集中式污染治理產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與排污節(jié)點分析

劉 敏 劉 燦 李 曉 金 旺 楊海蓉

0 引言

開展污染源普查是生態(tài)環(huán)境保護工作的基礎(chǔ)，2017 年起，第二次污染源普查在全國啟動，這是在我國進入全面建成小康社會決勝階段，下定決心去產(chǎn)能、調(diào)結(jié)構(gòu)、補齊生態(tài)環(huán)境保護突出短板，打贏污染防治攻堅戰(zhàn)大背景下進行的一次重大國情調(diào)查。根據(jù)《全國污染源普查條例》規(guī)定和《第二次全國污染源普查方案》要求，集中式污染治理設施的普查對象包括集中處理處置生活垃圾、危險廢物和污水的單位。摸清集中式污染治理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，掌握各類集中式污染治理設施的工藝原理，對主要排污節(jié)點進行詳細分析，是做好污染源普查工作的重要基礎(chǔ)[1-3]。

1 集中式污染治理產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1.1 集中式污水處理廠

截至2017 年年底，全國累計已建成污水處理廠達到8591 座。其中城市建成 2209 座，污水處理能力達 15743 萬噸/日，2017 年實際污水處理 465.49 億噸；縣城建成 1572 座，污水處理能力達 3218 萬噸/日，2017 年實際污水處理87.77 億噸；全國建制鎮(zhèn)建成4810 座。從全國污水處理廠區(qū)域分布情況來看，主要集中在華東地區(qū)，2017 年年底有 3065 座（城市 703 座、縣城 332 座，建制鎮(zhèn)2030 座），約占全國污水處理廠數(shù)量的35.68%；其次為西南地區(qū)，2017 年底有 2111 座（城市 281 座、縣城 286 座，建制鎮(zhèn) 1544 座），約占全國污水處理廠數(shù)量的24.57%。

城市（不含建制鎮(zhèn)及以下） 污水處理廠各類工藝中A2/O 主體工藝占27%，氧化溝主體工藝占24.6%，SBR 主體工藝占 19%，A/O 工藝占 9%，生物膜法主體工藝占8.9%，其他活性污泥法主體工藝占3.6%，其余工藝占7.9%。

1.2 生活垃圾集中處理單位

截至2017 年年底，全國共計建成并運行的城市生活垃圾集中處理單位1013 座。其中包括，城市生活衛(wèi)生填埋場654 座，年處理量約1.2 億噸，約占處理總量的 57%；生活垃圾焚燒發(fā)電廠286 座，年處理量約 8500 萬噸，約占處理總量的40%；其他無害化處理單位34 家，處理量約為 530 萬噸，約占處理總量的3%。

1.3 危險廢物集中處理單位

截至 2017 年年底，全國范圍內(nèi)持有危險廢物經(jīng)營許可證（含醫(yī)療廢物）的集中處理單位超過 2700 家，其中醫(yī)療廢物處置單位368 家。全國所有的危險廢物經(jīng)營單位，核準收集和利用處置能力達到 8178 萬噸/年，實際收集和利用處置危險廢物量為 2252 萬噸。其中，利用危險廢物、處置醫(yī)療廢物量分別為1515 萬噸和91 萬噸。處置危險廢物的方式包括：填埋方式（143 萬噸），焚燒方式（137 萬噸），水泥窯協(xié)同方式（71 萬噸），其他方式（267 萬噸）。

2 主要污水處理工藝及排污節(jié)點

2.1 主要污水處理工藝

2.1.1 A2/O 工藝

A2/O 工藝又稱 AAO 工藝，在一個處理系統(tǒng)中同時具有厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)，屬于推流式活性污泥系統(tǒng)，能夠同時做到脫氮、除磷和有機物的降解。該工藝的優(yōu)點是，污泥在不同濃度的氧含量環(huán)境中交替運行，活性污泥不容易產(chǎn)生膨脹，污泥的沉降性能較好。該處理系統(tǒng)出水中磷濃度可以達到1mg/L 以下，氨氮濃度可以達到8mg/L 以下。

2.1.2 氧化溝工藝

氧化溝工藝又稱連續(xù)循環(huán)式反應池或“循環(huán)曝氣池”，因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠型而得名。氧化溝是活性污泥法的改良工藝，曝氣溝渠構(gòu)成首尾相連的循環(huán)流，污泥和污水混合液在溝渠中進行連續(xù)循環(huán)，污水連續(xù)得到凈化。氧化溝污水處理的整個過程如進水、曝氣、沉淀、污泥穩(wěn)定和出水都集中在氧化溝中完成。氧化溝工藝具有流程簡單、費用投入少、運行簡單、處理效果穩(wěn)定等特點，隨著技術(shù)的發(fā)展，圍繞氧化溝工藝還出現(xiàn)了卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、一體化氧化溝、交替工作式氧化溝等改良工藝。

