薛晓飞 | 污水处理系统提质增效

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“产业前沿”系列讲座【第五讲】

薛晓飞

北控水务集团

研究院常务副院长

 “科学性与合理性是非常关键的问题。因为任何标准的制定和实施都会带来整个行业发展的巨大影响，虽然会带来大量商机，但以基于全社会投入的最高的性价比来满足最大程度社会需求才是我们真正该关注的重点。”

随着黑臭水体治理深入，我国污水处理系统进入提质增效阶段，这一阶段有哪些目标?该如何实现这一阶段的目标？5月24日，北控水务研究院常务副院长薛晓飞先生在“北控水务杯”第四届“互联网+”生态环境创新创业大赛“产业前沿”系列讲座（第五讲）中做了题为“污水处理系统提质增效”的分享，从国情国策出发，结合实际案例分析，对污水处理系统新阶段提质增效的现状和途径进行了解读 。

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习近平总书记指出，“在治水上有不少问题要解决，其中有一个问题非常迫切，就是要加快补齐城镇污水收集和处理设施短板。这方面欠账太多。根据中央环境保护督察组提供的情况，甚至一些直辖市、沿海发达省份、经济特区都有大量污水直排。要定个硬目标，全力攻克，尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理。否则，一边治，一边排，效果就会事倍功半。”

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随着黑臭水体治理深入，我国污水处理系统进入提质增效阶段。《城镇污水处理提质增效三年行动方案 (2019—2021年)》提出了新的目标，即经过3年努力，地级及以上城市建成区基本无生活污水直排口，基本消除城中村、老旧城区和城乡结合部生活污水收集处理设施空白区，基本消除黑臭水体，城市生活污水集中收集效能显著提高。

其中包含三个主要目标：

1	提高污水收集处理率，尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理；
2	对进入市政污水收集管网的工业企业进行排查，不能被城镇污水厂有效处理或可能影响污水厂出水稳定达标的，要限期退出！
3	提质增效要因地制宜的制定本地区的污水收集率和BOD浓度等。

以上目标需从四个方面实现：

1	补足短板：推进生活污水收集处理设施改造和建设；
2	完善机制：健全排水管理长效机制；
3	创新模式：完善激励支持政策；
4	保障实施：强化责任落实。

行业监管由“污水处理”

向“污水收集”的转变

2000年以来我国城镇污水处理能力以每年不低于500×104m³/d的规模快速增长，尤其是2001年—2009年污水处理率的年增长幅度均超过5个百分点；到2018年，75%以上的设市城市污水处理率超过90%，40%以上超过95%。2019年统计显示，我国污水实际收集处理率仍然较低，实际污水进水浓度远低于设计进水浓度是普遍现象。

管网问题成为城镇污水

处理体系的难点和痛点

管网监测包括硬件系统和软件系统。硬件系统包括城区污水管网，城区污水泵站，城区雨水管网，城区雨水泵站，小区污水接入点，小区雨水接入点。硬件是基础，软件是核心。软件系统包括物联网系统，GIS系统，在线监测系统，水力模型系统，入流入渗评估系统，综合调度系统。

排水体系提升要兼顾

“雨污分流”与“清污分流”

合流制并不是我国独有，东京、巴黎、华盛顿等发达国家大都市的老城区同样也是以合流制为主，德国全国的合流制占比超过50%；雨污不分是老旧城区的通病，运行良好的合流制排水管道可将旱季排入收集系统的所有污染物输送至污水处理厂，不应出现旱季污水直排。

我国合流制排水系统与发达国家的最大差距是合流制溢流污染（CSO）控制问题；欧美、日本等发达国家合流制区域多数按截流倍数设置了污水处理厂雨季处理能力（日本3W）；清污不分的问题是导致国内污水处理体系低效能运行的核心。

构建以污染物削减

为目标的“城镇排水体系”

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应根据流域、区域的水系定位、承载力、水环境敏感性等来制定科学可行的指标；站在流域、区域、或城市整体环境承载评估的基础上来开展污染负荷控制的顶层设计；综合考虑近、中、远期市政排水体系完善的可能，立足现状制定污染削减指标；

