乐鱼,研究进展——探寻新的甲烷厌氧氧化古菌 2020-02-17 16:50 来源：UQ水中心 作者： 蔡琛

作者简介：孙永利（1975—），山东威海人，博士，正高，首要处置城市水体和污水处置的手艺与政策研究，承当国度和省部级科研课题、子课题20余项，获中国专利优异奖1项，国际水协（IWA）科技立异全球最高奖1项，省部级科技前进一等奖3项、二等奖4项、三等奖6项。授权专利38项，此中发现专利20项。

经国务院赞成，2019年4月29日住房和城乡扶植部、生态情况部、国度成长鼎新委结合印发了《城镇污水处置提质增效三年步履方案（2019—2021年）》（以下简称《三年步履方案》），明白提出加速补齐城镇污水搜集和处置举措措施短板，尽快实现污水管网全笼盖、全搜集、全处置的整体要求，提出地级和以上城市建成区根基消弭“糊口污水直排口”“糊口污水搜集处置举措措施空白区”“黑臭水体”，终究实现“糊口污水集中搜集效能”显著晋升的工作方针，并从“推动糊口污水搜集处置举措措施革新和扶植”“健全排水管网长效机制”“完美鼓励撑持政策”“强化义务落实”4个方面提出了13项工作使命，为我国城镇污水处置行业提质增效工作指了然标的目的。为此，准确理解文件的出台布景，系统阐发城镇污水处置举措措施效能低下的缘由，科学梳理激发城镇水体污染的“真问题”，公道选择项目办法和手艺手段，有的放矢，快速实现污水搜集效能晋升，是城镇污水处置行业亟需处理的问题。

01行业监管由“污水处置”转向“污水搜集”

城镇污水处置率是一个主要的行业监管目标，对快速推动城镇污水处置项目扶植，实现污水处置举措措施周全普和阐扬了主要感化。统计成果显示，2000年以来我国城镇污水处置能力以每一年不低在500×10^{4m3/d的范围快速增加，特别是2001年—2009年污水处置率的年增加幅度均跨越5个百分点；到2018年，75%以上的设市城市污水处置率跨越90%，40%以上跨越95%，部门城镇的污水处置量乃至远远跨越供水量，注解我国年夜部门城镇污水处置举措措施能力能够知足居平易近糊口污水处置需求。}

污水处置率是指城镇污水处置厂现实处置水量与城镇出产糊口排放污水量的比值，但因为城镇污水处置厂处置的水中掺混了地表水、地下水、山溪水、施工降水等，该比值已难以知足行业质量管控和效能评价的需求。初次经由过程《三年步履方案》提出的“糊口污水集中搜集率”目标，以城镇污水处置举措措施搜集的污染物总量与居平易近糊口排放的污染物总量之比作为统计计较根据，更好地反应了城镇污水的搜集普和程度和管网的转输能力。统计成果注解，固然良多设市城市的“污水处置率”处在较高程度，但“糊口污水集中搜集率”目标多处在相对较低程度，也就是说污水处置厂固然处置了良多“污水”，但“污染物”的处置程度其实不高，“污染物”外排情况水体的问题仍遍及具有，盲目扩年夜污水处置范围和提高污水处置厂排放尺度其实不必然能化解我国的水情况污染问题，城镇污水处置行业需要由“范围增加”向“质量晋升”“效益晋升”改变，周全晋升城镇污水管网的运转机能是城镇污水处置提质增效的焦点和要害。

“糊口污水集中搜集率”目标测算公式中的污水处置举措措施搜集污染物总量,首要是经由过程城镇污水处置厂处置水量与污染物平均浓度计较的。固然从公式的表达情势看，污水处置量越年夜，糊口污水集中搜集率就会越高，但这其实不代表能够经由过程扩年夜污水处置范围，多处置污水来实现糊口污水集中搜集率目标的晋升，由于《三年步履方案》也明白了进水BOD_{5<100 mg/L的污水处置厂是提质增效的焦点，也是将来行业存眷的重点。盲目扩建城镇污水处置厂来晋升糊口污水集中搜集率，势必激发污水处置厂进水污染物浓度偏低的问题，并不是明智之举。}

