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一 作者簡介

作者朱喜老師

【作者簡介】朱喜：男，1968年畢業(yè)于烏魯木齊農墾大學，高工,中國水利學會會員；在新疆水利行業(yè)工作至1985年調回無錫，于無錫市水資源管理處、犢山工程管理處等9個單位工作過，2005年退休前后工作于無錫市水利局12年。前后從事水資源、水工程規(guī)劃、設計和管理工作50余年，2002起從事河湖水污染、水環(huán)境、水生態(tài)研究，2007年起從事太湖等大中型湖泊消除藍藻爆發(fā)、富營養(yǎng)化技術及其應用理論研究。2007年6月首先提出太湖2007年5.29供水危機實質是“湖泛”的理論，為政府采納和專家認同；提出新溝河“引江濟太”的設想；2007-2013年任無錫市藍藻辦顧問，專門從事藍藻治理技術工作。

共編撰出版5部技術專著：《河湖污染與藍藻爆發(fā)治理技術》（2021），《河湖生態(tài)環(huán)境治理與調研》（2018），《中國淡水湖泊藍藻爆發(fā)治理與預防》（2014），《太湖藍藻治理創(chuàng)新與實踐》（2012），《太湖無錫地區(qū)水資源保護和水污染防治》（2009）。

主編４個規(guī)劃：《無錫市水資源綜合規(guī)劃》（2007），《無錫市水生態(tài)系統(tǒng)保護和修復規(guī)劃》（2006），《無錫市水資源保護和水污染防治規(guī)劃》（2005），《無錫市區(qū)水資源保護規(guī)劃》（1995）。

發(fā)表有關水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、河湖治理、2007年供水危機、調水、防御洪澇、污水處理提標、治理太湖巢湖滇池富營養(yǎng)化和藍藻爆發(fā)等百余篇文章，參加全國百余場學術研討交流會并作報告。

二 文章全文

引言中國存在的水問題主要有水多、水少和水臟等。其中水臟則是由于外源內源大量進入水體而造成。外源主要是污水廠(設施)、生活、工業(yè)、畜禽規(guī)模集中養(yǎng)殖業(yè)四類點源和面廣量大的諸多面源。污水廠則是外源中排放大量污染物的主要點源群。中國為滿足現(xiàn)代社會的需求建設了眾多城鎮(zhèn)污水處理廠（簡稱污水廠），包括許多工業(yè)污水處理設施，也包括更多的農村小型污水處理設施。這些污水廠（設施）有多大作用？他們削減了進入污水廠污水的30-75%的污染物。其中太湖流域一級A標準污水廠污染負荷的削減率能達到TN55-70%、TP和NH₃-N達到70-85%。但處理后排放的污染物能滿足現(xiàn)代社會河湖的環(huán)境容量嗎？需要污水廠提高標準（簡稱提標）嗎？提標在經濟上劃得來嗎？提標能達到湖泊Ⅱ-Ⅲ類嗎？提標能在全社會實施嗎？

上述一系列問題正是前一階段直至現(xiàn)在諸多專家和有關人士所關心的問題，正在進行熱烈討論的問題。此文就是參與討論、回答問題的。主要是提標的必要性、技術可行性和實施可能性這3個問題。

第1個問題，提標有必要嗎？

回答是污水廠提標完全有必要，只有污水廠實施了提標，與污水廠關聯(lián)的湖泊水庫和河道等水體才能達到水環(huán)境功能區(qū)的水質目標。

中國城鎮(zhèn)化程度不斷提高，人口增加，社會經濟持續(xù)發(fā)展，城市污染負荷產生量和入水量不斷增加，需持續(xù)增加城鎮(zhèn)污水處理能力、配套管網的建設及加強管理，更需提高污水處理標準。如污水廠的一級A排放標準與地表水環(huán)境質量（湖泊）Ⅲ水標準，TN分別為15、1 mg/L=15倍；TP分別為0.5、0.05 mg/L=10倍。目前城鎮(zhèn)污水處理最高標準是一級A，其排放污染負荷大幅超出人口稠密和社會經濟發(fā)達區(qū)域水體的環(huán)境容量，污水廠成主要點源群，如“三湖”（太湖巢湖滇池）、鄱陽湖、洞庭湖、長江黃河等大中型湖泊、水庫、大江大河流域。中國大城鎮(zhèn)污水廠均應提標。上述這些人口稠密和社會經濟發(fā)達區(qū)域、流域，若不提標，這些水體無法達標。因為與80年代前比較，目前全部污水廠所排放進入水體的污染負荷全部是增加的。至于人口稀少和社會經濟欠發(fā)達區(qū)域，則根據(jù)其入水污染負荷及河湖水體的環(huán)境容量再確定其是否要提標。

