小城市污水处理的几个问题

许泽美

（北京中联环工程股份有限公司，北京 ）

　　1 小城市发展面临的环境问题不可低估

　　城市是人类社会历史进程的重要标志，也是一个国家社会经济发展的标志，发展中国家的经济发展与其城市化程度密切相关。我国城市化的进程和水平是比较迟缓和落后的，据有关资料，我国城市化率约为30%。根据2001年末统计，设市的城市有664个；人口为35747.31万，按此计算城市化率也约为30%，但实际城市化率高于此数，因为我国城市人口计算多以户口为准，而各城市外来的或流动人口都不仅存在，数目也往往不可忽略。但即使将这些人口计算在内，城市化率可能也很难超过35%，仍然是低水平。加速城市化进程可以增加GDP，提高人民素质和解决农村剩余劳动力问题，城市化是我国社会经济发展的必然趋势。

　　我国城市的类型以中小城市为主，特大型和大型城市只占5.9%，中等城市占30.69%，小于20万人口的小城市382座，占57.18%（1988年资料）。在城市化的进程中小于20万人口的小城市的比重还会增加。在中国城市化发展中，小城市的发展具有十分重要的地位，必须予以重视。城市化发展道路只能走可持续发展之路，城市的发展必须与生态环境相协调和融合。小城市也决不可因经济实力较弱而在发展经济的过程中不顾及生态环境的损坏。一个小城市的污染问题虽对生态环境影响相对较小，但小城市量多分布又广，其总体影响不能低估。

　　2 小城市水污染防治任重而道远

　　城市建设和发展会带来一些污染问题，如废气排放、噪声、固体废弃物、水污染等，解决这些问题，首先要从减少污染源做起；节约能源、节约物资、减少消耗、节约用水降低污水量等，但治理也是必不可少的。城市，即使很小的城市也必然会有下水道；排放污水也是必然的，因而城市污水或者说市政废水处理工程是城市的基础设施。城市污水处理厂在我国始建于上个世纪三十年代，但发展则是在改革开放之后，从上世纪三十年代起近50年里污水处理发展十分缓慢，即使在上世纪七十年代全世界都已认识到水污染的严重性的时刻，还只认识到“工业废水要治理”，城市污水问题不严重。致使城市污水处理率不足4%，当然其中也有经济条件的因素。进入上世纪八十年代，我国水体污染的严重性十分清楚的呈现出来，城市污水治理的重要性逐渐被认识，国家加大了城市污水处理的投入，在大力引进国外的先进技术和设备的同时，积极开展污水处理方面的科研，促使城市污水处理工程有了成倍速度的发展。至1998年已建有城市污水处理厂398个；其中生物处理污水处理厂272个，总处理能力达到1538.28万m³/d，污水处理率为29.56%，2001年末污水处理率增至36.5%。2001年新增城市污水处理能力714万m³/d，增长速度是空前的。但水污染形势仍然很严峻，直观的说有2/3的污水未经处理，污染严重的“三河三湖”的治理也还远未解决。为了推进我国水污染治理，国务院2000年36号文件中提出多项政策和城市污水处理的规划要求；“十五”期间，所有设市城市都必须建设污水处理设施，2010年所有设市城市污水处理率应不低于60%，直辖市、省会城市、旅游城市应不低于70%。这一任务是十分艰巨的，最大的困难是要求所有设市城市都必须建设污水处理设施，而且污水处理率不低于60%。小城市也包括在此要求之内，而小城市建设污水处理设施却面临更多的困难和更多的问题。

　　3 我国小城市污水处理厂面临的特殊问题

　　我国小城市（人口少于20万）约占城市总数的57%，数量估计超过400座，量是很大的，分布也很广。大多数小城市经济能力和科技力量均较弱，所以，小城市污水处理设施的建设、运营都有其特殊性，因而面临的问题具有特殊性。