02管网考评由“项目扶植”转向“建管运维”

2.1提高管道流速是晋升糊口污水搜集率的条件

流量、布满度、流速是排水管道的主要设想参数，而流速是管道运转结果的最首要评价目标，间接决议了污水中的颗粒物是不是会产生沉降。对给定的污水管道，在恒定流量的环境下，布满度越高意味着过水断面面积越年夜，流速越低。现实水量低在设想水量,而布满度高在设想布满度的管网，现实流速必定低在设想流速，乃至可能低在不沉降流速的节制要求，呈现较着的颗粒物堆积问题。按高布满度设想，而现实水量已接近乃至跨越设想水量的污水管道，满管流其实不必然会引发管道的低流速堆积问题。与分流制污水管道比拟，合流制管道旱季高布满度运转时的流速问题加倍凸起，颗粒物堆积问题加倍严峻。

管道堆积物以泥沙等无机固体和年夜份子无机物（COD或BOD_{5）为主，旱季污水的COD或BOD5年夜量沉淀在管道内，是我国城镇污水处置率较高，但居平易近糊口污水搜集率偏低的底子缘由；固然沉淀物中也含有氮磷无机物，但消融性的氨氮、磷酸盐等物资凡是不会沉淀，而持久堆积在管道内的含氮含磷无机物还可能产生水解反映，向水中释放氨氮、磷酸盐等消融性物资，这是我国城镇污水处置厂进水碳氮磷比例掉调、脱氮除磷所需碳源不足的主要缘由。COD/TN或COD/NH3-N是污水管网颗粒物沉降问题的最好辨认因子，目标值下降是污水管道低流速运转，年夜份子无机物沉淀致使的COD下降，而消融性氮并未因沉淀而下降的最好申明。下降管道运转水位，大都环境下只会提高COD或BOD5浓度，但不会引发氮磷浓度的较着增添，有助在减缓污水处置厂碳源不足问题。降雨时代，年夜量雨水涌入分流制污水管道和合流制管道，致使管道流速增添，冲洗并照顾旱季堆积的无机物排入城市水体，严峻影响了城市水体的管理结果，增添了水体水质保持的难度。}

上述成果注解，旱季流速是管道运转状态的主要查核目标，不克不及公道节制管道旱季水位和流速，再好的管道质量也没法完全处理低流速致使的颗粒物堆积问题。经由过程下降布满度和运转水位，将管道现实流速恢复至不低在设想流速或最小沉降流速是处理旱季沉降问题的最有用办法，也是快速晋升居平易近糊口污水集中搜集率目标的最好路子。

2.2下降管道水位是避免污水冒溢的有用路子

污水管道处在非满管状况时，水面之上仍具有较年夜的蓄水空间，能够有用处理居平易近用水岑岭时代的排水水量冲击问题。而污水管网处在满管状况时，就掉去了这类缓冲水量冲击的能力，只需上游输入水量跨越下流输送能力，就会常常性产生管道沿线污水冒溢问题。分流制污水管道和合流制管道持久“满管流”是良多城市排水口或溢流口阶段性污水冒溢的底子缘由，下降管道运转水位是避免居平易近糊口污水排放量波动引发的污水冒溢问题的主要办法。

2.3下降泵池运转水位是实现管道低水位的条件

污水管道水位和下流晋升泵站水位之间遵守连通器道理，凡是环境下管道流速越高则上下流之间的水位差越年夜，是以上游管道的水位一般较着高在下流晋升泵站的运转水位；但对持久低流速运转、坡度相对较小的城市污水干管而言，管道沿程的水位差其实不较着，污水管道的运转水位现实上首要受下流晋升泵站和污水处置厂集水井的运转水位节制。晋升泵站和污水处置厂集水井太高的运转水位是城市污水管道“满管流”的最主要缘由，只要将其下降至管道节制水位线以下才可能真正意义上实现管道的低水位运转。

