王洪臣：城镇污水处理厂运营困局怎么破？

大量药剂的投加，除大大提高了运营成本，还导致污泥产量明显增加，进一步加重了污泥处理处置的困难。污水处理本应是个污染物减量过程，但实际却变成大量物料的增加，严重偏离了可持续运营的理念和目标。

实践中，外加碳源量要满足两个需求：一是部分污水处理厂进水碳源不足，客观上需要补充碳源；二是用于消氧，消耗掉大量通过内回流带入缺氧区的溶解氧，满足反硝化要求。

许多污水处理厂进水碳源并不缺乏，投加碳源只是用于消耗缺氧区过量的溶解氧。绝大部分污水处理厂缺氧区太短、反硝化时间不足，加上污泥中活性比例太低、反硝化菌群的数量也不足，综合导致反硝化效果很差，而大量投加优质碳源，可提高反硝化速率，弥补反硝化时间和反硝化菌群数量的不足。

由于以上原因，大量投加外碳源就成为提高反硝化能力的一条捷径。另外，监管普遍采用瞬时取样方法，大大提高了脱氮要求，进一步增大了碳源投加量。

过量投加化学除磷药剂的主要原因是生物除磷机制的失败。当脱氮效果不佳时，外回流带回厌氧区的硝酸盐，既与聚磷菌争夺本就不足的优质碳源，也使ORP难以降低到释磷的要求。

另外，生物除磷需要通过排泥实现，而超高污泥浓度运行工况排泥量不足，无法获得较好的生物除磷效果。当没有生物除磷效果，全部采用化学除磷时，除磷药剂投加量将是一个很大的药量，同时产生大量化学污泥。一部分污水处理厂没有生物除磷而又采用同步化学除磷时，污泥活性将进一步降低，形成恶性循环。

1.3 水量超负荷与设备欠维护

在调研的467座城镇污水处理厂中，约2/3的水力负荷率大于80%，约1/3的大于120%，有5座污水处理厂大于150%。高水力负荷运行的污水处理厂没有运行调控余地，不能应对水量水质变化，出水超标风险增大。

当水力负荷率大于80%，除少数超大型污水处理厂以外，一般污水处理厂无法在出水达标的前提下倒池停水检修，而曝气器和二沉池吸刮泥机等无备用水下设备只有泄空才能彻底检修或更换。

无法进行计划性维修的设备，长期带病运行，将随时导致运营风险。调研发现，约1/2的污水处理厂曝气器超过2年没有泄空检修，约1/4的污水处理厂曝气器竟然长达6年没有泄空检修。

曝气器的主要材料是三元乙丙类橡胶，这类橡胶材料的理论寿命只有4～6年，因此，这些长期不检修曝气器的污水处理厂将随时面临由于曝气器大量损坏导致的运行崩溃。

与曝气器情况类似，二沉池吸刮泥机也存在长期无法泄空检修的普遍问题，一旦吸刮泥机因故障停运，二沉池将不能正常泥水分离，整个处理系统将面临崩溃。

污水水量持续增加，污水处理设施设计建设冗余度不足，以及规划的相应扩建工程不能及时建成投入运行，是水量超负荷的直接原因。有关方面认为污水处理厂不满负荷运行就会造成已建设施的浪费，事实上，高水力负荷必然导致出水水质不稳定，难以实现稳定达标。

欧洲一些国家排水设施的绩效评价，水力负荷超过70%就要扣分，而我国一些地方则要求满负荷运行。在水量超负荷的情况下，几乎所有地方主管或监管部门都不允许污水处理厂停产或部分停产检修，必然导致主要设备尤其是水下无备用设备严重欠维护。水量超负荷导致运行不稳定，水下无备用设备因欠维护随时停止运行，都使运营风险大大增加。

2破解当前困境的可能路径

2.1突破污泥处理处置设施建设的瓶颈，补齐污泥处理处置短板

《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》提出，“十三五”期间应统筹规划，加大投入，实现城镇污水处理设施建设由“规模增长”向“提质增效”转变，由“重水轻泥”向“泥水并重”转变，到2020年底，地级及以上城市污泥无害化处置率达到90%，其他城市达到75%；县城力争达到60%。

目前看，污泥处理处置设施建设状况与以上目标相距甚远。问题在哪里？瓶颈在哪里？问题在没有出路。污泥最终出路无非就是3个：一是填埋，二是焚烧，三是回到土地。污泥填埋是与垃圾争场地，随着填埋场地越来越少，填埋就成为一条死路。污泥焚烧在技术上是可行的，但邻避效应突出，难以成为主流路径。

几十年来，欧美国家将绝大部分污泥消纳到了土地，叫土地处置，也叫土地利用。污泥土地利用有3个方向：一是沙荒地改良，二是林业利用，三是农业循环利用。

西方的实践中，由于运距和操作的困难，沙荒地改良和林业利用总量不多。美国年产含水率80%的污泥3 500万t，其中60%进行农业循环利用，3%用于土壤修复，17%进行填埋，20%予以焚烧。

关于污泥农业循环利用，控制重金属及其化合物的含量是关键，汞和镉是两个最活跃的重金属，是控制重点。1984年制定的《农用污泥污染物控制标准》（GB 4284-1984）中，污泥用于酸性土壤时，汞的限值是5 mg/kg DS，镉的限值是5 mg/kg DS；用于中性及碱性土壤时，汞的限值放宽到15 mg/kg DS，镉的限值放宽到20 mg/kg DS。

在该标准生效的30多年间，《农用污泥污染物控制标准》（GB 4284-1984）一直是世界上最严格的污泥农用污染物控制标准，而2018年最新发布的《农用污泥污染物控制标准》（GB 4284-2018）又进一步趋严。

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