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一 作者简介

作者朱喜老师

【作者简介】朱喜：男，1968年毕业于乌鲁木齐农垦大学，高工,中国水利学会会员；在新疆水利行业工作至1985年调回无锡，于无锡市水资源管理处、犊山工程管理处等9个单位工作过，2005年退休前后工作于无锡市水利局12年。前后从事水资源、水工程规划、设计和管理工作50余年，2002起从事河湖水污染、水环境、水生态研究，2007年起从事太湖等大中型湖泊消除蓝藻爆发、富营养化技术及其应用理论研究。2007年6月首先提出太湖2007年5.29供水危机实质是“湖泛”的理论，为政府采纳和专家认同；提出新沟河“引江济太”的设想；2007-2013年任无锡市蓝藻办顾问，专门从事蓝藻治理技术工作。

共编撰出版5部技术专著：《河湖污染与蓝藻爆发治理技术》（2021），《河湖生态环境治理与调研》（2018），《中国淡水湖泊蓝藻爆发治理与预防》（2014），《太湖蓝藻治理创新与实践》（2012），《太湖无锡地区水资源保护和水污染防治》（2009）。

主编４个规划：《无锡市水资源综合规划》（2007），《无锡市水生态系统保护和修复规划》（2006），《无锡市水资源保护和水污染防治规划》（2005），《无锡市区水资源保护规划》（1995）。

发表有关水资源、水生态、水环境、河湖治理、2007年供水危机、调水、防御洪涝、污水处理提标、治理太湖巢湖滇池富营养化和蓝藻爆发等百余篇文章，参加全国百余场学术研讨交流会并作报告。

二 文章全文

引言中国存在的水问题主要有水多、水少和水脏等。其中水脏则是由于外源内源大量进入水体而造成。外源主要是污水厂(设施)、生活、工业、畜禽规模集中养殖业四类点源和面广量大的诸多面源。污水厂则是外源中排放大量污染物的主要点源群。中国为满足现代社会的需求建设了众多城镇污水处理厂（简称污水厂），包括许多工业污水处理设施，也包括更多的农村小型污水处理设施。这些污水厂（设施）有多大作用？他们削减了进入污水厂污水的30-75%的污染物。其中太湖流域一级A标准污水厂污染负荷的削减率能达到TN55-70%、TP和NH₃-N达到70-85%。但处理后排放的污染物能满足现代社会河湖的环境容量吗？需要污水厂提高标准（简称提标）吗？提标在经济上划得来吗？提标能达到湖泊Ⅱ-Ⅲ类吗？提标能在全社会实施吗？

上述一系列问题正是前一阶段直至现在诸多专家和有关人士所关心的问题，正在进行热烈讨论的问题。此文就是参与讨论、回答问题的。主要是提标的必要性、技术可行性和实施可能性这3个问题。

第1个问题，提标有必要吗？

回答是污水厂提标完全有必要，只有污水厂实施了提标，与污水厂关联的湖泊水库和河道等水体才能达到水环境功能区的水质目标。

中国城镇化程度不断提高，人口增加，社会经济持续发展，城市污染负荷产生量和入水量不断增加，需持续增加城镇污水处理能力、配套管网的建设及加强管理，更需提高污水处理标准。如污水厂的一级A排放标准与地表水环境质量（湖泊）Ⅲ水标准，TN分别为15、1 mg/L=15倍；TP分别为0.5、0.05 mg/L=10倍。目前城镇污水处理最高标准是一级A，其排放污染负荷大幅超出人口稠密和社会经济发达区域水体的环境容量，污水厂成主要点源群，如“三湖”（太湖巢湖滇池）、鄱阳湖、洞庭湖、长江黄河等大中型湖泊、水库、大江大河流域。中国大城镇污水厂均应提标。上述这些人口稠密和社会经济发达区域、流域，若不提标，这些水体无法达标。因为与80年代前比较，目前全部污水厂所排放进入水体的污染负荷全部是增加的。至于人口稀少和社会经济欠发达区域，则根据其入水污染负荷及河湖水体的环境容量再确定其是否要提标。

有人认为污水处理的主要问题是管网的渗漏和管理问题，提标不是主要问题。这是是一个重要问题，需要认真解决。但其不能解决减少污水厂污染负荷的根本问题，只有提标才能解决减少污水厂污染负荷的问题。

第2个问题，提标有可能吗？

回答是提标完全可能。此问题包含2项内容，一是提标可能性，二是需要提标到多少？这二个内容相关连。目前根据创新的技术工艺提标改造或新建的多个污水厂表明污水处理2大指标TN TP均可大幅提标。

