對長(cháng)三角三省一市新近發(fā)布的污水處理廠(chǎng)污染物排放標準做了較為詳細的對比和解析,針對污水處理廠(chǎng)新一輪提標面臨的挑戰,從污水處理廠(chǎng)內工程措施和管網(wǎng)源頭水質(zhì)分流兩個(gè)方面闡述了對提標改造對策的思考,希望能為污水處理廠(chǎng)提標改造工程的實(shí)施開(kāi)拓思路、提供借鑒。
習近平總書(shū)記在2018年11月5日的首屆中國國際進(jìn)口博覽會(huì )上,宣布將長(cháng)三角一體化上升為國家戰略。長(cháng)三角三省一市(滬蘇浙皖)的地域面積35.9萬(wàn)km?、常住人口2.2億,分別占全國的1/26和1/6,經(jīng)濟總量19.5萬(wàn)億元,占全國的近1/4。在一體化發(fā)展的大背景下,長(cháng)三角水務(wù)一體化也被提上了議事日程。2015年4月國務(wù)院發(fā)布《水污染防治行動(dòng)計劃》(即“水十條”)后,滬蘇浙皖也相繼發(fā)布了各自的水污染防治行動(dòng)工作方案,對水污染防治、水生態(tài)保護和水資源管理等均提出了明確的工作目標和具體措施。在各地的行動(dòng)方案中,提高污水處理廠(chǎng)的處理能力和處理標準均為一項重要舉措。2016年以來(lái),各地也陸續發(fā)布了關(guān)于污水處理廠(chǎng)污染物排放的地方標準,相對于現行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB 18918-2002)中的一級A標準,各地方標準對污水處理廠(chǎng)的污染物排放,尤其是氮、磷指標均提出了更高的要求,這就給污水處理廠(chǎng)的提標改造帶來(lái)了更大的挑戰。
1 長(cháng)三角地區污水處理廠(chǎng)排放標準及其解析
上海市在2016年4月由上海市環(huán)保局和上海市水務(wù)局聯(lián)合發(fā)布了“關(guān)于全市污水處理廠(chǎng)新建、擴建和提標改造項目污染物排放標準有關(guān)事項的通知”。要求污水處理廠(chǎng)尾水排放標準按不低于一級A的指標控制。由于上海水環(huán)境中氨氮、總磷問(wèn)題突出,特此明確向內陸水體排水且尚未建設(尚未批復工可)的污水處理廠(chǎng),氨氮和總磷必須執行地表水Ⅳ類(lèi)水標準,即氨氮1.5 mg/L(水溫>12 ℃)和3.0 mg/L(水溫≤12 ℃),總磷0.3 mg/L,同時(shí)對其他指標在建設空間布局上進(jìn)行總體預留考慮。
江蘇省在2018年5月發(fā)布了新版的《太湖地區城鎮污水處理廠(chǎng)及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB 32/1072-2018),太湖地區包括蘇州市、無(wú)錫市、常州市,南京市溧水區、高淳區,鎮江市丹陽(yáng)市、句容市和丹徒區。該標準相對原2007版提高了太湖流域一級、二級保護區內主要水污染物(化學(xué)需氧量、氨氮、總氮和總磷)的排放限值,也提高了太湖地區其他區域內部分工業(yè)行業(yè)的廢水排放限值。
浙江省在2018年12月發(fā)布了《城鎮污水處理廠(chǎng)主要水污染物排放標準》(DB 33/2169-2018),對全省現有城鎮污水處理廠(chǎng)和新建城鎮污水處理廠(chǎng)分別提出了不同的排放標準要求,主要涉及化學(xué)需氧量、氨氮、總氮和總磷共4項指標。
安徽省在2016年9月發(fā)布了《巢湖流域城鎮污水處理廠(chǎng)和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB 34/2710-2016),要求巢湖流域(包括巢湖市、肥西縣、肥東縣、舒城縣和合肥市廬陽(yáng)區、瑤海區、蜀山區、包河區的全部行政區域,以及長(cháng)豐縣、廬江縣、含山縣、和縣、無(wú)為縣、岳西縣、蕪湖市鳩江區、六安市金安區行政區域)的城鎮污水處理廠(chǎng)需執行該標準。該標準按城鎮污水處理廠(chǎng)是現有還是新建、進(jìn)水中工業(yè)廢水比例是否超50%設定了不同的排放標準。同樣是規定了COD、氨氮、總氮和總磷共4項指標。
