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广西省城镇污水处理一、我国小城镇污水处理工程建设标准探讨发展小城镇是中央提出的带动农村经济和社会发展的一个大战略。目前我国正处于城镇化快速发展时期，全国各地的小城镇建设日渐升温。随着小城镇建设和发展步伐的加快，小城镇污水处理工程的建设也将呈现高速发展的态势。我国小城镇具有不同于大城市的特点，如技术、经济相对落后，污水处理规模较小，基础设施不配套，建设资金来源少等，绝大多数小城镇的污水处理量低于1万m3/d。我国现行的城市污水处理工程项目建设标准（以下简称“大标准”）适用于规模1万m3/d以上（含1万m3/d）的污水处理工程，目前还没有针对小城镇特点的污水处理工程项目建设标准，这使得小城镇污水处理工程在建设中只能套用城市污水处理工程项目建设标准。近年来三峡库区小城镇污水处理工程的建设经验表明，硬性照搬“大标准”，往往会造成工程投资偏大且运行成本高。而大多数小城镇都难以承受工程建设投资和运行费用高的问题。同时，由于没有适用于小城镇污水处理的标准，还使得部分小城镇因建设资金短缺而推迟建设计划，进而影响了水环境保护计划的实施。因此，为促进小城镇污水处理工程的建设，必须编制与小城镇经济发展水平及技术管理水平相适应的专项适用性污水处理工程项目建设标准。为此，原建设部2005年以19号文下达了小城镇污水处理工程项目建设标准（以下简称“小标准”）的编制任务（标准的主编单位为国家发改委国家投资项目评审中心，中南市政设计院为协编单位），要求总结我国近几年小城镇污水处理工程的建设经验，针对小城镇的特点，结合我国小城镇污水处理工程的实际建设水平制定专项适用性新标准，目的是使小城镇污水处理工程的建设投资和运行费用与当地经济发展水平相适应，有效保护和改善生态环境，实现可持续发展。目前该报批稿已经完成。2 小城镇污水处理工程建设现状2.1 小城镇的定义及污水量一般来讲，小城镇概念有两个层次的意义，第一个层次是指除设市城市以外的建制镇，包括县城；另一个层次是指除第一个层次外，还包括以乡政府驻地为主体的集镇。由于后一层次强调了小城镇发展的动态性和乡村性，因此是目前我国小城镇理论与实践中更为普遍的观点。改革开放以来，我国的城镇化进展迅速，已成为世界上拥有小城镇最多的国家。在不断扩大城镇化进程的过程中，小城镇的发展趋势正逐渐从数量的增长向规模扩大转化，小城镇当前发展的重点是扩大规模和提高质量。据民政部统计数据，从1988年到2007年，国内的建制镇从10,609个增加到19,249个，乡从45,393个减少到15,120个，乡镇总数由56,002个减少到34,369个。即建制镇数量正逐渐增加，同时乡数量逐渐减少，乡镇总数逐渐减少。虽然乡镇的数量在减少，但乡镇的平均规模却在扩大。就建制镇而言，除少数例外，绝大多数建制镇的非农业人口或城镇人口都在逐年增加。但小城镇这种从数量增长向规模扩大转化的发展方式只是刚刚开始，就目前的情况看，我国小城镇的规模仍然普遍较小。根据有关调研统计，2007年我国大部分小城镇镇区人口规模为250010,000人，平均人口规模在8300人左右，其中很多建制镇的非农业人口在2000人以下，根据相应的用水量指标推算，大多数建制镇的污水量为10002000m3/d。2.2 小城镇污水处理工程建设概况和发展趋势根据建设部2006年城市、县城和村镇建设统计公报，截至2006年底，全国设市城市656个，城市城区人口约3.41亿人；县城1635个，城区人口1.10亿人（1586个县城的统计值）；而乡镇共35,764个，其中建制镇19,369个，乡16,395个，乡镇总人口8.89亿（建制镇建成区1.4亿人）。全国656个设市城市已建成污水处理厂814座，处理能力为201亿吨/年，污水处理率达57%（其中135个城市的污水处理率已达到或接近70）。县城已建污水处理厂处理能力为7.95亿吨/年，污水处理率为13.56%。但小城镇的污水处理工程则还处于起步阶段，小城镇污水处理率不足1。从以上统计资料可见，随着改革开放的不断深入，小城镇建设得到了迅猛发展，建制镇建成区的总人口数已经超过了县城的人口数。