面對(duì)新的環(huán)境形勢(shì)，傳統(tǒng)高能耗、環(huán)境影響大的污水廠已經(jīng)不能夠適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。下一階段高標(biāo)準(zhǔn)污水廠的建設(shè)不僅僅是更高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)該關(guān)注智慧運(yùn)行、環(huán)境友好、資源回收等方面。本文根據(jù)中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司副總工兼研究院院長(zhǎng)萬(wàn)年紅在“中國(guó)供排水標(biāo)桿廠站建設(shè)運(yùn)行高端研討會(huì)”上的報(bào)告整理而成。萬(wàn)總在報(bào)告中總結(jié)了當(dāng)前高標(biāo)準(zhǔn)污水廠的發(fā)展動(dòng)態(tài)和典型特征，并介紹了代表性高標(biāo)準(zhǔn)污水廠建設(shè)案例，為下一步全國(guó)污水廠建設(shè)、改造和提質(zhì)增效提供參考。
萬(wàn)年紅
中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司 總院副總工兼研究院院長(zhǎng)/教授級(jí)高工
●我國(guó)污水行業(yè)的基本情況●
隨著污水處理廠數(shù)量增加，污水處理能力不斷增強(qiáng)，我國(guó)污水年處理量大幅提升。目前我國(guó)污水處理規(guī)模已經(jīng)超越美國(guó)，成為全球第一。
截至2018年，我國(guó)城鎮(zhèn)污水年排放總量和污水處理總量分別為620.55億立方米和587億立方米，污水處理率達(dá)到94.6%。其中污水年排放量及處理總量較2000年分別增長(zhǎng)了0.65倍和4倍，污水處理率提升2倍。
2000年-2018年我國(guó)城鎮(zhèn)污水排放總量、污水處理總量和污水處理率（%）
我國(guó)城市共有排水管道長(zhǎng)度68.34萬(wàn)公里，污水處理廠2321座，日污水處理能力為16881萬(wàn)噸。
2000年-2018年我國(guó)城市、縣城排水管道長(zhǎng)度（萬(wàn)公里）
縣城排水管道長(zhǎng)度19.98萬(wàn)公里，共有污水處理廠1598座，日污水處理能力為3367萬(wàn)噸。
2000年-2018年我國(guó)城市、縣城污水廠數(shù)（座）
●高標(biāo)準(zhǔn)污水廠國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài)●
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)概念的污水廠發(fā)展動(dòng)態(tài)主要有四個(gè)方面，一是由曲久輝等6位院士提出的新概念污水廠，二是北排污水廠提出來(lái)的未來(lái)污水廠，三是E20提出的“雙百跨越”標(biāo)桿污水廠，四是深圳出臺(tái)的《深圳市高標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)凈化廠工程技術(shù)導(dǎo)則》及與其相關(guān)的高標(biāo)準(zhǔn)污水廠。
1. 新概念污水廠
2014中國(guó)環(huán)保技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)會(huì)上，由曲久輝院士等6位國(guó)內(nèi)知名專家聯(lián)合提出“應(yīng)建設(shè)面向未來(lái)中國(guó)污水處理概念廠”，希望以此引領(lǐng)中國(guó)城市污水處理事業(yè)的升級(jí)發(fā)展。概念廠的規(guī)劃和建設(shè)，應(yīng)包含但不限于以下四個(gè)方面的追求：水質(zhì)永續(xù)、能源回收、資源循環(huán)、環(huán)境友好。
首座按照概念廠“四個(gè)追求”建設(shè)的污水處理廠——睢縣第三污水處理廠
睢縣第三污水處理廠秉承污水廠是資源工廠的理念，打造出水可靠、可持續(xù)、環(huán)境美好的污水處理廠。
水質(zhì)凈化中心處理規(guī)模為4萬(wàn)噸/天的（一期先行實(shí)施規(guī)模2萬(wàn)噸/天），采取多級(jí)AO+反硝化濾池+臭氧消毒的工藝，處理后的出水執(zhí)行地表水類IV類水體水質(zhì)要求，處理后排水可用作城市雜用水，剩余部分排入惠濟(jì)河。
有機(jī)質(zhì)中心采用中持綠色專利技術(shù)DANAS干式厭氧工藝。在污泥中加入畜禽糞便、秸稈等有機(jī)廢棄物，協(xié)同厭氧消化，產(chǎn)生沼氣，制作有機(jī)肥料。生物有機(jī)質(zhì)中心處理規(guī)模為100t/d（一期先行實(shí)施規(guī)模50t/d），實(shí)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)無(wú)害化、資源化處置。
全廠設(shè)備以進(jìn)口設(shè)備為主。采用進(jìn)口空氣懸浮風(fēng)機(jī)，該設(shè)備電機(jī)軸與軸承間摩擦力極低，降低了電耗；進(jìn)口的臭氧發(fā)生器極大的提高了液氧的轉(zhuǎn)化效率；有機(jī)質(zhì)中心采用DANAS干式厭氧工藝，降低了進(jìn)料含水率要求，提高了處理量、減少了占地面積和一次性投資成本。
