榆林市城鎮(zhèn)污水處理存在問題的分析及對策措施

王 喆，卜龍利，馮奇奇，薛占山

(1. 西安建筑科技大學(xué)，陜西西安 710055;2. 榆林市環(huán)保局，陜西榆林 719000)

榆林市位于陜西省最北部，屬暖溫帶和溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為10 ℃，年溫差范圍達32.7 ～40.8 ℃。冬季寒冷，平均氣溫為-7.8 ～-4.1 ℃，結(jié)凍時間長。其次，干旱和風(fēng)沙是榆林地區(qū)危害廣、損失大、頻率高的主要災(zāi)害，春季常有7 級以上大風(fēng)，最大風(fēng)力可達11 級，并伴隨沙塵暴。榆林地區(qū)干旱缺水且生態(tài)環(huán)境脆弱，近年來隨著榆林經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量以及排污量不斷增加，因此榆林市各城鎮(zhèn)污水處理廠的正常運行是保護當(dāng)?shù)厮h(huán)境質(zhì)量的重要舉措之一，對當(dāng)?shù)厮w污染治理有著重要意義。

近年來，榆林市的污水治理有了快速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水處理廠對解決水污染問題起到了不可或缺的作用，但是榆林地區(qū)冬季較低的水溫和干旱并伴有大風(fēng)沙的氣候加大了污水處理廠達標(biāo)排放的難度。與此同時，榆林北部地區(qū)經(jīng)濟迅猛發(fā)展，城市化和工業(yè)化進程不斷加快，對供水的需求量也日益增大，由此導(dǎo)致污水的排放量也呈快速增加趨勢［1，2］。國家“十二五”環(huán)境規(guī)劃將污水處理率提升至85%，要求出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)，提高了污水處理廠的出水水質(zhì)，促使各污水處理廠需要進一步提標(biāo)改造以達到國家要求［3］。截止目前，榆林市已建成投運13 座污水處理廠，經(jīng)實地調(diào)研，各污水處理廠在運行中不同程度地存在著一些問題。下面通過對存在問題的分析，提出加強污水處理運行管理、解決污泥處置方向［4，5］和增加生物反應(yīng)池管道循環(huán)加熱等建議，以進一步提高污水處理效果，保護榆林市的水生態(tài)環(huán)境。

1 榆林市城鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀

1.1 污水處理規(guī)模及排放標(biāo)準(zhǔn)

目前榆林市投產(chǎn)運行的13 座城鎮(zhèn)污水處理廠，均為規(guī)模小于5 ×104m3/d 的中小型污水處理廠(如表1)，建廠時污水排放設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為GB 18918—2002中的一級B 標(biāo)準(zhǔn)。依照“十二五”環(huán)境規(guī)劃要求出水執(zhí)行GB 18918—2002 中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)，榆林市的13 座污水處理廠均需要進行提標(biāo)改造。

1.2 污水處理廠運行現(xiàn)狀分析

從污水處理工藝來看，榆林市各城鎮(zhèn)污水處理廠主要為充氧能力強、脫氮除磷效果好、能耗低的A/A/O 工藝和微曝氧化溝工藝;其次是占地面積小、運行控制高度自動化的SBR 工藝及其改良的循環(huán)式活性污泥法(CASS)工藝［6］。比較各種污水處理工藝的現(xiàn)場運行效果和運行穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)在SBR工藝基礎(chǔ)上改良的CASS 系統(tǒng)性能穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷，脫氮除磷效果好，且兼具SBR 工藝占地面積小、運營投資費用少等優(yōu)點。由表1 可知榆林市13 座污水處理廠實際處理總水量為14.07 ×104m3/d，平均污水處理率達到75%，其中4 座污水處理廠超負(fù)荷運行，其余均在設(shè)計負(fù)荷范圍內(nèi)運行。超負(fù)荷運行的神木縣污水處理廠二期工程已建成試運行，將很快解決超負(fù)荷運行問題。