三省一市主要水污染物排放指標如表1所示。

從前述數據來(lái)看,長(cháng)三角三省一市的污水處理廠(chǎng)排放標準有以下特點(diǎn):
?。?)從排放限值的具體數值來(lái)看,各地均在一級A標準的基礎上又提出了更高的要求,各地標準都是針對氮、磷營(yíng)養物和化學(xué)需氧量指標。這些指標的控制對于緩解水體的富營(yíng)養化、提升環(huán)境質(zhì)量有著(zhù)積極的作用。但新標準的實(shí)施意味著(zhù)各地又要在目前的一級A標準基礎上,著(zhù)手考慮進(jìn)行新一輪的污水處理廠(chǎng)提標改造。
?。?)從適用范圍來(lái)看,上海和浙江標準的適用范圍最廣,均適用于全市和全省。而江蘇省的標準僅適用于太湖流域,安徽省的標準僅適用于巢湖流域。
?。?)三省一市的排放標準相比較,浙江省的標準最嚴。新建污水處理廠(chǎng)的COD、氨氮和總磷均為地表水Ⅳ類(lèi)水標準,總氮按10(12)mg/L控制也基本是目前國內污水處理廠(chǎng)的最高標準?,F有污水處理廠(chǎng)的排放標準也在一級A基礎上做了較大的提升。
?。?)安徽省的排放標準相對寬松且對不同污水處理廠(chǎng)的類(lèi)型做了詳細區分,包括現有廠(chǎng)和新建廠(chǎng)的區分,進(jìn)水中工業(yè)廢水量比例是否大于50%的區分等。對于進(jìn)水中工業(yè)廢水量≥50%的現有污水處理廠(chǎng),排放標準甚至比一級A標準還要寬松。
2 污水處理廠(chǎng)提標改造面臨的挑戰
長(cháng)三角地區近年來(lái)正全面進(jìn)行污水處理廠(chǎng)一級A標準的提標改造。上海市截至2016年底,全市共有城鎮污水處理廠(chǎng)53座,處理規模812.2萬(wàn)m?/d,其中執行一級A標準的占3.75%,執行一級B及二級標準的占96.25%,經(jīng)過(guò)近兩年的提標改造后,全市污水處理廠(chǎng)的一級A提標改造基本完成。江蘇省自2007年太湖藍藻事件后,要求太湖流域污水處理廠(chǎng)必須達到一級A排放標準,至2010年底,太湖流域城鎮污水處理廠(chǎng)的提標改造工作全面完成,大部分污水處理廠(chǎng)基本能達到一級A標準。截至2015年9月底,江蘇全省實(shí)際建成695座城鎮污水處理廠(chǎng),處理能力1 551.89萬(wàn)m?/d,太湖流域建成城鎮污水處理廠(chǎng)250座,處理能力818.31 m?/d。浙江省截至2017年底共建成城鎮污水處理廠(chǎng)296座,設計規模1 224.55萬(wàn)m?/d,至2017年底,全省基本完成城鎮污水處理廠(chǎng)的一級A提標改造。安徽省截止2018年9月底,全省共有146座污水處理廠(chǎng)投入運行,處理能力696.74萬(wàn)m?/d,計劃對長(cháng)江流域24座污水處理廠(chǎng)實(shí)施提標改造。
長(cháng)三角地區污水處理廠(chǎng)新排放標準的出臺無(wú)疑對污水處理廠(chǎng)的提標改造帶來(lái)了新的壓力和挑戰,主要體現在以下兩個(gè)方面:
?。?)穩定達標的挑戰。幾項指標中,氨氮的達標相對容易,一般在好氧段充分曝氣的情況下氨氮達標都問(wèn)題不大??偭走_標也相對容易,通過(guò)適量加藥和出水SS的控制也能做到出水總磷穩定達標??偟虲OD指標的穩定達標則相對難度較大??偟笜艘€定控制在10~12 mg/L以下只靠二級生物處理有一定難度,尤其是在冬季低溫的情況下,目前工程中往往在深度處理段增加反硝化深床濾池作為最后的把關(guān),但實(shí)際運行中的效果還要取決于對補充碳源的精準控制。COD指標則受污水處理廠(chǎng)進(jìn)水水質(zhì)的影響較大,如進(jìn)水中難降解COD的本底值較高,要保證出水COD穩定在40 mg/L甚至30 mg/L以下的難度就可想而知了。另外,在國內的水質(zhì)監測方式上,盡管排放標準中對水污染物檢測的要求都是“取樣頻率為至少每2 h一次,取24 h混合樣,以日均值計”。但在實(shí)際的考核或督查中,基本上都是取瞬時(shí)樣,并以此為執法依據,這實(shí)際上就是要求出水水質(zhì)必須要100%達標。因此在按新標準執行后,污水處理廠(chǎng)出水的穩定達標將面臨更嚴峻的挑戰。
