員科研素質(zhì)的局限性，污水處理廠缺乏強(qiáng)有力的技術(shù)保障，將無法在短期內(nèi)得到相應(yīng)的合理可行的解決方案，從而將導(dǎo)致一系列運(yùn)行及管理上的問題.污水處理廠有待建立科技創(chuàng)新平臺，積極探索和借鑒先進(jìn)的研究成果，從技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”的目標(biāo).

3.4 排水體制不健全

除2008年初新建的一家污水處理廠實(shí)施了分流制的排水制度外，其他污水廠均采用生活污水、雨水甚至工業(yè)廢水混合排放的合流制排水制度，且存在著排水管網(wǎng)不完善的現(xiàn)象.因此，多數(shù)城市污水廠均有一定量的工業(yè)廢水排入，而個(gè)別污水處理廠存在著進(jìn)水底物不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致了諸如污泥膨脹、脫氮除磷效果不理想等問題.

3.5 污水回用率低

本次調(diào)查的32家污水廠中，僅有少數(shù)幾家污水處理廠部分處理出水用于廠區(qū)景觀用水和回灌，其他部分污水廠雖然有污水回用項(xiàng)目規(guī)劃，但并未籌建或投入運(yùn)行.因此，東北地區(qū)的廢水回用仍處于起步階段，呼聲高，落實(shí)難，缺乏相應(yīng)的技術(shù)支撐和政府支持.

3.6 污泥處理處置不當(dāng)

29家運(yùn)行的污水處理廠中，僅有10家污水處理廠對剩余污泥進(jìn)行了合理的處理及處置.其他19家污水處理廠的剩余污泥雖已運(yùn)輸?shù)街付ǖ膱龅?，但相?yīng)的場地均未達(dá)到衛(wèi)生填埋的標(biāo)準(zhǔn)，有幾家污水處理廠的污泥甚至隨意堆放到廠區(qū)周圍和郊區(qū)無防滲、無滲瀝液收集和處理設(shè)施的坑道或農(nóng)田附近.同時(shí)，盡管多數(shù)污水處理廠建有污泥消化裝置，但均因存在著消防隱患未投入使用.因此，東北地區(qū)的污泥處理處置情況仍不容樂觀.

4 城市水污染防治對策

針對上述問題，結(jié)合東北地區(qū)的區(qū)域特征和城鎮(zhèn)污水處理廠的實(shí)際運(yùn)營情況，對“十一五”未來兩年及“十二五”期間東北地區(qū)污水處理廠的運(yùn)營及水污染防治提出以下幾點(diǎn)建議.

4.1 改進(jìn)運(yùn)營模式，鼓勵(lì)各類主體參與污水廠的投資與運(yùn)營

轉(zhuǎn)變政府的職能，確立政府作為監(jiān)管者的位置，通過競爭選擇運(yùn)營的主體，推動(dòng)污水處理行業(yè)向著投資多元化、運(yùn)作市場化的方向發(fā)展［6-7］.運(yùn)營主體作為獨(dú)立的企業(yè)，和政府之間通過經(jīng)濟(jì)合同或特許經(jīng)營協(xié)議，形成了相對獨(dú)立的關(guān)系.通過特許經(jīng)營，政府履行自己的義務(wù)，支付污水處理費(fèi)，同時(shí)，加強(qiáng)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)監(jiān)控，杜絕上游企業(yè)非法超標(biāo)排污，保障進(jìn)水水質(zhì)達(dá)到要求，避免突發(fā)性污染事件的發(fā)生;另一方面，污水處理廠必須按照特許經(jīng)營合同，根據(jù)國家和地方環(huán)境保護(hù)要求安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，與環(huán)境保護(hù)部門聯(lián)網(wǎng)，完善污水排放控制體系，保證污水處理設(shè)施的穩(wěn)定高效運(yùn)行.

4.2 加快建設(shè)污水收集管網(wǎng)，完善排水體制

排水管網(wǎng)規(guī)劃在整個(gè)城市污水處理工程規(guī)劃和建設(shè)中是十分重要的環(huán)節(jié)［8-9］.目前，有相當(dāng)一部分污水處理廠沒有發(fā)揮其應(yīng)有的功能.在未來兩年和下一個(gè)五年計(jì)劃里必須抓住重點(diǎn)，改變決策和投資的思路，做到廠網(wǎng)并舉，管網(wǎng)優(yōu)先.另外，在加快污水收集管網(wǎng)建設(shè)的同時(shí)，做好清污分流工作，完善排水體制，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，提高現(xiàn)有污水處理設(shè)施的利用率和凈化效能，減少污染物排放總量，合理保護(hù)水資源.

