耗资数十亿，污水收集系统“集体失灵”，96%被调查污水厂存在低浓度进水问题

近日，生态环境部华南督察局调研员撰文谈污水收集。“一些地区耗资数千万元对城市污水管网开展排查，投资数亿元到数十亿元改造城市排水管网，但进水浓度过低的问题未得到根本性的好转，说明对问题原因的分析、缺陷管网的排查方式及整治措施，可能存在偏差。”

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管网存在严重缺陷！

96%被调查污水厂存在低浓度进水问题

据了解，督察局调研员对湖北、海南两省10个市县26座城镇污水处理厂的进水进行取样监测。其结果显示：

“26座污水处理厂进水中CODCr的平均浓度仅为85mg/L。其中，有19座污水处理厂的进水浓度在100mg/L以下，8座甚至低于50mg/L，最低的仅有17mg/L；仅有1座污水处理厂的进水浓度略超过200mg/L。”

而与之形成鲜明对比的是，城市居民生活污水污染物浓度却是较高的。如对湖北省某县级市12个小区取样监测后发现，其生活污水CODCr日均浓度平均值为397mg/L。同样的，在海南省进行取样监测，居民生活污水的原始浓度大致也达到了这一水平。

由此可见，现阶段城市污水的收集仍是薄弱环节，部分城市的污水管网存在重大缺陷。其中，进水污染物浓度低的现象在南方地区尤为明显，北方地区的进水浓度比南方地区高出48%～59%。

看到这里，南方的朋友们可能要问，到底是哪些原因造成南方地区污水处理厂进水浓度偏低呢？主要原因有以下四点：

1、外水入渗

地下水等渗入污水管道中，清水占据污水管道容量，不仅会稀释了污水厂的进水污染物浓度，还会增加了污水厂的总进水量。

关于这一点，徐祖信院士早年就在《我国城市黑臭水体治理面临的挑战与机遇》一文中提到过，“我国南方城市的管道地下水入渗量可达到3800～6300m³/(km²·d)，是德国1296m³/(km²·d)的3～5倍。”此外，也有调查结果显示，我国现有很多污水管道都在带病工作，渗入量已超过国家标准的10倍以上（GB 50268—2008）。

2、雨污错接混接

雨水接入污水管道进入污水处理厂后，不仅增加了污水处理的水量，还降低了进水浓度；同时，雨水接入侵占了污水管网输送容量，导致污水管在雨天出现冒溢和污水处理厂超负荷溢流。

南方地区大部分城市雨污混接现象较为普遍，中小城市混接情况尤为严重，混接点主要来自居住小区、企事业单位、沿街商铺等源头排水。

3、污染物在排水管网中的沉积和降解

一些城市在设计时为安全起见，计算水量较大，选择管径较大，但实际运行时水量达不到设计值。

比如，在某南方城市新区，规划的管道管径就与实际产生的污水量不相匹配，造成污水在管道中充满度低，流速小，停留时间长，由于管道里的厌氧环境而发生厌氧水解，使得大量污染物在管道内沉淀及降解，从而导致污水厂进水浓度偏低。

4、水文、气象等客观因素

水文方面，南方地区河湖众多、水网密布，地表水体水位高于污水直排口、雨水排水口和合流制溢流口，易倒灌进入排水管网系统，导致污水管道、截流管道“清污不分”，也稀释了污水厂进水浓度。

气象方面，我国南方平均降水量超过800毫米，而北方则少于800毫米，这一分界线大致沿着秦岭-淮河一线，如位于北方的天津市年降雨量较少导致进水浓度较高。

此前，生态环境部、住建部等4部委联合印发《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》，对进水BOD指标，提出一项可以考核的“硬性指标”。

针对该目标，中国城市规划设计研究院副总工程师王家卓曾表示，北方实现相对“容易”一些，但对很多南方城市来说，如果不重视不努力，方法不得当，可能就实现不了。

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碳氮比失衡问题加剧！

仅有1/3污水厂的碳源可以满足脱氮需求

进水低浓度加剧了碳氮比失衡问题。以JS某流域204座城镇污水厂为例，进水BOD5/COD均值0.42、中值0.39，但BOD5/TN偏低，均值3.82、中值3.33，仅有1/3污水处理厂的碳源可以满足脱氮需求。

因此，很多污水厂同仁都会有各种疑惑：

#碳源吃不起，如何降低污水厂碳源成本？

#如何解决城镇污水处理厂脱氮除磷所需碳源不足的问题？

#碳源不足的情况下，如何提高脱氮除磷的效果？

......

