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| 集中式污水處理廠提標改造問題的“臨床診斷”及新型模式 |
| （時間:2018-8-31 10:37:01） |
摘要：隨著環境質量的社會關注度不斷加大、相關法規對污水排放的標準日趨嚴格以及新環保法對區域水環境問責制度的建立，污水處理廠的提標改造勢在必行。本文通過分析提標改造實際推進過程中面臨的水質水量波動大、用地受限、運行成本增加以及資金缺乏等一系列問題提出相應建議，并從商業模式創新角度以知合環境發展有限公司(以下簡稱:知合環境)的生態商業開發模式為例進行闡述，助力真正實現污水處理廠在我們城市建設發展過程中保護水環境的生態目標。
隨著國家和民眾對環境質量整體提升訴求的日漸強烈，以及“水十條”等一系列政策的加持，現行針對集中式污水處理廠出水水質的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準應用的越來越廣泛，勢不可擋。甚至有些地區的集中式污水處理廠出水水質按照更加嚴格的《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類水執行，隨之而來的污水處理廠全面提標改造也迎來了轟轟烈烈的大發展。除此之外，需求側政策的不斷加碼，勢必帶來市場加速釋放。不難發現，不管“提標”政策是否最終落地，“改造”已經成為既定事實，但是提標改造是牽一發而動全身的系統工程，涉及眾多管理部門和學科，也與上下游設施的建設息息相關，需要全盤考慮。集中式污水處理廠提標改造工程的密集實施，與水處理先進技術應用、工藝優化、工程施工以及運行管理等方面不能很好的相匹配，導致集中式污水處理廠提標后的穩定達標排放存在問題。目前只有著力解決好這些問題，才能發揮好集中式污水處理廠的真正作用，實現我國污水處理事業更好地發展。
一、提標改造過程中面臨的困境
（1）提標改造工程的建設資金缺乏
關于標準改革的討論，無論是接近嚴格的標準參數，還是為達標而投入的追加處理工藝，最終的落腳點均在“成本”二字。已有數據表明，一個污水處理廠從一級B排放標準到一級A排放標準的追加投資等于該處理廠原始投資成本的50%-70%。若以一座平均處理能力為40，000m3/d的污水處理廠為例，一級B污水處理廠基礎建設投資約為6000-8000萬元，其升至一級A需要的追加投資為3000-5600萬元。此外，由于我國大部分污水處理廠目前執行的還是一級B或二級標準，因此升級標準所帶來的新舊設備的更換成本，特別是提標過后，更高要求的膜技術廣泛使用所產生的高額運行費用，無疑將是一筆不菲的開支。比如一級B標準要求COD從350mg/L處理至60mg/L，而一級A則把標準升至50mg/L，這不惜成本的10mg/L削減量對于環境敏感的重點封閉湖泊或許有其意義，但對于局部環境容量較大的非敏感區域，“一刀切”的大規模投入的意義值得商榷。因此，有不少業內人士從“成本高”的角度認為這是一項具有“市場風險”的政策行為。由于市場前景仍不明朗，原有的生產線將被大量的資金投入所取代，相當于增加了污水處理企業擴大再生產的時間成本。
與高成本的生產投入相對應的另一個負重前行的因素，是歷史欠賬問題長期以來，不少污水處理廠存有處理工藝上的缺陷，甚至在建廠選擇工藝時并沒有根據自身水質情況選擇相匹配的處理工藝，而是采用直接復制模版的方式，使得污水處理歷史欠賬問題突出。因此，“改造”需要因地制宜地改造污水處理全流程生產線，因地制宜地治理原先不達標污水排放而造成的水體環境污染，這將又是一筆造價不菲的成本投入。
（2）提標改造用地受限
污水處理廠規劃用地多按照二級標準預留，規劃時污水廠大多只考慮遠期需擴建的用地，很少會同時規劃提標改造的用地。隨著各項處理要求和處理標準的不斷提高，提標改造需要的用地也十分緊張。加上污水處理廠選址時，還需要考慮周邊一定范圍的環保防護距離，設置綠化、環衛或其他公共設施，從而導致污水處理廠被城市中各種建筑包圍，而提標改造工程一般都需要在原污水處理廠的紅線范圍內進行建設，這給提標改造項目的設計和施工都增加了很大的難度。特別是對于以前設計就很緊湊的集中式污水處理廠，很可能由于建設用地不足而不能采用最經濟有效的方案，只能選擇膜處理設施這類占地小但投資高、運行費用也高的工藝單元。
