小編說

近年來，各地大力推進城鎮(zhèn)污水處理廠提標改造工作，一些地方要求將主要指標提升到地表水Ⅳ類標準。根據(jù)全國城鎮(zhèn)污水處理廠的運行數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源：行業(yè)主管部門全國城鎮(zhèn)污水處理管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)），基于產污系數(shù)法，測算城鎮(zhèn)污水處理廠提標到準Ⅳ類水和改善污水收集管網(wǎng)兩種情形下的污染物削減效能提升潛力以及相應的投入，并提出城鎮(zhèn)污水處理提質增效的側重點。

住房和城鄉(xiāng)建設部城鄉(xiāng)規(guī)劃管理中心 陳瑋博士

研究對象和方法

1.1污水處理廠排放標準現(xiàn)狀

根據(jù)全國城鎮(zhèn)污水處理管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，剔除沒有標明實際執(zhí)行排放標準的、以及規(guī)模小于1萬m3/d的污水處理廠進行了梳理（以下簡稱規(guī)模以上），并結合有公開報道的情況，對污水處理廠實際執(zhí)行的排放標準進行了更新。經(jīng)分析，截至2017年底，城鎮(zhèn)污水處理廠不同排放標準的規(guī)模分布情況如表1所示。

1.2城鎮(zhèn)污水處理廠提標潛能分析

根據(jù)表2，針對COD、氨氮兩個主要污染物指標，分析污水處理提標改造到準Ⅳ類后的新增污染物削減效能，按照式（1）計算：

新增削減能力理論值=（現(xiàn)行排放標準-改造后排放標準）×城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模（1）

從表2可知，在不考慮征地、拆遷、土地、技術等工程可行性前提下，若將現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠全部提升改造到準Ⅳ類，按準Ⅳ類和GB 18918—2002標準限值之差推斷出新增COD削減能力為138.4萬t/年、氨氮削減能力為77.8萬t/年，看起來也是相當可觀的，然而，在實際中由于運行管理水平的不斷提高、環(huán)境保護監(jiān)管的日益嚴格，實際運行中的污水處理廠出水污染物濃度普遍低于排放標準要求，大部分污水處理廠出水的年均COD和氨氮指標已經(jīng)達到甚至優(yōu)于準Ⅳ類標準（見表3），因此，不能簡單用不同排放標準的差值，當作可新增的污染物削減能力。

為此，對現(xiàn)有污水處理廠排放情況作進一步分析，目前執(zhí)行準Ⅳ類的污水處理廠尾水的加權平均COD和氨氮濃度分別僅有18.7 mg/L和0.7 mg/L，假設所有污水處理廠改造后都能達到這個水平，則按式（2）計算實際可增加的削減能力：

新增削減能力=（出水實際加權平均值-改造后可望達到的標準）×城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模（2）

單就COD、氨氮兩項指標而言，繼續(xù)進行提標改造到地表Ⅳ類，可分別新增COD和氨氮削減能力為33.0萬t/年、6.4萬t/年，相對于改造所付出的工程代價，污染物削減效能提升的幅度將十分有限，從技術經(jīng)濟角度已經(jīng)不具備合理的投入產出效益。

1.3城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)提質潛能分析

當前，我國城鎮(zhèn)污水的另一個特點是進水污染物濃度南北方地區(qū)差異很大。筆者曾另文對此進行過分析（相關閱讀：合流制管網(wǎng)截流倍數(shù)對城鎮(zhèn)污水處理廠處理效能影響），由于南方地下水位高、河網(wǎng)豐富，客水進入污水管網(wǎng)稀釋了污染物濃度，導致我國南方地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠進水的污染物濃度普遍偏低，側面說明管網(wǎng)收集效率還有很大提升空間。

關于管網(wǎng)收集效能的研究方法有很多，若將整個城市看成一個封閉體系，污染物要么在管網(wǎng)、要么在污水處理廠、要么在城市環(huán)境當中。從總量平衡的角度，只要關心管網(wǎng)收集的污染物能達到多少即可，因此采用產污系數(shù)法分析較為適宜，這需要了解每個地區(qū)相對合理的進水污染物濃度應該是多少，而此方面我國開展的研究十分有限。2010年，國務院第一次全國污染源普查中曾給出過相對完整、準確的人均產污系數(shù)等基礎數(shù)據(jù)，以下基于此數(shù)據(jù)開展分析。