實(shí)施一年以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，出水主要指標(biāo)達(dá)到地表IV類要求。通過(guò)沼氣發(fā)電，噸水電耗較同規(guī)模傳統(tǒng)污水廠下降了20%以上。廠區(qū)污泥實(shí)現(xiàn)資源化利用，解決了污泥處置利用問(wèn)題，又幫助當(dāng)?shù)卣鉀Q畜禽糞便的點(diǎn)源污染難題，有效改善周邊人居環(huán)境。
國(guó)內(nèi)首座城市污水資源概念廠——宜興城市污水資源概念廠
宜興城市污水資源概念廠目標(biāo)是修建一座面向2030~2040年的城市污水處理廠，從實(shí)現(xiàn)城市污水污染物消減的基本功能轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘械哪茉垂S、水源工廠、肥料工廠，進(jìn)而再發(fā)展為與社區(qū)全方位融合、互利共生的城市基礎(chǔ)設(shè)施。
項(xiàng)目以“碳磷高效分離+主流厭氧氨氧化+精處理”為污水處理的主體工藝，實(shí)現(xiàn)出水安全可持續(xù)、污染物極限去除與能源資源高效回收。概念廠建成后，能夠?qū)崿F(xiàn)日處理污水2萬(wàn)t，日處理污泥和有機(jī)垃圾各25 t（80%含水率）。
項(xiàng)目于2018年開(kāi)工建設(shè)，主要由水質(zhì)凈化中心、有機(jī)質(zhì)協(xié)同處理中心、生產(chǎn)型研發(fā)中心組成，項(xiàng)目一期污水日處理能力約2萬(wàn)噸，有機(jī)質(zhì)日處理能力為100噸，目前水區(qū)土建工程全面推進(jìn)中。
2. 北排未來(lái)污水廠
3. E20 “雙百跨越”標(biāo)桿污水廠
2020年7月，E20環(huán)境平臺(tái)與16家行業(yè)龍頭企業(yè)共同發(fā)起成立“雙百跨越”污水處理標(biāo)桿聯(lián)盟，從全國(guó)范圍內(nèi)預(yù)選出53座標(biāo)桿污水廠，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)除了工藝、水質(zhì)、管理，還關(guān)注到資源化、生態(tài)化和社會(huì)化，這反映出目前的社會(huì)需求和發(fā)展趨勢(shì)。
4. 深圳市高標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)凈化廠工程技術(shù)導(dǎo)則
深圳制定的《深圳市高標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)凈化廠工程技術(shù)導(dǎo)則》從技術(shù)性角度提出了高標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)指標(biāo)。深圳市相應(yīng)建設(shè)了一批高標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)凈化廠。
●高標(biāo)準(zhǔn)污水廠典型特征●
受“中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)”委托，由中南市政院聯(lián)合中國(guó)水協(xié)科技委、深圳水務(wù)集團(tuán)進(jìn)行《我國(guó)典型高標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠調(diào)研報(bào)告》的編制工作，調(diào)研主要從六大方向、四個(gè)維度著手，了解全國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)污水廠建設(shè)及提標(biāo)改造成效，為未來(lái)污水處理廠的建設(shè)提供參考。
1. 污水排放標(biāo)準(zhǔn)
“水十條”出臺(tái)后，各地污水排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。部分水環(huán)境污染嚴(yán)重或者經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)制定了更加嚴(yán)格的適合本地實(shí)際情況的地方標(biāo)準(zhǔn)，以確保本地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善。例如：北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11/307—2013）、四川省《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 51/2311—2016）、安徽省《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB34/2710-2016）都規(guī)定了執(zhí)行TN≤10 mg/L的排放限值。昆明市對(duì)于水環(huán)境質(zhì)量改善需求迫切的滇池流域，執(zhí)行全國(guó)最嚴(yán)的昆標(biāo)A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其主要污染物除TN為5 mg/L外，其余指標(biāo)與地表水湖庫(kù)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)一致。
2.污水處理工藝
隨著環(huán)保政策的不斷發(fā)布，我國(guó)的水處理行業(yè)也逐步進(jìn)入了高速發(fā)展階段。截至2018年，全國(guó)范圍內(nèi)已建成運(yùn)營(yíng)的污水處理廠4000余座，污水處理工藝大約30種左右。其中，處理工藝占比前10名的工藝如圖所示。