4.3 推進(jìn)自主創(chuàng)新，鼓勵(lì)校企合作

通過政府引導(dǎo)的方式，鼓勵(lì)污水處理廠與高校合作，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，大力推進(jìn)自主創(chuàng)新，將系統(tǒng)、先進(jìn)的科研成果與踏實(shí)、實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，加快技術(shù)孵化.如與傳統(tǒng)的有機(jī)、無機(jī)絮凝劑相比，利用生物技術(shù)從微生物體或其分泌物提取、純化而獲得的微生物絮凝劑具有成本低、絮凝效果好、絮體易于分離、易生物降解、無二次污染、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的共贏［10-11］;好氧脫氮技術(shù)使硝化反硝化反應(yīng)在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，從而簡化了生物脫氮工藝，極大地拓展了生物脫氮的應(yīng)用［12］;采用投加復(fù)合生物菌劑的生物增強(qiáng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)寒冷地區(qū)城市污水處理廠生化系統(tǒng)的低溫快速啟動(dòng)和低溫工業(yè)廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，從而大大縮短了工藝調(diào)試周期，提高了生化系統(tǒng)的污染物去除效果和運(yùn)行穩(wěn)定性［13-14］.

4.4 推進(jìn)污水的資源化，實(shí)現(xiàn)城市水資源健康循環(huán)

要盡快制定城市水資源綜合利用規(guī)劃，加強(qiáng)雨水、污水的回收利用，因地制宜抓緊制定適合東北地區(qū)具體情況的中水回用技術(shù)措施，加快污水處理技術(shù)創(chuàng)新，大力推廣“中水”回用技術(shù)［15］.同時(shí)，積極拓寬污水資源化項(xiàng)目融資渠道，推動(dòng)污水資源化項(xiàng)目企業(yè)化運(yùn)營管理，逐步建立社會投資、政府補(bǔ)助、市場補(bǔ)償和新型投融資體制.從全局出發(fā)，把污水資源化工作納入地方國民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃及流域水資源開發(fā)利用總體規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)城市水資源健康循環(huán).

4.5 積極探索污泥減量化與資源化渠道

污泥的合理處理和處置是真正實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)污水中污染物減量化和污水資源化的重要保障.污泥管理的重心應(yīng)當(dāng)前移到“源頭控制”和“源頭分流”上來，遵循減量化為主，資源化、無害化和末端處置為輔［16-17］的原則.在進(jìn)一步調(diào)研的基礎(chǔ)上，加大科研人員和資金的投入，兼顧經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益，探索污泥減量化和資源化的可行性方案，盡快解決污水處理廠污泥消化裝置存在的技術(shù)問題，加快城市污水處理廠污泥消化設(shè)施的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化與減量化，從根本上減少污水處理對環(huán)境造成的二次污染.

4.6 完善水廠管理體制，提高從業(yè)人員業(yè)務(wù)水平

進(jìn)一步完善水廠的管理體制，提高從業(yè)人員的業(yè)務(wù)水平，提高水質(zhì)檢測能力，加強(qiáng)水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)檢測力度，健全水質(zhì)檢測體系，注重設(shè)備設(shè)施的維護(hù)和維修，使污水廠各運(yùn)行管理環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、程序化、制度化，盡量降低人為因素的干擾和影響，最大限度地調(diào)動(dòng)員工的工作積極性和責(zé)任感，完善水廠的運(yùn)行管理，保障污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行.

5 結(jié)語

“十一五”以來，國家以解決影響經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展特別是嚴(yán)重危害人民健康的突出問題為重點(diǎn)，在“三河三湖”等重點(diǎn)流域和區(qū)域水污染的防治和城市污水處理設(shè)施的建設(shè)中取得了一定的成效.“十二五”期間，在總結(jié)和分析東北地區(qū)典型城市污水處理廠運(yùn)行現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，為了保證其穩(wěn)定運(yùn)行，在技術(shù)層面上，應(yīng)著重于完善污水配套管網(wǎng)建設(shè)、對現(xiàn)有部分工藝設(shè)備落后的污水廠進(jìn)行工藝升級改造、加強(qiáng)污泥處理處置、加大污水再生利用設(shè)施建設(shè)四方面;在管理層面上，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)推進(jìn)污水處理的機(jī)制和體制改革，開放市場，鼓勵(lì)民營和外資參與污水處理設(shè)施的投資、建設(shè)和運(yùn)營，建立污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營的良性循環(huán)機(jī)制，推動(dòng)?xùn)|北老工業(yè)基地經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展.

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