東莞市城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效潛力分析
作者簡介：戴永康（1991-），男，廣東東莞人，碩士，從事污水處理工程的技術(shù)研發(fā)和運(yùn)營工作。
導(dǎo)語：近年來，東莞市加快城市生活污水收集處理系統(tǒng)“提質(zhì)增效”，全面提升污水處理能力。根據(jù)東莞市部分城鎮(zhèn)污水處理廠和污水管網(wǎng)運(yùn)行的實際情況，測算污水處理廠提標(biāo)到準(zhǔn)Ⅳ類水和完善截污管網(wǎng)兩種情形下的污染物削減量提升潛力，并對污水處理提質(zhì)增效經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。結(jié)果表明，若將城鎮(zhèn)污水處理廠全部提標(biāo)到準(zhǔn)Ⅳ類，可分別新增COD、氨氮削減量1715.05、125.73 t/a，若推動?xùn)|莞市污水管網(wǎng)全覆蓋以及老舊污水管網(wǎng)改造和修復(fù)改善，可分別新增COD、氨氮削減量56570.99 t/a、11056.60 t/a。因此，提升污水管網(wǎng)收集處理能力比污水處理廠全部提標(biāo)的效果更顯著，同時提出污水處理提質(zhì)增效中“廠網(wǎng)并重” “廠網(wǎng)一體”和“智慧廠網(wǎng)”三方面建議，科學(xué)合理地提升東莞市污水處理效能。
《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案》（2019—2021年），要求加快完善城市生活污水收集處理系統(tǒng)和削減合流制溢流污染。唐建國等認(rèn)為“提質(zhì)增效”三年行動計劃的重點(diǎn)在于改善污水收集系統(tǒng)，在深入排查的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)解決污水直排、清污不分、旱季管道超負(fù)荷、污水處理廠進(jìn)水濃度偏低、管道積泥多等問題，從而實現(xiàn)污水不進(jìn)河、清水不進(jìn)管、溢流少污染，支撐消除城市黑臭水體整治和鞏固提升整治成效。
預(yù)計到2020年底， 東莞市將完成35家污水處理廠的提標(biāo)改造工程，累計建成5500km截污管網(wǎng)，逐漸構(gòu)建成一個完整的污水治理體系。 但在已建污水處理廠和污水管網(wǎng)運(yùn)維過程中逐漸發(fā)現(xiàn)了一些問題，有研究指出東莞市各鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)狀排水體制多數(shù)為雨污合流制，雨水和污水排放沒有形成系統(tǒng)，大量的雨污合流水溢流進(jìn)入河道，直接對河涌水體造成污染，另外也有研究指出在東莞市城市污水管網(wǎng)中，無論是主干管網(wǎng)還是截污管網(wǎng)，均存在大量混接、錯接情況，實際運(yùn)營中污水廠進(jìn)水量和進(jìn)水濃度與理論設(shè)計值均不匹配，導(dǎo)致運(yùn)營難度增大和成本增加。提標(biāo)改造工程陸續(xù)投產(chǎn)后，東莞市污水處理廠將普遍執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002） 一級A標(biāo)準(zhǔn) 及廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26—2001）地方標(biāo)準(zhǔn)中的最嚴(yán)值，但 尾水污染物濃度仍然難以滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境監(jiān)管。
為了科學(xué)持續(xù)提升東莞市污水處理效能，結(jié)合該市污水處理現(xiàn)狀，分別對城鎮(zhèn)污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)提升至地表水準(zhǔn)Ⅳ類和污水管網(wǎng)完善工程進(jìn)行效益分析，對比兩者提升污染物削減潛力，合理 提出城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效的側(cè)重點(diǎn)。
01
東莞市污水處理提質(zhì)增效潛力分析
1.1城鎮(zhèn)污水處理廠處理現(xiàn)狀