高標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠工藝技術(shù)的重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)仍然是COD、氮、磷，采用包括預(yù)處理、強(qiáng)化二級(jí)處理，以及后期的高排放標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)工藝。
目前我們對(duì)前期預(yù)處理的關(guān)注度不夠，其實(shí)預(yù)處理技術(shù)非常關(guān)鍵。對(duì)于污水廠而言，應(yīng)是前面預(yù)處理能力大、后面二級(jí)處理和深度處理能力小。國(guó)外污水處理廠通常有兩個(gè)口，一級(jí)處理排放口在雨季情況下，向當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)申報(bào)并許可后，預(yù)處理后排放時(shí)使用。
其次，污水處理工藝中還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)二級(jí)處理，將二級(jí)處理的功能充分發(fā)掘出來(lái)，強(qiáng)調(diào)脫氮除磷。脫氮除磷、強(qiáng)化脫氮除磷，甚至有些地方到了極限脫氮除磷的技術(shù)路線，下圖為一些強(qiáng)化二級(jí)處理的方法。
目前比較推薦的是傳統(tǒng)工藝及其強(qiáng)化工藝，從普通的三段式AO到四段、五段、六段，通過(guò)改良、區(qū)分、配水配泥，將二級(jí)處理功能完全發(fā)揮出來(lái)。
在總氮要求越來(lái)越高的情況下，目前比較好的兩個(gè)方法。一是做到多點(diǎn)進(jìn)水配水，第二個(gè)是強(qiáng)化脫氮，先把氮拿掉，磷放到后面解決，例如多級(jí)AO和Bardenpho工藝。
另有MBR、MBBR、RPIR等污水處理工藝更適合需要改造的或者占地比較緊張的污水處理廠。
深度處理技術(shù)，包括總磷、總氮、COD的去除都已經(jīng)有比較成熟的技術(shù)�？偟谔厥馇闆r下，后面還得增加反消化濾池。某些工業(yè)園區(qū)的污水去除COD，可能利用到高級(jí)氧化甚至活性炭吸附深度處理技術(shù)。
3.污泥處理工藝
隨著我國(guó)污水處理能力的提高，污泥產(chǎn)量也隨之增加，預(yù)計(jì)到2025年，污泥產(chǎn)量將達(dá)到9000萬(wàn)噸。
然而，污泥處理處置率仍偏低。
污泥是一個(gè)老大難的問(wèn)題，污泥的處置技術(shù)多種多樣，形成了幾種主流的技術(shù)路線，包括厭氧消化、土地利用、厭氧發(fā)酵、干化焚燒、建材利用等。污泥處理技術(shù)的選擇要考慮到城市的差別，因地制宜。
4.臭氣處理
考慮到周邊老百姓感受和政府政策，臭氣處理要求越來(lái)越高，需要引起重視。有必要的時(shí)候還需要采取全覆蓋的方式。臭氣處理工藝的選擇需充分考慮工程實(shí)際，結(jié)合技術(shù)自身特點(diǎn)，選擇最佳的方案。
5.智慧化
建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠也需要往實(shí)現(xiàn)智慧化方向努力。從傳統(tǒng)的自動(dòng)化到數(shù)字化、智能化逐步達(dá)到智慧化。我們的污水處理廠從生產(chǎn)環(huán)節(jié)、管理環(huán)節(jié)到整個(gè)公司的通信方面都要逐步地往這個(gè)方向去努力。
6.環(huán)境友好
傳統(tǒng)的污水處理廠不能夠適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，污水處理廠環(huán)境友好的要求越來(lái)越高了，有必要采取一些其他的措施，包括地面式、地下式以及半地下的污水廠解決一部分的臭氣問(wèn)題和一些環(huán)境友好的問(wèn)題，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。
下一期將介紹幾個(gè)實(shí)現(xiàn)了高標(biāo)準(zhǔn)污水廠理念的典型案例，敬請(qǐng)期待！
中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院（簡(jiǎn)稱中南市政院）累計(jì)完成污水處理設(shè)計(jì)規(guī)模約1800萬(wàn)m3/d，固廢處理設(shè)計(jì)規(guī)模50000噸/天。同時(shí)，還以EPC、PPP和BOT等形式完成工程投資近100億元。近年在海綿城市、綜合管廊、黑臭水體治理等新興業(yè)務(wù)項(xiàng)目中屢獲突破，捷報(bào)頻傳。綜合實(shí)力位居全國(guó)市政設(shè)計(jì)行業(yè)前列。
典型案例實(shí)景
2014-2018年期間，設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)以上出水的污水廠逾150座，其中規(guī)模在10萬(wàn)噸以上的有25座，如下表所示。
一個(gè)樂(lè)觀、真誠(chéng)的獅子座小編，熱愛(ài)工作、享受生活，幾年兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)又回到給排水行業(yè)，非常期待與大家共同成長(zhǎng)。掃描上方二維碼聯(lián)系我吧，分享您的成果，講述您的故事。
作者：中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司 萬(wàn)年紅
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