隨著生態(tài)文明建設(shè)的快速推進，近些年來建制鎮(zhèn)污水處理發(fā)展迅速，污水處理廠的數(shù)量從2018年的7 687座增至2022年的15 177座，建設(shè)規(guī)模從2018年的2238.84萬m³/d增至2021年的3138.57萬m³/d �！吨袊�城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》顯示，截至2022年，對生活污水進行處理的建制鎮(zhèn)14 980個，占比77.84%，污水處理率為64.86%。

圖1 建制鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)量及規(guī)模

有研究針對全國1 155座已建成建制鎮(zhèn)污水處理廠進行了調(diào)研，結(jié)果表明建制鎮(zhèn)污水處理規(guī)模主要集中在1 000~5 000m³/d，出水多執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB 18918-2002）（下稱國標(biāo)）一級B或一級A，活性污泥法的應(yīng)用較為廣泛。

本研究實地調(diào)研了長江流域的70座建制鎮(zhèn)污水處理廠，對建設(shè)規(guī)模、出水標(biāo)準和處理工藝進行了統(tǒng)計分析。建設(shè)規(guī)模≤3000 m³/d的污水處理廠在統(tǒng)計項目中占比超90%。出水執(zhí)行國標(biāo)一級B的污水處理廠占比約20%，其他約80%的項目執(zhí)行了國標(biāo)一級A、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》（GB 3838-2002）準Ⅳ類或者更為嚴格的地方標(biāo)準，例如《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB 34/2710-2016）污水處理廠Ⅰ標(biāo)準。污水處理工藝均選用了活性污泥法，其中90%的項目采用了AO或AAO工藝；9%的項目采用MBR工藝，為百噸級項目，出水執(zhí)行巢湖標(biāo)準；僅1個項目采用了氧化溝工藝。除采用MBR工藝的項目以外，其他項目均采用了深度處理工藝。深度處理采用混凝+沉淀+過濾工藝，其中過濾工藝采用濾布濾池或活性砂濾池等。43%的污泥處理項目采用疊螺脫水，12%的項目采用濃縮干化，6%的項目采用壓濾脫水，其余39%的項目直接外運至其他污水處理廠處理。

2.1 負荷率偏低

調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，千噸級的污水處理廠負荷率在32%~75%，平均負荷率62%；百噸級的污水處理廠負荷率在20%~50%，平均負荷率38%。調(diào)研的項目多為新建項目，與部分配套管線尚未完成有一定關(guān)系，但是整體看來存在負荷率偏低的問題。

2.2 用地不集約

根據(jù)《小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)標(biāo)準》（建標(biāo)148-2010）的建設(shè)規(guī)模分類標(biāo)準，對本次調(diào)研項目的用地指標(biāo)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表1。

表1 平均用地指標(biāo)統(tǒng)計

圖2 污水處理廠規(guī)模與用地

百噸級污水處理廠用地指標(biāo)變化范圍大、規(guī)律性差，隨著處理規(guī)模的增加，用地指標(biāo)有明顯下降趨勢，規(guī)模超出3 000m³/d時用地指標(biāo)趨于平穩(wěn)。調(diào)研項目尤其是百噸級污水處理廠用地指標(biāo)偏高，一方面受到建設(shè)規(guī)模較小的影響，另一方面也與設(shè)計思路沿用了城市污水處理廠的設(shè)計思路、建(構(gòu))筑物布局分散、道路占地面積大有關(guān)。

2.3 工藝不適用

由于缺少運維管理人員，建制鎮(zhèn)的污水處理應(yīng)選擇簡單易管理的工藝，避免增加運維難度。

現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分改造項目原設(shè)計二級處理采用了生物膜法，運行過程中存在生物膜培養(yǎng)困難、無法應(yīng)對目前較高的出水水質(zhì)考核標(biāo)準，如GB 18918一級A，因此在提標(biāo)改造工程中將生物膜法改為了活性污泥法。

調(diào)研項目中有部分污水處理廠采用了人工濕地工藝，但是由于運行資金的短缺和運維力量的缺失，運行效果不理想，存在污堵后水流不暢、植被無人打理的情況，人工濕地沒有發(fā)揮預(yù)期的處理效果，卻給污水處理廠的正常運行造成了一定的困擾。因此人工濕地工藝的采用需要綜合考慮項目的用地和運維管理能力等情況。

2.4 工程投資高

《城市污水處理工程項目建設(shè)標(biāo)準》（建標(biāo)198-2022）對建設(shè)規(guī)模為1萬m³/d、出水達到一級A、采用常規(guī)污泥處理工藝的新建污水處理廠，投資估算應(yīng)控制在3 825元/（m³·d）。調(diào)研項目中污水處理廠投資估算變化范圍很大，排除個別明顯偏離的數(shù)據(jù)外，投資集中在5 000~13 000元/（m³·d），投資較高，與處理規(guī)模明顯小于1萬m³/d有直接關(guān)系。