根據(jù)東莞市城鎮(zhèn)污水處理廠的實際情況，研究對象選定為12座已穩(wěn)定生產(chǎn)的城鎮(zhèn)污水處理廠。根據(jù)2018年東莞市污水處理廠實際執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，12座污水廠的情況如表1所示。
表1 東莞市12座城鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)狀
1.2城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造潛力分析
各目標(biāo)污水處理廠實際執(zhí)行的出水標(biāo)準(zhǔn)，分為“準(zhǔn)Ⅳ類+地方標(biāo)準(zhǔn)” “一級A+地方標(biāo)準(zhǔn)”和“一級B+地方標(biāo)準(zhǔn)”三類，對應(yīng)的污水處理規(guī)模分別為20×10 4、26.25×10 4和57×10 4m3/d。根據(jù)陳瑋等的研究方法，計算得出12座城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造新增污染物削減量理論值，結(jié)果見表2。
表2 東莞市城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造污染物削減理論值
由表2可知，若將12座污水廠全部提標(biāo)至準(zhǔn)新Ⅳ類，新增COD削減量約3000 t/a、新增氨氮削減量為1500 t/a，表明提標(biāo)改造有效提升了污水處理效益，但效果不明顯。鑒于全國污水處理廠運(yùn)營管理水平的不斷提高，污水排放監(jiān)督力度的逐漸嚴(yán)格，東莞市部分城鎮(zhèn)污水處理廠出水的年均COD和氨氮濃度已經(jīng)達(dá)到甚至優(yōu)于準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，因此，不能根據(jù)上述計算結(jié)果作為新增污染物削減量。
為此，對目標(biāo)污水處理廠的出水情況進(jìn)行深入分析，目前執(zhí)行準(zhǔn)Ⅳ類的污水處理廠尾水的COD和氨氮加權(quán)平均值分別為10.00 mg/L和0.15 mg/L，假設(shè)目標(biāo)污水處理廠全部提標(biāo)改造后尾水污染物都能達(dá)到同一水平，則 新增削減量實際值=（實際出水加權(quán)平均值-改造后可望達(dá)到限值）×污水處理規(guī)模。根據(jù)東莞市城鎮(zhèn)污水處理廠實際運(yùn)行排放情況，各目標(biāo)污水處理廠提標(biāo)改造到準(zhǔn)Ⅳ類出水標(biāo)準(zhǔn)，新增COD和氨氮削減量分別為1715.05、125.73 t/a （如表3所示）。 結(jié)果顯示相對于改造所投入的工程費(fèi)用，污染物削減效能提升的幅度十分有限，投入產(chǎn)出已經(jīng)不具備合理的經(jīng)濟(jì)效益。
表3 東莞市城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造污染物削減實際值
東莞市市政排水遠(yuǎn)景目標(biāo)是實現(xiàn)初期雨水的分流，市政污水經(jīng)收集后進(jìn)污水處理廠進(jìn)行處理，雨水則由雨水管道收集、處理和排放。目前東莞市部分城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水污染物濃度低于設(shè)計值，為此正加快河涌沿岸截污和完善現(xiàn)有污水管網(wǎng)，解決部分城鎮(zhèn)污水處理廠負(fù)荷率低和進(jìn)水污染物濃度偏低等問題，這也從側(cè)面說明了東莞市城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)存在很大提升空間。
從污染物總量平衡的角度，采用產(chǎn)污系數(shù)法估算出所在地區(qū)相對合理的進(jìn)水污染物濃度。根據(jù)廣東省東莞市的城鎮(zhèn)居民生活污水及污染物、排放系數(shù)，考慮到輸送過程中COD降解20%、氨氮基本保持不變的情況下，通過計算得出相對合理的進(jìn)水污染物COD和氨氮濃度作為進(jìn)水濃度理論值，進(jìn)而算出完善污水收集系統(tǒng)將帶來的污染物削減量理論值，即： 理論新增污染物削減量=（進(jìn)水污染物理論值-進(jìn)水污染物實際值）×污水處理規(guī)模。
