關(guān)于提高城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施出水水質(zhì)的探究

牟 寧，潘志穎

（1.遼寧省建設(shè)事業(yè)指導(dǎo)服務(wù)中心,遼寧 沈陽 110031；遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧沈陽 110015）

我省目前各市、縣及部分重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)均建成污水處理廠（設(shè)施），但因各種原因部分污水處理設(shè)施未能正常達標運行。造成這一原因的因素較多，經(jīng)費不足和較高的運行成本不失為一個重要原因。另外，即使達到一級A的出水標準，依然無法改善部分地區(qū)現(xiàn)有的水體水質(zhì)。因此，進一步提高污水廠出水水質(zhì)對改善我省水環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的意義。

1 我省污水處理行業(yè)基本情況

截止目前，全省已運行的城市污水廠134座，設(shè)計處理能力900.6萬t/d，平均運行負荷88.09%。處理工藝普遍采用“厭氧-缺氧-好氧法”（簡稱 A2O 法）和間歇活性污泥法（簡稱 SBR 法）等工藝為主的生化處理技術(shù)。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠近200座，設(shè)計處理能力近100萬t/d。國家重點監(jiān)控污水處理廠月監(jiān)督性監(jiān)測顯示，全省城鎮(zhèn)污水廠整體運行穩(wěn)定，達標排放率為 90%以上。

1.1 城鎮(zhèn)污水處理廠運行成本情況

全省城鎮(zhèn)污水廠的運行成本（運行費）主要由電費、藥劑費、設(shè)備維護及維修費、人員工資及管理費、污泥處置費、藥劑費和其他費用等構(gòu)成。

根據(jù)對全省年平均運行 350 d以上的污水廠數(shù)據(jù)統(tǒng)計測算，城鎮(zhèn)污水處理廠的平均運行成本約為 0.68 元/t。按建設(shè)規(guī)模統(tǒng)計，10 萬t以上的污水廠平均運行成本為0.64 元/t、5 ~10萬t的污水廠平均成本為 0.69 元/t、1~5萬t的污水廠平均成本為 0.78 元/t。按污水排放標準統(tǒng)計，以規(guī)模為 10 萬t/d、運行負荷率達到 80%以上的污水處理廠為例，一級 A 污水廠平均運行成本為 0.70 元/t；一級 B污水廠平均運行成本為 0.63 元/t；二級污水廠平均運行成本為 0.39 元/t。

由此可見，設(shè)計達到日處理能力1萬多t以上的污水處理設(shè)施噸水處理成本隨著處理規(guī)模的提高而降低，但是降幅并不明顯。但出水標準（一級A、一級B和二級出水）其噸水運行成本之間差距較大。

1.2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施運行成本情況

全省鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施普遍規(guī)模較小、工藝相對簡單。運行成本主要由電費、設(shè)備維修費、人員工資三部分組成。

按照處理工藝分為兩類，即常規(guī)生化法和生態(tài)法。據(jù)測算，生態(tài)法運行成本為 0.54 元/t；常規(guī)生化法受規(guī)模、工藝等因素影響成本波動較大，波幅在 0.70~1.7 元/t。根據(jù)規(guī)模和處理工藝進行成本測算的結(jié)果是：

（1）規(guī)模在 5000 t/d及以上的污水處理設(shè)施，按城市污水廠計算，成本為 0.70 元。

（2）規(guī)模 5000 ~ 1000 t/d以上的污水處理設(shè)施，對常規(guī)生化法測算，平均成本為 0.9元/t。

（3）1000 t/d以下污水處理設(shè)施，對常規(guī)生化法測算，平均成本為 1.3 元/t。

因為我省鄉(xiāng)鎮(zhèn)小型污水處理設(shè)施建設(shè)較晚，出水大都實現(xiàn)一級A標準，工藝多采用常規(guī)生化法。規(guī)模小、出水標準高、進水不穩(wěn)定、運行負荷低、單位運行成本高就成了鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的普遍特點。

