黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理可持續(xù)發(fā)展策略
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摘要：近年來,黃河流域建制鎮(zhèn)生活污水處理仍存在發(fā)展不平衡、不充分、設施效能不高、污水直排亂排等現(xiàn)象。文章通過數(shù)據(jù)分析與實地調(diào)研結(jié)合發(fā)現(xiàn)，污水處理設施盲目建設、配套不足、管養(yǎng)缺失等問題突出。建議因地制宜、分類施策,科學規(guī)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(yōu)增量，推進黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理設施高質(zhì)量建設和高水平運維，推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展。
黃河是中華民族的母親河，黃河流域在我國生態(tài)安全和社會主義現(xiàn)代化建設全局中具有舉足輕重的戰(zhàn)略地位。加強黃河流域城鎮(zhèn)污水處理基礎(chǔ)設施建設，是深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)、推進黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。目前，城鎮(zhèn)污水處理補短板、提質(zhì)增效等方面研究多集中于城 市和縣城，建制鎮(zhèn)是連接城市、輻射鄉(xiāng)村的重要節(jié)點,亟待進一步聚焦建制鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀特征，突出問題導向，堅持系統(tǒng)觀念，科學推進設施建設和可持續(xù)運行。因此，本文從動態(tài)發(fā)展的視角分析了黃河流域9省(區(qū))建制鎮(zhèn)污水處理設施建設現(xiàn)狀，并對部分建制鎮(zhèn)設施實際運行情況進行實地調(diào)研，科學研判現(xiàn)存問題及主要原因，為提升黃河流域建制鎮(zhèn)污水收集處理水平提出措施建議。
01現(xiàn)狀和特征
1.1 污水處理規(guī)模
截至2019年底，沿黃9省(區(qū))共有建制鎮(zhèn)6683個，建成區(qū)常住人口 0.51 億,供水普及率為87. 62%?！笆濉逼陂g，在西部大開發(fā)、中部崛起、黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展等國家重大戰(zhàn)略引導下，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理設施建設快速推進。污水處理廠個數(shù)、對生活污水處理的建制鎮(zhèn) 比例、 污水處理總能力等較2015年大幅提升(表1)。
圖 1 2019 年黃河流域縣城和建制鎮(zhèn)污水處理能力
1. 2 設施分布 受上、中、下游自然地理條件、經(jīng)濟發(fā)展水平、治理需求和財政能力等差異影響,黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理廠及配套管網(wǎng)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(shù)量分布方面，沿黃9省(區(qū))建制鎮(zhèn)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(qū))建制鎮(zhèn)人均污水處理能力為159.5 L/(人·d)，遠低于全國建制鎮(zhèn)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(zhèn)污水處理設施數(shù)量和能力分布存在十分明顯的地區(qū)差異性，中、下游地區(qū)優(yōu)于上游地區(qū)(圖2)。
圖 2 2019 年黃河流域建制鎮(zhèn)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(qū))建制鎮(zhèn)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(jīng)濟發(fā)展水平相對較好的省份。2019 年，全國建制鎮(zhèn)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(nèi)9省(區(qū))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(xiàn)象突出。
圖片
圖 3 2019年黃河流域建制鎮(zhèn)排水管網(wǎng)建設
1. 3污水處理成效近年來，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理規(guī)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(qū)) 建制鎮(zhèn)污水處理率僅為 47. 8%，同期全國建制鎮(zhèn)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(qū))建制鎮(zhèn)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(tài)環(huán)境保護造成較大壓力。
圖 4 2015 年、2019 年黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理率
02突出問題基于黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀和特征分析，本研究結(jié)合自然地理條件和區(qū)域水環(huán)境狀況，選取34個建制鎮(zhèn)，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(diào)研。其中，上游地區(qū)8個鎮(zhèn),中游地區(qū)11個鎮(zhèn)，下游地區(qū)15個鎮(zhèn)(圖5)。以總體分析與現(xiàn)場調(diào)研相結(jié)合方式，進一步識別黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理的問題和難點。
2. 1盲目建設問題頻現(xiàn)
2. 1. 1 缺乏系統(tǒng)規(guī)劃
調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在近年多重政策利好形勢下，不少建制鎮(zhèn)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(chǎn)業(yè)布局脫節(jié)，造成能力閑置和資源浪費。例如：黃河下游某建制鎮(zhèn)，污水處理廠設計規(guī)模為 2 萬 m3/ d，但實際人口增長和產(chǎn)業(yè)發(fā)展遠低于預期,運行規(guī)模不足 0. 2 萬 m3/ d;黃河中游某建制鎮(zhèn)，常住人口約 7. 3 萬,污水處理廠設計規(guī)模為6 萬 m3/ d,超過實際需求 3 ~ 4 倍。
圖 5 黃河流域?qū)嵉卣{(diào)研建制鎮(zhèn)分布
2. 1. 2 工藝選擇慣性復制目前，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理工藝以活性污泥法為主，占 80% 以上。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，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(qū)，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(zhèn)，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(tǒng)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(zhèn)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(zhèn)建有多家化工、印染等企業(yè)，污水處理廠同步處理達標排放的工業(yè)廢水和收集的生活污水，進水成分復雜，現(xiàn)狀工藝難以滿足同步脫氮除磷需求,不能確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。