有人認為污水處理的主要問題是管網的滲漏和管理問題，提標不是主要問題。這是是一個重要問題，需要認真解決。但其不能解決減少污水廠污染負荷的根本問題，只有提標才能解決減少污水廠污染負荷的問題。

第2個問題，提標有可能嗎？

回答是提標完全可能。此問題包含2項內容，一是提標可能性，二是需要提標到多少？這二個內容相關連。目前根據(jù)創(chuàng)新的技術工藝提標改造或新建的多個污水廠表明污水處理2大指標TN TP均可大幅提標。

一、概念污水廠提標可達準Ⅳ類

概念污水廠的理念為“水質永續(xù)、能量自給、資源循環(huán)、環(huán)境友好”的“四個追求”。概念廠構想是在2012年11月黨的“十八大”做出“大力推進生態(tài)文明建設”的戰(zhàn)略決策這一背景下啟動的，隨著這一偉大事業(yè)的發(fā)展而深化。從污水廠單純處理污水，到提標減污、污水資源化、能量自給、低碳發(fā)展。隨著污染防治攻堅戰(zhàn)的初步勝利，概念污水廠的實踐和認知對社會具有重要意義。

1 睢縣新概念污水廠

睢縣新概念污水廠(第三污水廠)位于河南省商丘市，是全國首座新概念污水廠。污水廠是河南水利投資集團和中持水務公司在河南睢縣進行了一次有益的嘗試，以概念廠探討過程中的早期方案為藍本，創(chuàng)造性建設了睢縣第三污水廠，打造出一個部分能量自給、功能和形態(tài)耳目一新的新型環(huán)境基礎設施。污水廠處理能力一期為2萬t/d，處理標準為地表水環(huán)境質量標準的準Ⅳ類，其中TN<3mg/L, TP<0.1mg/L，2018年底竣工驗收，2019年投運，采用多級AO+反硝化濾池+嗅氧消毒的工藝。

2 宜興污水資源概念廠

宜興污水資源概念廠位于江蘇無錫市，是首座全國最高標準的污水概念廠、具有全國領先示范效應，該廠在2021年10月于宜興建成投運，一期工程處理能力2萬t/d，推進了太湖流域及全國污水高標準處理和資源化利用的前進步伐。該污水廠在2015年10月已決定落戶宜興，當時設計標準為TN3mg/L、TP 0.1mg/L、NH₃-N 1mg/L，并于2018年4月奠基，但由于多種原因，在奠基2年后的2020年4月開工，歷時18個月建成。

社會經濟在持續(xù)發(fā)展，時代在不斷前進，技術工藝在不斷創(chuàng)新，以后的污水廠在排放標準方面，根據(jù)社會經濟持續(xù)發(fā)展的需求，將較睢縣新概念污水廠和宜興污水資源概念廠更高。下面介紹的固載微生物技術TN提標改造和高速離子氣浮技術TP提標改造的2類技術、工藝就是污水處理提標創(chuàng)新的代表。

二、 固載微生物技術TN提標改造可達Ⅰ-Ⅲ類

TN是污水廠提標中最突出的問題，目前國內污水處理TN一般為一級A，有個別高標準的也僅能達到3-5mg/L。

專家認為大幅提標的技術工藝難度很大，是世界性難題，難以完成。我國科技工作者經過不懈能力，吸取國內外經驗，創(chuàng)造出TN可以大幅度提標的新工藝、新方法、新技術，顛覆了污水處理專家以往的習慣認知。

固載微生物技術（非有機碳源硫自養(yǎng)反硝化脫氮工藝）突破污水處理TN無法大幅提標的世界性難題，處理生活污水一般可達到地表水（湖泊）標準的Ⅰ-Ⅲ類（0.1-1mg/L），處理多類工業(yè)污水一般可達到2-4mg/L，這是當代污水處理行業(yè)的大革命。這一技術、工藝在諸多污水廠得到應用推廣，效果良好。

