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我国乡镇污水处理模式的探讨

乡镇在城镇数量中占有较大比例,且呈分散型。

 

根据《2019年城乡建设统计年鉴》,2019年末全国建制镇污水处理厂总数为10 650座,平均每个建制镇建成拥有污水处理厂0.95座,污水日处理能力为1 874.88万m³。建制镇污水处理率为54.43%,污水厂集中处理率为45.26%;2019年末全国乡级污水处理厂总数为1 830座,平均每个建制乡建成拥有污水处理厂0.58座,污水日处理能力为80.11万m³。

 

与城镇污水处理模式相比,乡镇污水处理存在以下问题:污水排放量小、污染物负荷变化范围大、管网亟待完善、运营管理不够科学等。因此,拟探索一种新型高效的乡镇污水处理及运营管理模式,即城乡结合、项目公司介入、厂网一体、区域打捆模式,使日常运营操作更简单,节省运营费用。通过调研上海、湖南、江苏等地乡镇污水处理技术、运营管理及投融资模式,总结其相似点及优点,为我国乡镇污水处理与水环境改善提供较好的借鉴。

 

1 乡镇污水治理现状

 

1.1 乡镇污水治理技术现状及存在问题
我国各地城镇化发展速度和模式具有差异,因此,针对乡镇污水处理和水环境治理模式的研究需关注各地的特点。乡镇污水设施规模较小,日处理量一般为几~几十t不等,且污水水质水量时变化系数较大。

 

按照人口规模和服务范围划分为乡镇污水处理和农村污水处理2部分。乡镇污水处理设施绝大多数采用二级生化处理工艺,其主体处理工艺类型包括生物接触氧化、氧化沟、AAO、AO、人工湿地、CAS(CASS/CAST)、曝气生物滤池(BAF)、MBR、水解+AICS、SBR等。应用于农村生活污水处理工艺主要包括人工湿地、复合厌氧+人工湿地、接触氧化+人工湿地、生态桶、自流增氧人工生态床和土壤渗滤等。

 

上述污水处理工艺目前已较为成熟,存在的主要问题在于污水收集管网不配套,进水水质不达标,导致处理设施难以正常运转。

 

1.2 乡镇污水运营管理现状及存在问题

 

我国污水厂运营管理模式主要是传统的事业单位运营管理模式和市场化运营管理模式2种,市场化模式包括公有水务公司运营模式、BOT运营模式、TOT运营模式和托管运营模式。在实际项目运行过程中,一般需将各种模式混合应用以达到较优化的运行效果。

 

我国乡镇污水处理设施运行维护较差,一些处理设施初期运行时效果较好,但是后期缺乏专人管理和维护,管理人员技术力量也相对薄弱,导致污水处理设施运行情况变差。污水管网“重建设轻管理”的情况普遍存在,管网设施运行管理体制存在一定问题,已有管网的维护管理薄弱,没有形成科学、系统、周期性的机制。

 

1.3 乡镇污水投融资模式现状及存在问题

 

乡镇政府专项资金是污水处理项目的主要来源,也有少部分采取PPP模式筹建。

 

在市场化模式占比不高的情况下,其他市场主体的资金很难进入乡镇污水处理设施领域。污水处理项目的投融资来源单一,可能造成企业运营管理不够高效、投资效益低下。

 

目前在东部沿海及经济相对发达地区,乡镇污水处理市场化模式已有很多优秀范例。江苏省泗洪县乡镇及村居污水处理工程PPP项目,对23个乡镇、150个村居污水处理设施改建、扩建或新建;福建省龙岩市4个县(区)乡镇污水处理厂网一体化PPP项目,采取厂网一体化模式,通过将31个乡镇污水处理厂及配套管网捆绑打包引入社会资本进行统一建设和运营来形成规模效益,提高社会资本参与程度;湖南省长沙县18个乡镇污水处理工程,包括长沙县16个乡镇污水处理厂的投资、建设、运营和管网等配套建设工程的建设、移交,以及原有2个污水处理厂的托管运营,该项目系统解决了长沙县区域内分散的乡镇污水治理工程及其附属设施的建设、日常的管理运营及资金瓶颈等问题。这些优秀案例的成果充分表明,加快我国乡镇污水处理发展的主要途径是投资主体多元化、运行管理市场化。