2. 1. 3 排放標準“ 一刀切”
提供出水水質(zhì)標準的受調(diào)研建制鎮(zhèn)中，80% 以上執(zhí)行《 城鎮(zhèn)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(zhèn)執(zhí)行一級B 排放標準，4個鎮(zhèn)執(zhí)行二級排放標準。此外，個別建制鎮(zhèn)執(zhí)行《 地表水環(huán)境質(zhì)量標準》( GB 3838— 2002) IV 類水標準。總體而言,鎮(zhèn)級污水廠執(zhí)行 GB18918—2002 一級 A 標準居多，普遍存在“ 一刀切” 現(xiàn)象，個別建制鎮(zhèn)要求污水處理排放標準和地表水環(huán)境質(zhì)量標準接軌，從經(jīng)濟條件和技術(shù)水平來看有待進一步研究。
2. 2 管網(wǎng)建設短板明顯
2. 2. 1“ 重水廠輕管網(wǎng)” 意識嚴重
建制鎮(zhèn)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(zhèn)污水處理設施建設“重廠輕網(wǎng)”，優(yōu)先建設污水集中處理設施，導致收集管網(wǎng)建設嚴重滯后，存在大量污水收集空白區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，2019 年，沿黃 9 省(區(qū))建制鎮(zhèn)排水管道暗渠密度遠低于當?shù)爻鞘泻涂h城水平，比長江經(jīng)濟帶建制鎮(zhèn)低 13%(圖 6)。
污水處理設施建設中，管網(wǎng)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(qū))建制鎮(zhèn)排水設施建設投資為 82. 5 億元 ，其中，管網(wǎng)建設投資為 29 億元，僅為污水處理廠建設投資的54. 3%,管網(wǎng)建設存在較大的資金缺口(圖7)。在建制鎮(zhèn)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(wǎng)建設滯后的關(guān)鍵因素。
(1)運行負荷普遍偏低
污水管網(wǎng)的建設完備程度是決定生活污水能否有效收集的關(guān)鍵因素。污水管網(wǎng)建設與處理設施規(guī)模不匹配，直接影響污水收集量和污染物收集率。調(diào)研發(fā)現(xiàn),調(diào)研鎮(zhèn)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(zhèn)污水廠運行負荷率僅為 6%。
部分建制鎮(zhèn)污水處理廠進水 CODCr 高于 600 mg / L,均為同步處理工業(yè)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(yè)運維
調(diào)研發(fā)現(xiàn)，黃河流域超過60%的建制鎮(zhèn)污水處理設施不具備遠程監(jiān)控運行能力，絕大多數(shù)污水處理設施存在專業(yè)維護不到位、技術(shù)人員配備不足、運行管理粗放等問題，致使故障多發(fā),難以保障設施穩(wěn)定運行。同時，不少設施未安裝在線監(jiān)測設備，日常監(jiān)管真空，難以確保穩(wěn)定達標排放。
2. 3. 2 運行難以持續(xù)
據(jù)了解，黃河流域建制鎮(zhèn)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(guī)模小、運行負荷低，難以形成規(guī)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(xiàn)實因素影響，多數(shù)建制鎮(zhèn)難以按時收繳污水處理費。據(jù)調(diào)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(zhèn)，屬于剛脫貧的欠發(fā)達地區(qū)，新建污水處理廠規(guī)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(guī)劃布局
強化技術(shù)支撐進一步強化頂層設計。國家層面出臺黃河流域城鎮(zhèn)污水處理實施方案，完善由城市向建制鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村延伸覆蓋的污水處理基礎(chǔ)設施網(wǎng)絡。省級部署、市縣負責，按照“ 城旁接管、就近聯(lián)建、獨建補全”原則，統(tǒng)籌考慮周邊市縣或相鄰村鎮(zhèn)，研判把握本地城鎮(zhèn)化發(fā)展趨勢,合理布局建制鎮(zhèn)污水處理設施,核定設計處理規(guī)模。同時，結(jié)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?？茖W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(shù)。上游高海拔地區(qū)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(zhèn)污水處理能力全覆蓋和差別化精準提標,其他地區(qū)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(nèi)集中處理設施難以覆蓋的地區(qū)，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(guān)注管網(wǎng)建設
加快黃河流域建制鎮(zhèn)配套管網(wǎng)建設,確保污水收集管網(wǎng)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(wǎng)和出戶管的連接建設。加 大對黃河流域污水處理配套管網(wǎng)的投資力度，加強管網(wǎng)設施建設全過程質(zhì)量管控，同步實施污水管網(wǎng)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(zhèn)為重點，推動污水管網(wǎng)排查，推進管網(wǎng)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(zhèn)污泥處置宜與縣城統(tǒng)籌考慮，或與臨近市縣聯(lián)合處置。
3. 3 強化運行維護，提升市場化水平
推行建制鎮(zhèn)污水處理設施常態(tài)化、專業(yè)化運行 維護。建立立足本地、人員穩(wěn)定的專業(yè)化隊伍,嚴格按照相關(guān)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(tǒng)觀念，推行污水“廠-網(wǎng)-河(湖)”一體化運行維護。鼓勵以市縣為主體，構(gòu)建覆蓋建制鎮(zhèn)的污水治理信息管理平臺，實現(xiàn)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(qū)域內(nèi)不同規(guī)模、不同盈利水平項目，授予特許經(jīng)營權(quán)。規(guī)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(jù)當?shù)毓┧?、財政收入、居民生活水平等情況，健全建制鎮(zhèn)污水處理費用有效收繳機制，分步實施，逐步到位。
04小結(jié)
當前,應緊緊抓住生態(tài)文明建設的關(guān)鍵期、提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品的攻堅期、有條件有能力解決生態(tài)環(huán)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(zhèn)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(zhì)量建設和高水平運維，推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展。
陶相婉，中國城市規(guī)劃設計研究院水務院助理研究員，博士，從事城鎮(zhèn)供排水規(guī)劃相關(guān)研究，負責國家發(fā)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(jié)約集約利用實施方案”研究，主持住建部 2021 年科學技術(shù)計劃項目“建制鎮(zhèn)污水處理設施建設標準研究”。
來源：凈水技術(shù)