北京信若華公司與其他諸多企業(yè)合作，利用固載微生物技術與非有機碳源硫自養(yǎng)反硝化脫氮新工藝相結合的技術成功解決了TN大幅提標的難題。其中固載微生物技術即是把復合高效微生物固定在合適的載體內，當其遇到污水時，就釋放出大量微生物，大幅度削減污水中的N污染物，為短程厭氧氨氧化污水處理技術；非有機碳源硫自氧反硝化脫氮新工藝是將單質硫氧化成硫酸鹽，同時將硝態(tài)氮還原，直接使污水中絕大部分N物質還原成為N₂進入大氣。二者結合增強污水處理效力，疊加除N效果。TN可達地表水環(huán)境質量湖庫標準的Ⅰ-Ⅲ類（≤1 mg/L）。案例如下：

1 澠池第一汚水廠TN提標改造項目

項目規(guī)模3.3萬t/d，原排放標準一級A，有生活污水和生活工業(yè)混合污水2套處理系統(tǒng)。項目安裝TN提標處理外接成套設備，其主體為直立式園柱型反應罐，內置固載高效復合微生物，其進水為原污水廠二沉池上清液，在反應罐內停留時間為1h。項目2018年2月開始調試運行，在7月份進行31天測試，顯示提標效果良好：① 生活污水處理系統(tǒng)，TN進水平均為17.2mg/L，出水TN很低（計量裝置已顯示不出），估計削減率達到99%。② 生活工業(yè)混合污水處理系統(tǒng)，TN平均進水17.43mg/L，出水3.32mg/L，平均削減率81%。

2 濟寧汚水廠TN提標改造項目

項目位于山東濟寧市，為生活汚水廠，規(guī)模2.5萬t/d，原排放標準一級A。項目是改造原有設備工藝，將汚水廠原有反硝化濾池，更換成硫自氧反硝化濾料，加載固定化載體微生物，進行短程厭氧氨氧化反應，污水從下面進入上面排出，直接完成脫氮作業(yè)。污水廠的其他工藝流程不變。提標效果良好 ，硝態(tài)氮的進水11.93mg/L（水溫14.9℃），出水0.3mg/L，削減率97.5%。（注：其監(jiān)測裝置不具備直接監(jiān)測TN功能。硝態(tài)氮一般占總氮的絕大部分）

3 汶上污水廠TN提標改造項目

項目位于山東濟寧市汶上縣，污水廠設計全部規(guī)模為4萬t/d，主體工藝A2/O，2005年6月投產，排放標準一級A。南水北調東線輸水工程要求水質TN達到😰Ⅳ類標準（≤1.5mg/L）。采用固載微生物技術對TN提標改造，采用非有機碳源硫自養(yǎng)反硝化脫氮提標工藝。項目實施提標改造的規(guī)模為1.5萬m³/d，系利用原閑置BAF濾池改造而成，總池容為675m³，停留時間1.08h。其預處理工藝為污水廠混凝沉淀池及纖維濾池，纖維濾池出水通過中間的提升泵進入非有機碳源硫自養(yǎng)反硝化池進行處理，降解氮污染物；分為非有機碳源反硝化菌種培育、連續(xù)進水調試的2個階段的調試后于2021.1正式投產。效果良好，硝態(tài)氮進水4.5-11.5mg/L，出水0.2-0.5mg/L，去除率80-95%，滿足TN≤1.5mg/L的要求。

4 總氮提標小結

⑴ 固載微生物技術對生活污水處理廠TN提標可較一級A提高15-30倍，突破了污水處理TN無法大幅提標的世界性難題。生活污水廠TN提標可達地表水環(huán)境質量湖庫標準Ⅰ-Ⅱ類（≤0.5 mg/L）；生活和工業(yè)混合污水處理提標TN可達到2.5-4mg/L。

⑵ 此技術提標有二種模式。① 外接成套設備模式。如澠池第一汚水廠項目，安裝方便迅速、管理簡單方便，適用污水廠改造規(guī)模較小。設備中固載微生物反應罐容積為污水處理能力的1/20，罐中污水反應停留時間一般為45-60分鐘，改造項目投資為600-800萬元/萬t，占地小于20m²/萬t/d。運行成本較低，運行電費0.06元/t水；若污水廠建在坡地則可省去水泵電費。② 原設備工藝改造模式。如濟寧汚水廠和汶上污水廠項目，此模式更為方便快捷、投資少，不新增占地面積，運行費用少。

⑶此二種TN提標改造模式在運行期間均不需外加Ｃ源。只需加適量硫源。

⑷固載微生物使用周期：8-10年，期間只需要稍加維護。

三、高速離子氣浮技術TP提標改造可達Ⅰ-Ⅲ類

目前污水處理TP一般為一級A標準（0.5mg/L），個別能達到0.2mg/L。若想TP進一步提標，需大幅增加化學制劑用量、大幅增加處理成本，污水處理最后階段產生較多的化學污泥，不利于污泥資源化利用或無害化處置。這是突出矛盾。

