17日，格蘭富聯(lián)合國際水務(wù)智庫(GWI)在北京發(fā)布了一份涵蓋中國水資源利用、污染治理及可持續發(fā)展等內容的白皮書(shū)——《水美中國：共譜水與能源同美共生的可持續新未來(lái)白皮書(shū)》。
本文節選白皮書(shū)關(guān)于城鎮污水管理的部分內容，以饗讀者!
如何妥善且高效地處理城市污水，已成為當前中國城市化進(jìn)程中各界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。
據《2015年全國環(huán)境統計公報》數據顯示，2015年全國直接排放至自然環(huán)境中的污水總量(含處理和未處理污水)高達735.3億立方米/年，相當于黃河的年徑流總量。巨大的污水排放量不僅需要城鎮污水系統達到同等或更大的處理規模、并配以足以將污水水質(zhì)處理至排放標準的污水處理技術(shù)，同時(shí)也對配套污水管網(wǎng)系統的收集、分類(lèi)和排放效率提出了相當高的要求。在多輪政策的相繼驅動(dòng)下，中國的城鎮污水處理系統正在向具有更高效率、更高質(zhì)量的精細化模式轉變。
一、城鎮污水管理的困境與挑戰
如果將污水處理廠(chǎng)比作城市污水系統的“器官”，那么污水管網(wǎng)便是城鎮污水系統的“血脈”所在，二者共同支撐城鎮污水的處理和運輸，缺一不可。
據全國城鎮污水處理管理信息系統統計，在2007年至2017年間，中國的污水處理量從176.5億噸增加至569.8億噸，實(shí)現了逾三倍的驚人增長(cháng)。然而，與全國范圍內的污水排放總量相比，這一處理規模仍然有所不足。不僅如此，現有污水廠(chǎng)的低效運行和空置等現象對實(shí)際污水處理能力的削弱，使污水處理規模的進(jìn)一步提升愈發(fā)緊迫。
除污水處理廠(chǎng)之外，所配套的污水管網(wǎng)的“數量”和“質(zhì)量”也存在部分問(wèn)題亟待解決，如新建管網(wǎng)鋪設長(cháng)度不足、已建管網(wǎng)雨水和污水混接現象嚴重、以及因管網(wǎng)材質(zhì)差和維護不力等原因造成的管道破損等問(wèn)題。
總體而言，目前城鎮污水系統大致面臨以下挑戰：
挑戰一，城市合流制下水道溢流污染嚴重
暴雨天氣下合流制污水溢流所產(chǎn)生的污染，將街道和農田的營(yíng)養物和沉積物以及農藥和重金屬等其他污染物帶入水體。國際上許多國家面臨著(zhù)這個(gè)困境，中國也已將這點(diǎn)確定為水環(huán)境的一大挑戰。2017年，中國分流制排水管網(wǎng)長(cháng)度為265,513公里，合流制排水管網(wǎng)總長(cháng)度為111,149公里。管網(wǎng)系統的改造和升級依然任重而道遠。
根據十三五規劃，2016年到2020年，中國預計將新建和鋪設125,933公里的排水管道。
挑戰二，污水收集率低導致未處理污水直排入自然水體
城鎮污水處理系統的不完整覆蓋、不健全收集以及管理上的疏忽，導致原本應納管入污水系統的污水未經(jīng)處理就直接排放入地表水體中，給社區帶來(lái)嚴重的環(huán)境和健康風(fēng)險。
據國際水務(wù)智庫(GWI)研究數據顯示，2016年中國的城鎮污水收集率僅為56.6%，遠低于發(fā)達國家水平——美國污水收集率為78.2%、英國為85.8%、新加坡則為100%。常見(jiàn)的污水直排包含沿河的生活污水、垃圾滲濾液、及各種道路清掃污水經(jīng)雨水收集口而排入雨水管道從而進(jìn)入地表水體，是造成水體污染的重要原因。
挑戰三，管網(wǎng)破損造成地下水等外水入滲
在高地下水位的地區，由于污水管網(wǎng)埋設在地下水中，老舊的管道系統因斷裂、破損和塌陷等問(wèn)題，會(huì )使地下水從破裂口直接滲入污水管道內部，而引起污水稀釋使潮濕天氣條件下合流排水系統的流量明顯上升。這一問(wèn)題不僅增加了污水處理廠(chǎng)的能源消耗，同時(shí)也可能對污泥管理過(guò)程中的處理效率和能量回收產(chǎn)生不利影響。
