導讀：污水管道旱季高水位、低流速導致的顆粒物沉降是我國獨有的現(xiàn)象,也是我國城鎮(zhèn)污水處理廠進水污染物濃度低、碳氮磷比例失調的根本原因；入滲/入流污水管道的清水、低濃度污水排口截流，以及排入雨水管道并經末端截流進入污水管網的施工降水或基坑排水，是城鎮(zhèn)污水處理廠旱季進水污染物濃度偏低、處理水量遠超污水排放量的重要原因；降雨期間大量雨水涌入污水管道和合流制管道，沖刷并攜帶旱季沉積物進入城鎮(zhèn)水體，是水體雨后黑臭、底泥問題無法徹底根除的核心緣由，也是大部分城鎮(zhèn)“生活污水集中收集率”偏低的直接根源。結合城鎮(zhèn)污水處理提質增效工作的實施，從污水處理行業(yè)監(jiān)管、收集設施效能評估、雨污水管網建設改造、降雨污染控制和工業(yè)廢水管控等方面提出了重點工作方向。明確指出,全面恢復市政污水管網旱季流速、降低清水入滲入流量、推進降雨污染控制是根治現(xiàn)階段我國特有城鎮(zhèn)水環(huán)境問題的最現(xiàn)實、有效的途徑。

作者簡介：孫永利（1975—），山東威海人，博士，正高，主要從事城市水體和污水處理的技術與政策研究，承擔國家和省部級科研課題、子課題20余項，獲中國專利優(yōu)秀獎1項，國際水協(xié)（IWA）科技創(chuàng)新全球最高獎1項，省部級科技進步一等獎3項、二等獎4項、三等獎6項。授權專利38項，其中發(fā)明專利20項。

經國務院同意，2019年4月29日住房和城鄉(xiāng)建設部、生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理提質增效三年行動方案（2019—2021年）》（以下簡稱《三年行動方案》），明確提出加快補齊城鎮(zhèn)污水收集和處理設施短板，盡快實現(xiàn)污水管網全覆蓋、全收集、全處理的總體要求，提出地級及以上城市建成區(qū)基本消除“生活污水直排口”“生活污水收集處理設施空白區(qū)”“黑臭水體”，最終實現(xiàn)“生活污水集中收集效能”顯著提升的工作目標，并從“推進生活污水收集處理設施改造和建設”“健全排水管網長效機制”“完善激勵支持政策”“強化責任落實”4個方面提出了13項工作任務，為我國城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)提質增效工作指明了方向。為此，正確理解文件的出臺背景，系統(tǒng)分析城鎮(zhèn)污水處理設施效能低下的原因，科學梳理引發(fā)城鎮(zhèn)水體污染的“真問題”，合理選擇工程措施和技術手段，對癥下藥，快速實現(xiàn)污水收集效能提升，是城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)亟需解決的問題。

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行業(yè)監(jiān)管由“污水處理”轉向“污水收集”

城鎮(zhèn)污水處理率是一個重要的行業(yè)監(jiān)管指標，對快速推進城鎮(zhèn)污水處理工程建設，實現(xiàn)污水處理設施全面普及發(fā)揮了重要作用。統(tǒng)計結果顯示，2000年以來我國城鎮(zhèn)污水處理能力以每年不低于500×10 4m3/d的規(guī)�？焖僭鲩L，尤其是2001年—2009年污水處理率的年增長幅度均超過5個百分點；到2018年，75%以上的設市城市污水處理率超過90%，40%以上超過95%，部分城鎮(zhèn)的污水處理量甚至遠遠超過供水量，表明我國大部分城鎮(zhèn)污水處理設施能力可以滿足居民生活污水處理需求。

