凈水技術
欄目導讀
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摘要：近年來,黃河流域建制鎮生活污水處理仍存在發展不平衡、不充分、設施效能不高、污水直排亂排等現象。文章通過數據分析與實地調研結合發現，污水處理設施盲目建設、配套不足、管養缺失等問題突出。建議因地制宜、分類施策,科學規劃設施布局、加快配套設施建設、提高運行管理水平，提升存量、做優增量，推進黃河流域建制鎮污水處理設施高質量建設和高水平運維，推動黃河流域生態保護和高質量發展。
黃河是中華民族的母親河，黃河流域在我國生態安全和社會主義現代化建設全局中具有舉足輕重的戰略地位。加強黃河流域城鎮污水處理基礎設施建設，是深入打好污染防治攻堅戰、推進黃河流域生態保護和高質量發展的重要舉措。目前，城鎮污水處理補短板、提質增效等方面研究多集中于城 市和縣城，建制鎮是連接城市、輻射鄉村的重要節點,亟待進一步聚焦建制鎮污水處理現狀特征，突出問題導向，堅持系統觀念，科學推進設施建設和可持續運行。因此，本文從動態發展的視角分析了黃河流域9省(區)建制鎮污水處理設施建設現狀，并對部分建制鎮設施實際運行情況進行實地調研，科學研判現存問題及主要原因，為提升黃河流域建制鎮污水收集處理水平提出措施建議。
01 現狀和特征
1.1 污水處理規模
截至2019年底，沿黃9省(區)共有建制鎮6683個，建成區常住人口 0.51 億,供水普及率為87. 62%。“十三五”期間，在西部大開發、中部崛起、黃河流域生態保護和高質量發展等國家重大戰略引導下，黃河流域建制鎮污水處理設施建設快速推進。污水處理廠個數、對生活污水處理的建制鎮 比例、 污水處理總能力等較2015年大幅提升(表1)。
隨著我國城鎮化快速發展,建制鎮污水排放量 逐年增加,雖然遠小于城市污水排放量,但已接近縣 城污水排放規模。然而,與流域內縣城相比,黃 河流域建制鎮污水處理短板明顯(圖1)。2019 年，沿黃9省(區)建制鎮污水處理和管網建設投資僅占建制鎮市政基礎設施總投資的16.3%，僅為縣城的60%。截至2019年底，沿黃9省(區)約40%的建制鎮不具備污水處理能力，其中，黃河上、中游地區，青海、內蒙古、山西等省(區)對生活污水進行處理的建制鎮不足30%。設施總量不足，仍是黃河流域建制鎮污水處理的突出特征。
圖 1 2019 年黃河流域縣城和建制鎮污水處理能力
1. 2 設施分布
受上、中、下游自然地理條件、經濟發展水平、治理需求和財政能力等差異影響,黃河流域建制鎮污水處理廠及配套管網等設施分布具有不均衡性。
1. 2. 1 已建污水處理設施分布
在設施數量分布方面，沿黃9省(區)建制鎮污水處理廠平均分布密度為0.53 個/ (萬人)，低于全國平均水平，最高為四川[1.37 個/(萬人)]，最低為青海[0. 09個/(萬人)]；在處理能力建設方面，沿黃9省(區)建制鎮人均污水處理能力為159.5 L/(人·d)，遠低于全國建制鎮平均水平[238 L/(人·d)]，最高為山東[314. 1 L/(人·d)]，最低為甘肅[77. 1 L/(人·d)]，不足全國平均水平的1/3。建制鎮污水處理設施數量和能力分布存在十分明顯的地區差異性，中、下游地區優于上游地區(圖2)。
圖 2 2019 年黃河流域建制鎮污水處理設施分布
1. 2. 2 已建排水管道暗渠分布
在設施總量方面，沿黃9省(區)建制鎮排水管道和暗渠總長度位居前3的是山東、河南、四川，均為黃河流域經濟發展水平相對較好的省份。2019 年，全國建制鎮排水管道暗渠密度為6. 95 km/ km2，黃河流域僅4省超過全國平均水平(圖3)。流域內9省(區)排水管道暗渠密度排序與人均污水處理能力排序差距較大，說明污水收集設施與處理設施建設不匹配現象突出。
圖 3 2019年黃河流域建制鎮排水管網建設
1. 3污水處理成效
近年來，黃河流域建制鎮污水處理規模顯著增長，但污水收集處理效率普遍不高。2019 年，沿黃9省(區) 建制鎮污水處理率僅為 47. 8%，同期全國建制鎮污水處理率為54. 4%、縣城為93. 5%、城市為96. 8%。2015 年—2019 年，除個別省份外，各省(區)建制鎮污水處理率增幅不大(圖4)。污染物不能被有效收集處理，對黃河流域生態環境保護造成較大壓力。