第一次全國污染源普查中，根據(jù)氣候和地理特征將全國劃分為5個地區(qū)，其中一區(qū)包括北京、天津、遼寧、山西、山東、黑龍江、吉林、內蒙古、河北；二區(qū)包括江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西、海南；三區(qū)包括湖南、湖北、江西、河南、安徽；四區(qū)包括重慶、四川、貴州、云南；五區(qū)包括陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆、西藏。同時，根據(jù)經(jīng)濟水平、人口等又將每個區(qū)中的城市劃分為了5類，對每一類城市的人均污水日排放量、COD日產生量、氨氮日產生量等給出了具體數(shù)值，可以計算出該城市產生的生活污水COD和氨氮濃度，并考慮在污水管網(wǎng)輸送過程中COD降解20%、氨氮基本保持不變，以此為基礎，將每座污水處理廠按照其所在地“對號入座”，得到各廠理論上合理的進水污染物濃度，然后再按污水處理規(guī)模加權平均后，作為該省份的理論進水濃度，進而求出改善污水收集效能（管網(wǎng)質量提升）可能帶來的污染物削減效能潛力，計算見式(3)：

每省理論新增污染物削減能力=（進水污染物濃度理論值-進水污染物實際值）×該省城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模（3）

完善污水管網(wǎng)可帶來的污染物削減效能如表4所示。通過完善污水管網(wǎng)，理論上可將COD和氨氮的年削減能力分別增加722.8萬t和213.4萬t，分別是城鎮(zhèn)污水處理廠提標到準Ⅳ類可新增削減能力的21.9倍和33.3倍，由此可見，改造管網(wǎng)比單純將污水處理廠提標到準Ⅳ類更高效。

城鎮(zhèn)污水處理提質增效投入產出分析

2.1可行性分析

城鎮(zhèn)污水處理水平應隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展和環(huán)境質量要求不斷提升，這是毋庸置疑的，但提質增效的技術路線重點應放在污水處理廠提標還是污水管網(wǎng)完善上則應因地制宜，“廠網(wǎng)并重、廠網(wǎng)同改”當然是技術上最理想的考慮，然而從經(jīng)濟可行性，特別是對于工程實施后所能達到的收益而言，就必須要有所側重�？傮w上，污水處理廠提標和管網(wǎng)改造的主要優(yōu)缺點如表5所示。

在水環(huán)境質量改善方面，簡單利用污水處理廠提標對水環(huán)境質量進行改善可能是杯水車薪，一方面，影響水環(huán)境質量（特別是城市黑臭水體）的成因非常復雜，在工業(yè)點源的直接排污、小散亂企業(yè)的偷排、農業(yè)面源的污染、城市面源的污染、應收未收的直排污水、合流制管網(wǎng)的溢流污染沒有得到杜絕之前，將所有的工程重點都放在污水處理廠可能是舍本逐末；另一方面，一些南方水網(wǎng)地區(qū)，河道本身的水質都達不到地表水Ⅳ類標準，甚至是黑臭河，將污水處理廠的排放標準提到準Ⅳ類后再排到其中，是一種投資浪費。

因此，如果能認識到“表象在水中、根源在岸上”，通過完善污水管網(wǎng)系統(tǒng)，將直排、偷排、溢流的污水都查清、堵住，水環(huán)境將能得到立竿見影的改善，我國2015年開始的城市黑臭水體整治工作中已經(jīng)多次驗證了這一技術路線的正確性。

在技術難度上，對城鎮(zhèn)污水處理廠提標改造到準Ⅳ類，需要增加大量的工藝流程，國內很多地方采用了基于膜工藝的深度處理技術，這對材料技術發(fā)展產生了依賴性。而管網(wǎng)改造在技術上不存在太大難題，除了局部使用的非開挖修復等新工藝、新技術外，大部分管網(wǎng)改造采用傳統(tǒng)工程做法、只要提高設計施工質量即可。

在配套要求上，污水處理廠提標改造主要受限于是否有足夠的預留用地空間；污水管網(wǎng)改造則涉及到大量的沿線征地拆遷等工作，且施工時道路開挖量大，對城市運轉、居民生活影響較大，這也是許多城市雖然認識到管網(wǎng)改造的重要性、但卻不愿意實施的重要原因。

在投入上，污水處理廠改造周期較短，一般1年左右即可完成，短期的投資強度高；管網(wǎng)改造需要分批、分段進行，且多隨道路等其他工程逐步完善，周期長，投資強度不高。

在運行維護上，提標改造后的污水處理廠，由于膜工藝的大量采用，更新、維護成本很高；同時，對運行管理人員的要求更高，人才隊伍建設、管理經(jīng)驗的積累都需要時間；管網(wǎng)改造后，只要維護費用投入跟上就可以保證較好的養(yǎng)護水平。