2.1.3 SBR 工藝

SBR 工藝全稱是序批式間歇活性污泥法，是活性污泥法的一種變型，污水處理的整個工藝在一個反應器中完成，傳統(tǒng)SBR 工藝要經(jīng)過進水期、反應期、沉淀期、排水期、閑置期五個階段。SBR 工藝具有同時脫氮除磷、耐受水力沖擊負荷、操作靈活等特點，同時操作程序較復雜、池體容積大。SBR 工藝在運用中不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了CASS工藝、CAST 工藝等多種廣泛實用的改良型。

2.1.4 A/O 工藝

A/O 工藝又分 AN/O（缺氧-好氧生物脫氮工藝）和AP/O（厭氧-好氧生物除磷工藝）。AN/O 工藝由缺氧區(qū)和好氧區(qū)組成，同時去除有機污染物和氮，污水在AN/O 池內(nèi)進行脫碳、硝化和反硝化反應，除去大部分COD 和 NH3-N，絕大部分處理后的污水進入二沉池。AP/O 工藝由厭氧區(qū)和好氧區(qū)組成，同時去除有機污染物及磷。

2.1.5 生物膜法

生物膜是指以附著在惰性材料表面生長的，以微生物為主，包含微生物及其產(chǎn)生的胞外聚合物和吸附在微生物表面無機及有機物等組成，并具有較強的吸附和生物降解性能的結(jié)構(gòu)。生物膜法是一類生物處理法的統(tǒng)稱，包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池及生物流化床等多種形式。

2.2 主要污染排放節(jié)點

2.2.1 臭氣的排放

格柵、生物池（厭氧、缺氧、好氧），污泥濃縮池、污泥脫水間和污水提升泵站產(chǎn)生的臭氣，包括胺類（魚腥味）、氨（氨味）、二胺（腐肉味）、硫化氫（臭雞蛋味）、硫醇（爛洋蔥味）、糞臭素（糞便味）。

2.2.2 污泥的排放

污水處理廠在初沉池、二沉池等設施產(chǎn)生污泥，不同月份的污泥產(chǎn)率波動較大，且呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)規(guī)律性，冬季和春季污泥產(chǎn)率較高，夏季和秋季污泥產(chǎn)率相對較低。采用 A2O/AO 和氧化溝工藝的污水處理廠污泥產(chǎn)率顯著高于采用SBR 和 MBR（膜生物反應器）工藝的污水處理廠。

3 主要生活垃圾處理工藝及排污節(jié)點

3.1 衛(wèi)生填埋

生活垃圾衛(wèi)生填埋場指的是用于處理處置城市生活垃圾的，帶有阻止垃圾滲濾液泄漏的人工防滲膜，帶有滲濾液處理或預處理設施設備、運行、管理及維護、最終封場關(guān)閉符合衛(wèi)生要求的垃圾處理場地。

3.1.1 滲濾液的產(chǎn)生

填埋場垃圾在自身分解及雨水淋瀝作用下，會產(chǎn)生一定量垃圾滲濾。生活垃圾滲濾液成分十分復雜，具有高化學需氧量和生化需氧量、高氨氮和高無機鹽分的“三高”特征，一般化學需氧量在 2000 ～60000mg/L、五日生化需氧量在 60 ～40000mg/L、氨氮在幾百 mg/L 以上。有研究表明，生活垃圾滲濾液中檢測出的93 種有機化合物中，有22 種列入中國環(huán)境優(yōu)先控制污染物黑名單。垃圾填埋場的滲濾液產(chǎn)生量及水質(zhì)，與大氣降水量、堆填處理方式、防滲導排工程措施等因素密切相關(guān)，滲濾液在雨季明顯多于旱季，干冷季節(jié)的污染物濃度相對較低。在日常管理中，規(guī)范建設和管理的填埋場滲濾液產(chǎn)生量以監(jiān)測數(shù)據(jù)做參考，也可以按照經(jīng)驗公式進行計算。

3.1.2 填埋氣的產(chǎn)生

生活垃圾填埋場產(chǎn)生的氣體主要是 CH4、CO2、N2、H2S、甲硫醚、二甲二硫等，其中CH4較多，可達 50%。甲烷是一種極易燃燒的氣體，當甲烷的濃度達到一定時，遇到任何火源如燃燒的煙頭、電火花等均可能引起火災和爆炸，進而對周邊環(huán)境造成污染、危害周圍居民人身安全。

3.2 焚燒

焚燒是生活垃圾處理過程中普遍使用的技術(shù)，是生活垃圾減量化最有效的措施，通過焚燒還可以轉(zhuǎn)化得到能源。2017 年，我國垃圾焚燒處理量將近為8500 萬噸，約占當年生活垃圾無害化集中處理總量的40%。

3.2.1 焚燒廢氣的排放

生活垃圾焚燒廢氣成分復雜，主要有害成分包括酸性氣體、重金屬、二噁英等。垃圾中特定組分的燃燒過程中容易出現(xiàn)酸性氣體和氮氧化物。生活垃圾中包含的電池等廢棄物品，有鉛、汞、鉻、鎘、砷等重金屬成分物，燃燒時可能導致重金屬的排放。當溫度范圍達到250 ～350 ℃時，生活垃圾燃燒最容易產(chǎn)生二噁英。焚燒廢氣的產(chǎn)生情況通過在線監(jiān)測設施直接獲取。