小城镇人口和经济的快速增长必然会带来生活污水和工业废水的大量增加，仅以建制镇建成区为例，按人均日生活用水量120升（全国县城人均日生活用水量为122.65升）和80%的折污系数计，年污水排放量为49亿吨。据2008年中国污水处理行业投资评价报告初步预计，2007年全国污水排放总量为580亿吨，小城镇中建制镇建成区的污水量已经占污水总量的8.45%。城镇污水已成为我国区域性水污染的主要原因之一，对水资源构成严重威胁，但目前国内已建的污水处理工程大多集中在城市或县城，故小城镇污水治理将是国家继大中城市污水治理后的一个新的战略目标，未来小城镇污水处理厂的建设将呈现高速增长态势。2.3 已建小城镇污水项目的基本情况根据原建设部2006年城市、县城和村镇建设统计公报，目前国内小城镇污水处理工程刚刚起步，污水处理率不足1，已建项目多集中在三峡库区、南水北调沿线或其它重点流域。3 “十一五”期间计划建设的部分项目3.1 三峡库区重点镇建设计划根据原国家环境保护总局文件（环发200816号）和三峡库区及其上游水污染防治规划（2008年1月修订本），“十一五”期间，三峡库区计划在78个重点镇建设污水处理工程，其中湖北省4个、重庆市74个，规模均在100010,000m3/d之间，估算总投资11.32亿元，详见表2。表 2 中所列项目现正按2011年全部建成投产的目标积极推进。3.2 其它小城镇污水处理工程建设计划4 已建项目运行情况分析由于没有针对小城镇污水处理的相关技术规范、标准、法规及政策，目前已建和在建的小城镇污水处理厂均按现行的针对城市的相关规范、标准进行设计和建设。根据已有的工程调研资料，这些项目各地的单位水量、投资差异巨大，而且运行成本较高、操作管理复杂，小城镇难以承受。已建的小城镇污水处理厂主要存在以下问题：（1）运行成本较高以三峡库区为例。为保护库区水环境，库区内的小城镇污水处理厂出水水质均执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002）中的一级B标准，尽管项目由国家划拨经费建设，但建成后高达0.60.9元/m3的运行成本远远超出了当地政府和居民的经济承受能力。由于缺乏运行费用，许多工程实际运行水量大大低于设计水量，还有不少工程成了“晒太阳”工程。（2）受工业废水的冲击负荷较大小城镇污水处理厂规模较小，承受污染物负荷冲击的能力较低。目前国内处理工艺落后、污染较大的工业企业有向小城镇转移的趋势，为降低生产成本，部分工业企业未严格执行有关生产废水预处理的规定，将高浓度的工业废水直接排入城市下水道，严重影响了小城镇污水处理厂的正常运行。（3）技术和管理人员缺乏已建小城镇污水处理厂大多采用常规二级处理工艺，工艺和电气设备较多，运营管理比较复杂。而小城镇往往缺乏专业的管理人员和技术人员，当实际处理水量、水质出现波动时，污水处理系统不能相应地调整运行参数。同时，设备故障维修也较困难。这些问题导致了污水处理达标排放的难度较大。5 建议国内目前有关污水处理的标准、规范主要是针对大中城市的特点编制的，项目建设经验也主要来自城市污水处理厂，小城镇生搬硬套大中城市水污染治理的标准、规范和经验，就容易出现占地面积大、投资高、运行费用高和管理复杂等问题。因此，小城镇污水处理工程的建设应符合小城镇的特点，具有针对性。建议从以下几方面着手解决：（1）尽快制定小城镇污水处理工程项目建设标准现行的城市污水处理工程项目建设标准适用于建设规模1万m3/d以上（含1万m3/d）的污水处理工程，而国内绝大多数小城镇污水处理工程的建设规模小于1万m3/d。近年的工程实践经验表明，小城镇硬性照搬城市污水处理工程项目建设标准，往往投资大，运行成本高，大多数（尤其是中西部）小城镇难以承受，这些都严重制约了小城镇污水处理工程建设和当地环境保护事业的发展，因此，编制适用于小城镇的规模在1万m3/d以下的污水处理工程项目建设标准极为迫切。（2）明确小城镇污水处理工程建设的阶段性目标目前，我国大部分小城镇经济承受能力较弱、资金不足，保护水环境的当务之急和切实有效的途径是建设与小城镇现状经济水平相适应的污水处理工程，使小城镇的污水处理厂“建得起、用得起”。