2.4按期清淤是晋升污水管网健康程度的保障

为保障污水管网的一般运转和举措措施效能的不变阐扬，欧美等发财国度凡是将管道淤积深度节制在不跨越管道直径的5%。但我国真正按期实行管道清通养护工作的城市其实不多见，年夜部门污水管道处在年久掉修状况，再加上持久低流速运转致使的颗粒物沉降，污水管道大都具有底泥淤积问题，部门管道淤积深度乃至跨越管道直径的50%，不但影响了过水能力，仍是致使查抄井周边区域空气情况质量差的主要缘由。积泥深度节制是管道运转状态的主要保障，应将污水管道清通养护程度和管道积泥深度作为城镇排水管网检测保护和质量考评的主要目标。

03管网扶植由“周全扶植”转向“补齐短板”

3.1强化居平易近小区污水直排和管网错接混接管理

城镇排水和污水搜集管网是主要的市政根本举措措施，凡是与市政道路等项目同步实行，是以大都城市其实不具有市政骨干管网空白区问题。但小区内部管网错接混接、小区管网与市政管网断接，和汗青遗留的老旧城区、城中村、城乡连系部区域和城市快速扩大构成的市政举措措施未笼盖的栖身区，凡是是市政管网的亏弱环节，也是形成“糊口污水直排口”“糊口污水搜集处置举措措施空白区”问题的要害，是管网扶植工作的最浩劫点和痛点。

管网错接混接是分流制排水系统独有的，居平易近楼宇的错接混接大都是由于洗衣机或厨房搬家至阳台致使的污水错接入雨水立管的问题。这个问题在南边地域较为遍及，也是小区错接混接革新的重点。小区错接混接革新项目经验注解，将原雨水立管简单革新为污水管道，并增设雨水立管的体例其实不能杜绝错接混接问题再次产生，管道喷涂色彩或增添标识也不克不及完全处理上述问题。参照空调排水管道设想思绪，在每楼层公道预设接驳口，是避免错接混接频频的主要保障办法。

3.2增强糊口污水直排的泉源管理和分类处置

糊口污水直排口不该一截了之，更不克不及间接采纳截流污水全数就近排入市政管网，纳入污水处置厂的极端做法。城镇污水管网和污水处置厂都有其设想输送和处置能力，当污水量跨越管网输送能力或污水处置厂处置能力时，截流并排入市政管网的污水会在管网沿线或污水处置厂前构成直排或溢流排放问题。糊口污水直排口截污前应增强对拟排入管网和污水处置厂冗余能力的阐发，不具有冗余处置能力时，需斟酌采纳姑且办法进行处置排放，并同步计划启动永远性管理项目扶植。

污水管道“满管流”酿成的“糊口污水直排”问题，准绳上只能经由过程下降管道运转水位，腾挪足够的缓冲空间，采取居平易近糊口污水峰值排放量的体例处理；感潮河段落潮时代发生的溢流排污问题，是退潮顶托城市水体水位上涨并沉没排水口，构成水体倒灌的必定成果，必需经由过程倒灌口的公道设想革新和节制才能完全肃除。

现有城镇污水处置能力不足、污水处置厂持久超负荷运转，“糊口污水直排口”“糊口污水搜集处置举措措施空白区”等问题相对凸起的城市，应将糊口污水全搜集、全处置作为当前的首要使命，在污水处置厂扩建和提标所需占地面积不足、新建项目选址和扶植难度较年夜时，优先推动污水处置厂扩建项目扶植，完全处理污水管道或污水处置厂前旱季溢流或直排问题，周全晋升城镇居平易近糊口污水搜集率，实现城镇糊口污染总量减排。

04管网革新由“雨污分流”转向“清污分流”