綜合來看，管網(wǎng)的投入雖然是個“久久為功”的過程，但綜合效費比是最優(yōu)的（如圖1所示）。

2.2投資效益分析

基于前述研究結果，對改造污水處理廠和改造建設污水管網(wǎng)的資金投入情況進行簡單估算，估算投入不包括征地、拆遷等相關費用。

對于城鎮(zhèn)污水處理廠從一級A提標到準Ⅳ類，按照平均單位水量投入500元估算；從一級B提升到準Ⅳ類，按照單位水量投入1 000元估算；從二級及其他排放標準提升到準Ⅳ類，按照單位水量投入1 500元估算。

對于改造管網(wǎng)的費用從幾個方面考慮：一是對現(xiàn)有的合流制管網(wǎng)采取雨污分流、合流制溢流污染調蓄與處理控制措施，按照《2016年中國城市建設統(tǒng)計年鑒》，對現(xiàn)有城市、縣的159 735 km合流制管網(wǎng)進行改造，按照《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》確定的合流制管網(wǎng)改造單位投資175萬元/km進行估計；二是對建成時間超過30年的老舊管網(wǎng)進行改造，包括原位修復、局部更換等，這部分任務量和投資在《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》已有體現(xiàn)，總長度27 708 km、單位投資約180萬元；三是現(xiàn)有雨污分流管網(wǎng)的查缺補漏、質量提升，針對正在服役的管網(wǎng)進行查缺補漏，封堵漏點、改造錯接等，由于缺少管網(wǎng)質量情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，暫按《2016年中國城市建設統(tǒng)計年鑒》城市、縣的312 112 km雨污分流管網(wǎng)的30%需要改造考慮，主要以原位修復為主，按100萬元/km估算。

理想情況下的城鎮(zhèn)污水處理提質增效投入分析結果如表6所示。

根據(jù)估算結果，不考慮工程可行性和實施期限的前提下，污水處理廠全面提標到準Ⅳ類，投資需1 557.5億元，折合污染物削減能力費效比（提升單位污染物削減能力的投資額）為，COD 33.0億元/（萬t/年），氨氮242.2億元/（萬t/年）。改造污水管網(wǎng)、提升收集效能的總投資是4 230億元，折合成COD削減能力費效比是5.85億元/（萬t/年），氨氮19.8億元/（萬t/年）。

技術路線選擇的思考

盡管許多地方也都認識到水環(huán)境改善必須要抓好“控源截污”這個關鍵環(huán)節(jié)，“控源截污”的核心在于做好污水收集，但污水處理廠提標改造到地表Ⅳ類仍然愈演愈烈，甚至連財力較為薄弱的部分西北地區(qū)都要以準Ⅳ類作為污水處理的排放標準。之所以產生這樣的現(xiàn)象，筆者認為有以下幾個原因：

一是沒有抓住問題的關鍵環(huán)節(jié)。水環(huán)境治理是系統(tǒng)工程，系統(tǒng)工程不能用單一的工程思維和末端治理思維去考慮問題。污水處理的最終目的是水環(huán)境質量的改善，如果不能把污水產生、收集、處理、回用從全系統(tǒng)、全環(huán)節(jié)考慮，并和最終水環(huán)境質量掛鉤，就可能過分強調某一個環(huán)節(jié)從而走向極端，高投入最后很可能會導致“就水論水、事倍功半”。

二是想當然地看待城鎮(zhèn)污水收集、處理工程體系。理論上，傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)污水收集、處理模式如圖2所示。然而在現(xiàn)實中，特別是地下水位高、河網(wǎng)豐富且管網(wǎng)系統(tǒng)質量不高的地區(qū)，污水收集處理體系是“四水合一、首尾聯(lián)通”的，原本“一夫當關萬夫莫開”的污水處理廠往往被“短路”（如圖3所示），發(fā)揮的作用大打折扣。加之管網(wǎng)屬于地下工程，滲漏、混接、倒灌等問題難以及時發(fā)現(xiàn)。如果把資金投入和技術重點都關注在污水處理廠，無疑是“只見樹木、不見森林”。