?。?)污水處理廠(chǎng)運營(yíng)成本控制的挑戰。為了達到環(huán)??己说囊?,在各污水處理廠(chǎng)提標改造中可以說(shuō)“十八般武藝”都用上了。一方面是污水處理工藝流程一再加長(cháng),如預處理段增加調蓄池調質(zhì)調量,針對COD去除增加水解酸化,二級處理段在生反池內投加填料,三級深度處理段也增加多種工藝組合如各種高效沉淀、各種濾池的組合等,工藝流程的加長(cháng)無(wú)疑會(huì )帶來(lái)電耗和藥耗的大量增加。另一方面是以往僅用于工業(yè)廢水廠(chǎng)的工藝如臭氧催化氧化、活性炭吸附等也越來(lái)越多地應用到了城市污水處理廠(chǎng)。如在嘉興聯(lián)合污水處理廠(chǎng)一級A提標改造的工程中,為確保出水COD的穩定達標,就在污水處理廠(chǎng)末端設置了臭氧氧化池,污水處理廠(chǎng)規模60萬(wàn)m?/d,配置了600 kg/h的臭氧發(fā)生器設備,臭氧投加量約24 mg/L;同時(shí)在加砂高效沉淀池還配置了粉末活性炭投加設備。在項目建成運行后,確實(shí)需要臭氧和活性炭?jì)煞N手段齊上才能保證出水的穩定達標。處理工藝和手段的復雜化除了增加運營(yíng)管理的難度之外,還大大增加了污水處理廠(chǎng)的運營(yíng)成本。以嘉興聯(lián)合污水處理廠(chǎng)為例,污水處理廠(chǎng)從二級標準提升到一級A標準,單位水量經(jīng)營(yíng)成本增加了0.53元/m?;要從一級A標準提升到新地標的現有污水處理廠(chǎng)標準,按提標方案初步估算,單位水量經(jīng)營(yíng)成本還要增加0.30~0.40元/m?。
3 污水處理廠(chǎng)提標改造對策的思考
在國家對環(huán)境保護越來(lái)越重視、環(huán)保督察力度也越來(lái)越大的背景下,污水處理廠(chǎng)執行越來(lái)越嚴的排放標準是大勢所趨。自浙江省新地標從2019年1月1日正式實(shí)施后,長(cháng)三角地區已在原一級A標準基礎上全面執行新的排放標準。盡管在新標準的制定過(guò)程中不乏各種爭論,但在塵埃落定之后,唯一能做的就是考慮如何應對。筆者認為,對于新標準下的污水處理廠(chǎng)提標改造,單純的廠(chǎng)內工程措施已難以滿(mǎn)足所有污水處理廠(chǎng)的提標改造需求,尤其是對于江浙地區部分進(jìn)水中工業(yè)廢水比例較高的污水處理廠(chǎng),需要從廠(chǎng)、網(wǎng)兩方面同時(shí)入手,才能有效應對新標準下污水處理廠(chǎng)穩定達標的需求。
3.1 污水處理廠(chǎng)內工程措施
應對新的排放標準,污水處理廠(chǎng)內的提標改造工程措施必不可少??梢圆捎玫募夹g(shù)手段在前一輪的一級A提標改造中已基本都采用過(guò)了,包括厭氧水解酸化、二級生物處理強化、各種三級深度處理工藝以及高級氧化等。在新的提標中無(wú)非還是這些工藝的組合以及設計參數的適當調整。筆者認為,在具體的提標改造工程設計中,還需要注意以下兩個(gè)方面:①要具體問(wèn)題具體分析,不能簡(jiǎn)單套用其他污水處理廠(chǎng)的工藝方案。每座污水處理廠(chǎng)都有其特點(diǎn)和特定的問(wèn)題,在考慮提標改造方案時(shí),一定要對污水處理廠(chǎng)的現有進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和出水水質(zhì)情況進(jìn)行詳盡的分析,搞清楚現狀與提標目標的差距和問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn),才能有的放矢地確定適宜的工藝方案。