榆林市的13 座污水處理廠進水均為雨污合流，其中有9 座污水處理廠處理城鎮(zhèn)居民的生活污水和雨水，此外還有4 座污水處理廠接收部分工業(yè)廢水、礦井廢水、醫(yī)院廢水和磷脂廠廢水(如表1)。雨污合流的原因與榆林的干旱缺水氣候及節(jié)約管道建設(shè)資金等因素有關(guān)，但從長遠(yuǎn)角度考慮，在經(jīng)濟條件允許情況下應(yīng)使雨污分流，以避免大雨等對污水處理廠的沖擊破壞作用。

表1 榆林市污水處理廠處理工藝及相關(guān)參數(shù)表Tab.1 Treatment Process and Related Parameters of WWTPs in Yulin City

2 污水處理存在的問題

2.1 運行負(fù)荷不均衡

此次調(diào)研的13 座污水處理廠的平均運行負(fù)荷率只有76.5%。其中神木縣生活污水處理廠、神木縣錦界污水處理廠、定邊縣生活污水處理廠和靖邊縣污水處理廠超負(fù)荷運行，榆林城區(qū)污水處理廠滿負(fù)荷運行;其余污水處理廠運行負(fù)荷率都低于70%，其中清澗縣污水處理廠的運行負(fù)荷率只有33.3%。具體分析有以下幾個問題:一是污水收集管網(wǎng)覆蓋存在死角。榆林市各污水處理廠只是收集縣城部分小區(qū)的污水，而周邊城鎮(zhèn)的污水有直排和自然蒸發(fā)等問題，使污水未進入管網(wǎng)進行收集;其次部分污水處理廠在建成運行后由于收集管網(wǎng)建設(shè)資金投入不足，使應(yīng)收集的城鎮(zhèn)污水不能全部收集到污水處理廠進行處理，導(dǎo)致污水處理廠處理效能低下，未達到應(yīng)有的處理能力。二是污水處理廠未建調(diào)節(jié)池，導(dǎo)致白天進水量過大，處理不了而出現(xiàn)污水超越溢流現(xiàn)象;夜間進水量又極少，污水處理量不足而能耗過大。三是榆林市部分縣城地處山溝之間，人口少且分散居住，用水量小而污水收集率低，引起污水處理廠運行負(fù)荷嚴(yán)重偏低，造成一定的資產(chǎn)損耗與設(shè)備浪費。

2.2 水質(zhì)達標(biāo)困難

榆林市政府積極響應(yīng)國家“十二五”環(huán)境規(guī)劃，將現(xiàn)有污水處理廠出水水質(zhì)要求提高至GB 18918—2002 中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致部分污水處理廠在保證排水水質(zhì)達標(biāo)方面遇到困難。原因有以下幾點:一是榆林市地處陜西北部，冬季風(fēng)沙大導(dǎo)致污水處理廠來水泥沙含量高，造成出水SS 含量偏高;冬天進水溫度低，污泥沉降性能變差、易于膨脹，導(dǎo)致污水處理效果差，出水中有機物、氨氮和總磷濃度偏高。二是有的污水處理廠在夜間來水量小甚至沒有來水時，生物池表面冬季發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，由此加大了污水處理廠冬季污水處理的難度。三是污水處理廠進水水質(zhì)不穩(wěn)定，過去污水處理廠主要是處理居民生活用水，近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展，企業(yè)增多，尤其是一些小工廠、飯店、洗浴中心廢水的進入，嚴(yán)重影響了污水處理廠的進水水質(zhì)，并且政府無法消除偷排漏排的現(xiàn)象，這無疑加重了污水處理廠的運行負(fù)荷，嚴(yán)重影響污水處理效果，使出水水質(zhì)難以達標(biāo)。

2.3 污泥處置與再利用困難

目前，榆林市城鎮(zhèn)污水處理廠普遍采用活性污泥法及其各種變形工藝，進廠污水中的大部分污染物通過生物轉(zhuǎn)化為污泥去除。由于污水廠污泥產(chǎn)量大，若任意堆放而不進行有效的處理與處置將對環(huán)境造成二次污染，進而對人類以及動植物造成較大的危害。現(xiàn)如今，榆林市各污水處理廠污泥處置一直沒有找到合理有效的解決辦法，雖然在污泥利用方面有好的想法，例如與農(nóng)民合作將污泥作為肥料，然而由于污泥產(chǎn)生量過大且污泥易滋生蟲害等原因而使這一想法得不到實現(xiàn)。盡管污泥中含有植物營養(yǎng)素而富有肥效，但含病原菌及寄生蟲卵較多，其性質(zhì)不穩(wěn)定而易腐化發(fā)臭;二是污水處理過程中許多有害物質(zhì)富集到污泥中，譬如重金屬和有毒有害有機污染物等;三是污泥含水率高而不易脫水。上述問題的存在是造成污泥處置與再利用困難的原因。

