東北地區城市污水廠運營狀況與穩定運行對策

郭靜波，馬 放，李云生，山 丹，夏 罡，趙 娜，薛 婕

(1.哈爾濱工業大學城市水資源與水環境國家重點實驗室，150090哈爾濱，mafang@hit.edu.cn;2.東北電力大學建筑工程學院，132012吉林吉林;3.環境保護部環境規劃院，100012北京;4.中國市政工程東北設計研究總院，130021長春;5.中國環境科學研究院，100012北京)

保護水環境、防治水污染是保障人民身體健康和振興東北老工業基地的首要任務［1-4］.為進一步推進東北地區水污染防治工作，確保松花江流域及遼河流域的水環境安全，促進東北地區經濟、社會和環境協調發展，以遼寧、吉林及黑龍江3省13個重點城市的32家典型城市污水處理廠為例，分析了目前東北地區污水處理廠的運營現狀及在運行管理中普遍存在的問題，在技術層面和管理層面提出了東北地區城市污水處理廠穩定運行的對策.

1 調查范圍及主要內容

調查共涉及了東北地區13個重點城市(鞍山、大連、錦州、沈陽、撫順、本溪、長春、吉林、哈爾濱、牡丹江、大慶、佳木斯、齊齊哈爾)的32家典型污水處理廠.調查的主要內容包括城市污水處理廠的處理工藝、設計規模與實際處理水量、污水廠來水構成及進水水質、污水出水水質和污水廠執行排放標準、污泥的產量及處理處置等情況.

2 污水處理廠的概況及運營現狀

2.1 污水處理廠規模

32家污水處理廠中，規模在5～20×104t/d的中型污水處理廠有17家，規模在20～40× 104t/d的大型污水處理廠有7家，規模在5× 104t/d的小型污水處理廠有8家.由此可見，中小型城市污水處理廠的建設呈逐年增多的趨勢，做好中小型城市的水污染防治工作是今后東北地區協調環境與經濟發展的重點舉措之一.

2.2 污水處理工藝

做為一種經濟、高效的污水處理法，以生化法為主體的污水處理工藝是目前東北地區城市污水處理廠采用的主流工藝，其中以活性污泥法A/O工藝和SBR工藝(包括CAST工藝)為主，其次是生物膜工藝和自然生物處理工藝，極少數污水處理廠采用了物理法(見圖1).總體來看，各污水廠基本做到了結合當地實際情況、因地制宜地選擇相應的污水處理工藝.

圖1 東北地區污水處理廠工藝類型

2.3 污水處理廠實際處理水量

調查的32家污水處理廠中，除一家污水處理廠處于調試階段、另外兩家分別由于運營資金不到位和設備故障停產外，其他29家污水處理廠均正常投入使用.其中基本或完全滿負荷運行的污水廠為12家，實際處理水量為設計規模70%～85%的污水廠為8家，另外有兩家污水廠超負荷運行(見圖2).可見，設計規模與實際處理水量還存在著一定的脫節現象.

2.4 污水處理廠來水構成及進水水質

調查的32家污水廠為主要服務于城市人口的城市污水處理廠，除一家2008年初新建成的污水廠為分流制的排水制度外，其他污水廠均為合流制.絕大多數污水處理廠進水的COD質量濃度為200～500 mg/L，NH3-N為20～50 mg/L，TP為1.5～5.0 mg/L，TN為30～50 mg/L.如圖3所示，除5家污水廠工業廢水所占比例不詳外，29家正常投入使用的污水廠中有16家的進水中均混有一定比例的工業廢水(4.5% ～50.0%不等).另有兩家污水處理廠存在著來水底物嚴重不足的現象，系統長期低負荷運行，污水處理設施利用率極低，造成了能源和資源的巨大浪費.

圖2 污水處理廠的設計規模與實際處理水量

圖3 城市污水處理廠進水中工業廢水比例

2.5 污水處理廠出水水質及執行排放標準

除2008年初新建成的一家污水處理廠(即采用分流制的污水處理廠)執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B的標準外，其他污水處理廠均執行二級排放標準，大多數污水處理廠均能做到達標排放.同時，由于管理和操作得當，目前執行二級排放標準的16家污水處理廠的出水水質能夠達到或優于一級B的標準.但是，由于設備老化、維修不及時、資金不到位等原因，仍然有3家污水處理廠的出水不能滿足相應的排放標準.

目前，有48%的污水處理廠尚未進行TP、TN等營養指標的監測，所有污水處理廠均無對動植物油、石油類、陰離子表面活性劑、色度、糞大腸菌群數這5項指標的監測數據.調查過程中還發現，盡管做為緩解城市水資源短缺的一項重要舉措，僅有4家污水處理廠進行了處理污水的回用，且回用量較小，主要用于景觀用水，其余各污水處理廠的處理水則直接排放到受納水體.