圖 4 2015 年、2019 年黃河流域建制鎮污水處理率
02 突出問題
基于黃河流域建制鎮污水處理現狀和特征分析，本研究結合自然地理條件和區域水環境狀況，選取34個建制鎮，圍繞污水收集和處理設施建設水平、運行效果、投資和成本等方面, 開展實地調研。其中，上游地區8個鎮,中游地區11個鎮，下游地區15個鎮(圖5)。以總體分析與現場調研相結合方式，進一步識別黃河流域建制鎮污水處理的問題和難點。
2. 1盲目建設問題頻現
2. 1. 1 缺乏系統規劃
調研發現，在近年多重政策利好形勢下，不少建制鎮污水處理設施建設盲目貪大，設計污水處理能力和空間格局、產業布局脫節，造成能力閑置和資源浪費。例如：黃河下游某建制鎮，污水處理廠設計規模為 2 萬 m3/ d，但實際人口增長和產業發展遠低于預期,運行規模不足 0. 2 萬 m3/ d;黃河中游某建制鎮，常住人口約 7. 3 萬,污水處理廠設計規模為6 萬 m3/ d,超過實際需求 3 ~ 4 倍。
圖 5 黃河流域實地調研建制鎮分布
2. 1. 2 工藝選擇慣性復制
目前，黃河流域建制鎮污水處理工藝以活性污泥法為主，占 80% 以上。調研發現，設施工藝選擇具有較強的慣性復制特點。黃河上、中、下游自然地理條件差異性大，尤其是上游高海拔地區，更需要強化工藝的適用性，不能簡單套用常用工藝。黃河上游某建制鎮，采用 AAO 處理工藝，低溫高寒缺氧氣候嚴重影響污水處理系統中微生物的活性，已建污水處理設施無法正常有效運行。黃河下游某縣，整體推進建制鎮污水處理設施建設，同批建設多個污水處理廠，均采用 AO 處理工藝。其中，某建制鎮建有多家化工、印染等企業，污水處理廠同步處理達標排放的工業廢水和收集的生活污水，進水成分復雜，現狀工藝難以滿足同步脫氮除磷需求,不能確保出水水質穩定達標。
2. 1. 3 排放標準“ 一刀切”
提供出水水質標準的受調研建制鎮中，80% 以上執行《 城鎮污水處理廠污染物排放標準》 ( GB 18918—2002) 一級 A 排放標準，僅 2個鎮執行一級B 排放標準，4個鎮執行二級排放標準。此外，個別建制鎮執行《 地表水環境質量標準》( GB 3838— 2002) IV 類水標準。總體而言,鎮級污水廠執行 GB18918—2002 一級 A 標準居多，普遍存在“ 一刀切” 現象，個別建制鎮要求污水處理排放標準和地表水環境質量標準接軌，從經濟條件和技術水平來看有待進一步研究。
2. 2 管網建設短板明顯
2. 2. 1“ 重水廠輕管網” 意識嚴重
建制鎮低層獨院住宅居多，污水源頭較分散，收集難度大 ，需要建設較長的支狀管線，并提高敷設密度。但是，受認識不足、資金缺乏等因素影響，大部分建制鎮污水處理設施建設“重廠輕網”，優先建設污水集中處理設施，導致收集管網建設嚴重滯后，存在大量污水收集空白區。據統計，2019 年，沿黃 9 省(區)建制鎮排水管道暗渠密度遠低于當地城市和縣城水平，比長江經濟帶建制鎮低 13%(圖 6)。
2. 2. 2 投資強度亟待提升
污水處理設施建設中，管網建設投資一般為處理廠建設投資的3倍左右。2019 年,沿黃 9 省(區)建制鎮排水設施建設投資為 82. 5 億元 ，其中，管網建設投資為 29 億元，僅為污水處理廠建設投資的54. 3%,管網建設存在較大的資金缺口(圖7)。在建制鎮建設資金來源中，中央、省級和市縣 財政資金投入超過一半，融資方式單一、資金投入不 足是造成管網建設滯后的關鍵因素。
2. 2. 3 污水處理廠運行效率低
(1)運行負荷普遍偏低
污水管網的建設完備程度是決定生活污水能否有效收集的關鍵因素。污水管網建設與處理設施規模不匹配，直接影響污水收集量和污染物收集率。調研發現,調研鎮中1 / 3 以上的污水處理廠運行負荷不足 50%(圖 8)，黃河中游某建制鎮污水廠運行負荷率僅為 6%。
(2)污水處理廠進水可生化降解有機物濃度低
部分建制鎮污水處理廠進水 CODCr 高于 600 mg / L,均為同步處理工業廢水和生活污水的處理廠,但該類型污水可生化性差，難降解有機物成分較多，影響脫氮除磷效果。只處理生活污水的處理廠，通常進水CODCr不足100 mg / L。
2. 3 重建設輕管理