　　3.1 资金问题

　　我国污水处理厂建设和运行的一个主要问题是资金问题，对于小城市来说更加突出，一般小城市特别是中西部小城市经济实力远低于大中城市。按照污水处理率60%的要求，小城市的污水处理厂的规模多在1 ~ 3万m³/d。一般来说这样的规模，单位水的造价就比较高，要比10万m³/d或10万m³/d以上规模处理厂高1倍左右；运行电耗也要高很多，单位水设备功率高40% ~ 80%。规模小、造价高的问题在排放标准高的条件下更加突出。我国污水排放新标准相对于我国现状是过高的，这是不少专家的意见。而且标准还不因地区、季节的不同有所变化，标准是一成不变的。相对于高排放标准，规模效应极为显著。或者说排放标准愈高，对于规模小的小城市污水处理厂的投资和运行费增加的愈多。有一个实例：一个县城污水处理工程，其出水标准为一级（新标准），规模为1.0万m³/d，单位水造价为2.0万m³/d的150%，水量差1.0万造价多50%。

　　3.2 水质水量变化比大中城市要大得多

　　小城市的水质、水量和它们的变化规律等系统基础资料目前还比较缺乏，但从已有资料和国外经验可知规模愈小变化幅度一定愈大，昼夜相差很大，午夜之后有可能一段时间流量接近断流。如何考虑适应水质水量的这样大幅变化，而又保持出水水质稳定，这是大中型污水处理厂未遇到过的问题。它也是小城市污水处理厂设计的关键因素。

　　3.3 缺乏经验

　　小城市污水处理设施设计、运行管理的系统经验，我国还比较缺乏。改革开放以来我们建了几百座污水处理厂，引进了一些先进的工艺技术和设备，国内也组织了大量的科研力量进行这方面的攻关，但主要集中在10万～20万m³/d规模的大中型污水处理厂。国家在投资政策上原来也不大支持小城市的污水处理设施建设，直到国家提出“设市城市均要建污水处理设施”后，小城市污水处理才列入议事项目，因而少有小城市污水处理设施的建设，运营管理的经验自然更少。小城市污水处理的规模与上述大中型处理厂的规模相差7 ~ 8倍，量变引起质变，小城市污水处理自有其独特之处，不可能完全套用大中厂的方法。我国既缺乏这方面的经验，又未进行过系统研究，当前需要很好进行这方面的研究，以便使将要建设的近400座这类处理厂建的更完善。

　　4 国外经验值得借鉴

　　小城市污水处理厂在国外数量很大，运行时间也久，他们的经验值得借鉴。美国是一个污水处理大国，污水处理厂之多为世界之冠，据统计1986年全美共15438座污水处理厂，日处理污水1.388亿m³。预计2005年污水处理厂将达到169800座，处理量为1.628亿m³/d。其中规模在37850 m³/d以上的1986年共577座，预计2005年增至695座，约占4%，绝大多数是小型厂，总数近1500座。而且美国的污水处理技术和设备的水平是居世界前列的，所以他们的经验值得研究。

