设计案例｜万年红：新概念厂？未来污水厂？高标准污水厂发展方向和典型特征（一） 净水技术

 

面对新的环境形势，传统高能耗、环境影响大的污水厂已经不能够适应社会的发展。下一阶段高标准污水厂的建设不仅仅是更高的水质标准，还应该关注智慧运行、环境友好、资源回收等方面。本文根据中国市政工程中南设计研究总院有限公司副总工兼研究院院长万年红在“中国供排水标杆厂站建设运行高端研讨会”上的报告整理而成。万总在报告中总结了当前高标准污水厂的发展动态和典型特征，并介绍了代表性高标准污水厂建设案例，为下一步全国污水厂建设、改造和提质增效提供参考。

万年红

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 总院副总工兼研究院院长/教授级高工

●我国污水行业的基本情况●

随着污水处理厂数量增加，污水处理能力不断增强，我国污水年处理量大幅提升。目前我国污水处理规模已经超越美国，成为全球第一。

截至2018年，我国城镇污水年排放总量和污水处理总量分别为620.55亿立方米和587亿立方米，污水处理率达到94.6%。其中污水年排放量及处理总量较2000年分别增长了0.65倍和4倍，污水处理率提升2倍。

2000年-2018年我国城镇污水排放总量、污水处理总量和污水处理率（%）

我国城市共有排水管道长度68.34万公里，污水处理厂2321座，日污水处理能力为16881万吨。

2000年-2018年我国城市、县城排水管道长度（万公里）

县城排水管道长度19.98万公里，共有污水处理厂1598座，日污水处理能力为3367万吨。

2000年-2018年我国城市、县城污水厂数（座）

●高标准污水厂国内发展动态●

现在国内高标准概念的污水厂发展动态主要有四个方面，一是由曲久辉等6位院士提出的新概念污水厂，二是北排污水厂提出来的未来污水厂，三是E20提出的“双百跨越”标杆污水厂，四是深圳出台的《深圳市高标准水质净化厂工程技术导则》及与其相关的高标准污水厂。

1. 新概念污水厂

2014中国环保技术与产业发展推进会上，由曲久辉院士等6位国内知名专家联合提出“应建设面向未来中国污水处理概念厂”，希望以此引领中国城市污水处理事业的升级发展。概念厂的规划和建设，应包含但不限于以下四个方面的追求：水质永续、能源回收、资源循环、环境友好。

首座按照概念厂“四个追求”建设的污水处理厂——睢县第三污水处理厂

睢县第三污水处理厂秉承污水厂是资源工厂的理念，打造出水可靠、可持续、环境美好的污水处理厂。

水质净化中心处理规模为4万吨/天的（一期先行实施规模2万吨/天），采取多级AO+反硝化滤池+臭氧消毒的工艺，处理后的出水执行地表水类IV类水体水质要求，处理后排水可用作城市杂用水，剩余部分排入惠济河。

有机质中心采用中持绿色专利技术DANAS干式厌氧工艺。在污泥中加入畜禽粪便、秸秆等有机废弃物，协同厌氧消化，产生沼气，制作有机肥料。生物有机质中心处理规模为100t/d（一期先行实施规模50t/d），实现有机质无害化、资源化处置。

全厂设备以进口设备为主。采用进口空气悬浮风机，该设备电机轴与轴承间摩擦力极低，降低了电耗；进口的臭氧发生器极大的提高了液氧的转化效率；有机质中心采用DANAS干式厌氧工艺，降低了进料含水率要求，提高了处理量、减少了占地面积和一次性投资成本。

实施一年以来，运行稳定，出水主要指标达到地表IV类要求。通过沼气发电，吨水电耗较同规模传统污水厂下降了20%以上。厂区污泥实现资源化利用，解决了污泥处置利用问题，又帮助当地政府解决畜禽粪便的点源污染难题，有效改善周边人居环境。

国内首座城市污水资源概念厂——宜兴城市污水资源概念厂

宜兴城市污水资源概念厂目标是修建一座面向2030~2040年的城市污水处理厂，从实现城市污水污染物消减的基本功能转变为城市的能源工厂、水源工厂、肥料工厂，进而再发展为与社区全方位融合、互利共生的城市基础设施。

项目以“碳磷高效分离+主流厌氧氨氧化+精处理”为污水处理的主体工艺，实现出水安全可持续、污染物极限去除与能源资源高效回收。概念厂建成后，能够实现日处理污水2万t，日处理污泥和有机垃圾各25 t（80%含水率）。

项目于2018年开工建设，主要由水质净化中心、有机质协同处理中心、生产型研发中心组成，项目一期污水日处理能力约2万吨，有机质日处理能力为100吨，目前水区土建工程全面推进中。

2. 北排未来污水厂

3. E20 “双百跨越”标杆污水厂

2020年7月，E20环境平台与16家行业龙头企业共同发起成立“双百跨越”污水处理标杆联盟，从全国范围内预选出53座标杆污水厂，引领行业发展方向。评价标准除了工艺、水质、管理，还关注到资源化、生态化和社会化，这反映出目前的社会需求和发展趋势。