3.2.2 飛灰和爐渣的產(chǎn)生

生活垃圾焚燒時產(chǎn)生的飛灰和爐渣含有大量的重金屬、二噁英和可溶性鹽，多以填埋的方式進行處理。其中生活垃圾焚燒飛灰，在滿足條件的前提下可進入生活垃圾填埋場填埋，實行危險廢物豁免，在相應處置過程中不按危廢管理。

4 主要危險廢物處置工藝及排污節(jié)點

危險廢物包括工業(yè)危險廢物和醫(yī)療廢棄物，主要的處理處置方式包括填埋、焚燒、水泥窯協(xié)同處置、其他物理化學方法等。

4.1 填埋

2017 年全國填埋處置危險廢物143 萬噸，占危險廢物處置總量（709 萬噸，含醫(yī)療廢物）的 20.17%。危險廢物填埋處理有嚴格的技術(shù)標準，包括《危險廢物填埋污染控制標準》《危險廢物安全填埋處置工程建設技術(shù)要求》等，在選址論證、設計、施工和管理等均有明確的技術(shù)要求，準入制度的執(zhí)行和滲濾液的收集處理是后續(xù)管理的重點環(huán)節(jié)。除醫(yī)療廢物和與襯層具有不相容性反應的廢物禁止填埋外，還就重點指標設立了允許進入限制。

4.2 焚燒

2017 年全國焚燒處置危險廢物137 萬噸，占危險廢物處置總量的19.32%。我國主要應用回轉(zhuǎn)窯焚燒工藝對危險廢物進行焚燒及處理，此工藝流程包括對其進行的預處理、配進料、焚燒、回收、除塵、凈化等操作。通過提升機及破碎等操作的固體廢物會進入到回轉(zhuǎn)窯之中，至于液體廢物則會對其先進行預處理等操作，從而將其投入回轉(zhuǎn)窯或者二燃室之中。在回轉(zhuǎn)窯中，對危險廢物進行旋轉(zhuǎn)操作，將其進行不斷的翻動、然后加熱，再使其干燥，然后氣化，最終再在900 ℃左右的高溫下對其進行燃燒，而燃燒后所產(chǎn)生的殘渣便會掉入出渣機之中，這樣便可以對其進行有效填埋。

在對危險廢物進行燃燒處理的過程中，會產(chǎn)生氯化氫、氯化氟、一氧化碳、二氧化氮以及一氧化氮等有害物質(zhì)。對于這些有害、有毒物質(zhì)在進行凈化處理達標后排放，剩下的爐渣，便會對其進行填埋處理。焚燒廢氣的產(chǎn)生情況直接通過在線監(jiān)測設施獲取。

4.3 水泥窯協(xié)同處置

為有效實現(xiàn)固體廢物“減量化、資源化、無害化”，國家鼓勵并支持水泥生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、走新型工業(yè)化道路，通過利用新型干法（旋窯）水泥生產(chǎn)線協(xié)同處置工業(yè)廢棄物、污泥及生活垃圾、污染土壤，成為處理固體廢物綜合利用的企業(yè)。根據(jù)擬利用的危險廢物特性，按一定比例添加，經(jīng)水泥窯燒制水泥，除執(zhí)行相關(guān)的污染物排放標準外，還應確保產(chǎn)品滿足相應標準。2017 年，全國水泥窯協(xié)同處置71 萬噸，占危險廢物處置總量的10.01%。

水泥窯協(xié)同處置危險廢物過程中產(chǎn)生廢氣污染物主要包括顆粒物、SO2、NOx、非甲烷總烴、HCl、HF、重金屬（Pb、Cd、Cr、Hg 等）、二噁英、H2S，廢氣污染控制是水泥窯協(xié)同處置危險廢物的重要環(huán)節(jié)。廢氣相關(guān)數(shù)據(jù)可直接通過在線監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取。

4.4 物理化學法

包括高溫蒸汽、微波消毒、化學消毒等處理方式，主要適用于醫(yī)療廢物的前處理，然后進行填埋處理。前處理過程中有廢水、廢氣產(chǎn)生，使用不同工藝時污染排放不同。

5 結(jié)語

國家組織開展第二次污染源普查，對于掌握各類污染源的數(shù)量、行業(yè)和區(qū)域分布，理清現(xiàn)有污染水平，了解主要污染物產(chǎn)生、排放環(huán)節(jié)和處理處置狀況，準確研判污染態(tài)勢，建立、健全污染源檔案、污染源信息數(shù)據(jù)庫和環(huán)境統(tǒng)計平臺，制定、實施有針對性的社會發(fā)展和環(huán)境保護政策、規(guī)劃，不斷改善環(huán)境質(zhì)量，加快推進生態(tài)文明建設，補齊全面建成小康社會的生態(tài)環(huán)境短板具有重要意義。