污水處理率是指城鎮(zhèn)污水處理廠實際處理水量與城鎮(zhèn)生產生活排放污水量的比值，但由于城鎮(zhèn)污水處理廠處理的水中摻混了地表水、地下水、山溪水、施工降水等，該比值已經難以滿足行業(yè)質量管控和效能評價的需求。首次通過《三年行動方案》提出的“生活污水集中收集率”指標，以城鎮(zhèn)污水處理設施收集的污染物總量與居民生活排放的污染物總量之比作為統(tǒng)計計算依據，更好地反映了城鎮(zhèn)污水的收集普及水平和管網的轉輸能力。統(tǒng)計結果表明，雖然很多設市城市的“污水處理率”處于較高水平，但“生活污水集中收集率”指標多處于相對較低水平，也就是說污水處理廠雖然處理了很多“污水”，但“污染物”的處理水平并不高，“污染物”外排環(huán)境水體的問題仍普遍存在，盲目擴大污水處理規(guī)模和提高污水處理廠排放標準并不一定能化解我國的水環(huán)境污染問題，城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)需要由“規(guī)模增長”向“質量提升”“效益提升”轉變，全面提升城鎮(zhèn)污水管網的運行性能是城鎮(zhèn)污水處理提質增效的核心和關鍵。

“生活污水集中收集率”指標測算公式中的污水處理設施收集污染物總量,主要是通過城鎮(zhèn)污水處理廠處理水量與污染物平均濃度計算的。雖然從公式的表達形式看，污水處理量越大，生活污水集中收集率就會越高，但這并不代表可以通過擴大污水處理規(guī)模，多處理污水來實現(xiàn)生活污水集中收集率指標的提升，因為《三年行動方案》也明確了進水BOD5<100 mg/L的污水處理廠是提質增效的核心，也是未來行業(yè)關注的重點。盲目擴建城鎮(zhèn)污水處理廠來提升生活污水集中收集率，必將引發(fā)污水處理廠進水污染物濃度偏低的問題，并非明智之舉。

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管網考評由“工程建設”轉向“建管運維”

2.1提高管道流速是提升生活污水收集率的前提

流量、充滿度、流速是排水管道的重要設計參數(shù)，而流速是管道運行效果的最主要評價指標，直接決定了污水中的顆粒物是否會發(fā)生沉降。對于給定的污水管道，在恒定流量的情況下，充滿度越高意味著過水斷面面積越大，流速越低。實際水量低于設計水量,而充滿度高于設計充滿度的管網，實際流速必然低于設計流速，甚至可能低于不沉降流速的控制要求，出現(xiàn)明顯的顆粒物沉積問題。按高充滿度設計，而實際水量已經接近甚至超過設計水量的污水管道，滿管流并不一定會引起管道的低流速沉積問題。與分流制污水管道相比，合流制管道旱季高充滿度運行時的流速問題更加突出，顆粒物沉積問題更加嚴重。

上述結果表明，旱季流速是管道運行狀況的重要考核指標，不能合理控制管道旱季水位和流速，再好的管道質量也無法徹底解決低流速導致的顆粒物沉積問題。通過降低充滿度和運行水位，將管道實際流速恢復至不低于設計流速或最小沉降流速是解決旱季沉降問題的最有效措施，也是快速提升居民生活污水集中收集率指標的最佳途徑。

2.2降低管道水位是避免污水冒溢的有效途徑

污水管道處于非滿管狀態(tài)時，水面之上仍具有較大的蓄水空間，可以有效解決居民用水高峰期間的排水水量沖擊問題。而污水管網處于滿管狀態(tài)時，就失去了這種緩沖水量沖擊的能力，只要上游輸入水量超過下游輸送能力，就會經常性發(fā)生管道沿線污水冒溢問題。分流制污水管道和合流制管道長期“滿管流”是很多城市排水口或溢流口階段性污水冒溢的根本原因，降低管道運行水位是避免居民生活污水排放量波動引起的污水冒溢問題的重要措施。