 

2 乡镇污水处理模式

 

2.1 乡镇污水处理工艺分析

 

根据调研成果,总结各地乡镇污水处理工艺并提供借鉴经验,按照人口规模和污水处理服务范围划分为乡镇污水处理和农村污水处理2部分。

 

(1)乡镇污水处理工艺

 

乡镇污水处理站(厂)进水水质总体较低,也给污水处理带来一定的难度。乡镇污水处理厂工艺主要包括预处理、一级处理、二级生物处理及深度处理,为提高出水水质标准,需将二级生化反应阶段进行多种技术的组合,提高生物法处理效果。

 

目前,市场上有很多将多种工艺进行组合后的工艺设备,在实际运行中取得了较好的污水处理效果,出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准或者准地表IV类水标准。

 

《云南大理州洱源县(洱海流域)城镇及村落污水收集处理工程》、《江油市方水镇生活污水处理工程》等采用MBR法、改良MBR法处理工艺,设备及电器自控设计通过模块化设计、工厂化制作、装配化建造、自动化管理,污水处理装置达国际一流质量标准;《贵州省遵义市新蒲新区乡镇污水处理项目》采用3D-RBC立体结构生物转盘技术,有效加大了盘片的比表面积、丰富了生物相的种类,提高了系统的污水处理效率,增强了系统的运行稳定性;长沙县黄花镇污水处理厂和果园污水处理厂采用SMART-HRBC高效生物转盘技术,该技术具有模块化、标准化、建设周期短、运营成本低、易实现智慧运维等优点;其他还包括AAO工艺、接触氧化法、SBR法等。工艺对比如表1所示。

 

 

(2)农村污水处理工艺

 

农村污水进水水质浓度低,水量小,日变化系数较大,同时考虑到农村地区的技术经济条件,农村污水处理工艺与乡镇污水处理站(厂)有所不同。为提高农村地区污水处理的运行可靠性和稳定性,可每户设化粪池,厨房排水经隔油池预处理后排入管网。污水处理站主要采用生物法处理,生物法可采用以膜处理为主体工艺的一体化设备、净化槽技术等。由于农村污水磷较难去除,可在生物法处理工序中投加吸附剂除磷,或者在生物处理系统后续串联一套除磷设备,如离子交换除磷。

 

2.2 乡镇污水建设运营模式分析

 

根据调研结果,总结出适合乡镇污水建设运营的4种模式如下。

 

(1)城乡结合模式

 

对于城区周边的镇区集中居民点可以采取城乡结合的方式进行污水处理,在距离县城最近的镇区集中居民点建设规模不等的污水收集管网,污水收集后送至城区污水厂进行处理,实现城乡资源共享。城乡结合模式适合乡镇污水处理,不适合农村污水处理。

 

(2)项目公司介入

 

乡镇生活污水项目采用EPC+OM的建设运营模式,即在项目招投标阶段初步选定几家项目公司,通过调研所在地的污水处理现状和规划情况,提出适宜农村污水处理的具体技术,建设试点示范工程,由各乡镇参观了解示范工程后因地制宜选择具体的项目公司。江苏省如东县、新北区、宜兴市、姜堰区均通过竞争性磋商方式,选择一家或多家项目公司作为投资、建设、运营和管养单位。在这种模式下污水治理工作得到了稳步推进,但同时也存在工作进度偏慢、施工质量有待提升、污水收集不完全及宣传力度不够等共性问题。

 

(3)厂网一体化模式

 