完善污水管網(wǎng)可能帶來的污染物削減量如表4所示，通過對現(xiàn)狀污水管網(wǎng)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，理論上可將COD和氨氮的削減量分別增加56570.99 t/a 和11056.60t/a ，分別是將目標(biāo)污水處理廠提標(biāo)改造到準(zhǔn)Ⅳ類可新增削減量的33倍和88倍。結(jié)果表明，完善污水管網(wǎng)的綜合效益更加顯著。
表4 完善污水管網(wǎng)可能帶來的污染物削減量
0 2
城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效投資效益分析
2.1 投資效益分析
隨著東莞治水工作的不斷發(fā)展，各批次截污管網(wǎng)相繼完工通水，城市的截污管網(wǎng)系統(tǒng)得到完善，污水收集率提高。但是，現(xiàn)階段排水體制基本為雨污合流制，除少數(shù)新建住宅小區(qū)和道路有相對獨(dú)立完善的分流制雨、污管渠外，其他地方將污水管道直接接入市政雨水系統(tǒng)或者附近的河涌，導(dǎo)致河涌水體受到污染。另外，污水處理廠的進(jìn)水量和濃度低于設(shè)計值，未能發(fā)揮應(yīng)有的治污效益。
為提高東莞市污水處理設(shè)施運(yùn)營管理質(zhì)量，保證全市截污管網(wǎng)運(yùn)營的整體性，盤活主干管網(wǎng)沉淀資產(chǎn)，縮短截污管網(wǎng)維修、整改時間，實現(xiàn)全市截污管網(wǎng)運(yùn)營責(zé)權(quán)統(tǒng)一，《東莞市城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》要求：①加快推進(jìn)截污管網(wǎng)建設(shè)，全面提高污水收集率。②全面提高管網(wǎng)運(yùn)營質(zhì)量，開展污水入網(wǎng)情況勘查，徹底摸清管網(wǎng)系統(tǒng)中錯接、漏接以及河涌水倒灌等問題，完成現(xiàn)有污水管網(wǎng)改造，確保進(jìn)水濃度全面提升。③實施全市鎮(zhèn)街截污主干管網(wǎng)及市區(qū)污水廠配套管網(wǎng)的維護(hù)維修、整改工作一體化運(yùn)營。
基于前述研究結(jié)果，對于城鎮(zhèn)污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)從一級A提標(biāo)到準(zhǔn)Ⅳ類，按照單位投入500元/m 3估算；從一級B提升到準(zhǔn)Ⅳ類，按照單位投入1000元/m 3估算，對污水處理廠提標(biāo)改造的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行簡單分析。將目標(biāo)污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)全面提標(biāo)到準(zhǔn)Ⅳ類，投資約7.01億元，則污染物削減能力費(fèi)效比：COD為 40.89 億元/（ 104t·a-1），氨氮為557.54億元/（ 104t·a-1）。完善污水管網(wǎng)提升收集效能所需投資約171.13億元，則污染物削減能力費(fèi)效比：COD約為30.25億元/（ 104t·a-1），氨氮為154.78億元/（ 104t·a-1）。
2.2 提質(zhì)增效側(cè)重點(diǎn)分析
理想情況下的城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效投入分析結(jié)果顯示，提高污水管網(wǎng)覆蓋率以及老舊污水管網(wǎng)改造和破損修復(fù)能夠顯著提升城鎮(zhèn)污水處理廠COD、氨氮削減效能。通過對各城鎮(zhèn)污水處理廠實際運(yùn)行中進(jìn)水COD、氨氮濃度與投入產(chǎn)出費(fèi)效比進(jìn)行曲線擬合，分析東莞市污水處理提質(zhì)增效側(cè)重點(diǎn)。東莞市執(zhí)行一級B和一級A標(biāo)準(zhǔn)的城鎮(zhèn)污水處理廠提升至準(zhǔn)Ⅳ類，擬合結(jié)果如圖1、2所示。
圖1 城鎮(zhèn)污水處理廠一級B提升至準(zhǔn) Ⅳ類對COD、氨氮削減效能的影響
圖2 城鎮(zhèn)污水處理廠一級A提升至準(zhǔn)Ⅳ類對COD、氨氮削減效能的影響