2.3降低泵池運行水位是實現(xiàn)管道低水位的前提

污水管道水位和下游提升泵站水位之間遵循連通器原理，通常情況下管道流速越高則上下游之間的水位差越大，因此上游管道的水位一般明顯高于下游提升泵站的運行水位；但對于長期低流速運行、坡度相對較小的城市污水干管而言，管道沿程的水位差并不明顯，污水管道的運行水位實際上主要受下游提升泵站和污水處理廠集水井的運行水位控制。提升泵站和污水處理廠集水井過高的運行水位是城市污水管道“滿管流”的最重要原因，只有將其降低至管道控制水位線以下才可能真正意義上實現(xiàn)管道的低水位運行。

2.4定期清淤是提升污水管網健康水平的保障

為保障污水管網的正常運行和設施效能的穩(wěn)定發(fā)揮，歐美等發(fā)達國家通常將管道淤積深度控制在不超過管道直徑的5%。但我國真正定期實施管道清通養(yǎng)護工作的城市并不多見，大部分污水管道處于年久失修狀態(tài)，再加上長期低流速運行導致的顆粒物沉降，污水管道多數(shù)存在底泥淤積問題，部分管道淤積深度甚至超過管道直徑的50%，不僅影響了過水能力，還是導致檢查井周邊區(qū)域空氣環(huán)境質量差的重要原因。積泥深度控制是管道運行狀況的重要保障，應將污水管道清通養(yǎng)護水平和管道積泥深度作為城鎮(zhèn)排水管網檢測維護和質量考評的重要指標。

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管網建設由“全面建設”轉向“補齊短板”

3.1強化居民小區(qū)污水直排和管網錯接混接治理

城鎮(zhèn)排水和污水收集管網是重要的市政基礎設施，通常與市政道路等工程同步實施，因此多數(shù)城市并不存在市政主干管網空白區(qū)問題。但小區(qū)內部管網錯接混接、小區(qū)管網與市政管網斷接，以及歷史遺留的老舊城區(qū)、城中村、城鄉(xiāng)結合部區(qū)域和城市快速擴張形成的市政設施未覆蓋的居住區(qū)，通常是市政管網的薄弱環(huán)節(jié)，也是造成“生活污水直排口”“生活污水收集處理設施空白區(qū)”問題的關鍵，是管網建設工作的最大難點和痛點。

管網錯接混接是分流制排水系統(tǒng)獨有的，居民樓宇的錯接混接多數(shù)是因為洗衣機或廚房搬遷至陽臺導致的污水錯接入雨水立管的問題。這個問題在南方地區(qū)較為普遍，也是小區(qū)錯接混接改造的重點。小區(qū)錯接混接改造工程經驗表明，將原雨水立管簡單改造為污水管道，并增設雨水立管的方式并不能杜絕錯接混接問題再次發(fā)生，管道噴涂顏色或增加標識也不能徹底解決上述問題。參照空調排水管道設計思路，在每一樓層合理預設接駁口，是避免錯接混接反復的重要保障措施。

3.2加強生活污水直排的源頭治理和分類處理

生活污水直排口不應一截了之，更不能直接采取截流污水全部就近排入市政管網，納入污水處理廠的極端做法。城鎮(zhèn)污水管網和污水處理廠都有其設計輸送和處理能力，當污水量超過管網輸送能力或污水處理廠處理能力時，截流并排入市政管網的污水會在管網沿線或污水處理廠前形成直排或溢流排放問題。生活污水直排口截污前應加強對擬排入管網和污水處理廠冗余能力的分析，不具有冗余處理能力時，需考慮采取臨時措施進行處理排放，并同步規(guī)劃啟動永久性治理工程建設。

污水管道“滿管流”造成的“生活污水直排”問題，原則上只能通過降低管道運行水位，騰挪足夠的緩沖空間，接納居民生活污水峰值排放量的方式解決；感潮河段落潮期間產生的溢流排污問題，是漲潮頂托城市水體水位上漲并淹沒排水口，形成水體倒灌的必然結果，必須通過倒灌口的合理設計改造和控制才能徹底根除。