2. 3. 1 缺乏專業運維
調研發現，黃河流域超過60%的建制鎮污水處理設施不具備遠程監控運行能力，絕大多數污水處理設施存在專業維護不到位、技術人員配備不足、運行管理粗放等問題，致使故障多發,難以保障設施穩定運行。同時，不少設施未安裝在線監測設備，日常監管真空，難以確保穩定達標排放。
2. 3. 2 運行難以持續
據了解，黃河流域建制鎮污水處理設施運行費用大部分依靠地方財政，由于運行成本相對較高，收益性差，社會資本投入意愿不強。單個污水處理廠設施規模小、運行負荷低，難以形成規模效應，且由于處理廠進水 COD 低,部分設施需外加碳源和藥物，增加運行成本。同時，受到諸如間歇供水、供水無法計量、用戶支付意愿不足等現實因素影響，多數建制鎮難以按時收繳污水處理費。據調研,已投入運行的污水處理設施t水平均處理成本一般為2~4 元/m3，是城市污水處理廠的 3 ~ 5 倍。黃河上游某建制鎮，屬于剛脫貧的欠發達地區，新建污水處理廠規模為 0. 5 萬 m3 / d，投資為 6530 萬元，污 水處理成本達 6 元/ m3 ，財政每年需補貼運行費用 為 160 多萬元。
03 建議
3. 1 科學規劃布局
強化技術支撐進一步強化頂層設計。國家層面出臺黃河流域城鎮污水處理實施方案，完善由城市向建制鎮和鄉村延伸覆蓋的污水處理基礎設施網絡。省級部署、市縣負責，按照“ 城旁接管、就近聯建、獨建補全”原則，統籌考慮周邊市縣或相鄰村鎮，研判把握本地城鎮化發展趨勢,合理布局建制鎮污水處理設施,核定設計處理規模。同時，結合污水處理設施布局，實施“以用促治”，推進黃河流域污水 資源化利用。科學選擇處理工藝、處理模式和處理水平。積極探索適合本地特點的低成本、低能耗、易維護、高效率的污水處理技術。上游高海拔地區選取適用于低溫高寒缺氧氣候的污水處理工藝和處理模式。以黃河干流和汾河、渭河、湟水河、涑水河等支流為重點，推進建制鎮污水處理能力全覆蓋和差別化精準提標,其他地區科學合理確定排放標準，不搞“一刀切”。人口少、相對分散、短期內集中處理設施難以覆蓋的地區，合理建設分布式、小型化污水處理設施。
3. 2 提高資金效益，重點關注管網建設
加快黃河流域建制鎮配套管網建設,確保污水收集管網與處理設施同步設計、同步建設、同步使用，并注重推動支線管網和出戶管的連接建設。加 大對黃河流域污水處理配套管網的投資力度，加強管網設施建設全過程質量管控，同步實施污水管網修復更新。以黃河干流和汾河、渭河、湟水河、涑水 河等支流沿線建制鎮為重點，推動污水管網排查，推進管網混接、錯接、漏接改造,有效提升污水收集率，提高污水處理設施運行負荷。建制鎮污泥處置宜與縣城統籌考慮，或與臨近市縣聯合處置。
3. 3 強化運行維護，提升市場化水平
推行建制鎮污水處理設施常態化、專業化運行 維護。建立立足本地、人員穩定的專業化隊伍,嚴格按照相關標準定額實施運行維護。鼓勵通過市場化競爭方式選擇運行維護主體,堅持系統觀念，推行污水“廠-網-河(湖)”一體化運行維護。鼓勵以市縣為主體，構建覆蓋建制鎮的污水治理信息管理平臺，實現信息化、智慧化管理,提高運營管理效率。推動社會資本參與,完善費用收繳機制。建立整縣推進機制,鼓勵綜合打包區域內不同規模、不同盈利水平項目，授予特許經營權。規范有序地推廣政府和社會資本合作(PPP)模式，引導社會資本積 極參與建設運營。根據當地供水、財政收入、居民生活水平等情況，健全建制鎮污水處理費用有效收繳機制，分步實施，逐步到位。
04 小結
當前,應緊緊抓住生態文明建設的關鍵期、提供更多優質生態產品的攻堅期、有條件有能力解決生態環境突出問題的窗口期,立足服務民生，加快補齊黃河流域建制鎮污水收集處理設施短，重點加強體制建設，扎實推進污水處理設施高質量建設和高水平運維，推動黃河流域生態保護和高質量發展。
作者簡介
陶相婉，中國城市規劃設計研究院水務院助理研究員，博士，從事城鎮供排水規劃相關研究，負責國家發改委委托的“‘十四五’黃河流域污水垃圾處理實施方案”“黃河流域水資源節約集約利用實施方案”研究，主持住建部 2021 年科學技術計劃項目“建制鎮污水處理設施建設標準研究”。
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