4.1以污染总量削减为方针建立合流制排水系统

非论是合流制仍是分流制排水系统，都有其本身的长处，也必定有其不足。合流制其实不是我国独有的，东京、巴黎、华盛顿等发财国度年夜都会的老城区一样也是以合流制为主，德国全国的合流制占比乃至跨越了50%。雨污不分是老旧城区的通病，但运转杰出的合流制排水管道可将旱季排入搜集系统的所有污染物输送至污水处置厂，不管这些污染物是小区居平易近经由过程雨水立管排入，仍是沿街商铺经由过程雨水箅子排入。是以只需是合流制管网全笼盖，排水管道运转杰出的区域，准绳上应不具有旱季直排或冒溢问题。管道扶植的空白区和持久“满管流”是合流制排水区域污水直排和冒溢问题的本源。

我国的合流制排水系统与发财国度的最年夜差距是降雨溢流污染节制问题。今朝,欧美、日本等发财国度合流制区域大都按截流倍数设置了污水处置厂旱季处置能力，部门城市乃至在合流制管网入河口设置了快速净化举措措施，有用处理了合流制排水系统降雨时代的颗粒物冲洗入河致使的水体污染和河流底泥堆积问题。我国绝年夜部门城市其实不具有降雨污染节制能力，再加上降雨冲洗致使的旱季管道堆积污染入河，是我国合流制排水区域城市水体雨后黑臭的最年夜本源，也是将来城市水体管理应存眷的重点标的目的。

4.2增强分流制系统结尾截流的“清水入流”管控

我国城镇排水管道错接混接、沿街商铺背法排污、工业企业偷排等问题较为遍及，分流制雨水管道成为藏污纳垢的主要场合。雨水管道旱季能构成径流时，会鄙人游入河口发生污水直排问题；不克不及构成径流的，会存留在管道内并在降雨时代被冲洗至城市水体。有瑕疵的分流制系统其实不能完全处理我国的水情况问题。

处在年夜扶植阶段的中国城市，借雨水管道排放施工降水和基坑排水成为没法躲避的困难。雨水管网沿线具有错接至污水管网的环境时，施工降水和基坑排水会经由过程错接混接点进入污水管网；或即便无错接混接问题，施工降水和基坑排水自己含有的泥沙叠加泉源错接混接和沿线商铺排污，也会使雨水口成为新的排污口，雨水口结尾截污成为良多处所的无法之举。施工降水和基坑排水成为良多城镇污水处置厂最年夜的“清水”来历，不但稀释了污水处置厂进水浓度，并且增添了处置水量压力。

4.3科学辨认清水来历是“清污分流”的根基包管

污水管道的“清水入渗”问题并不是中国独有，欧美等发财国度一样具有。科学推动“清污分流”是城镇污水处置提质增效、污水管网系统革新修复的主要工作标的目的。

污水管道“清水”来历辨认是科学推动“清污分流”工作的条件和根本，“水往低处流”是最根基的糊口常识，“清水入渗”也不成能违反这个科学纪律。在进行管道“清水”来历辨认时，应经由过程要害节点污水管道水位与周边可能发生入流/入渗问题的地下水、浅层地下水、地表水（含山溪水等）的水位关系和其季候转变特点阐发，明白污水管道中的“清水”来历并制订切实可行的手艺策略。太高的城市水体水位致使的地表水入流或倒灌污水管道问题应引发排水行业的普遍存眷。盲目将地下水或地表水认定为污水管道中“清水”的首要来历，将管道质量差认定为清水入渗的本源，可能其实不利在污水管道“根本治理”工作的科学推动。

斟酌到大都入渗/入流污水管网的“清水”凡是处在相对较低的NH_{3-N浓度程度，且NH3-N值凡是不受管道堆积影响，现实工作中可将NH3-N作为“清水入渗”问题的辨认目标，经由过程管网沿线各要害节点的NH3-N转变环境阐发，粗略估算“清水”入渗的来历和入渗比例。}

05降雨污染由“达标排放”转向“总量减排”