（3）污水處理廠負荷率低且受進水水質沖擊嚴重
相對于匹配快速城鎮化進程而高速發展的城鎮污水處理廠建設速度，我國對于污水的來源和收集缺少詳細的規劃和充分的論證，管網和泵站等輔助設施的建設相對滯后，導致污水處理設施的設計和處理能力遠高于實際運營后的污水量。現有污水處理廠的年均負荷率低于75%的還占較大比例。而考慮到目前的管網中，雨污分流制的管網長度僅占到管網總量的40%，在我國的南方地區，尤其在豐水期，有大量的雨水、河水進入污水處理系統，實際污水處理設施的負荷率可能更低。此外，現有的城鎮污水處理設施還接納了部分工業污水，如果將這部分污水的負荷扣除，則現有負荷率勢必還要更低，已建成污水處理廠利用率明顯不足。
此外，雖然原則上工業廢水必須經過處理達到《污水排入城市下水道水質標準》，然后才能納入城市管網，進入集中式的污水處理廠。但是，由于中國目前的點源污染管理制度和手段尚未完善，工業廢水私自排放的現象頻繁發生。加上我國很多工業企業生產裝置工藝較為粗放，沒有采用清潔生產工藝進行精細化管理，產生的廢水存在濃度高、水質不穩定、組成復雜以及含有毒性或生物抑制性物質等情況，很容易影響城市集中式污水處理廠的正常運行。城市污水處理廠污水處理過程的核心是微生物的生化作用，而微生物的培養是一個復雜的過程，在溫度和其他適應條件下，微生物的培養至少需要半個月以上的時間，所以一旦城市污水處理廠受到進水嚴重影響，微生物會大量死亡，直接導致城市集中式污水處理廠運行癱瘓。因此，如果不加強污染源的源控制或者集中式污水處理廠的預處理，污水處理廠提標改造升級后，也很難達到預期目標。此外，在中國生活污水處理廠的升級改造過程中，進水碳源的短缺已成為一個普遍問題。
（4）污水再生處理能力及回用率不高，污泥處理處置率偏低
據《2016年城鄉建設統計公報》顯示，2016年我國城市再生水生產能力2762萬m3/d，再生水利用量45.3億m3。按城市污水處理廠1.49億m3/d的處理能力，年均負荷率70%估算，再生水處理率及利用率分別為26.5%和11.9%，而縣城污水處理廠這一比率肯定會更低。相比國外城市較高的污水處理回用率，如以色列1997年生活污水回用率就達100%，我國城鎮污水處理廠在該方面的表現差距較大。此外，全國城鎮污水處理廠污泥總產量（以含水率80%計）已突破3000萬t/a。據相關統計，我國污泥綜合利用率僅有20%；在污泥處置方式中，土地填埋占比60%左右，還有相當一部分采用的是露天堆放和簡單外運填埋，帶來了很大的環境隱患。而且，一些城鎮污水處理廠要主動和被動接收工業廢水，污泥性質可能會改變，使得污泥處理處置難度進一步增加，風險進一步升級。許多媒體甚至認為，中國投資1000億元的污水處理是為了換取“污染轉移”，80%污泥尚未得到安全處理處置。
二、應對污水處理廠提標改造工程困難的策略及建議
（1）科學合理地制定排放標準及其他相關政策
政府應承擔起更大的責任及需要明確政府、企業、公眾三者在“提標改造”過程中的角色職責，制訂出臺更加人性化的、科學的、具有實操意義的配套措施，以彌補我國城鎮污水排放處理的技術短板、資金短板和發展短板。國外關于排放標準的定義及判定方法則相對更嚴謹科學。以歐盟為例，歐盟組織形式有點類似中國的中央集權組織形式，1991年歐盟就頒布了《城鎮污水處理指令》（91/271/EEC），就城鎮污水（包括工業部門排放的可生物降解的廢水）的收集、處理、排放均做出了相應規定。該指令除了規定年均值的限值外，還對BOD5、COD及TSS指標規定了采樣允許不合格標準。同時，對采樣檢測不合格的項目做出了限定，BOD5、COD不合格指標數值偏離標準不得超過100，不合格的TSS偏離不超過150，TN及TP采用年均值判定是否合格的標準。可以看出歐盟是結合了年均值與合格率來判定污水處理廠出水是否合格的標準。這些標準制定的出發點是考慮到了城市污水的波動特性、成本收益原則以及不同指標對環境的不同影響，清晰明確，便于執行，值得借鑒。
（2）加強上游來水監測預警
