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王洪臣:城镇污水处理要回归问题本质,精准提质增效

时间:2020-06-22 08:48

来源:中国水网

作者:刘影

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  6月13日,在“2020(第十八届)水业战略论坛”上,中国人民大学教授、博生导师、环境学院副院长、低碳水环境技术研究中心主任王洪臣以“城镇污水处理:回归问题本质,精准提质增效”为主题进行了分享。

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王洪臣

  王洪臣首先表示,提质增效是污水处理行业当前乃至今后一个时期的中心任务,中央和地方都有许多举措,但提什么、增什么,提质增效的最佳路径是什么,一直是个讨论热点。他说,十九大报告提出的三大攻坚战,一是防范化解重大风险,二是精准脱贫,三是污染防治。精准扶贫的“精准”二字,用到污染防治上也很贴切,而用到污水处理提质增效上则尤为必要。王洪臣提出,城镇污水处理行业应找准低质低效的本质原因,精准提质增效。

  王洪臣认为,治理水污染、改善水环境、恢复水生态,关键在污水处理。无论是城市黑臭,还是流域性水污染,主要是污水收集不彻底、污水处理不彻底。

  那么,我国目前污水处理做得怎么样?王洪臣介绍,2008~2018十年间,全国污水处理能力翻了一番,是一个了不起的成绩。截至2018年,全国排水管道超过100万公里,污水处理能力超过2亿立方米/日,形成了“100+2”的污水收集处理能力,成为中国水污染控制的基本物质基础。但是,他表示,这个系统还没有充分发挥应有的环境效益,还要提质、要增效。

  他说,城镇污水处理低质低效突出表现在两个方面:第一,污染物收集处理率低,大量污染物进入水体,导致黑臭;第二,污水处理过程资源消耗大,导致成本高,且产泥量大。只有充分认识产生这两大问题的本质原因,才能找到提质增效的最佳路径,实现精准提质增效。

  污染物收集处理率低

  1.污染物收集处理率有多低?

  污染物收集处理率是指收集到污水处理厂予以处理的污染物占污染物产生量的比率。王洪臣介绍,2018年,全国城镇人口以8.3亿计,假设人口污染物当量80克COD,实际城镇污水处理量587.6(497+90.6)亿立方米,污水处理厂进水年平均COD 280 mg/L,粗算只有67%的污染物被收集到处理厂进行了处理;如果人口当量按照120克COD计,则粗算仅有45%污染物被收集到处理厂,一多半污染物没有经过污水处理厂的处理。

  2.没进入污水处理厂的污染物去了哪里?

  “分析清楚原因,才能对症下药,才能精准提质增效。”

  王洪臣提出,第一,由于管道错接、混接、漏接,部分污染物随污水直排水体。通过这个途径(SSOs),美国每年约有2亿立方米污水直接排入各类水体,中国一年排了多少?目前并不清楚。他表示,要认真开展管网普查,要予以纠正,要雷厉风行。

  第二,由于污水处理厂超负荷,部分污染物只能随污水排入水体。王洪臣调研了全国470多个污水处理厂,63%的污水处理厂水量负荷率超过80%,南方则是70%的处理厂超过80%,实际中,当水量负荷率超过80%,水量高峰时就可能存在溢流。进一步分析,24%的污水处理厂水量负荷率超过120%,收集管网存在经常性溢流。这些数字说明,我国污水处理设施能力还远远不足,本已收集起来的大量污水因处理能力不足而继续排入水体。

  第三,由于合流制溢流(CSOs),部分污染物随雨污水进入水体。下雨时污水量增加的都是合流制,因此合流制是个普遍状态。王洪臣表示,理论上,分流制适于建设密度低的中小城市,合流制应是大城市的首选排水体制,同时要提高截留倍数,否则就会产生严重的溢流污染。南方城市降水量大、管网入流入渗(I/I)以及河水倒灌等特征加剧了合流制溢流污染。放眼各地的城市水环境,不下雨时看得过去,有的城市还真有“水清岸绿、鱼翔浅底”的景象,但“一下雨就回到解放前 ”也是普遍常态,致使辛苦获得的治理效果瞬时大打折扣。美国从1989年开始系统治理CSOs ,经历了“六对策”、“九对策”和“永久对策”(LTC)等历史阶段,虽然成效显著,但目前每年合流制污水溢流量仍达到37亿立方米。美国“六对策”和“九对策”各持续了大约五年,属于“雷厉风行”,而“永久对策”(LTC)则属于“久久为功”,总预算近2000亿美元,纽约和洛杉矶等大城市仍在执行中。我国目前还没有合流制溢流(CSOs)污染控制的政策、规划以及技术对策,应尽早展开部署。

  第四,部分污染物在排水系统被降解。王洪臣研究团队针对23个城市进行了测试,发现居民小区总排口COD浓度都大于400mg/L,但近两年全国污水处理厂进水COD浓度年均值280mg/L左右。这些减少的污染物去了哪里?王洪臣表示,一少部分在化粪池中被降解,更多的则沉积在管网并最终被厌氧降解。污染物在管网的沉积降解,导致COD延程降低,但氮磷基本没有变化,造成污水处理过程碳氮比失调,需要投加外碳源,增加处理成本。

  王洪臣表示,他的团队通过中试模拟发现,污水中硫酸盐在厌氧条件下发生硫酸盐还原反应,生成硫化氢,这个过程大量消耗有机碳。另外,管道的结构、污水流速以及在管网的停留时间都决定着污染物沉积和降解。他介绍,我国下水道普遍采用方涵和圆管,流速慢,停留时间长,增大了污染物的沉积和降解。欧洲普遍采用的结构形式是倒马蹄形,具有“小流量速度不减、大流量仍可通过”的特点,有机污染物在管网损失较少。

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欧洲倒马蹄形结构的下水道

  在水资源丰富的河网地区,污水COD浓度在管网中沿程下降最多。一是由于入流入渗(I/I)严重,加上河水倒灌,COD被稀释;二是为减少地下水进入,泵站通常保持高水位运行,这样就增大了污水在管网的停留时间,更易沉积及厌氧降解,因此这些地区碳氮比失调问题也更加严重。在河网地区,解决河水倒灌可以“雷厉风行”,而减少地下水入流入渗(I/I)则属于“久久为功”,是个长期任务。

  3. 提质增效优先序?

  综合以上分析,王洪臣表示,针对污染物收集处理率低,应优先实施投入不大但效果明显的提质增效措施,具体包括:在对管网全面普查的基础上,纠正管网的错接、混接、漏接,把直排的污水接入处理厂;对超负荷污水处理设施予以改扩建,提高现有设施处理能力;采取低投入对策降低合流制溢流。这些对策属于“雷厉风行”。另外一些提质增效对策投入大、工期长,需要从长计议,系统规划、逐步实施,具体包括:建设绿色基础设施(海绵),控制溢流污染;建设溢流控制设施,提高截留倍数;控制管道的入流/入渗(I/I)。这些对策只能“久久为功”。

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编辑:刘影

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