現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理能力不足、污水處理廠長期超負荷運行，“生活污水直排口”“生活污水收集處理設施空白區(qū)”等問題相對突出的城市，應將生活污水全收集、全處理作為當前的主要任務，在污水處理廠擴建和提標所需占地面積不足、新建工程選址和建設難度較大時，優(yōu)先推進污水處理廠擴建工程建設，徹底解決污水管道或污水處理廠前旱季溢流或直排問題，全面提升城鎮(zhèn)居民生活污水收集率，實現(xiàn)城鎮(zhèn)生活污染總量減排。

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管網改造由“雨污分流”轉向“清污分流”

4.1以污染總量削減為目標構建合流制排水系統(tǒng)

不論是合流制還是分流制排水系統(tǒng)，都有其自身的優(yōu)點，也必然有其不足。合流制并不是我國獨有的，東京、巴黎、華盛頓等發(fā)達國家大都市的老城區(qū)同樣也是以合流制為主，德國全國的合流制占比甚至超過了50%。雨污不分是老舊城區(qū)的通病，但運行良好的合流制排水管道可將旱季排入收集系統(tǒng)的所有污染物輸送至污水處理廠，不管這些污染物是小區(qū)居民通過雨水立管排入，還是沿街商鋪通過雨水箅子排入。因此只要是合流制管網全覆蓋，排水管道運行良好的區(qū)域，原則上應不存在旱季直排或冒溢問題。管道建設的空白區(qū)和長期“滿管流”是合流制排水區(qū)域污水直排和冒溢問題的根源。

我國的合流制排水系統(tǒng)與發(fā)達國家的最大差距是降雨溢流污染控制問題。目前,歐美、日本等發(fā)達國家合流制區(qū)域多數(shù)按截流倍數(shù)設置了污水處理廠雨季處理能力，部分城市甚至在合流制管網入河口設置了快速凈化設施，有效解決了合流制排水系統(tǒng)降雨期間的顆粒物沖刷入河導致的水體污染和河道底泥沉積問題。我國絕大部分城市并不具備降雨污染控制能力，再加上降雨沖刷導致的旱季管道沉積污染入河，是我國合流制排水區(qū)域城市水體雨后黑臭的最大根源，也是未來城市水體治理應關注的重點方向。

4.2加強分流制系統(tǒng)末端截流的“清水入流”管控

我國城鎮(zhèn)排水管道錯接混接、沿街商鋪違法排污、工業(yè)企業(yè)偷排等問題較為普遍，分流制雨水管道成為藏污納垢的重要場所。雨水管道旱季能形成徑流時，會在下游入河口產生污水直排問題；不能形成徑流的，會存留在管道內并在降雨期間被沖刷至城市水體。有瑕疵的分流制系統(tǒng)并不能徹底解決我國的水環(huán)境問題。

處于大建設階段的中國城市，借雨水管道排放施工降水和基坑排水成為無法回避的難題。雨水管網沿線存在錯接至污水管網的情況時，施工降水和基坑排水會通過錯接混接點進入污水管網；或即使無錯接混接問題，施工降水和基坑排水本身含有的泥沙疊加源頭錯接混接和沿線商鋪排污，也會使雨水口成為新的排污口，雨水口末端截污成為很多地方的無奈之舉。施工降水和基坑排水成為很多城鎮(zhèn)污水處理廠最大的“清水”來源，不僅稀釋了污水處理廠進水濃度，而且增加了處理水量壓力。

污水管道的“清水入滲”問題并非中國獨有，歐美等發(fā)達國家同樣存在�？茖W推進“清污分流”是城鎮(zhèn)污水處理提質增效、污水管網系統(tǒng)改造修復的重要工作方向。

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降雨污染由“達標排放”轉向“總量減排”