污水處理廠提標改造以后，對于管理人員、操作人員的要求會比以前更高。一要加強監測。對于進水沖擊問題要加強對上游的監測，排水管理部門必須對進水水質進行有效的控制，防止工業企業未經處理直接偷排，也可增加一些水質預警裝置，盡量讓上游來水水質水量可控。同時設計人員在進行污水處理廠提標改造設計工作時，也要充分考慮可能的負荷沖擊情況；二要及時發現及時報告。當發現進水異常時，須密切關注，停止進水并積極調整工藝，同時及時報告上級部門，配合排水管理部門進行排查，及時制止工礦企業異常廢水的再次排入；三要制定預案積極解決。根據區域內各種復雜進水情況制定計劃，并采取必要措施調整工藝和操作設備，根據預案進行減少進水、調整工藝參數、投加碳源、悶曝、減少曝氣量或者調整循環時間等方法進行工藝調整，盡可能減少損失。
（3）因地制宜進行規劃設計，并從多維度吸納創新思維
設計單位應在制定設計方案之前對原污水處理廠做切實的實地調研，對污水處理廠的原始資料特別是管網、工藝設備信息、歷史運行狀況和數據都應該做深入了解，根據原有用地情況進行科學布局，尤其需要對污水廠的進水水質進行詳細的分析調查和統計，對于總氮、氨氮和總磷等指標應充分考慮，必要時還需要在工程前期進行試驗研究，在此基礎上才能形成有針對性的提標設計方案。方案中設備選型時建議盡量選擇高效、節能、易維護的設備。設計時還需要注意的部分細節，例如遵循“順勢而為”的原則、減少治理過程水處理藥劑的添加、最大程度減少水體提升次數等。在設計提標改造工程的同時應配套污泥處理處置設施，確保污泥的無害化、減量化或資源化處理處置。
提標改造不能只停留在單一的數字上，要堅持把改善污水排放的生態環境作為基本原則，改變原有低效的污水處理工藝，改變原有難以滿足巨額污水處理體量的方式方法。同時要創新技術手段，例如本世紀初有兩個重大的水處理技術創新——厭氧氨氧化和好氧顆粒污泥，它們為污水處理的進一步發展提供了無限的可能性。厭氧氨氧化推翻了傳統的反硝化工藝理論，可以降低能耗和碳源消耗，開辟了將廢水處理從耗能轉化為產能的可能性; 而具有易沉降和高生物量優勢的好氧顆粒污泥可有效減少污水處理廠工程占地。未來廢水處理的最終目標應該是充分回收和利用廢水中的資源和能源。此外，應當發力于提升運營效率和污水處理能力、降低投資及運營成本，從而在驅動國內集中式污水處理服務更好發展的同時，吸引社會各生產部門委托水處理服務商提供專業的環境服務，提升行業的專業生產盈利能力。
（4）知合環境新型的污水處理廠提標改造模式——生態商業開發模式
知合環境是知合控股的環境投融資平臺，專注于生態、市政和工業領域的環境治理。知合環境具備全生命周期環保產業整合的服務能力及系統化、社會化、生態化的新思路及新模式，在生態文明的大邏輯下，挖掘生態產品的衍生價值，才可以實現它真正的價值。其中，知合環境在集中式污水處理廠的提標改造服務方面探索了可行的技術創新及商業模式。
知合環境建議在區域層面構建內部縱向閉合的“企業小循環”，服務對象拓展至集中式污水處理廠上游企業，為企業提供污廢水處理的源頭統籌治理服務，幫助企業實現水污染物的達標預處理。同時，采用節能減排、清潔生產及先進的廢水處理技術和工藝，改進和優化集中式污水處理廠的整體工藝設計，構建廢水處理動態網絡，實現源頭削減污染、過程優化管控、資源綜合利用以及末端達標控制等。
此外，還建議把產業新城集中式污水處理廠的提標改造和區域的商業開發結合起來，打造新型的產業新城生態商業開發模式：通過投資治理產業新城區的環境質量，尤其是集中式污水處理廠的提標改造，全面改善環境質量后，周邊的土地開發也由其來負責，將生態價值嫁接到土地價值，當負面資產轉為正面資產，有收益的時候，可以用收益來反哺集中式污水處理廠的提標改造治理費用。產業新城集中式污水處理廠的整治完成不僅改善了產業新城的環境質量，還會推動城市轉型發展，實現環境保護與城市發展共贏。
結語
從全局來看，由于我國的環境容量、治污基礎、排放量、自然水體納污能力等都不容樂觀，污水處理廠提標改造是一個復雜的系統工程，因此，一方面需要搞清需求，摸清家底，因地制宜，系統規劃、精細管理，不能盲目提標改造；另一方面，也需要在國家統籌的前提下強化地方責任，加強地方的重視和財力支持，保障污水處理廠得到良好的建設、運營，完成提標升級改造；與此同時，還需要對復雜技術方案、專業化運營更加專業的第三方治理服務主體和資本參與進來，通過市場化提高提標改造效率，才能真正實現集中式污水處理廠在城市建設發展過程中保護水環境的生態目標。(來源:知合環境 環境研究院 劉牡 喬瑞平)
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