1.3 城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施提標改造前后能耗情況對比

污水廠運行費用主要由電費、設(shè)備維修費、人員工資三部分構(gòu)成。一般來說，電費約占 40%~65%，設(shè)備維修費約占10%~25%，人員工資及管理費約占 10%~20%。但規(guī)模越小，人員工資及管理費所占比例就越高，甚至?xí)h遠超過電費或設(shè)備維修費。

相較于城市污水處理廠，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施普遍規(guī)模較小、工藝相對簡單、管理水平不高，運行成本在水廠提標改造后大幅提高。下面我們列舉紅透山鎮(zhèn)污水處理廠、南雜木鎮(zhèn)污水處理廠和永陵鎮(zhèn)污水處理廠改造前后噸水電耗情況進行比較，借以說明小型污水廠脫氮除磷環(huán)節(jié)對噸水能耗明顯增加。

紅透山鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計規(guī)模0.3萬t/d，提標改造前噸水電耗不足0.3度/t，提標后0.8度/t。永陵鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計規(guī)模0.1萬t/d，提標改造前噸水電耗0.25度/t左右，提標后0.4度/t。此外，藥劑費和設(shè)備維護維修也是運行費用增加的主要方面。我省大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施設(shè)計規(guī)模不足0.1萬t/d，這種情況導(dǎo)致噸水運行費用增加更為明顯。

2 關(guān)于優(yōu)化工藝以降低污水處理運行費用的思考

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果我們可以看出，提高出水標準后運行費用在規(guī)模較小的污水處理設(shè)施增加明顯。特別是設(shè)計規(guī)模在 5000 t/d以下的污水處理設(shè)施噸水處理成本同設(shè)計規(guī)模明顯呈負相關(guān)。其原因主要是在脫磷除氮環(huán)節(jié)，大污水廠可以通過調(diào)整工藝流程實現(xiàn)出水達標。規(guī)模較小的污水處理設(shè)施很難通過相同辦法解決這一問題。因此在建設(shè)小型污水處理設(shè)施時設(shè)計規(guī)模、出水標準和工藝一定要慎重，這樣才不至于產(chǎn)生財政難以負擔(dān)的運行費用。

目前，財政投入的不足已經(jīng)成為制約我省水污染治理工作的主要因素。所以有效降低污水處理成本，進一步提高出水水質(zhì)對于加強我省水環(huán)境治理有著重要意義。針對規(guī)模小、出水水質(zhì)標準要求高的污水處理設(shè)施，因為其高昂的運營費用導(dǎo)致很多地方在財政上不堪重負。如果在污水廠提標改造過程中，對部分符合條件的污水處理設(shè)施采用將污水處理設(shè)施和各種類型的土地處理和穩(wěn)定塘等自然凈化技術(shù)相結(jié)合的方法。即排出污水處理廠的污水經(jīng)過二級強化處理后不但有效去除污水中的碳源，且可以實現(xiàn)脫磷除氮的目的。這種既可以提高出水水質(zhì)，又不會大幅度提高運行費用的方法非常適合我省實際情況。

3 土地處理系統(tǒng)特點及適用范圍

污水土地處理系統(tǒng)的價值就是實現(xiàn)污水處理設(shè)施深度處理部分的功能，這也是污水處理成本構(gòu)成的主要部分。它屬于污水自然處理范疇，主要指污水有控制地投配到土地上，通過土壤—植物系統(tǒng)物理的、化學(xué)的、生物的吸附、過濾與凈化作用和自我調(diào)控功能，使污水可生物降解的污染物得以降解、凈化。氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)和水分得以再利用，促進綠色植物生長并獲得增產(chǎn)。污水土地處理系統(tǒng)是人工規(guī)劃、設(shè)計與自然凈化相結(jié)合，以及水處理與利用相結(jié)合的環(huán)境系統(tǒng)工程，一般可分為慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地處理和地下滲濾系統(tǒng)五種工藝，其中濕地處理系統(tǒng)主要依據(jù)生態(tài)單元而定名，其他系統(tǒng)則是依據(jù)水流路徑而定名。不同的土地處理類型具有不同的工藝條件、工藝參數(shù)和場地要求。