2.5 經(jīng)營成本高

通過現(xiàn)場調(diào)研了解到，建制鎮(zhèn)污水處理廠的經(jīng)營成本高，普遍處于虧損的狀態(tài)。政府支付的處理費用多在2.5元/m³以內(nèi)，而實際經(jīng)營成本多在3~4元/m³，個別運行負荷率在20%~30%左右的MBR工藝，經(jīng)營成本粗估甚至高達7元/m³。

電耗和藥耗是經(jīng)營成本的重要組成部分，這兩部分的實際經(jīng)營成本會明顯高于設(shè)計計算值，原因在于運行負荷率低但所有處理設(shè)備需要保持運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致處理單方水的電耗偏高；缺少精細化運維的技術(shù)力量和配套設(shè)施，為保證出水穩(wěn)定達標(biāo)，污水處理廠運行時的投藥量明顯高于實際需求，造成了藥劑浪費。

人工薪酬是建制鎮(zhèn)污水處理廠經(jīng)營成本的重要組成部分，雖然運營單位注重了人員精簡，例如一個水環(huán)境綜合整治項目中的多個污水處理廠共用巡檢技術(shù)人員和機修人員，現(xiàn)場操作工多為周邊居民，但是由于處理規(guī)模小，導(dǎo)致薪酬成本依舊成為經(jīng)營成本中較為醒目的一部分。

以調(diào)研的某項目為例，設(shè)計進水COD濃度為200mg/L，實際進水COD濃度年平均值介于100~200 mg/L之間，2022年全年平均值為154 mg/L，出水執(zhí)行GB 18918一級A標(biāo)準，政府支付的處理費用為2.27元/m³。2022年污水處理廠的實際運維成本平均在3.1元/m³，其中電費0.84元/m³，藥劑費0.62元/m³，人工費0.92元/m³。

上述調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)的問題，一方面與建制鎮(zhèn)污水處理廠自身規(guī)模小有必然聯(lián)系，另一方面也與缺少政策引導(dǎo)和針對性技術(shù)標(biāo)準支持，設(shè)計和排放標(biāo)準多數(shù)直接套用城鎮(zhèn)污水處理廠的高標(biāo)準有關(guān)。除了《城鄉(xiāng)排水工程項目規(guī)范》（GB 55027-2022）、《室外排水設(shè)計標(biāo)準》（GB 50014-2021）、《城鎮(zhèn)污水處理廠運行、維護及安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ 60-2011）等通用的標(biāo)準外，目前完全針對建制鎮(zhèn)污水處理廠的標(biāo)準極少。

關(guān)于建制鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計標(biāo)準，現(xiàn)行《小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)標(biāo)準》（建標(biāo)148-2010）的部分內(nèi)容已經(jīng)不再適用，主要體現(xiàn)在：當(dāng)前建制鎮(zhèn)污水處理工程的出水多執(zhí)行國標(biāo)一級標(biāo)準，極少執(zhí)行本標(biāo)準里提到的二級和三級處理標(biāo)準；相應(yīng)于出水考核指標(biāo)的提升，本標(biāo)準里僅有污水的一級和二級處理，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前污水處理工程出水穩(wěn)定達標(biāo)排放的技術(shù)需求；物價上漲外加建設(shè)標(biāo)準的提升，現(xiàn)有標(biāo)準的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)不再適用。

關(guān)于建制鎮(zhèn)污水處理廠的運維標(biāo)準，可供借鑒的僅廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布的《小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施運行與維護技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T 15-184-2020）等。

2021年出臺的《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》中提出，建制鎮(zhèn)因地制宜采取就近集中聯(lián)建、城旁接管等方式建設(shè)污水處理設(shè)施，推廣“生物+生態(tài)”污水處理技術(shù)。2023年出臺的《關(guān)于推進建制鎮(zhèn)生活污水垃圾處理設(shè)施建設(shè)和管理的實施方案》鼓勵建制鎮(zhèn)研究制定適用于本地實際情況的污水處理設(shè)施建設(shè)、運行等地方標(biāo)準規(guī)范，并提出推進建制鎮(zhèn)污水的資源化利用。隨著相關(guān)政策的陸續(xù)出臺實施，建制鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)和運行有望發(fā)生積極的改變。以下就建制鎮(zhèn)污水處理廠的一些設(shè)計要點進行初步的探討，以期促進相關(guān)問題的解決。