三是標準的導向值得商榷。我國的污水處理標準隨著經(jīng)濟社會發(fā)展不斷提升是必要的，過去的排放強度導向也發(fā)揮了重要作用，但隨著經(jīng)濟社會發(fā)展、污水處理水平已經(jīng)到了新的階段，標準提升的思路不應再重復排放強度導向、全國“一刀切”，更應注重“分類分區(qū)指導、環(huán)境質量倒逼”的思路，例如可借鑒美國采用的最大日負荷量TMDLs（Total Maximum Daily Loads），按照水環(huán)境可接納的最大日污染負荷總量，反推各類工程措施的治理要求、確定排放標準。

對策和建議

4.1建立水環(huán)境治理的系統(tǒng)思維

當前水環(huán)境治理的復雜性、艱巨性，都決定了工程技術人員要盡快從傳統(tǒng)的“末端治理”轉向“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”。在源頭減排上，應運用海綿城市理念，從建筑小區(qū)、道路等雨水產匯流入手，一方面，盡可能將雨水原地消納、滯蓄、利用，減少雨水進入合流制管網(wǎng)的水量，就能降低合流制管網(wǎng)溢流頻次，減少污染；另一方面，將雨水帶來的大氣濕沉降、沖刷路面等城市面源污染，盡可能在源頭消納，減少進入水體。

在過程控制上，應把管網(wǎng)質量的改善作為重中之重，持之以恒地推進，既要防止污水“跑冒滴漏”進入環(huán)境，也要防止外水倒灌“鳩占鵲巢”。在系統(tǒng)治理上，應緊緊把握水環(huán)境改善這個“初心”，多專業(yè)協(xié)同、全環(huán)節(jié)考慮，從城市規(guī)劃時就要保護好城市生態(tài)本底，先“梳山理水”，再“造地營城”；城市建設中要統(tǒng)籌考慮建筑、道路、園林綠地、污水收集處理、河流水體等，系統(tǒng)建設，避免“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”；在管理上要提升精細化水平，推動水環(huán)境治理從“工程導向、簡單粗暴”向“效果導向、精雕細琢”轉變，從高速度發(fā)展向高質量發(fā)展轉變。

4.2管網(wǎng)改造應作為污水處理提質增效的核心內容

管網(wǎng)的改造是長期性的，難以一蹴而就，但要充分認識到管網(wǎng)對于污水收集的重要意義，并作為水環(huán)境治理的核心工作常抓不懈。對于南方河網(wǎng)地區(qū)，管網(wǎng)改造的重點是防地下水滲漏、防河水倒灌，特別是要謹慎采用沿河敷設大規(guī)模截流干管的方式；對于北方缺水地區(qū)，管網(wǎng)改造的重點是堵漏，防止污水外漏污染土壤和地下水。

此外，一些城市熱衷于造壩攔水、抬高城市內河水位以營造景觀，在制定排水與污水處理技術方案時，要認真分析人為抬高河道水位可能造成的污水管網(wǎng)倒灌等問題。

4.3污水處理廠提標應因地制宜

城鎮(zhèn)污水處理廠的標準不能盲目提高，要認真分析水環(huán)境治理的目標和需求，逐步建立以水環(huán)境容量倒推污水處理排放標準的思路。對于具有土地空間、具備建設人工濕地等自然生態(tài)處理方式的地區(qū)，應鼓勵將污水處理廠尾水經(jīng)自然生態(tài)處理后達到準Ⅳ類，并作為生態(tài)景觀用水加以利用；對于經(jīng)濟發(fā)達、干旱缺水、環(huán)境容量低、技術力量強的地區(qū)，可將污水處理廠排放標準直接提升到準Ⅳ類，并用于河道景觀、生態(tài)補水、市政雜用、工業(yè)用水等；對于經(jīng)濟實力強、水資源豐富、水質型缺水地區(qū)，可在綜合分析污水處理廠提標、管網(wǎng)系統(tǒng)改造的技術經(jīng)濟性基礎上，多管齊下，“廠、網(wǎng)、河”全方位提升；對于經(jīng)濟實力薄弱地區(qū)，應把近期工作放在污水管網(wǎng)“控源截污、查缺補漏”上，全面摸清污水管網(wǎng)狀況，而不應盲目地把污水處理廠提標到準Ⅳ類放在優(yōu)先位置。

微信對原文有刪減。原文標題：基于產污系數(shù)法測算城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的主要污染物削減效能提升潛力；原文作者：陳瑋、徐慧緯、高偉、趙曄、程彩霞、張曉亮、梁雨雯；作者單位： 住房和城鄉(xiāng)建設部城鄉(xiāng)規(guī)劃管理中心、中科院地理科學與資源研究所、住房和城鄉(xiāng)建設部信息中心、中國市政工程華北設計研究總院北京分院。刊登在《給水排水》2018年第7期。