所有环保水务设施的设计依据是指标体系；明确污染控制策略，制定适应当地现实特色的污染控制方案；明确路径，逐步提升当地排水体系的质与效，提质增效。

借鉴案例：比如欧盟水框架指令（WFD），以构建完整的生态系统为目标，形成了庞大的统一的水资源管理体系，包括河、湖、塘以及排水系统，地表水、地下水系统，采用“联合”控制的方式实现了流域综合管理。美国的排水体系提升进程经历了近三十年的时间，其径流污染控制的战略主线可归纳为“《清洁水法》CWA-TMDL计划-NPDES”体系。美国的CSO控制思路，总体上由2010年前的“灰色主导”逐渐变为2010年之后的“灰绿结合”,更加注重雨水、污水等源头调蓄、源头分散、源头处理设施的系统决策。从美国经验来看，合流制溢流污染控制+排水管网新建改造将是我国污水处理提标、提效的重点，其政策和机制保障措施有三：

1、城市排水管网系统的建设、运营和维护的多元化资金保障；

2、广泛的私人企业参与和完善的承包商制度；

3、排水管网各责任主体之间协调机制的完善。

城镇污水处理设施

高品质处理的主要技术方向

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01

处理标准

02

技术路线

▲提标改造项目：

①改造现有设施：挖掘生化处理潜能，通过增容、调整设备、优化控制、分区等措施；

②现有设施降低规模+扩建补充规模=总规模达标；

③现有设施+深度处理。

▲新建项目：

①强化脱氮除磷生物工艺+深度处理；

②同步硝化反硝化及脱氮除磷工艺；

③MBR等膜工艺。

03

案例分析

工艺流程 1：

预处理+分段进水多级A2O+二沉+高效沉淀池+过滤+（臭氧）+消毒

该工艺流程适合新建一般市政污水高品质水出水项目，通过采用分段进水多级A2O，强化前段生化处理的脱氮效果，省去后续反硝化滤池工艺，运行稳定可靠，出水稳定达标，投资及运行成本低。

工艺流程 2：

预处理+改良A2O+二沉+反硝化滤池（or组合滤池）+高效沉淀池+（过滤）+（臭氧）+消毒

预处理+改良A2O+二沉+高效沉淀池+深床滤池+（臭氧）+消毒

该工艺流程适合进水总氮较高项目，采用反硝化滤池/深床滤池深度脱氮，保证出水达标。

参赛选题建议

●管网方面，包括监测、模拟的平台算法研究；

●水厂方面：一二三级深度处理的提质增效、节能降耗，实现应用场景和企业需求，新材料、新装备、新材料、新药剂等需求。

小知识

人工湿地

用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化。按照污水流动方式，分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。（《人工湿地污水处理工程技术规范》（HJ 2005-2010））

深床滤池

反硝化深床滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元，滤料采用2～3mm 石英砂介质，滤床深度通常为1.8m以上，滤池保证脱氮的同时可保证出水SS低于5mg/L 以下。

混凝气浮

混凝池中，污水中的SS、磷和混凝剂生成小的絮体，并在絮凝池中变大为矾花。在气浮反应区，溶气水和进水充分混合，产生微气泡，将矾花带入污泥层，通过刮泥机去除。高速气浮上升流速可达20～30 m/h。除磷效果较混凝沉淀更优。

混凝沉淀

加磁高密度沉淀池。磁粉作为晶核,与悬浮物胶体颗粒碰撞,有利于脱稳并形成絮体,CoMag使得每个絮体都包裹磁粉,SS去除率更高,沉淀速度也更快。表面负荷15m/h以上。

薛晓飞

污水处理系统提质增效

博士，教授级高工；北控水务研究院常务副院长；北京市青年拔尖人才、北京市科技新星、生态环境部青年拔尖人才、中国水业杰青。曾获北京市科技进步一等奖、北京市科技进步二等奖、华夏科学技术奖等多个省部级奖项，发表文章二十余篇，获得专利近三十项；多年来工作在一线，主持和参与近百项众多重大项目与工程，技术与工程经验丰富。

供稿/   张   觅

编辑/   申文秀

策划/   朱   蕊

监制/   冀广鹏

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