2.4 污水處理設(shè)備損壞嚴(yán)重

榆林市多數(shù)污水處理廠露天安裝的設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，譬如在格柵間、生化池存在設(shè)備不同程度的腐蝕現(xiàn)象;室內(nèi)格柵間和曝氣池產(chǎn)生的一些對呼吸道和眼部刺激的氣體也對設(shè)備造成了腐蝕;部分污水處理廠進出水在線監(jiān)測設(shè)備經(jīng)常損壞，無法持續(xù)完成對污水廠進出水水質(zhì)的在線監(jiān)測任務(wù);榆林市全年風(fēng)沙較大，而污水廠是雨污合流進水，故進水砂渣過多，格柵效果較差，使得污水提升泵經(jīng)常堵塞。

2.5 管理模式制約

榆林市現(xiàn)運行污水處理廠多采用BOT、TOT 和EPC 等管理模式。其中一些由政府運行的污水處理廠，雖然資金投入及時，廠房設(shè)施建設(shè)良好，但由于職工數(shù)量龐大，專業(yè)素質(zhì)低，沒有完善的管理體制，造成職工工作積極性不高，工作態(tài)度懶散，責(zé)任心不強，設(shè)備損壞也無人及時維修等問題。而BOT、TOT等管理模式下的污水處理廠，職工數(shù)量相對較少，能將更多的資金用于專業(yè)人員的培訓(xùn)、儀器設(shè)備的更新?lián)Q代和保養(yǎng)維護等關(guān)鍵環(huán)節(jié);個別環(huán)保運營公司為了節(jié)省污水處理成本，促使企業(yè)利益最大化，在污水廠運行過程中不開或少開高能耗設(shè)備，比如鼓風(fēng)機非正常運行、生物池曝氣間歇工作、紫外消毒間歇運行甚至不運行，導(dǎo)致污水廠污水處理效果不理想，出水不能完全達標(biāo)。

3 對策與建議

3.1 加強管理均衡處理負(fù)荷

由于榆林市多數(shù)污水處理廠日進水量不穩(wěn)定，建議各污水廠在進水口處加建調(diào)節(jié)池儲存污水，協(xié)調(diào)各污水處理廠污水泵站，使提升泵站定時分時段有序地提水，均衡污水處理廠白天和夜間的處理量。

其次，應(yīng)增加資金投入，重點解決污水收集管網(wǎng)的建設(shè)。根據(jù)榆林市自身情況，可采取管網(wǎng)配套建設(shè)的市場化運作，融社會資金，有序建設(shè)污水管網(wǎng)。這樣既可以有效解決政府投資不足、配套管網(wǎng)建設(shè)滯后的問題，又可以解決污水管網(wǎng)配套管理不善的問題。以此確保污水收集能力的最大化，從而提高污水處理廠的污水處理率。

此外，應(yīng)積極協(xié)調(diào)相關(guān)部門進行溝通和調(diào)研，組織專家從技術(shù)角度深入查找部分污水處理廠實際處理量達不到設(shè)計處理量的原因，全面進行科學(xué)設(shè)計，改造那些未達到設(shè)計能力的污水處理廠，進一步提高污水處理效果;對于那些運行負(fù)荷率低于50%的污水處理廠，在進水量較小時，污水廠可選擇停運一組污水處理設(shè)施來調(diào)整運行和降低成本;針對榆林市個別污水處理廠超負(fù)荷運行的情況，建議投建二期工程以增大日處理量。例如神木縣生活污水處理廠的二期擴建工程，采用CASS 工藝，日處理量較一期工程增加30 000 m3/d，該工藝生物部分共建成4個CASS 池，實行進水2 h，曝氣2 h，沉淀1 h，出水1 h 的周期，有效減輕了污水處理量的增加給污水廠帶來的超負(fù)荷運行的影響，并且使出水水質(zhì)滿足GB 18918—2002 中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 改革創(chuàng)新加強處理效果