4.1 合理確定規(guī)模

建制鎮(zhèn)污水處理廠負荷率偏低，造成了投資和用地浪費，因此合理確定建設(shè)規(guī)模是污水處理廠設(shè)計時需重點控制的要點之一。

污水處理廠在建設(shè)過程中，預(yù)處理設(shè)施、污泥處理設(shè)施、生產(chǎn)用房以及附屬設(shè)施建筑等，通常土建按遠期規(guī)模一次建成，二級處理和深度處理多分階段建設(shè)，因此合理確定污水處理廠的近期和遠期建設(shè)規(guī)模同樣是設(shè)計時需要重點關(guān)注的問題。

小城鎮(zhèn)污水處理廠在確定規(guī)模時，除了依據(jù)相關(guān)規(guī)劃外，更應(yīng)加強對現(xiàn)場的調(diào)研：

（1）人口流動。隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，人口逐漸向城市流動，建制鎮(zhèn)存在人口減少的可能性。當(dāng)建制鎮(zhèn)外出務(wù)工人員較多時，春節(jié)期間務(wù)工人員集中返鄉(xiāng)會導(dǎo)致期間的污水量明顯增加。旅游景點在旺季的處理水量明顯增加，調(diào)研某廠以“溫泉”為特色，在冬季尤其是春節(jié)期間出現(xiàn)水量增加的現(xiàn)象。調(diào)研時應(yīng)重視對服務(wù)范圍內(nèi)小企業(yè)、小作坊的排水量和排水水質(zhì)的摸排。

（2）用水習(xí)慣。對于缺水地區(qū)，例如調(diào)研的長江上游某地，經(jīng)常會出現(xiàn)自來水?dāng)嗨畣栴}，居民自家多有儲水設(shè)施，平時用水較為節(jié)約，因此人均用水量小，產(chǎn)生的污水量也較少，水質(zhì)較濃。污水處理廠進水的COD在800~1 000 mg/L，個別數(shù)據(jù)超1 000 mg/L；TN在80~100 mg/L，個別數(shù)據(jù)超100mg/L。

（3）排水體制。多數(shù)污水處理廠存在雨天處理量增大的情況：合流制管網(wǎng)雨天處理量增多為必然現(xiàn)象；分流制管網(wǎng)由于混錯接和管理等問題，或者承擔(dān)區(qū)域內(nèi)初期雨水處理任務(wù)時，雨季污水管網(wǎng)的水量也會有所增加。因此污水處理廠的建設(shè)規(guī)模，可根據(jù)其服務(wù)范圍內(nèi)的管網(wǎng)特點，區(qū)分旱季和雨天的處理能力，并同步考慮旱季和雨天設(shè)計進水水質(zhì)的區(qū)別。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)同步進行管網(wǎng)提質(zhì)增效、黑臭水體治理等相關(guān)工程時，設(shè)計中應(yīng)充分考慮其對建設(shè)規(guī)模以及進水水質(zhì)的影響。

4.2 集約平面布局

建制鎮(zhèn)污水處理廠的建(構(gòu))筑物宜組團化和集約化布置，節(jié)省投資和占地面積。

建筑物在滿足現(xiàn)行《建筑防火通用規(guī)范》（GB 55037-2022）、《建筑防火設(shè)計規(guī)范》（2018版，GB 50016-2014）的前提下，應(yīng)集約化布置，具體做法包括：生產(chǎn)用房就近設(shè)置在構(gòu)筑物上方；生產(chǎn)用房合建；管理用房和生活設(shè)施用房合建；輔助生產(chǎn)用房可與生產(chǎn)用房合建，也可與管理用房、生活設(shè)施用房合建。對于百噸級的污水處理廠，廠區(qū)僅設(shè)置必須的建筑并盡量合建，如配電室、鼓風(fēng)機房、進出水水質(zhì)監(jiān)測小室、危廢暫存間、門衛(wèi)和衛(wèi)生間等。

以某5 000m³/d的污水處理廠為例，污水處理采用“格柵+固液分離設(shè)備+調(diào)節(jié)池+生物池+二沉池+高效沉淀池+活性砂濾池+臭氧接觸池+次氯酸鈉接觸消毒”工藝，污泥處理采用“脫水+好氧發(fā)酵”工藝。污水處理廠出水水質(zhì)高，污泥可資源化利用，處理工藝流程長，但用地指標(biāo)僅為1.89 m²/（m³·d），主要得益于廠區(qū)的集約化布置和建(構(gòu))筑物的組團化布置。

圖3 某污水處理廠平面布置

4.3 優(yōu)選適用工藝

如前文所述，建制鎮(zhèn)污水處理的運維管理力量薄弱，因此污水處理應(yīng)選擇抗沖擊負荷能力強、運行穩(wěn)定且運維工作量較小的工藝。在目前出水水質(zhì)標(biāo)準多執(zhí)行國標(biāo)一級A的條件下，污水處理廠一般需要設(shè)置三級處理工藝。