那么，这些问题到底该如何解决呢？我们总结了8个低碳源污水处理优化措施：

1、调整碳源投加方式

运行人员将甲醇投加点从A2/O池厌氧段进水口调整至缺氧段，并对甲醇用量进行合理调节（当进水浓度以及C/N值低、出水TN值出现上升趋势时，加大投加量，反之则减少投加量），同时进行相应的工艺调控以满足生产运行需求，确保出水水质达标。

碳源投加点调整前，甲醇首先在厌氧段消耗一部分，再进入缺氧段进行反硝化；而调整后，甲醇全部用于反硝化，避免了厌氧段对甲醇的消耗，从而使甲醇用量大幅下降。

2、改进传统水处理工艺

以AAO工艺为例：

◎ 在沉降区旁边依次设置厌氧除磷区和低氧曝气区，形成一体化设置。这样有利于提高工作效率，缩短污水处理时间。

◎ 充分利用空气压力的原理建立一个空气推流区前端的低氧曝气区域，提供自然力量并减少能源消耗和冲击载荷。

◎ 独特的溶解氧控制系统，可以加强对COD、总氮TN和总磷TP的去除。它是低碳源城市污水处理的主要工艺。

3、分段进水活性污泥法

在实际工作中，我们更喜欢把这个方法叫做多点进水。采用该方式的目的主要有两方面：

一是增加脱氮除磷段的碳源含量；二是通过消耗污泥回流和硝化液回流所携带的剩余溶解氧，来优化脱氮除磷的反应环境，从而提高处理效果。

4、增设厌氧水解酸化池

以调研中的某家污水处理厂为例，其在在氧化沟前设置前置缺氧池（前置反硝化池）和厌氧池，10％的进水直接进入前置缺氧池段给回流污泥提供反硝化所需碳源，而在厌氧池内，大分子和难降解的物质转化为易于生物降解的物质为聚磷菌提供碳源。

除此之外，还有很多实际案例都表明，将水解酸化过程作为低浓度城市污水生物脱氮工艺的预处理工艺可以为反硝化段补充一定量的碳源，有效提高脱氮效率。

5、合理设置初沉池

初沉池的设置，在一定程度上导致了后续脱氮除磷处理阶段碳源量更低等问题的出现，直接取消初沉池对于进水SS浓度较低且波动不大的污水厂无疑是个不错的选择。

比如，目前就有很多污水厂（如现阶段较为流行的延时曝气氧化沟工艺），是污水经过沉砂池之后，直接进入生物池。

需要特别说明的是，如果污水处理厂进水SS浓度波动较大，在初沉池环节处设置超越管显然更合适。

6、合理筛选外部碳源

不同类型的有机物在生物系统中有着各自的循环代谢方式，利用效率也自然不同。因此，碳源的来源和利用效率都是筛选中重点考察的因素。

实践可知，活性污泥对于不同的碳源会表现出不同的反硝化效率，并且降解时间、降解程度都有所不同，在反硝化过程中加入乙酸钠效果会更好；

同时，大量研究表明，乙酸反硝化反应速率要高于葡萄糖以及乙醇，因此，在筛选外部碳源时，需要根据具体的污水处理项目采取多种方法进行试验，根据最终的处理效果和经济效益选择最合适的外部碳源。

7、其它技术的应用

比如，短程硝化反硝化。该工艺在实际应用中能够有效节省能源，与传统工艺相比，减少大约40%左右的碳源。

再比如，CANON工艺。该工艺无需有机碳源，能够在完全无机的环境中进行，这样可以有效节省100%的外碳源，以及66%的供气量。

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低浓度进水让污水厂苦不堪言

只谈处理率不谈收集率，就是“耍流氓”

从中央环保督察通报的案例来看，仍有很多地区只把目光放在污水厂及尾水排放上，在污水处理率上侃侃而谈，却在污水收集率上避而不谈。

对此，不少同行“一肚子苦水”。一些污水处理厂负责人说：“处理系统若是长期处于低有机负荷的运行状下，不仅很容易造成资源浪费，还会导致出水水质不达标。”

比如，进水浓度低，导致微生物生长和繁殖的营养物质不足，这对菌胶团的形成速度有非常不利的影响，最终使活性污泥在培养的早期阶段生长缓慢。

再比如，进水总是比设计的浓度偏低，长期处于该状态会产生大量的曝气，曝气一多就会发生污泥上浮、破碎解体和活性污泥絮凝体膨胀的现象。

此外，低浓度进水对污水厂脱氮除磷，COD去除都有不同程度的影响。

王家卓表示：污水处理厂进水浓度低是当前需要重视的问题。一方面，大量的低浓度污水浪费了污水厂的处理能力。另一方面，浪费了管网空间，导致真正的污水“进不来”，增加了溢流污染风险。管网空间饱和，污水厂处理能力跟不上，一些地方又开始建设污水厂，形成建设“死循环”。

近年来，不少业内人士都在呼吁：“污水治理不能重处理、轻收集，要把污水收集率作为前置，以进水浓度修正统计的污水处理率”。

好消息是，生态环境部、住房城乡建设部等5部门已于今年初提出，提升城市污水收集处理综合效能。“到2027年，基本消除城市建成区生活污水直排口和设施空白区，城市生活污水集中收集率达到73%以上。”

来源：环保水圈

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