污水土地處理系統(tǒng)因其具有投資少、能耗低、成本低等特點，因此在許多國家得到了運用和發(fā)展。土地處理系統(tǒng)會根據(jù)處理目標和處理對象選擇不同的工藝，像慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流和地下滲濾等工藝類型均是土地處理系統(tǒng)中最為常見的類型。其中地表漫流系統(tǒng)和地下滲濾系統(tǒng)較為適合我省實際情況。各種工藝在污水處理過程中，對其處理的程度、工藝參數(shù)等方面差異較大，因此必須結(jié)合各地實際情況。

3.1 地表漫流系統(tǒng)

地表漫流系統(tǒng)是將污水控制于地表，使其在緩慢流動的過程中得到凈化的污水土地處理系統(tǒng)。與其他污水土地處理系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)需要在具有緩坡和低滲透性土壤的場地內(nèi)運行，場地內(nèi)常以種植牧草為主，由于水力停留時間短且土壤的滲透率低，污水由于蒸發(fā)和滲漏而損失的部分較少，大部分污水經(jīng)過處理后匯入排水溝中。該種處理系統(tǒng)對土壤的滲透性要求較低，處理過程簡單且對預(yù)處理要求低，適用于多種污水。經(jīng)過其處理的污水可以達到二級排放標準，處理后的污水也適用于回用。但其容易受到氣候和水量的影響，且對坡面設(shè)計的要求較高。這種工藝相對適合于遼寧西部缺水地區(qū)，比較典型的例子如阜新泡子鎮(zhèn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠出水常年穩(wěn)定達標。

3.2 地下滲濾系統(tǒng)

地下滲濾系統(tǒng)是指利用預(yù)先的埋置將污水投配至一定深度的土層中，污水經(jīng)過緩慢的滲濾作用得到凈化。地下滲濾系統(tǒng)的特點在于其土層需要具有一定的構(gòu)造和良好的滲透性，通常需要對場地進行人工改造。通過布水管的污水緩慢滲入周圍的碎石和砂土層中，在土層中由于毛細管作用進行著擴散，同時土壤中的過濾、吸附以及一些生物作用對污水起到了凈化作用。

其作用與慢速滲濾系統(tǒng)類似，同樣具有水力停留時間長、處理效果好的特點，運行簡單穩(wěn)定，氮磷去除率高。且由于是采用地下布水的設(shè)計，不會影響地面的景觀，可與原本的綠化和生態(tài)景觀相結(jié)合，具有更強的適用性。缺點在于工程建設(shè)較復(fù)雜，較其他幾種系統(tǒng)需要更多的前期投資，且對前處理要求較高，負荷較小，否則容易造成土壤堵塞。這一工藝現(xiàn)在桓仁水廠有應(yīng)用。在沈陽渾南應(yīng)用規(guī)模較大，主要用于處理河水，項目投產(chǎn)后對斷面水質(zhì)提升效果明顯。

4 結(jié)語

土地處理系統(tǒng)作為污水處理的重要組成部分，對污水廠出水的進一步凈化具有明顯的成本優(yōu)勢。在國外很多這類項目也都是對經(jīng)過二級處理后的污水進行再處理。特別是對規(guī)模較小的污水處理設(shè)施，其優(yōu)勢就在于去除氮磷等污染物的成本較低。如果能因地制宜積極發(fā)展復(fù)合工藝，相應(yīng)減少系統(tǒng)對環(huán)境的依賴，該技術(shù)將會得到推廣。特別是對于零散居民區(qū)、風(fēng)景區(qū)和干旱少雨地區(qū)具有廣闊應(yīng)用前景。目前，在國內(nèi)比較成功的大型項目包括成都市活水公園和深圳的洪湖公園。我省該類工程案例還不是很多，但運行比較穩(wěn)定，隨著技術(shù)進步和工藝改良未來土地處理系統(tǒng)必將有更大的應(yīng)用空間。