这就需要小城镇的污水处理规划以区域总量减排为主，而不是某个具体项目的高排放标准。具体方法是结合受纳水体环境容量，明确小城镇污水处理工程建设的阶段性目标（包括合理确定经济基础较差的小城镇污水处理厂分阶段应达到的污染物排放标准和构、建筑物的建设标准），达到既保护水体又经济治理污水的目的。（3）选择适宜的工艺技术小城镇污水处理工程不能简单套用城市污水处理工艺，其工艺技术除应满足功能要求外，因地制宜和经济适用非常重要。行政主管部门应大力支持国内相关的设计研究单位、大专院校结合“十一五”各类科学研究计划，积极探索，选择适于小城镇污水处理工程的工艺技术，并以工程示范模式带动小城镇污水处理集成技术、管理模式的推广。（4）规范工业废水排放的管理小城镇污水处理厂处理规模较小，处理工艺简单，而工业废水成分复杂，纳入小城镇污水处理厂，不但会对污水处理厂的运行造成冲击，增加污水处理的难度，而且易造成“二次污染”。为保障小城镇污水处理厂的正常运行，环境保护主管部门应加强工业废水排放的监管。工业废水应在企业内部进行预处理，达到排入城市下水道的水质标准，方可进入城镇污水处理厂集中处理。（5）加强相关国产设备和仪表的研发目前国内污水处理厂的工艺设备已经基本实现了国产化，但定型产品多适用于较大规模的污水处理厂，适用于小城镇（小规模）的工艺设备较缺乏。此外，国内大部分污水处理厂的仪表采用的都是国外产品，这不仅造成投资高，也给维修带来不便。因此，小城镇应合理选择处理工艺，尽量避免采用进口仪表，同时国内有关企业也应加强相关国产设备和仪表的研发，推进小城镇污水处理工程的发展。（6）完善社会化服务体系每座小城镇污水处理厂单独配置机修、化验、运输等设备和劳动定员，不仅投资大，而且设备利用率低、工资成本高，因此应提倡依托社会化服务。小城镇要建立健全城镇建设管理机构和社会化服务体系，加强对管理人员和技术人员的培训，节省人力、物力和财力，提高服务效率和服务质量。二、城镇污水处理厂达国家一级排放升级改造实例一、天津市四个大型污水处理厂升级改造工程工艺选择1、工程背景2008年2月开始实施的天津市污水综合排放标准（DB12/356-2008）中提出已建成的城市、城镇和工业园区污水处理厂排水应在2010年12月31日前达到GB18918中一级B标准。天津市内四个大型市政污水处理厂纪庄子污水处理厂（现有规模54万m3/d）、咸阳路污水处理厂（现有规模45万m3/d）、东郊污水处理厂（现有规模40万m3/d）和北辰污水处理厂（现有规模10万m3/d）由于设计建造的时间较早，现有的工艺已经不能满足新标准的排放要求，需要进行升级改造。2、进出水水质进水水质的确定是根据对污水厂上游管网多年监测值的概率分析，并调查了收水范围内的工业污染源。污水处理厂一部分出水供给再生水厂作为水源，这部分出水指标执行一级A标准，其余部分出水执行一级B标准。3、生物处理工艺的确定四个污水处理厂分属不同的城市排水系统，进水水质差别很大，C/N、C/P、可生化性等指标各不相同，不可能使用同一种工艺。经过长时间的实验对比和专家反复论证，最终确定了两种工艺作为四个污水处理厂升级改造的主要生物处理工艺，一种是“强化生物脱氮”，另一种是“分段进水生物除磷脱氮”。强化生物脱氮工艺的核心设计理念是短程硝化反硝化。影响需氧量的关键因素是设计中采用的DO值，强化生物脱氮设计使得需氧量大大降低，氧传递效率大大提高。另外，通过预反硝化、“短程”硝化反硝化和同时硝化-反硝化，有助于提高反硝化能力。当BOD:N4:1时，这种工艺的优势就体现出来了，可以不投加碳源或少投加碳源。此工艺的反应器由两部分组成，前半部分采用机械曝气的氧化沟，后半部分采用微孔曝气。这种混合曝气的方式能够最大程度的提高曝气效率，从而节能。其原因在于：利用污水中表面活性剂组分对微孔曝气和机械曝气氧传输效率的影响不同。表面活性剂在活性污泥工艺中被分解，它们的影响也随之减小。因此，微孔曝气之前设置机械曝气的氧化沟，在节能方面也具有相当大的优势。分段进水生物除磷脱氮工艺通常由2-5段缺氧/好氧顺序排列组成。原水分别在首端的厌氧区和各缺氧区进人反应器，回流污泥回流到系统的首端，通常不设内回流设施。四段进水多级A/O工艺示意图见图1。