城鎮污水處理設施出水水質的提高

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摘要：隨著全省污水處理能力的不斷提升，保障污水處理廠穩定達標運行，降低運行成本提高污染物消減總量是擺在各級政府面前的重要任務。面對環境的壓力與挑戰，特別是針對小型污水處理設施工藝的選擇方面急需加強投入研究和指導。本文針對遼寧省污水處理工作現狀，搜集了大量關于污水處理設施規模、工藝、運行負荷、出水達標率及運營成本等方面的相關數據。依靠大數據對污水處理運營工作中各核心要素的相關性進行分析，并對污水處理設施的建設、運營及進一步提高污水廠出水水質標準等問題進行探討。

關鍵詞：污水處理設施；規模；工藝；運行費用；土地處理系統

我省目前各市、縣及部分重點鄉鎮均建成污水處理廠（設施），但因各種原因部分污水處理設施未能正常達標運行。造成這一原因的因素較多，經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現有的水體水質。因此，進一步提高污水廠出水水質對改善我省水環境質量具有十分重要的意義。

1我省污水處理行業基本情況

截止目前，全省已運行的城市污水廠134座，設計處理能力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。鄉鎮污水處理廠近200座，設計處理能力近100萬t/d。國家重點監控污水處理廠月監督性監測顯示，全省城鎮污水廠整體運行穩定，達標排放率為90%以上。

1.1城鎮污水處理廠運行成本情況

全省城鎮污水廠的運行成本（運行費）主要由電費、藥劑費、設備維護及維修費、人員工資及管理費、污泥處置費、藥劑費和其他費用等構成。根據對全省年平均運行350d以上的污水廠數據統計測算，城鎮污水處理廠的平均運行成本約為0.68元/t。按建設規模統計，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。按污水排放標準統計，以規模為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，設計達到日處理能力1萬多t以上的污水處理設施噸水處理成本隨著處理規模的提高而降低，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鄉鎮污水處理設施運行成本情況

全省鄉鎮污水處理設施普遍規模較小、工藝相對簡單。運行成本主要由電費、設備維修費、人員工資三部分組成。按照處理工藝分為兩類，即常規生化法和生態法。據測算，生態法運行成本為0.54元/t；常規生化法受規模、工藝等因素影響成本波動較大，波幅在0.70~1.7元/t。根據規模和處理工藝進行成本測算的結果是：（1）規模在5000t/d及以上的污水處理設施，按城市污水廠計算，成本為0.70元。（2）規模5000~1000t/d以上的污水處理設施，對常規生化法測算，平均成本為0.9元/t。（3）1000t/d以下污水處理設施，對常規生化法測算，平均成本為1.3元/t。因為我省鄉鎮小型污水處理設施建設較晚，出水大都實現一級A標準，工藝多采用常規生化法。規模小、出水標準高、進水不穩定、運行負荷低、單位運行成本高就成了鄉鎮污水處理廠的普遍特點。

1.3城市及鄉鎮污水處理設施提標改造前

后能耗情況對比污水廠運行費用主要由電費、設備維修費、人員工資三部分構成。一般來說，電費約占40%~65%，設備維修費約占10%~25%，人員工資及管理費約占10%~20%。但規模越小，人員工資及管理費所占比例就越高，甚至會遠遠超過電費或設備維修費。相較于城市污水處理廠，鄉鎮污水處理設施普遍規模較小、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污水處理廠、南雜木鎮污水處理廠和永陵鎮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節對噸水能耗明顯增加。紅透山鎮污水處理廠設計規模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。永陵鎮污水處理廠設計規模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，藥劑費和設備維護維修也是運行費用增加的主要方面。我省大部分鄉鎮污水處理設施設計規模不足0.1萬t/d，這種情況導致噸水運行費用增加更為明顯。

2關于優化工藝以降低污水處理運

行費用的思考根據統計結果我們可以看出，提高出水標準后運行費用在規模較小的污水處理設施增加明顯。特別是設計規模在5000t/d以下的污水處理設施噸水處理成本同設計規模明顯呈負相關。其原因主要是在脫磷除氮環節，大污水廠可以通過調整工藝流程實現出水達標。規模較小的污水處理設施很難通過相同辦法解決這一問題。因此在建設小型污水處理設施時設計規模、出水標準和工藝一定要慎重，這樣才不至于產生財政難以負擔的運行費用。目前，財政投入的不足已經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對于加強我省水環境治理有著重要意義。針對規模小、出水水質標準要求高的污水處理設施，因為其高昂的運營費用導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施采用將污水處理設施和各種類型的土地處理和穩定塘等自然凈化技術相結合的方法。即排出污水處理廠的污水經過二級強化處理后不但有效去除污水中的碳源，且可以實現脫磷除氮的目的。這種既可以提高出水水質，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土地處理系統特點及適用范圍

污水土地處理系統的價值就是實現污水處理設施深度處理部分的功能，這也是污水處理成本構成的主要部分。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—植物系統物理的、化學的、生物的吸附、過濾與凈化作用和自我調控功能，使污水可生物降解的污染物得以降解、凈化。氮、磷等營養物質和水分得以再利用，促進綠色植物生長并獲得增產。污水土地處理系統是人工規劃、設計與自然凈化相結合，以及水處理與利用相結合的環境系統工程，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五種工藝，其中濕地處理系統主要依據生態單元而定名，其他系統則是依據水流路徑而定名。不同的土地處理類型具有不同的工藝條件、工藝參數和場地要求。污水土地處理系統因其具有投資少、能耗低、成本低等特點，因此在許多國家得到了運用和發展。土地處理系統會根據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中最為常見的類型。其中地表漫流系統和地下滲濾系統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、工藝參數等方面差異較大，因此必須結合各地實際情況。

3.1地表漫流系統

地表漫流系統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。與其他污水土地處理系統相比，該系統需要在具有緩坡和低滲透性土壤的場地內運行，場地內常以種植牧草為主，由于水力停留時間短且土壤的滲透率低，污水由于蒸發和滲漏而損失的部分較少，大部分污水經過處理后匯入排水溝中。該種處理系統對土壤的滲透性要求較低，處理過程簡單且對預處理要求低，適用于多種污水。經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，且對坡面設計的要求較高。這種工藝相對適合于遼寧西部缺水地區，比較典型的例子如阜新泡子鎮鄉鎮污水廠出水常年穩定達標。

3.2地下滲濾系統

地下滲濾系統是指利用預先的埋置將污水投配至一定深度的土層中，污水經過緩慢的滲濾作用得到凈化。地下滲濾系統的特點在于其土層需要具有一定的構造和良好的滲透性，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，運行簡單穩定，氮磷去除率高。且由于是采用地下布水的設計，不會影響地面的景觀，可與原本的綠化和生態景觀相結合，具有更強的適用性。缺點在于工程建設較復雜，較其他幾種系統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。這一工藝現在桓仁水廠有應用。在沈陽渾南應用規模較大，主要用于處理河水，項目投產后對斷面水質提升效果明顯。

4結語

土地處理系統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勢。在國外很多這類項目也都是對經過二級處理后的污水進行再處理。特別是對規模較小的污水處理設施，其優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展復合工藝，相應減少系統對環境的依賴，該技術將會得到推廣。特別是對于零散居民區、風景區和干旱少雨地區具有廣闊應用前景。目前，在國內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，但運行比較穩定，隨著技術進步和工藝改良未來土地處理系統必將有更大的應用空間。

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作者：牟寧 潘志穎 單位：遼寧省建設事業指導服務中心