水处理

王东:全国城市生活污水高处理率下的污水直排问题

2020-07-01 09:15:30 JIEI创新实验室 作者:余诚

引言:城市黑臭水体是我国目前最突出,也是最为紧迫的环境问题之一。《城镇污水处理提质增效三年行动方案》明确要求:到2021年,地级及以上城市建成区基本无生活污水直排口,基本消除黑臭水体。在影响水体质量的诸多因素中,城镇生活源一直是污染减排的重点领域之一,城市生活污水收集效能和处理效能的重要性自然不言而喻。《水污染防治行动计划》要求到2020年,县城、城市污水处理率分别达到85%、95%左右;同时要求全面加强配套管网的建设,到2020年底前基本实现城市建成区污水的全收集和全处理。

污水处理基础设施建设基本情况

截至目前,我国城市生活污水的收集和处理取得了一些显著成绩。依据《2017年全国城市建设统计年鉴》,我国污水处理厂的处理能力已达1.57亿立方米/日,污水处理率高达94.5%,基本完成了“水十条”要求的95%。27个省份的污水处理率达到90%以上,其中达到95%以上的有11个省份,情势喜人。自2005年以来,我国污水处理厂的建设进入快速发展阶段,每年建设的规模超过1000万吨,这在世界范围内都是绝无仅有的。目前我国的污水处理能力甚至略高于美国。

但从管网建设的情况看,2017年我国排水管网总长度约为63万km,其中污水管网长26万km,占比不到一半。从管网密度来看,我国平均排水管网密度为9.51 km/k㎡,相比于美国的15km/k㎡,日本的25km/k㎡,有较大差距。可以看到,我国城市排水管网基础设施存在长期投入不足、重厂轻网的问题,管网建设明显滞后于城市化进程。

城市污水处理面临的问题与形势

由管网建设落后带来的最直接的结果便是污水集中处理设施的进水浓度低。根据2017年监督性监测数据,我国有55.62%的污水处理厂进水COD浓度低于150 mg/L。长江流域和珠江流域进水COD浓度低于150 mg/L的污水处理厂分别有764座、410座,占所在流域内污水处理厂总数的62.4%和68.3%。这种情况在淮河、东南诸河、辽河等流域也比较普遍,半数以上的污水处理厂进水浓度低于150 mg/L。

从省份上看,进水浓度低的情况主要分布在广东、浙江、江苏等地,南方城市更为普遍严重。广东、浙江、江苏进水COD浓度低于150 mg/L的污水处理厂数量分别为267座、228座和211座,占比65.6%、67.1%和48.3%。长江经济带共有1187座污水处理厂进水COD浓度低于150 mg/L,在全国占比49.6%。

污水处理量大、进水浓度低,导致各地污水处理率虚高,不利于各地找准症结。如北京在实施第一轮三年行动方案之前,主城区污水处理率已经达到了97%,到第三轮仍然是97%。实际上,北京现有污水规模足以完全处理所有的城镇污水,但仍有污染物未经处理直排的情况;2018年的东莞市,实际处理城镇污水10.9亿吨,污水处理率达93.7%,但按照进水COD浓度(159 mg/L)进行校核,则污水处理率仅为54%;山西太原市,统计的污水处理率为91%,但每天有10万吨生活污水未经处理,分别通过北张退水渠和太榆退水渠直排进入汾河干流。

诚然,补齐基础设施短板、加快污水厂建设,能够有效改善城市水环境质量。如北京通过几轮的行动方案及提标改造等措施,承纳北京90%左右排污量的北运河出境水质由2015年的劣V类改善为2018、2019年稳定达到V类,甚至达到IV类;吉林四平近两年通过扩建市区污水处理厂9万吨/天、解决市区3万吨/天的污水直排问题、出水达一级A标准、建设西湖湿地等措施,四平市条子河林家断面由劣V类改善至IV类。但在基础设施建设之后,如何提高实际污水处理效率,值得深究。

污水处理率校核分析

污水处理率核算的方式很多,当前统计年鉴采用的是污水处理总量与污水排放总量的比值,较为简单。但这种计算方法的准确性会受到城市生活用水量(自备水井)统计、居民生活习惯、污水管网的渗漏、雨水地下水渗入等诸多影响。对于合流制排水管网系统,在雨季排入管网的大量雨水的影响更是不容忽视。

因此,要全面、实际地掌握我国污水处理情况,就需要对当前的污水处理率进行校核,消除一些重点干扰因素的影响。相关部门提出过一些思路,如生态环境部门提出,“十二五”总量减排核算时,要考虑管网等影响,对“十一五”城镇COD产生系数进行细化修正;住建部在《城镇污水处理工作考核暂行办法》中也提出过相关的方法。

我们使用了两种方法进行了研究。第一种是用各地市的平均进水浓度与最高进水浓度的比值作为修正系数:若某城市的一座污水处理厂的进水COD浓度能达到300 mg/L,因为这个地方的生活习惯等条件基本一致,所以认为该城市的其他污水处理厂应该也能达到该水平;第二种方法是以各地市平均进水浓度与第一次污染源普查产排污系数计算的进水浓度的比值作为修正系数。以此为导向,在做污染源普查时,就把全国分成五区五类,25种类型,每种类型选择代表城市做详细的试验,深入而细致地开展工作。

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校核之前,按照统计年鉴,大部分城市的污水处理率都集中在90%以上。采用第一种校核方法,即根据本地最高进水浓度和本地加权平均进水浓度比较校核之后,大部分城市的处理率位于70-80%区间。采用第二种校核方法,将污水处理厂平均进水浓度直接与产排污系数比较,则大部分城市的污水处理率处在40-60%区间。

把校核后的结果放在中国地图上看,可以直观地看到各地区的实际处理情况。红色区域表示修正之后处理率最低,即低于60%的;蓝色区域表示处理率相对高一些。从图中可以看出,红色区域和橙色区域相对集中的地区以南方城市居多,北方主要在松花江流域。用方法一和方法二校核后的结果有差异,但大致结论接近。

按照方法一校核之后,全国的污水处理率是71%,目前统计的是94.5%;按方法二校核,则只有58%,修正比较多。这说明我们现在的污水处理率虚高,还有比较大的提升空间,而这个空间也是我们改善水生态环境质量的一个空间。对于每一座城市来说,修正完的结果对指导当地的水生态环境保护工作有非常重要的意义。


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