2.6 污水處理廠污泥產生及處理處置情況

各污水處理廠由于處理規模、來水構成及工藝的差異，日產污泥量及噸水污泥產量差異較大(見圖4).其中大多數污水處理廠的噸水污泥產量在0.5～0.7 kg/t，傳統活性污泥法產泥量較大，生物膜法、SBR法CAST工藝產泥量相對較少.少數污水處理廠由于工藝運行得當，污泥產量低于平均水平.

除一家污水處理廠外，各污水處理廠脫水處理后的污泥含水率均在80%以下.但調查的29家污水處理廠投入運行的污水處理廠中，僅有10家污水處理廠對剩余污泥進行了合理的處理和處置.其他污水處理廠的剩余污泥均未按要求進行衛生填埋，有的甚至堆放在未設任何防滲措施的廠區內、廠區周邊或未辦理環評審批手續的堆放場或天然坑道，對環境造成了嚴重的二次污染.

圖4 不同污水處理工藝的污泥產量

3 存在的問題

3.1 企業運營管理水平參差不齊

在調查的污水處理廠中，以BOT模式投資建設的污水處理廠運營情況普遍良好，BOT方式解決了污水處理廠建設資金緊、運營效率低的問題［5］.但是，不少企業的運營管理水平還有待提高.主要體現在以下幾個方面:

1)污水處理廠的基本控制項目為化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、懸浮物(SS)、總氮(以N計)、氨氮(以N計)、總磷、pH 7項指標，缺乏對動植物油、石油類、陰離子表面活性劑、色度、糞大腸菌群數5項指標的監測.同時，有很大一部分污水處理廠日常監測的指標只有化學需氧量(COD)、懸浮物(SS)、氨氮(以N計)，其余指標不能做到每日監測，監測頻率低，監測項目少.

2)多數污水廠只具備簡單的如流量、溫度、溶解氧等在線監測設備，尚未安裝能及時反應水質的在線監測設備，且絕大多數污水處理廠不能提供排放口下游監測斷面的水質數據.

3)轄區內污水處理收費體系不完善，污水處理廠存在著經費不能及時到位、缺乏穩定可靠的運營資金來源等問題.

4)污水處理廠都不同程度地存在著設備老化快、維修不及時的問題，隨之導致了一系列的出水水質不達標、污泥得不到及時處理等問題.

3.2 設計參數和運行參數無法滿足實際的水質及水量

污水處理廠實際的進水水質和水量是不斷變化的，大多數污水處理廠目前仍然按照污水廠建設之初確定的相關參數運行，對處理單元運行工況的調整和設備的開停無法做到決策的科學化，因而“出水超標”的現象時有發生.另外，一部分污水處理廠存在著不同程度的設計規模與實際情況相脫節的現象，一方面流域內仍有部分污水未經截留，直接排入受納水體，水污染治理設施未能得到合理有效的利用;另一方面，水處理設施長期超負荷運行，將會導致一系列的出水水質惡化及運行不穩定等問題.

3.3 缺乏技術保障，有待建立科技創新平臺

大多數污水處理廠僅具備簡單的污染指標檢測設備，出水水質達標是企業工作的重點.幾乎所有污水處理廠都無與其有著長期合作的技術支持單位，一旦污水處理中出現了突發性事件或各種原因所導致的系統非正常運行，由于污水處理廠自身技術人員科研素質的局限性，污水處理廠缺乏強有力的技術保障，將無法在短期內得到相應的合理可行的解決方案，從而將導致一系列運行及管理上的問題.污水處理廠有待建立科技創新平臺，積極探索和借鑒先進的研究成果，從技術層面實現“節能減排”的目標.

3.4 排水體制不健全

除2008年初新建的一家污水處理廠實施了分流制的排水制度外，其他污水廠均采用生活污水、雨水甚至工業廢水混合排放的合流制排水制度，且存在著排水管網不完善的現象.因此，多數城市污水廠均有一定量的工業廢水排入，而個別污水處理廠存在著進水底物不足的現象，導致了諸如污泥膨脹、脫氮除磷效果不理想等問題.

3.5 污水回用率低

本次調查的32家污水廠中，僅有少數幾家污水處理廠部分處理出水用于廠區景觀用水和回灌，其他部分污水廠雖然有污水回用項目規劃，但并未籌建或投入運行.因此，東北地區的廢水回用仍處于起步階段，呼聲高，落實難，缺乏相應的技術支撐和政府支持.

3.6 污泥處理處置不當

29家運行的污水處理廠中，僅有10家污水處理廠對剩余污泥進行了合理的處理及處置.其他19家污水處理廠的剩余污泥雖已運輸到指定的場地，但相應的場地均未達到衛生填埋的標準，有幾家污水處理廠的污泥甚至隨意堆放到廠區周圍和郊區無防滲、無滲瀝液收集和處理設施的坑道或農田附近.同時，盡管多數污水處理廠建有污泥消化裝置，但均因存在著消防隱患未投入使用.因此，東北地區的污泥處理處置情況仍不容樂觀.

4 城市水污染防治對策

針對上述問題，結合東北地區的區域特征和城鎮污水處理廠的實際運營情況，對“十一五”未來兩年及“十二五”期間東北地區污水處理廠的運營及水污染防治提出以下幾點建議.