5.1可快速启动手艺是降雨污染节制的最好选择

不管合流制仍是分流制排水系统，降雨污染节制都是没法躲避的实际需求，我国分流制的城市一样具有小区和管网沿线错接混接致使的污水管道溢流污染和小狼藉排污致使的雨水管道冲洗污染问题。与居平易近糊口污水持续排放分歧，降雨并不是持续产生的事务，如采纳生物处置手艺，不但需要在降雨到临进步行生物培育，还需要斟酌降雨后的生物污泥处置措置问题。单方面寻求降雨污染节制举措措施的高排放尺度，要求利用生物处置手艺对降雨污染进行净化，在手艺、经济等方面都具有不公道的地方。

降雨属在短时间行动，需要的是反映周期短、奏效速度快、水量负荷年夜、抗冲击能力强的处置举措措施，欧美等发财国度现实上也凡是选用以SS、COD和TP,特别是可沉淀颗粒物为首要去除对象，逗留时候相对较短的化学混凝沉淀、加砂沉淀、介质过滤等物化处置手艺设备，并经由过程相对较年夜的举措措施范围，快速高效削减降雨溢流污染总量，下降降雨污染对受纳水体的影响。

5.2海绵城市“渗、蓄、净”强化降雨污染总量削减

除可采纳处置举措措施对已排入管道中的雨污水进行净化处置外，现实工作中也可斟酌充实阐扬海绵举措措施的“渗、蓄”功能，经由过程海绵举措措施将雨水截留在城市泥土中，以削减排入管道的雨水量，下降合流制管道溢流量和错接混接酿成的分流制污水管道冒溢量，实现降雨污染总量削减。

调蓄池作为雨水的姑且存储举措措施，在欧美等发财国度的降雨污染节制方面阐扬了主要感化。但我国的合流制溢流水、分流制污水管道冒溢水和雨水管道冲刷水都具有比力严峻的堆积底泥冲洗污染问题，泥沙和无机物含量太高的水进入调蓄池，对换蓄池的恶臭节制和雨后冲刷保护提出更高要求。别的，若何为调蓄池配套高尺度污水处置举措措施，确保雨后处置达标排放也是严重的手艺困难。在调蓄池前设置快速净化举措措施，有用去除此中的颗粒物，在此根本上恰当耽误调蓄池的排空周期要求，并经由过程下流污水处置厂的冗余能力对换蓄池污水进行处置达标排放，是调蓄池在我国不变运转的最公道、可行的方案。但国内大都城镇污水处置厂其实不具有这类冗余能力，南边降雨频仍地域大都也不具有耽误调蓄池排空时候的前提。

06工业废水由“达标排入”转向“期限清退”

6.1工业废水排入影响城镇污水处置厂不变达标

工业企业自建污水预处置举措措施，将工业废水处置至知足下水道纳管尺度后排入城市下水道，是我国城镇排水项目设想的保守做法，在城镇污水处置厂污染物排放尺度相对较低、污水处置后间接排放的期间获得普遍利用，对周全实现污染总量减排起到主要感化。

可是厂内预处置到达排入下水道尺度的工业废水中凡是含有年夜量不成生物降解的消融性无机物，特别是无机氮磷。一级A,特别是准Ⅳ、准Ⅲ类排放尺度中的COD、BOD_{5、TP等目标的限值已与糊口污水中不成生物降解消融性无机物和无机磷的量根基相当，假如再叠加工业废水中不成生物降解的消融性无机物和无机氮磷的影响，常规污水处置工艺很难确保不变达标，现实项目中不但需要斟酌耽误逗留时候、增添曝气强度等生物处置办法，乃至需要增设臭氧、芬顿等高级氧化工艺单位，或活性炭、活性焦等物理吸附工艺单位，增添项目投资和运转本钱的同时，还具有随时超标的风险。}

工业废水到达城市下水道尺度后排入城镇污水处置厂处置，并不是经济有用的减排办法。工业废水经由过程工业企业自扶植施处置达标，现实上是高浓度污染物的去除进程，去除单元污染物所需的能耗物耗其实不高。但工业废水排入城镇污水处置厂并被城镇污水稀释后，就演化成洪流量低浓度污染物的去除进程，不但面对着处置水量的成倍增添，还触及到低浓度物资去除所需的能耗物耗的成倍增添。也就是说与工业企业自扶植施达标排放比拟，工业废水排入城镇污水处置厂处置会晤临更年夜的社会本钱。