该工艺同传统的A/A/O工艺相比具有以下的优点：（1）无需混合液内回流，节省能源，降低运行成本；（2）回流污泥的稀释作用被推迟，反应器内污泥浓度大大增加，提高了处理效率，节省了池容；（3）缺氧段分别进水，可充分的将进水中的碳源用于硝酸盐氮的反硝化，提高脱氮效率及碳源的利用率；在碳源充足的条件下，理论上脱氮率可高于90%。该工艺存在的缺点：（1）缺氧、好氧阶段交替存在，缺氧区的控制较为重要，如不能形成缺氧区，则不能实现预设的脱氮功能；（2）操作复杂：由于分段进水，进水点较多，较难调控。所有生产性试验，都经过了冬季运行，处理效果比较稳定。二、无锡市城北污水处理厂升级改造工程11、工程概况城北污水处理厂为太湖流域地区首批完成升级改造的工程，是无锡市主城区三大污水处理厂之一，位于主城区中北部，现状规模15万m3/d，分三期建设，每期工程规模5万m3/d，采用具有脱氮除磷功能的Orbal氧化沟工艺，尾水排入北兴塘河，设计出水指标为GB18918-2002中一级B排放标准。该厂进行升级改造项目已于2008年6月竣工，目前运行情况良好，出水稳定达到GB18918-2002中一级A标准。2、进出水水质指标的确定设计单位通过对城北污水处理厂目前的水质监测数据进行分析，按90%的频率统计值确定升级改造工程的进水水质。依据统计分析数据进行工艺设计计算，更加符合实际、节省投资并提高了运行的安全可靠性。3、生物处理工艺的确定在确定改造方案前，先进行了中试研究，结果表明采用外沟进水、回流污泥曝气再生的工艺可提高活性污泥的MLVSS/MLSS值，即提高污泥中的活性微生物数量，从而增强了系统的处理效果尤其可显著改善对TN的去除效率。同时还要充分结合厂区现状条件，生物处理部分力求通过内部改造，利用现有的生物池(氧化沟)内厌氧区改造成回流污泥曝气再生池，实现生物池降解功能的强化，改造方便并节省工程投资。综合多方案比选，最终确定采用强化二级生物脱氮除磷处理工艺作为厂区生物处理段改造的主体工艺。该工艺的关键为：控制回流污泥曝气再生。对回流污泥进行曝气再生的作用有三：(1)在不过度增加进入二沉池的污泥通量负荷的情况下增加生物污泥总量；(2)将回流污泥在再生池内进行曝气，可使污泥充分进入内源呼吸期的后期，其活性得到比较彻底的恢复，回流到曝气池后可以加快活性污泥的反应进程，提高反应效果；(3)回流污泥中含有大量处于“饥饿”状态硝化细菌，与原水混合后可以快速将原水中的NH3-N转化为硝态氮，并在外沟缺氧条件下通过反硝化反应成为N2，有助于提高系统整体的脱氮效果。4、改造后的工程运行情况该工程已于2008年6月底开始投入运行，从运行结果来看，出水水质能满足设计要求。出水BOD5一般在5mg/L以下，CODCr在45mg/L以下，SS低于10mg/L，NH3-N平均在1mg/L以下，TP平均在0.45mg/L以下，TN平均在15mg/L以下，均满足设计要求。三、深圳市罗芳污水处理厂二期工程21、工程概况罗芳污水处理厂设计总规模35万m3/d，分两期设计、建设。其中一期工程规模10万m3/d，污水处理采用AB法工艺(B段为A2/O工艺)，于1998年建成并投入运行；二期工程规模25万m3/d，于2001年建成并投入运行。一期工程污水处理用地4.13hm2，二期工程污水处理用地7hm2，污泥处理用地1.58hm2，厂内自用中水处理用地0.45hm2。2、进出水水质指标罗芳污水处理厂一、二期工程的尾水均排至深圳市莲塘河，出水设计目标满足国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级排放标准。3、生物处理工艺针对二期工程用地紧张的实际情况，结合水下搅拌器的使用，在国内首次采用了深池型T型氧化沟工艺，采用4座T型氧化沟，单座氧化沟设计规模为6.25万m3/d，水深5.8m，克服了传统氧化沟占地大的缺点，使该工艺在大型污水处理厂得到了应用。在氧化沟工艺前增设了厌氧池，增强了氧化沟生物除磷功能，同时流程中增设了污泥回流措施及回流污泥浓缩池，浓缩后污泥流入厌氧池，上清液直接流至氧化沟，这样就避免了浓缩污泥中硝酸盐对厌氧池释磷的影响，增强了氧化沟的生物除磷功能。