4.1 改進運營模式，鼓勵各類主體參與污水廠的投資與運營

轉變政府的職能，確立政府作為監管者的位置，通過競爭選擇運營的主體，推動污水處理行業向著投資多元化、運作市場化的方向發展［6-7］.運營主體作為獨立的企業，和政府之間通過經濟合同或特許經營協議，形成了相對獨立的關系.通過特許經營，政府履行自己的義務，支付污水處理費，同時，加強污水處理廠進水水質監控，杜絕上游企業非法超標排污，保障進水水質達到要求，避免突發性污染事件的發生;另一方面，污水處理廠必須按照特許經營合同，根據國家和地方環境保護要求安裝在線監測系統，與環境保護部門聯網，完善污水排放控制體系，保證污水處理設施的穩定高效運行.

4.2 加快建設污水收集管網，完善排水體制

排水管網規劃在整個城市污水處理工程規劃和建設中是十分重要的環節［8-9］.目前，有相當一部分污水處理廠沒有發揮其應有的功能.在未來兩年和下一個五年計劃里必須抓住重點，改變決策和投資的思路，做到廠網并舉，管網優先.另外，在加快污水收集管網建設的同時，做好清污分流工作，完善排水體制，在現有基礎上，提高現有污水處理設施的利用率和凈化效能，減少污染物排放總量，合理保護水資源.

4.3 推進自主創新，鼓勵校企合作

通過政府引導的方式，鼓勵污水處理廠與高校合作，產學研結合，大力推進自主創新，將系統、先進的科研成果與踏實、實際的工程經驗相結合，加快技術孵化.如與傳統的有機、無機絮凝劑相比，利用生物技術從微生物體或其分泌物提取、純化而獲得的微生物絮凝劑具有成本低、絮凝效果好、絮體易于分離、易生物降解、無二次污染、適用范圍廣等優點，從而實現環境效益與經濟效益的共贏［10-11］;好氧脫氮技術使硝化反硝化反應在同一個反應器中進行，從而簡化了生物脫氮工藝，極大地拓展了生物脫氮的應用［12］;采用投加復合生物菌劑的生物增強技術可實現寒冷地區城市污水處理廠生化系統的低溫快速啟動和低溫工業廢水的穩定達標排放，從而大大縮短了工藝調試周期，提高了生化系統的污染物去除效果和運行穩定性［13-14］.

4.4 推進污水的資源化，實現城市水資源健康循環

要盡快制定城市水資源綜合利用規劃，加強雨水、污水的回收利用，因地制宜抓緊制定適合東北地區具體情況的中水回用技術措施，加快污水處理技術創新，大力推廣“中水”回用技術［15］.同時，積極拓寬污水資源化項目融資渠道，推動污水資源化項目企業化運營管理，逐步建立社會投資、政府補助、市場補償和新型投融資體制.從全局出發，把污水資源化工作納入地方國民經濟規劃及流域水資源開發利用總體規劃，實現城市水資源健康循環.

4.5 積極探索污泥減量化與資源化渠道

污泥的合理處理和處置是真正實現城鎮污水中污染物減量化和污水資源化的重要保障.污泥管理的重心應當前移到“源頭控制”和“源頭分流”上來，遵循減量化為主，資源化、無害化和末端處置為輔［16-17］的原則.在進一步調研的基礎上，加大科研人員和資金的投入，兼顧經濟與環境效益，探索污泥減量化和資源化的可行性方案，盡快解決污水處理廠污泥消化裝置存在的技術問題，加快城市污水處理廠污泥消化設施的建設，實現污泥的資源化與減量化，從根本上減少污水處理對環境造成的二次污染.

4.6 完善水廠管理體制，提高從業人員業務水平

進一步完善水廠的管理體制，提高從業人員的業務水平，提高水質檢測能力，加強水質常規指標檢測力度，健全水質檢測體系，注重設備設施的維護和維修，使污水廠各運行管理環節實現規范化、程序化、制度化，盡量降低人為因素的干擾和影響，最大限度地調動員工的工作積極性和責任感，完善水廠的運行管理，保障污水處理廠的穩定運行.

5 結語

“十一五”以來，國家以解決影響經濟社會發展特別是嚴重危害人民健康的突出問題為重點，在“三河三湖”等重點流域和區域水污染的防治和城市污水處理設施的建設中取得了一定的成效.“十二五”期間，在總結和分析東北地區典型城市污水處理廠運行現狀的基礎上，為了保證其穩定運行，在技術層面上，應著重于完善污水配套管網建設、對現有部分工藝設備落后的污水廠進行工藝升級改造、加強污泥處理處置、加大污水再生利用設施建設四方面;在管理層面上，應當繼續推進污水處理的機制和體制改革，開放市場，鼓勵民營和外資參與污水處理設施的投資、建設和運營，建立污水處理設施建設和運營的良性循環機制，推動東北老工業基地經濟的可持續發展.

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