5.1可快速啟動技術是降雨污染控制的最佳選擇

不管合流制還是分流制排水系統(tǒng)，降雨污染控制都是無法回避的現(xiàn)實需求，我國分流制的城市同樣存在小區(qū)和管網沿線錯接混接導致的污水管道溢流污染和小散亂排污導致的雨水管道沖刷污染問題。與居民生活污水連續(xù)排放不同，降雨并非連續(xù)發(fā)生的事件，如采取生物處理技術，不僅需要在降雨來臨前進行生物培養(yǎng)，還需要考慮降雨后的生物污泥處理處置問題。片面追求降雨污染控制設施的高排放標準，要求使用生物處理技術對降雨污染進行凈化，在技術、經濟等方面都存在不合理之處。

降雨屬于短期行為，需要的是反應周期短、見效速度快、水量負荷大、抗沖擊能力強的處理設施，歐美等發(fā)達國家實際上也通常選用以SS、COD和TP,尤其是可沉淀顆粒物為主要去除對象，停留時間相對較短的化學混凝沉淀、加砂沉淀、介質過濾等物化處理技術裝備，并通過相對較大的設施規(guī)模，快速高效削減降雨溢流污染總量，降低降雨污染對受納水體的影響。

5.2海綿城市“滲、蓄、凈”強化降雨污染總量削減

除可采取處理設施對已排入管道中的雨污水進行凈化處理外，實際工作中也可考慮充分發(fā)揮海綿設施的“滲、蓄”功能，通過海綿設施將雨水截留在城市土壤中，以減少排入管道的雨水量，降低合流制管道溢流量和錯接混接造成的分流制污水管道冒溢量，實現(xiàn)降雨污染總量削減。

調蓄池作為雨水的臨時存儲設施，在歐美等發(fā)達國家的降雨污染控制方面發(fā)揮了重要作用。但我國的合流制溢流水、分流制污水管道冒溢水和雨水管道沖洗水都存在比較嚴重的沉積底泥沖刷污染問題，泥沙和有機物含量過高的水進入調蓄池，對調蓄池的惡臭控制和雨后沖洗維護提出更高要求。另外，如何為調蓄池配套高標準污水處理設施，確保雨后處理達標排放也是重大的技術難題。在調蓄池前設置快速凈化設施，有效去除其中的顆粒物，在此基礎上適當延長調蓄池的排空周期要求，并通過下游污水處理廠的冗余能力對調蓄池污水進行處理達標排放，是調蓄池在我國穩(wěn)定運行的最合理、可行的方案。但國內多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠并不具備這種冗余能力，南方降雨頻繁地區(qū)多數(shù)也不具有延長調蓄池排空時間的條件。

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工業(yè)廢水由“達標排入”轉向“限期清退”

6.1工業(yè)廢水排入影響城鎮(zhèn)污水處理廠穩(wěn)定達標

工業(yè)企業(yè)自建污水預處理設施，將工業(yè)廢水處理至滿足下水道納管標準后排入城市下水道，是我國城鎮(zhèn)排水工程設計的傳統(tǒng)做法，在城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準相對較低、污水處理后直接排放的時期得到廣泛應用，對全面實現(xiàn)污染總量減排起到重要作用。

但是廠內預處理達到排入下水道標準的工業(yè)廢水中通常含有大量不可生物降解的溶解性有機物，尤其是有機氮磷。一級A,尤其是準Ⅳ、準Ⅲ類排放標準中的COD、 BOD5、TP等指標的限值已經與生活污水中不可生物降解溶解性有機物和有機磷的量基本相當，如果再疊加工業(yè)廢水中不可生物降解的溶解性有機物和有機氮磷的影響，常規(guī)污水處理工藝很難確保穩(wěn)定達標，實際工程中不僅需要考慮延長停留時間、增加曝氣強度等生物處理措施，甚至需要增設臭氧、芬頓等高級氧化工藝單元，或活性炭、活性焦等物理吸附工藝單元，增加工程投資和運行成本的同時，還存在隨時超標的風險。