4、运行效果分析二期工程建成投产以来，运行正常，出水水质优于设计水质，完全达到城镇污水污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级B排放标准要求，部分指标还达到一级A排放标准。四、厦门市筼筜污水处理厂31、工程概况厦门市筼筜污水厂目前是亚洲最大的采用DN/CN曝气生物滤池工艺的污水处理厂，将前置反硝化技术应用在BIOFOR工艺中，在国内属于首次运用。筼筜污水厂一期工程于1996年建成投产，规模为10万m3/d，污水经一级处理后通过排海管深海排放。二期工程二级处理部分规模为30万m3/d，工程总投资为3.78亿元，厂内主要工艺设备和自控检测系统由法国得利满公司提供。工程于2005年动工，2006年6月建成运行，目前工艺运行状况良好，工艺设备、仪表及自控系统稳定，出水的各项指标均达到或优于设计排放标准。2、进出水水质指标的确定厦门岛西南片区的污水浓度较低，此外还具有地下水渗入量较大和合流污水的特征。多年平均进水BOD5为100mg/L，COD为200mg/L，SS为150mg/L，TN为30mg/L，TP为2.5mg/L。考虑到厦门岛将逐步把污水合流制系统改造成分流制，同时将地下水渗入量大的污水管进行整修，其平均污水水质浓度会有所提高，因此设计中将现状水质指标进行了调整。污水厂出水排入西海域，因西海域的水质将直接影响到鼓浪屿的环境质量，故被划为“二类海域”，污水厂出水必须满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的一级B排放标准。3、生物处理工艺本工程污水处理工艺在国外的常规BIOFOR工艺的基础上进行了改进优化，即用DN+CN池组合代替了CN+DN池的组合。进水先入DN池，保证了反硝化所需碳源，使得TN去除率明显提高，且生物除磷的效果也有所改善。与CN+DN池的后置反硝化工艺比较，前置反硝化克服了碳源不足而需投加大量甲醇的缺点，且前置反硝化增设回流系统，使滤池的滤速增加，从而减少了CN池的数量，也节省了投资。另外前置反硝化生物滤池出水水质不受CN池的控制，所以能有效去除污水中的各种有机物，出水水质稳定。而后置反硝化则需要投加甲醇，且出水水质受DN池的影响。4、运行效果分析该厂工艺处理效果良好，除TN外，其他各项指标均达到了设计标准。这是因为污水厂进水大部分为旧市区合流制污水，BOD5值很低，因此池中碳源不足，从而影响了反硝化的进行，为此暂时需要投加甲醇补充碳源，补充碳源后出水TN18.5mg/L，能够达到了设计标准。五、深圳市横岭污水处理厂二期工程41、工程概况横岭污水处理厂二期工程是龙岗河流域水质改善工程的重要组成部分，设计规模为40万m3/d，与一期工程合计总规模为60万m3/d。2、进出水水质指标的确定由于横岭污水厂配套截污干管系统近期是对沿龙岗河各支流进行总口截流，远期逐步完善为市政截污干管，因此将由合流制逐渐过渡到分流制，也就是污水厂进水浓度有一个由低变高的过程。根据龙岗河流域水环境综合整治工程规划，2010年的污水处理厂建设目标是使出水满足景观用水的要求，因此确定污水处理厂近期执行一级A排放标准。3、生物处理工艺的确定根据本工程规模大、可用地小、进水水质浓度变化大的特点，确定采用以DN/CN的BAF曝气生物滤池为主体的污水处理工艺。该工艺耐水质波动能力强，适应低、中、高浓度污水，且耐水力冲击负荷能力好，生物膜附着能力强，不易随流速增大而流失。而且，工艺占地面积小，不需新征地，可以大大缩短建设周期。强化预处理采用曝气沉砂池、气浮池、斜管沉淀池合建，将生化反应与物理重力分离作用相结合，对有机物及悬浮物的去除作用明显。六、结语天津市几个大型污水处理厂的运行经验表明，工艺选择和设计是否合理，直接影响着污水厂长期运行的稳定性和成本。所以，在污水处理厂升级改造的准备过程中，创业环保集团股份有限公司非常慎重地筛选了数家国内外知名公司和设计单位的多个已经较为成熟的工艺，并先后对这些工艺进行了生产性试验，严格模拟升级改造后的水质水量。全部试验对比工作历时一年多，每种工艺的试验至少进行半年。所有备选工艺都要经历冬季水温最低的时期，以考察工艺脱氮除磷的稳定性，确保污水厂升级改造后能够稳定达标运行。