采用“厂网一体”的模式,实行污水管网和污水处理站设计、施工、养护一体化招投标,明确养护责任,确保施工质量,重视后续养护。然而,目前很多地区的行业主管部门或乡镇政府,没有足够的人员和实力来运营管网。

 

(4)区域打捆模式

 

采用区域打捆的模式,以乡镇为单位,对生活污水处理项目集中打包,区域化、规模化整体推进。乡镇污水无论在设备、人员、药剂和吨水耗电上都大为节省,污水处理规模越大,吨水运行成本越低,因此,在采用区域打捆的运作方式后,存在较可观利润空间。

 

长沙县18个乡镇污水处理工程属典型的多镇联合、厂网一体、区域打捆模式。统一组织施工,污水收集管网和水厂同时施工,充分保证水厂运行;采用一个项目部统一管理,合理统筹安排施工人员,保证进度、降低施工费用。统一运营管理,在中心厂区设置集中控制中心,其他厂区运行数据、图像适时上传,集中监控,人员轮值巡检。

 

上述4种模式均在上海市崇明区有具体实施项目,多种模式可同时适用于乡镇污水处理。对于乡镇污水处理厂(站)可采用项目公司介入、污水城乡结合处理、厂网一体化建设运营的模式。对于不同的乡镇可采用“一镇一标、区域打捆”的模式,介入的项目公司可以与各镇政府签订特许经营协议,为企业污水处理费用的顺利回收提供了保障。

 

2.3 乡镇污水投融资模式分析

 

通过调研,在各类政策如财政部《关于在公共服务领域深入推进政府和社会资本合作工作的通知》(财金[2016]90号)、《国务院办公厅<关于创新农村基础设施投融资体制机制的指导意见>》(国办发[2017]17号)、《财政部住房城乡建设部农业部环境保护部<关于政府参与的污水、垃圾处理项目全面实施ppp模式的通知>》(财建[2017]455号))的推动下,PPP模式逐渐应用到乡镇污水处理领域。PPP模式需明晰项目付费主体、付费来源、构建清晰的回报机制,实现可持续发展。

 

乡镇污水处理项目进一步完善污水征收体系,同时积极争取中央、省出台的乡镇污水相关的政策补助、政策性贷款、支持性资金等。当地政府也可视具体情况从城市收取的污水处理费做一些财政转移支付,用来支持乡镇污水处理项目,待乡镇污水处理市场较为成熟时,再由乡镇污水处理项目自给自足,从而促进乡镇污水处理模式的持续良性发展。

 

3 结语

 

上海、江苏等东部地区乡镇污水处理率相对较高,最高可达89%,其乡镇污水处理经验可以给欠发达地区或乡镇污水处理发展较为落后的地区提供借鉴。面对乡镇污水设施分散、单体规模小、缺少专业技术人员等特点,需针对性的技术工艺和相适应的建设运营与商业模式。

 

在技术工艺的选择上,探索资源能源循环利用,操控智能自动的乡镇污水处理利用技术,做到经济且科学。乡镇污水处理厂(站)工艺主要包括预处理、一级处理、二级生物处理及深度处理,主体工艺一般包括MBR法、改良MBR法,高效生物转盘AAO工艺、接触氧化法、SBR法等工艺,或者将多种工艺进行组合。农村地区污水处理一般每户设化粪池,厨房排水经隔油池预处理后排入管网,再接入污水处理站。

 

农村污水处理站主要采用生物法处理,生物法可采用以膜处理为主体工艺的一体化设备、净化槽技术等。在运营管理及投融资模式上采用城乡结合、项目公司介入、厂网一体、区域打捆的模式,大大简化了操作管理,节约运营成本,提高了系统的稳定性、可靠性和处理效果。城区周边的镇区集中居民点可以采取城乡结合的方式进行污水处理;对于不同的乡镇可采用“项目公司介入、一镇一标、区域打捆”的模式,统一组织施工,污水收集管网和水厂同时施工,充分保证水厂运行。

 

来源:净水技术

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