對于情況相對復雜的污水處理廠(chǎng),需要通過(guò)小試、中試等手段來(lái)研究工藝路線(xiàn)、確定合適的設計參數。②設計中要充分考慮預留,包括處理手段預留和用地預留等。污水處理廠(chǎng)的進(jìn)水水質(zhì)難免會(huì )有波動(dòng),季節變化對處理效率也有影響,對于可能影響穩定達標的風(fēng)險點(diǎn),一定要有預留措施。處理手段預留諸如預留生化反應池多模式運行的可能性、預留多點(diǎn)加藥手段、預留粉末活性炭投加措施等。污水處理廠(chǎng)內的用地預留、以及預留與遠期設施的銜接接口等也是不能忽視的一個(gè)重要方面?,F在污水處理廠(chǎng)的處理標準不斷提高,污水處理和污泥處理處置都不斷有新的需求出現,因此在工程設計時(shí),要盡量為今后預留一定的拓展空間。
3.2 管網(wǎng)源頭的水質(zhì)分流
要滿(mǎn)足新標準的穩定達標需求,單純的廠(chǎng)內工程措施已不一定能完全滿(mǎn)足要求,這一問(wèn)題在浙江的一些地區已有體現。如嘉興和紹興等地區,城市污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中工業(yè)廢水比例均在50%以上,而且工業(yè)廢水種類(lèi)復雜,污水處理的難度很大。在嘉興聯(lián)合污水處理廠(chǎng)一級A提標改造工程中,就曾在小試和中試中對進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行過(guò)分析,進(jìn)水中難降解的COD含量在80~120 mg/L,進(jìn)水總磷中還有一定比例的有機磷。這樣的進(jìn)水水質(zhì)要出水穩定達到一級A標準已有相當大的難度,在此基礎上還要進(jìn)一步提標,要穩定達標的可能性很小。因此在嘉興聯(lián)合污水處理廠(chǎng)擴容提標的前期方案研究中,經(jīng)過(guò)多方論證提出了管網(wǎng)源頭水質(zhì)分流的方案,即對污水處理廠(chǎng)服務(wù)范圍內的管網(wǎng)系統進(jìn)行梳理和分流改造,把主要工業(yè)區的廢水分流出來(lái),單獨建廠(chǎng)進(jìn)行處理,避免再進(jìn)入嘉興聯(lián)合污水處理廠(chǎng)。推進(jìn)“分類(lèi)收集、分質(zhì)處理”的污水處理新模式,城鎮生活污水處理廠(chǎng)尾水出水全面達到清潔排放標準,這一工作目標已在2019年1月的《嘉興市城鄉污水治理三年攻堅行動(dòng)計劃》(征求意見(jiàn)稿)中予以明確。長(cháng)三角地區有類(lèi)似工業(yè)廢水影響問(wèn)題的污水處理廠(chǎng)也不在少數,對于此類(lèi)污水處理廠(chǎng),管網(wǎng)源頭的水質(zhì)分流確實(shí)是新標準下不得不考慮的一種有效措施。
4 結語(yǔ)
近年來(lái),在“水十條”的指引下,長(cháng)三角各地的污水處理廠(chǎng)掀起了一波提標改造的建設高潮。各地的提標標準之前并不統一,各種不同的“準Ⅳ類(lèi)”、甚至“準Ⅲ類(lèi)”標準都曾在工程中被采用。在各地的污水處理廠(chǎng)污染物排放標準頒布后,污水處理廠(chǎng)提標改造才有了明確的依據。雖然長(cháng)三角三省一市的排放標準略有不同,但總體上的要求還是一致的,即均是對氮、磷營(yíng)養物和化學(xué)需氧量提出了更高的控制要求。雖然相對于更早開(kāi)始實(shí)施的北京地標和天津地標來(lái)講,長(cháng)三角地區的排放標準要略低一些,但在江浙地區工業(yè)企業(yè)廣泛分布、工業(yè)廢水產(chǎn)生量較多的情況下,全面執行新的排放標準還是有相當難度的。目前,各地按照新標準提標改造的污水處理廠(chǎng)正陸續啟動(dòng)建設,部分已建成的污水處理廠(chǎng)運行時(shí)間也不長(cháng),污水處理廠(chǎng)提標改造的效果還有待于時(shí)間的驗證,提標改造中可能遇到的各種問(wèn)題和處理對策也需要在工程實(shí)踐中不斷探索和總結。