麥斯特等公司聯(lián)合攻關，總結國內外經驗，創(chuàng)新出高速離子氣浮技術解決了污水處理TP大幅提標難題。技術為物理型離子氣浮方法處理減P，不需添加化學制劑PAC、PAM；關鍵技術是高科技氣泡發(fā)生器產生的微米氣泡使水體中污染物、懸浮物浮于水體上層后自動去除；獨特的共軌噴射切割技術的高效空氣溶解系統(tǒng)和離子氣泡發(fā)生系統(tǒng),瞬間能量轉換，裂變出N次方3-7μm正電荷氣泡云團，改變水分子表面張力，吸附能力幾何級提升，大幅提高除P效果，提高P排放標準。雖然多年以前就有人發(fā)明了氣浮技術，但P提標效果不佳，而麥斯特創(chuàng)新出的高速離子氣浮技術P提標效果極佳，此技術已在全國多地成功推廣，正在有效推進我國污水處理TP提標進程。

1 無錫市城北污水廠TP提標改造項目

項目規(guī)模25萬t/d，生活污水廠，有少量工業(yè)污水。為氧化溝工藝、濾池出水，2020年進行TP提標改造，高速離子氣浮技術用于深度處理階段。其進水為原工藝的氧化溝出水，TP，進水≤1.5mg/L，出水0.1-0.001mg/L，超過15倍。

2 無錫市蘆村污水廠TP提標改造項目

污水廠總規(guī)模30萬t/d，生活污水廠，有少量工業(yè)污水。原處理工藝為氧化溝、A2O工藝等。2020年進行TP提標改造，提標改造項目規(guī)模為15萬t/d，高速離子氣浮技術用于深度處理階段，采用氣浮和反硝化深床濾池工藝，進水為二沉池出水，氣浮池高標準除磷，后自流進入反硝化深床濾池。效果良好，TP進水≤1.3mg/L，出水0.1-0.001mg/L，超過13倍。

3 胡埭污水處理廠TP高標新建項目

項目位于無錫市濱湖區(qū)，規(guī)模3萬t/d，生活污水廠，有少量工業(yè)污水，2020年建設。高速離子氣浮技術用于深度處理階段，進水為反硝化濾池出水，氣浮池高標準除P。效果良好：TP進水0.3 mg/L，出水0.05 mg/L，削減5倍。

4 總磷提標小結

⑴ 除P率高。高速離子氣浮技術可使污水處理TP達到湖庫水質標準Ⅰ-Ⅲ類（≤0.05mg/L）或更高標準。甲方在接收后實際操作時一般控制在湖庫標準Ⅲ-Ⅳ類或Ⅴ類（0.05-0.2mg/L），以節(jié)省運行費用并為今后繼續(xù)提標留有余地。

⑵ 投資和費用低。成套設備安裝方便迅速，管理方便；運行成本低、電費0.06元/t；運行期間不需加藥劑PAC、PAM；10萬t/d設備投資小于1500萬元、占地小于600m²。

⑶ 適用范圍廣。高速離子氣浮技術除P成套設備，適用規(guī)模大小均可。規(guī)模小的采用鋼結構，規(guī)模大的采用鋼筋混凝土。

⑷技術主要適用深度處理階段。此技術亦可用于較高濃度廢水的預處理階段，有較好的削減效果，但若需高標準除P，則再需進行二次深度除P處理。

⑸處理效率高，節(jié)約占地。深度處理，氣浮池污水停留時間僅需2-4分鐘，普通污水廠需數(shù)小時，效率提高幾十倍。氣浮池處理后水面的浮渣自動快速排出。

根據(jù)上述概念污水廠提標、 固載微生物技術TN提標、高速離子氣浮技術TP提標的應用實踐說明，污水廠的N P指標均能夠達到Ⅱ-Ⅲ類。同時說明社會在前進，污水處理事業(yè)在前進，只要解決了思想認識問題，緊跟社會前進的腳步，不僅污水處理標準達到準Ⅳ類沒有問題，達到地表水環(huán)境質量湖泊標準的Ⅲ類也沒有問題，更可推進污水資源化的進程。