據《2015城鎮排水統計年鑒》所統計的約2,600家污水處理廠(chǎng)數據顯示，當年城鎮污水廠(chǎng)進(jìn)水的平均化學(xué)需氧量(COD)濃度為255毫克/升左右。而其中近20%的污水處理廠(chǎng)的進(jìn)水COD水平卻低于150毫克/升。
這一矛盾顯示，目前中國的城市污水管網(wǎng)系統中地下水入滲現象依然嚴重，排水管道的漏損排查和老舊替換非常重要。低水平的有機化合物除了影響處理效率外，同時(shí)也是污泥管理厭氧消化過(guò)程中沼氣產(chǎn)氣速率低的主要原因。與此同時(shí)，因管網(wǎng)漏損造成的污水直排也會(huì )對附近的地下水造成污染。
挑戰四，污水廠(chǎng)進(jìn)水水質(zhì)復雜、處理效率低
除了以上城市污水管網(wǎng)系統存在的三大挑戰外，污水處理廠(chǎng)也面臨進(jìn)水水質(zhì)復雜、污水處理效率低，出水水質(zhì)有待提高等問(wèn)題。
目前，中國的城鎮污水管網(wǎng)系統除了接受主要的生活污水外，同時(shí)還接收部分工業(yè)廢水、垃圾滲濾液、初期雨水、以及其他非生活污水。這一污水收集來(lái)源不明確的問(wèn)題，致使城鎮污水系統的進(jìn)水成分相當復雜，其中可能含有易干擾市政污水處理廠(chǎng)運行的污染物，如難降解有機物、重金屬等有毒有害物質(zhì)。
僅依賴(lài)于城鎮污水廠(chǎng)的生物處理技術(shù)較難將這些污染物去除，不僅大幅增加了污水處理設施的運行負擔，同時(shí)導致一些有毒有害成分大量殘余在污水處理過(guò)程中所產(chǎn)生的污泥中，進(jìn)一步增加污泥處置和管理的困難。
二、未來(lái)技術(shù)和管理發(fā)展趨勢
趨勢一，污水系統廠(chǎng)網(wǎng)一體化
過(guò)去，污水處理廠(chǎng)通常與污水管網(wǎng)分開(kāi)建設、分開(kāi)管理，規劃的不周密導致許多污水處理廠(chǎng)的處理量不到其最大處理能力的一半。
在政府政策的支持下，將污水處理廠(chǎng)和配套管網(wǎng)捆綁在一起的“廠(chǎng)網(wǎng)一體化”項目越來(lái)越普遍，具有相當大的項目規模和投資額。然而，由于管道建設和維護成本高，勢必需要適當的風(fēng)險分擔和定價(jià)機制。
物理集成是一方面，改善排水管網(wǎng)系統和污水處理廠(chǎng)運營(yíng)部門(mén)之間的信息溝通和及時(shí)反饋也同樣重要。
趨勢二，排水系統智能化
采用智能化的軟件系統對城市雨水和污水排水系統進(jìn)行管理和控制，最早在歐洲和美國等發(fā)達國家開(kāi)始流行，如今在中國也日益受到關(guān)注。智能化的管理系統不僅可以提高污水廠(chǎng)的運行效率，還可以通過(guò)有效的能耗控制成本。
一般地，智能系統在污水收集管道中主要通過(guò)安裝傳感器對各項指標進(jìn)行監測，然后將數據傳回中央指揮中心進(jìn)行分析、同時(shí)提出解決方案。
比如在某些情況下，當流量達到峰值或過(guò)量時(shí)，中央控制系統能夠通過(guò)智能化的分析決定應打開(kāi)或關(guān)閉哪些閘門(mén)，重新引導污水流。
趨勢三，管理標準趨嚴化
“美麗中國”目標的實(shí)現對污水處理廠(chǎng)的運營(yíng)提出了更高的挑戰，不僅反應在日益趨嚴的排放標準上，也體現在不斷提高的監管要求上。
在城鎮污水處理廠(chǎng)的排放標準上，已經(jīng)從一級B、一級A，逐漸向地表準四類(lèi)、四類(lèi)水體、甚至是三類(lèi)水體水質(zhì)標準提升;在監管標準上，污水處理廠(chǎng)運營(yíng)數據的公開(kāi)機制以及2016年推行的中央環(huán)保督察機制，使得監管體系形成了全流程、全天候、全社會(huì )的標準，更加促進(jìn)了城鎮污水處理的質(zhì)效提升。
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