調(diào)節(jié)池用于緩解水量和水質(zhì)沖擊對運行的負面影響，對于建制鎮(zhèn)污水處理廠是必不可少的。為改善后續(xù)處理單元的運行工況，保護機械設(shè)備，預(yù)處理階段應(yīng)設(shè)置沉砂池，但是從調(diào)研結(jié)果來看，多數(shù)建制鎮(zhèn)污水處理廠沒有設(shè)置，建議采用平流沉砂池或者旋流沉砂池。鑒于預(yù)處理構(gòu)筑物尺寸小，采用混凝土結(jié)構(gòu)實施難度大，也可采用預(yù)處理一體化設(shè)備，取代傳統(tǒng)的細格柵、沉砂池和配套的砂水分離系統(tǒng)，減少運維的工作量。

二級處理工藝段，結(jié)合資料調(diào)研和現(xiàn)場運維人員的意見，AAO工藝可作為優(yōu)選之一，一方面可高效去除有機物、氮和磷，滿足高標(biāo)準的出水水質(zhì)要求，另一方面運維管理的工作量相對較小。SBR工藝自控程度高，設(shè)備較少，無需設(shè)置二沉池，對于建制鎮(zhèn)污水處理廠也有較好的適用性。MBR工藝適用于對出水水質(zhì)要求高、用地緊張、經(jīng)濟條件相對較好、運維管理水平較高的地區(qū)。建制鎮(zhèn)污水處理廠對氮和磷的去除宜在二級處理階段完成，避免在深度處理階段設(shè)置專有的脫氮除磷單元，如氣浮、反硝化濾池等，增加運維管理的工作量。

深度處理單元主要用于去除固體懸浮物，多采用混凝、沉淀和過濾工藝，對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的處理單元，例如高效沉淀池或者連續(xù)流砂濾池等，可采用一體化裝備。在用地允許且有較為充足的運維管理力量時，可采用人工濕地進一步提升出水水質(zhì)，建議設(shè)置在消毒工藝之后。

消毒可根據(jù)尾水的用途，采用紫外消毒或者次氯酸鈉消毒。

4.4 推進遠程控制

現(xiàn)場少人（無人）值守是節(jié)約人力資源、降低經(jīng)營成本的重要舉措。設(shè)計中除了選擇運維工作量小的工藝以外，在設(shè)備選型方面也應(yīng)優(yōu)選對運維管理需求少的型式，并提高自動化控制水平，為遠程集中控制設(shè)置必要的設(shè)施。

在電氣設(shè)備選型上，變配電系統(tǒng)設(shè)備主回路優(yōu)先選擇操作流程簡單、性能穩(wěn)定可靠、具備一定免維護功能的設(shè)備；控制回路配置故障自診斷及設(shè)備健康度自評估功能；功率因數(shù)補償選用模塊化補償裝置，具備故障后通過便捷更換后快速恢復(fù)生產(chǎn)的能力；低壓變頻電抗器選用變頻器內(nèi)置型等。

對一個區(qū)域內(nèi)的多座建制鎮(zhèn)污水處理廠，可選擇其中一個規(guī)模較大的設(shè)置集中控制中心，對其他污水處理廠進行遠程控制和管理，提高管理效率且降低經(jīng)營成本。集中控制中心的建設(shè)，應(yīng)以經(jīng)濟實用為原則，滿足對進出水水質(zhì)水量的實時了解、對重要設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控、對現(xiàn)場重要生產(chǎn)部位的視頻監(jiān)控、指令的下達、日常報表的線上填報等。

建制鎮(zhèn)污水處理對于深入打好黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)、全面建設(shè)綠水青山有著重要的意義。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于缺少針對性強的設(shè)計和運維標(biāo)準的支撐，以及現(xiàn)階段較高的出水考核指標(biāo)要求，導(dǎo)致現(xiàn)狀建制鎮(zhèn)污水處理廠存在運行負荷率低、用地不集約、投資和經(jīng)營成本高等問題。近幾年出臺的國家政策在積極推進建制鎮(zhèn)污水處理的建設(shè)和因地制宜的污水資源化利用，但是配套的技術(shù)標(biāo)準體系有待完善，因此建議根據(jù)政策的調(diào)整和技術(shù)需求，進一步完善建制鎮(zhèn)污水處理和資源化利用的技術(shù)標(biāo)準體系，促進建制鎮(zhèn)水環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。本研究結(jié)合調(diào)研結(jié)果，初步探討了建制鎮(zhèn)污水處理在設(shè)計過程中應(yīng)關(guān)注的要點，以期為后續(xù)工程提供參考。

微信對原文有修改。原文標(biāo)題：建制鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計要點探討；作者：雷轟、張俊、王碩、馮碩、李振川；作者單位：長江生態(tài)環(huán)保集團有限公司、北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司�？�登在《給水排水》2024年第10期。