四、污水廠提標達到的標準問題

全國大部分區(qū)域污水廠均應提標，但不同區(qū)域需根據(jù)不同情況進行不同程度提標，其中人口稠密和社會經濟發(fā)達區(qū)域的河道流域可提高至地表水Ⅲ類或更高，湖泊流域應提標至地表水湖泊標準Ⅲ類TP0.05mg/L、TN1mg/L或更高，等于或優(yōu)于各水體的水功能區(qū)目標。

由于河道標準相對于湖泊較低，且無TN要求，所以只需要TP提標，TN僅需滿足NH3-N的要求。

 人口稀少、社會經濟欠發(fā)達區(qū)域的污水廠，根據(jù)其環(huán)境容量的要求，可以由低于一級A、一級B的處理標準，根據(jù)其發(fā)展的需求提高為一級A或一級B標準，或均提高為一級A標準，期間應考慮區(qū)域社會經濟發(fā)展的要求。

第3個問題，污水廠提標能夠實施嗎？

回答是完全可以。只要克服思想認識上的障礙就完全可實施、大規(guī)模推廣。思想認識上的障礙主要是指固有舊意識阻滯污水處理提標的思想和認識問題。

其一，污水廠提標難度大、不可行

污水處理提標在以往確有一定技術難度，但目前污水廠提標完全可行，因已創(chuàng)新出污水處理新技術新工藝，TP TN一般能達到地表水環(huán)境質量（湖庫）標準Ⅰ-Ⅲ類。專家和決策者不能再故步自封，要學習并接受新技術新工藝，以開放創(chuàng)新的態(tài)度迎接未來，使污水處理的標準與新時代的要求相適應。

其二，污水廠提標影響有關污水處理者利益鏈

利益鏈包括設計者、施工者、運行者。因為這些單位、企業(yè)對原有的處理技術已有成熟的經驗，可以憑借固有的經驗資本順順利利地對中標或接收的污水廠項目進行設計、施工、運行，付出的代價小、成本低。采用高標準的新技術新工藝，這需要重新認識、學習，增加難度和成本，也使有些關系需要重新組合，同時增加了項目中標的難度。

為改善城鎮(zhèn)人居環(huán)境、改善水環(huán)境，國家政府出錢為加大污水處理能力和提高處理標準奠定了基礎；對于加大污水處理力度和提高污水處理標準，各相關利益者應緊跟其上，為政府解難，為百姓解憂。所以，對于污水處理提標改造工程或新建工程，各路英雄應各顯神通，誰跟上時代誰就是勝利者，否則就被淘汰；隨時代潮流前進的創(chuàng)新者是時代的先鋒，不隨時代潮流前進的就是落伍者。

其三，提標增加很多投資及運行費用，不合算

的確，提標需要增加一定的投資及運行費用，但根據(jù)上述多個案例，增加的提標改造投資及運行費用并不多，而對于新建高標準污水廠的投資可能少于原老標準的污水廠，因為工藝簡單了，且其運行費用也比原老標準的低，這些要根據(jù)以后大規(guī)模的推廣后再確定。

其四，上面沒有要求，等等再說

下面根據(jù)上面的指示辦事，天經地義。所以污水廠提標的關鍵是上級政府應該根據(jù)區(qū)域的實際情況制定提標的計劃和目標要求，地方政府應對污水處理提標進行立法，并加大污水廠提標改造和新建高標準污水廠的投入，以滿足區(qū)域社會經濟的發(fā)展需求。

希望有關污水處理決策機構和專家把TN TP二類實用的高標準的污水處理技術、工藝、設備融合在一起組成一個全部新的高標準污水處理系統(tǒng)。使二者能各自用于提標改造或能同時用于污水處理，以更節(jié)約土地、減少投資、降低運行費用、便于管理和推廣，更符合我國現(xiàn)階段的需要。地方政府應對污水處理提標進行立法、加大污水處理和污水廠提標改造的投入；各區(qū)域需要適度超前考慮我國社會經濟持續(xù)發(fā)展的實際情況，進一步新建高標準污水廠加大污水處理能力、滿足污水處理的需求；完善污水收集管網，建設全覆蓋的配套管網和加強管理，如對管網全面普查，糾正管網的錯接、混接、漏接，封堵排污口，全部污水均接入處理廠（設施）處理，農村全面建設小型污水設施處理，同時加大其他點源面源治理力度，以滿足我國作為世界第2大經濟體人口不斷增加和社會經濟持續(xù)發(fā)展的需求。

作者著于2021.11.11

 

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編者：薛國強

校審：朱   喜

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