工业废水到达排入城市下水道相干尺度一般也采取生物处置手艺，是以将排入城市下水道的COD节制尺度由500 mg/L下降到300 mg/L乃至更低程度，所去除的依然以可生物降解无机物为主，终究排入城镇污水处置厂的不成生物降解无机物总量并没有本色性下降。是以下降工业废水排入城市下水道尺度的做法，凡是难以完全处理难生物降解无机物引发的城镇污水处置厂难达标的问题。

6.2工业废水排入影响再生水和污泥的平安操纵

除含有年夜量不成生物降解无机物外，排入城市下水道的工业废水凡是还含有不克不及经由过程生物净化去除的重金属、有毒无害物资，这些物资会“穿透”全部城镇污水处置系统，终究随出水排入周边水体，对城市水体的生态平安性构成潜伏影响；或经由过程吸附、沉淀等工艺单位进入残剩污泥，增添了污泥处置措置和生态操纵的风险；采取各类化学强氧化工艺手艺与设备进行不成生物降解无机物的极限去除，还可能呈现新的副产品和中心体，激发新的情况污染和生态风险问题。

部门食物工业废水因富含无机物，被良多城镇污水处置企业遴选为低本钱的便宜碳源。作为高排放尺度城镇污水处置厂的外部碳源，不但需要存眷其无机物含量，也包罗其碳、氮、磷比例，和不成生物降解无机物、重金属和有毒无害物资含量，避免舍本逐末，将食物工业废水作为弥补碳源的同时，年夜量引入不成生物降解无机物、高氮磷物资、重金属或有毒无害污染物，对污水处置工艺运转和出水水质不变达标形成影响。

6.3工业企业退出城镇污水处置厂取得政策撑持

国务院公布实行的《水污染防治步履打算》明白划定：城市建成区内现有钢铁、有色金属、造纸、印染、原料药制造、化工等污染较重的企业应有序搬家革新或依法封闭。《三年步履方案》也明白要求：处所各级人平易近当局或工业园区治理机构要组织对进入市政污水搜集举措措施的工业企业进行排查，处所各级人平易近当局应组织相关部分和单元展开评估，经评估认定污染物不克不及被城镇污水处置厂有用处置或可能影响城镇污水处置厂出水不变达标的，要期限退出。一系列政策文件为工业企业退出城镇污水处置厂供给了政策和手艺保障。

07结语

颠末多年的快速扶植，我国的城镇污水处置举措措施已根基实现周全普和，绝年夜大都城市现有污水处置厂的处置能力根基上能够知足城镇居平易近糊口排水的处置要求。但排水管网不健全、不完美、管网质量差、运转不规范、养护不实时等致使的搜集效能低下、污水处置厂进水浓度偏低的问题较为凸起，已成为影响行业成长和质量晋升的严重问题，只要在《三年步履方案》和一系列政策和手艺文件的指引下，科学辨认激发城镇排水举措措施效能低下的现实问题，环绕焦点问题，有的放矢，经由过程各类项目办法和手艺手段，快速实现污水搜集效能晋升，才能顺遂完成《三年步履方案》提出的城镇居平易近糊口污水搜集率和城镇污水处置厂浓度晋升的两重方针要求，实现城镇污水处置行业由“范围增加”向“质量晋升”和“效益晋升”的科学改变。

本文登载在《中国给水排水》2020年第2期：城镇污水处置提质增效的内在与思绪，作者：孙永利

文献援用格局

孙永利.城镇污水处置提质增效的内在与思绪[J].中国给水排水，2020,36（2）：1-6.

Sun Yongli. Connotation and way of quality and efficiency improvement of municipal wastewater treatment[J].China Water ＆Wastewater，2020,36（2）：1-6 (in Chinese).