4. 深圳市高标准水质净化厂工程技术导则

深圳制定的《深圳市高标准水质净化厂工程技术导则》从技术性角度提出了高标准的建设指标。深圳市相应建设了一批高标准水质净化厂。

●高标准污水厂典型特征●

受“中国城镇供水排水协会科学技术委员会”委托，由中南市政院联合中国水协科技委、深圳水务集团进行《我国典型高标准污水处理厂调研报告》的编制工作，调研主要从六大方向、四个维度着手，了解全国高标准污水厂建设及提标改造成效，为未来污水处理厂的建设提供参考。

1. 污水排放标准

“水十条”出台后，各地污水排放标准日趋严格。部分水环境污染严重或者经济发达的地区制定了更加严格的适合本地实际情况的地方标准，以确保本地区水环境质量持续改善。例如：北京市地方标准《水污染物综合排放标准》（DB 11/307—2013）、四川省《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB 51/2311—2016）、安徽省《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》（DB34/2710-2016）都规定了执行TN≤10 mg/L的排放限值。昆明市对于水环境质量改善需求迫切的滇池流域，执行全国最严的昆标A级标准，其主要污染物除TN为5 mg/L外，其余指标与地表水湖库Ⅲ类标准一致。

2.污水处理工艺

随着环保政策的不断发布，我国的水处理行业也逐步进入了高速发展阶段。截至2018年，全国范围内已建成运营的污水处理厂4000余座，污水处理工艺大约30种左右。其中，处理工艺占比前10名的工艺如图所示。

高标准污水处理厂工艺技术的重点关注指标仍然是COD、氮、磷，采用包括预处理、强化二级处理，以及后期的高排放标准技术工艺。

目前我们对前期预处理的关注度不够，其实预处理技术非常关键。对于污水厂而言，应是前面预处理能力大、后面二级处理和深度处理能力小。国外污水处理厂通常有两个口，一级处理排放口在雨季情况下，向当地环保部门申报并许可后，预处理后排放时使用。

其次，污水处理工艺中还应该强调二级处理，将二级处理的功能充分发掘出来，强调脱氮除磷。脱氮除磷、强化脱氮除磷，甚至有些地方到了极限脱氮除磷的技术路线，下图为一些强化二级处理的方法。

目前比较推荐的是传统工艺及其强化工艺，从普通的三段式AO到四段、五段、六段，通过改良、区分、配水配泥，将二级处理功能完全发挥出来。

在总氮要求越来越高的情况下，目前比较好的两个方法。一是做到多点进水配水，第二个是强化脱氮，先把氮拿掉，磷放到后面解决，例如多级AO和Bardenpho工艺。

另有MBR、MBBR、RPIR等污水处理工艺更适合需要改造的或者占地比较紧张的污水处理厂。

深度处理技术，包括总磷、总氮、COD的去除都已经有比较成熟的技术。总氮在特殊情况下，后面还得增加反消化滤池。某些工业园区的污水去除COD，可能利用到高级氧化甚至活性炭吸附深度处理技术。

3.污泥处理工艺

随着我国污水处理能力的提高，污泥产量也随之增加，预计到2025年，污泥产量将达到9000万吨。

然而，污泥处理处置率仍偏低。

污泥是一个老大难的问题，污泥的处置技术多种多样，形成了几种主流的技术路线，包括厌氧消化、土地利用、厌氧发酵、干化焚烧、建材利用等。污泥处理技术的选择要考虑到城市的差别，因地制宜。

4.臭气处理

考虑到周边老百姓感受和政府政策，臭气处理要求越来越高，需要引起重视。有必要的时候还需要采取全覆盖的方式。臭气处理工艺的选择需充分考虑工程实际，结合技术自身特点，选择最佳的方案。

5.智慧化

建设高标准污水处理厂也需要往实现智慧化方向努力。从传统的自动化到数字化、智能化逐步达到智慧化。我们的污水处理厂从生产环节、管理环节到整个公司的通信方面都要逐步地往这个方向去努力。

6.环境友好

传统的污水处理厂不能够适应社会的发展，污水处理厂环境友好的要求越来越高了，有必要采取一些其他的措施，包括地面式、地下式以及半地下的污水厂解决一部分的臭气问题和一些环境友好的问题，促进人与自然和谐发展。

下一期将介绍几个实现了高标准污水厂理念的典型案例，敬请期待！

中国市政工程中南设计研究总院（简称中南市政院）累计完成污水处理设计规模约1800万m3/d，固废处理设计规模50000吨/天。同时，还以EPC、PPP和BOT等形式完成工程投资近100亿元。近年在海绵城市、综合管廊、黑臭水体治理等新兴业务项目中屡获突破，捷报频传。综合实力位居全国市政设计行业前列。

典型案例实景

2014-2018年期间，设计项目中，执行一级A标以上出水的污水厂逾150座，其中规模在10万吨以上的有25座，如下表所示。

一个乐观、真诚的狮子座小编，热爱工作、享受生活，几年兜兜转转又回到给排水行业，非常期待与大家共同成长。扫描上方二维码联系我吧，分享您的成果，讲述您的故事。

作者：中国市政工程中南设计研究总院有限公司 万年红