榆林市各污水處理廠在處理冬季氣溫低導(dǎo)致污水廠進水水溫低的問題上，可以學(xué)習(xí)借鑒米脂縣污水處理廠，在廠區(qū)自建鍋爐，以初沉隔油池池體兩端沿池壁建造盤管給污水加熱的方式來提高冬季生物池的水溫，以減少氣溫對污水生物處理效果的影響。對于出水TP 超標(biāo)的問題，可以采用化學(xué)混凝沉淀法輔助除磷以確保總磷達標(biāo)排放;冬季時，可通過加大曝氣以適當(dāng)提高好氧池的溶解氧和通過延長污泥齡以提高污泥濃度從而確保出水氨氮的達標(biāo)。另外鼓勵榆林市各污水處理廠與相關(guān)科研技術(shù)單位合作，研究適合北方寒冷氣候的污水處理工藝和耐寒菌株以提高污水處理效果。

3.3 加強污泥安全處置工作

隨著榆林市各區(qū)縣污水量的增加，污泥產(chǎn)量也在連年增長，污泥處理與處置問題已然迫在眉睫。加之社會用地的日益緊張和潛在的環(huán)境污染問題，傳統(tǒng)的污泥處置方法，比如填埋法，已經(jīng)不符合現(xiàn)實的要求。作為污水處理廠的伴生產(chǎn)物，污泥中含有大量的有機物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過適當(dāng)處理，可以變廢為寶。因此，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理與處置應(yīng)遵循“減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化”的處置原則［7］，把“資源化”作為污泥處置的最終目標(biāo)。

榆林市城鎮(zhèn)污水廠污泥處理的資源化是解決污泥的最終出路。幾種新興的利用方式可作參考:一是土地利用，比如用作農(nóng)林堆肥和土壤修復(fù)等;二是建材利用，比如制磚、水泥、陶粒和其他新型材料;三是能源利用，比如將污泥油化或者制煤;四是可以將污泥做成改性吸附材料、降解塑料和動物飼料等。

3.4 采取有效措施減輕設(shè)備損壞

由于榆林市大部分污水處理廠處理的污水多以生活污水為主，因此廠區(qū)空氣中硫化氫氣體的含量較高，而硫化氫氣體對金屬銅的腐蝕性很強，對人體健康也有一定的危害。由于這種有害氣體對機電設(shè)備的影響和人體健康的危害是無法避免的，因此我們只有盡量采取措施以減輕其影響。譬如可將室外露天安裝的設(shè)備采用氣密性良好的防水型元件進行包裹;在電氣設(shè)備和線路集中而腐蝕性氣體存在較多的地方，比如泵房、配電房等，可在地面建孔洞通氣，并在建筑物的高處引風(fēng)對流冷卻，讓建筑物內(nèi)部空間較外部空間保持正壓，以使內(nèi)部有害氣體流出并阻止外部有害氣體進入。

對于污水處理廠的在線監(jiān)測設(shè)備，污水廠應(yīng)購置性能穩(wěn)定的儀器，再組織專業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)儀器的操作與使用，盡量減少儀器的故障和由人為操作引起的破壞。榆林地區(qū)常年風(fēng)沙較大，而且污水廠進水雨污合流，建議污水廠在進水口處細(xì)化格柵，在沉砂池部分提高砂水分離效果，使來水中的泥沙能盡可能多的分離，以保證提升泵不被泥沙堵塞。

3.5 推進市場化的建設(shè)和運營

近年來，榆林市各污水處理廠積極與具有污水處理資質(zhì)的環(huán)保公司進行廣泛合作，目前該模式下的污水處理廠運行狀況基本良好。建議今后全面放開污水處理市場，大力推行BOT、TOT 等污水運行模式，積極推進污水處理的市場化，努力提高污水處理效果。

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