　　美国国家环境保护署曾对150个小污水处理厂的问题进行调查研究，总结出了主要的问题和改进意见，值得我们借鉴，主要有以下几点：

　　① 不宜选择活性污泥法，要考虑管理简便，具有伸缩变化适应力强的污水处理工艺，如固定介质膜法、天然处理等。

　　② 选择工艺要基于全面和真实的评估所有费用之上。费用应将污泥处理与处置费（污泥量要估算足）、新员工培训、设备维修与替换、行政费用等包括在内。

　　③ 处理厂必须有足够的应变能力，以应对水质、水量大幅波动等诸多变化。没有这种应变能力实际上是损坏了处理厂的运行能力。

　　④ 防止工艺流程从头至尾不畅通，连接阻塞。污泥处置要有足够能力。

　　⑤ 设计负荷不宜太高，并应将I/I（入渗/入流）、工业废水的负荷充分考虑在内。高负荷易使运行者感到很狼狈。

　　⑥ 经费预算过低，不利运行。

　　5 小城市污水处理厂设计遵循的原则

　　5.1 污水处理厂的环境效益标志

　　衡量一座污水处理厂的环境效益的指标，显然应该是除去的污染物量，而不是水量。污水对水体造成污染的是它所含的污染物，处理水量相同，但因处理工艺不同，去除率也不同，排出的污染物量也不相同，甚至相差颇大。完全生物处理去除的污染物量可以达到一级处理的3倍（同一水质水量）。所以，以水量作为衡量污水处理厂的环境效果指标是不够科学和准确的，应以减少的排放污染物量作为评价指标，这样才可以获得污水处理厂真实的、可比的技术经济指标。这点在小城市污水处理厂建设的分期方案研究中尤为重要的。小城市污水处理厂建设由于资金困难可能考虑分期实施，我国通常做法是先建一级处理，这种思路实质是以水量指标为出发点。我国已建污水处理厂中不少先建一级处理方案是出自水量规模考虑，极少研究在同样的投资前提下，是否可有另一个方案，使得削减的污染物更多，效益更好。实际上从污染物指标来考虑，将处理水量减少，处理升级为生物处理，削减的污染物就可以成倍增加。一级处理的BOD₅去除率为20% ~ 30%，生物处理为85% ~ 90%，工程造价按概算手册，当规模为2万～5万m³/d，一级处理为398 ~ 477元/(m³水·d)，二级处理为683 ~ 795元/(m³水·d)。也就是说二级处理去除率为一级处理3倍多，而工程造价不到一级处理1倍，环境效益和经济效益的大幅提升十分明显。所以小城市污水处理厂的处理工艺应先考虑二级处理。

　　5.2 选择的工艺和设施应该有足够的应变和调节能力

　　工艺要选择能适应水质水量变化，运行又相对稳定的工艺，它既要耐冲击负荷，适应负荷大幅度增加，要在负荷很低的条件下稳定出水水质。

　　设备要具有在水质水量大幅变动时调节的能力，使运转稳定。如采用变速泵等。

　　设施的容量应具有“宽容”性。污泥处理和处置能力要充足，随意削减其能力后果严重。

　　连接管渠既要保证最大流量能通过，又要防范低流量淤积产生阻塞。

　　5.3 生物处理首选工艺是膜法

　　膜法适应水质水量变化能力强、耐冲击、出水水质稳定等优点，是长久以来所公认的。传统的高负荷生物滤池出水悬浮物和BOD₅一般为30 ~ 40 mg/L，水质达不到日益提高的环境要求。但八十年代以后出现的新型膜法如TF/SC（高负荷生物滤池/固体接触）曝气生物滤池、SAF（淹没生物滤池）等，不仅保持了膜法技术的特点，其出水水质还可与活性污泥法相媲美，甚至SS和BOD₅还可达10 mg/L的三级处理水平。

　　膜法还具有易于操作管理的特点。小城市污水处理厂不仅是人员少，水平也较低，需要管理简单的技术。

　　膜法在小规模污水处理厂里，其造价低和电耗低的优点更为突出。

　　膜法另一优点是污泥量少，TF/SC工艺的泥量较活性污泥法少24%。泥量少处理费用就低。完善的污泥处理电耗与生物处理（不包括进厂提升）相当，污泥处理费占总费用的比重是不低的。

　　5.4 真实的经济分析与评价

　　真实的计算各项费用来确定成本，评价其经济效益，认真考虑收费的来源。小城市的经济实力较差，一旦出现经费不足，难以筹集，很可能造成不运行，形成“建得起用不起”的局面。要防止污水处理厂建成之后长期无法运行，设备闲置损坏；投资无法回收；贷款无法偿还的局面出现，技术经济分析要保证是真正可行的。

　　6 结束语

　　小城市污水处理厂有其特性，应按其规律进行建设。它的特征是规模小，水质水量变化大。不可套用大中城市污水处理厂和工业废水处理厂的经验。