由此可知，隨著進(jìn)水COD、氨氮濃度的升高，對應(yīng)削減能力費(fèi)效比有逐步降低的趨勢，說明提高進(jìn)水濃度大幅提升了污染物的削減能力。因此，通過完善現(xiàn)狀污水管道和改造雨污合流制管道是提高城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水濃度的重要途徑。
綜上，對于東莞市污水處理提質(zhì)增效的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)是提高進(jìn)廠污水的污染物濃度，但由于南方地下水位高、河網(wǎng)豐富以及排水系統(tǒng)不完善，導(dǎo)致南方地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水污染物濃度普遍低于設(shè)計值。因此，城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不能盲目提高，要充分認(rèn)識到污水管網(wǎng)對于污水收集的重要意義，并作為本次提質(zhì)增效的核心工作。
0 3
結(jié)論
① 以城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)建設(shè)改造為提質(zhì)增效側(cè)重點(diǎn)，優(yōu)先考慮對現(xiàn)狀污水管網(wǎng)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，使污水處理廠進(jìn)水水量和水質(zhì)逐步提升至設(shè)計值，污水處理廠因地制宜進(jìn)行提標(biāo)改造，逐步推廣“廠網(wǎng)并重”理念，推進(jìn)廠網(wǎng)合理化建設(shè)；遠(yuǎn)期目標(biāo)實現(xiàn)雨污分流改造，優(yōu)化雨污水管建設(shè)模式，建議借鑒“一管一渠”模式逐步實現(xiàn)雨污分流改造，避免雨污水管混接。
②目前東莞市污水主干管網(wǎng)滿負(fù)荷運(yùn)行，雨季時甚至溢出污水直接排入河涌水體，長期累積形成難治理的黑臭水體，而“控源截污”是城市黑臭水體治理的根本措施，建議實踐“廠網(wǎng)一體化”概念，發(fā)展廠網(wǎng)一體化運(yùn)營管理模式，充分優(yōu)化排水系統(tǒng)功能，調(diào)整各廠運(yùn)行負(fù)荷，節(jié)能降耗，減少運(yùn)營成本，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。
③ 在經(jīng)濟(jì)條件和實際條件允許的情況下，可打造東莞市獨(dú)有、系統(tǒng)、科學(xué)的“智慧廠網(wǎng)”品牌�，F(xiàn)階段東莞市智能管理排水系統(tǒng)處于起步階段，建議引進(jìn)海綿城市的智慧化理念，以海綿城市為核心推行現(xiàn)代雨洪管理體系，做好海綿城市規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)行管理、績效評價三個階段的智慧化，應(yīng)用先進(jìn)的信息采集技術(shù)，實時監(jiān)測流量、流速、水質(zhì)指標(biāo)等，搭建廠網(wǎng)智能化運(yùn)營平臺，提高污水收集和處理效率，以此產(chǎn)生巨大的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會效益。
本文刊登于《中國給水排水》2020年第4期，題目：東莞市城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效潛力分析，作者：東莞市水務(wù)投資有限公司 戴永康、羅 鋒、溫巧賢
引用格式：
戴永康，羅鋒，溫巧賢.東莞市城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效潛力分析［J］.中國給水排水,2020,36(4):1-5,12.
Dai Yongkang, Luo Feng, Wen Qiaoxian. Potential analysis of quality and efficiency improvement of municipal wastewater treatment in Dongguan［J］.China Water ＆Wastewater,2020,36(4):1-5，12(in Chinese).
編輯：丁彩娟
制作：文 凱
審核：李德強(qiáng)