工業(yè)廢水達到城市下水道標準后排入城鎮(zhèn)污水處理廠處理，并非經濟有效的減排措施。工業(yè)廢水通過工業(yè)企業(yè)自建設施處理達標，實際上是高濃度污染物的去除過程，去除單位污染物所需的能耗物耗并不高。但工業(yè)廢水排入城鎮(zhèn)污水處理廠并被城鎮(zhèn)污水稀釋后，就演變成大水量低濃度污染物的去除過程，不僅面臨著處理水量的成倍增加，還涉及到低濃度物質去除所需的能耗物耗的成倍增加。也就是說與工業(yè)企業(yè)自建設施達標排放相比，工業(yè)廢水排入城鎮(zhèn)污水處理廠處理會面臨更大的社會成本。

工業(yè)廢水達到排入城市下水道相關標準一般也采用生物處理技術，因此將排入城市下水道的COD控制標準由500 mg/L降低到300 mg/L甚至更低水平，所去除的仍然以可生物降解有機物為主，最終排入城鎮(zhèn)污水處理廠的不可生物降解有機物總量并沒有實質性降低。因此降低工業(yè)廢水排入城市下水道標準的做法，通常難以徹底解決難生物降解有機物引起的城鎮(zhèn)污水處理廠難達標的問題。

6.2工業(yè)廢水排入影響再生水和污泥的安全利用

除含有大量不可生物降解有機物外，排入城市下水道的工業(yè)廢水通常還含有不能通過生物凈化去除的重金屬、有毒有害物質，這些物質會“穿透”整個城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)，最終隨出水排入周邊水體，對城市水體的生態(tài)安全性形成潛在影響；或通過吸附、沉淀等工藝單元進入剩余污泥，增加了污泥處理處置和生態(tài)利用的風險；采用各種化學強氧化工藝技術與裝備進行不可生物降解有機物的極限去除，還有可能出現(xiàn)新的副產物和中間體，引發(fā)新的環(huán)境污染和生態(tài)風險問題。

部分食品工業(yè)廢水因富含有機物，被很多城鎮(zhèn)污水處理企業(yè)遴選為低成本的廉價碳源。作為高排放標準城鎮(zhèn)污水處理廠的外部碳源，不僅需要關注其有機物含量，也包括其碳、氮、磷比例，以及不可生物降解有機物、重金屬和有毒有害物質含量，避免因小失大，將食品工業(yè)廢水作為補充碳源的同時，大量引入不可生物降解有機物、高氮磷物質、重金屬或有毒有害污染物，對污水處理工藝運行和出水水質穩(wěn)定達標造成影響。

6.3工業(yè)企業(yè)退出城鎮(zhèn)污水處理廠獲得政策支持

國務院頒布實施的《水污染防治行動計劃》明確規(guī)定：城市建成區(qū)內現(xiàn)有鋼鐵、有色金屬、造紙、印染、原料藥制造、化工等污染較重的企業(yè)應有序搬遷改造或依法關閉�！度�年行動方案》也明確要求：地方各級人民政府或工業(yè)園區(qū)管理機構要組織對進入市政污水收集設施的工業(yè)企業(yè)進行排查，地方各級人民政府應組織有關部門和單位開展評估，經評估認定污染物不能被城鎮(zhèn)污水處理廠有效處理或可能影響城鎮(zhèn)污水處理廠出水穩(wěn)定達標的，要限期退出。一系列政策文件為工業(yè)企業(yè)退出城鎮(zhèn)污水處理廠提供了政策和技術保障。

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結語

本文刊登于《中國給水排水》2020年第2期：城鎮(zhèn)污水處理提質增效的內涵與思路，作者：孫永利

文獻引用格式

孫永利.城鎮(zhèn)污水處理提質增效的內涵與思路[J].中國給水排水，2020,36（2）：1-6.

Sun Yongli. Connotation and way of quality and efficiency improvement of municipal wastewater treatment[J].China Water ＆Wastewater，2020,36（2）：1-6 (in Chinese).