一、概念污水厂提标可达准Ⅳ类

概念污水厂的理念为“水质永续、能量自给、资源循环、环境友好”的“四个追求”。概念厂构想是在2012年11月党的“十八大”做出“大力推进生态文明建设”的战略决策这一背景下启动的，随着这一伟大事业的发展而深化。从污水厂单纯处理污水，到提标减污、污水资源化、能量自给、低碳发展。随着污染防治攻坚战的初步胜利，概念污水厂的实践和认知对社会具有重要意义。

1 睢县新概念污水厂

睢县新概念污水厂(第三污水厂)位于河南省商丘市，是全国首座新概念污水厂。污水厂是河南水利投资集团和中持水务公司在河南睢县进行了一次有益的尝试，以概念厂探讨过程中的早期方案为蓝本，创造性建设了睢县第三污水厂，打造出一个部分能量自给、功能和形态耳目一新的新型环境基础设施。污水厂处理能力一期为2万t/d，处理标准为地表水环境质量标准的准Ⅳ类，其中TN<3mg/L, TP<0.1mg/L，2018年底竣工验收，2019年投运，采用多级AO+反硝化滤池+嗅氧消毒的工艺。

2 宜兴污水资源概念厂

宜兴污水资源概念厂位于江苏无锡市，是首座全国最高标准的污水概念厂、具有全国领先示范效应，该厂在2021年10月于宜兴建成投运，一期工程处理能力2万t/d，推进了太湖流域及全国污水高标准处理和资源化利用的前进步伐。该污水厂在2015年10月已决定落户宜兴，当时设计标准为TN3mg/L、TP 0.1mg/L、NH₃-N 1mg/L，并于2018年4月奠基，但由于多种原因，在奠基2年后的2020年4月开工，历时18个月建成。

社会经济在持续发展，时代在不断前进，技术工艺在不断创新，以后的污水厂在排放标准方面，根据社会经济持续发展的需求，将较睢县新概念污水厂和宜兴污水资源概念厂更高。下面介绍的固载微生物技术TN提标改造和高速离子气浮技术TP提标改造的2类技术、工艺就是污水处理提标创新的代表。

二、 固载微生物技术TN提标改造可达Ⅰ-Ⅲ类

TN是污水厂提标中最突出的问题，目前国内污水处理TN一般为一级A，有个别高标准的也仅能达到3-5mg/L。

专家认为大幅提标的技术工艺难度很大，是世界性难题，难以完成。我国科技工作者经过不懈能力，吸取国内外经验，创造出TN可以大幅度提标的新工艺、新方法、新技术，颠覆了污水处理专家以往的习惯认知。

固载微生物技术（非有机碳源硫自养反硝化脱氮工艺）突破污水处理TN无法大幅提标的世界性难题，处理生活污水一般可达到地表水（湖泊）标准的Ⅰ-Ⅲ类（0.1-1mg/L），处理多类工业污水一般可达到2-4mg/L，这是当代污水处理行业的大革命。这一技术、工艺在诸多污水厂得到应用推广，效果良好。

北京信若华公司与其他诸多企业合作，利用固载微生物技术与非有机碳源硫自养反硝化脱氮新工艺相结合的技术成功解决了TN大幅提标的难题。其中固载微生物技术即是把复合高效微生物固定在合适的载体内，当其遇到污水时，就释放出大量微生物，大幅度削减污水中的N污染物，为短程厌氧氨氧化污水处理技术；非有机碳源硫自氧反硝化脱氮新工艺是将单质硫氧化成硫酸盐，同时将硝态氮还原，直接使污水中绝大部分N物质还原成为N₂进入大气。二者结合增强污水处理效力，叠加除N效果。TN可达地表水环境质量湖库标准的Ⅰ-Ⅲ类（≤1 mg/L）。案例如下：

1 渑池第一汚水厂TN提标改造项目

项目规模3.3万t/d，原排放标准一级A，有生活污水和生活工业混合污水2套处理系统。项目安装TN提标处理外接成套设备，其主体为直立式园柱型反应罐，内置固载高效复合微生物，其进水为原污水厂二沉池上清液，在反应罐内停留时间为1h。项目2018年2月开始调试运行，在7月份进行31天测试，显示提标效果良好：① 生活污水处理系统，TN进水平均为17.2mg/L，出水TN很低（计量装置已显示不出），估计削减率达到99%。② 生活工业混合污水处理系统，TN平均进水17.43mg/L，出水3.32mg/L，平均削减率81%。

2 济宁汚水厂TN提标改造项目

项目位于山东济宁市，为生活汚水厂，规模2.5万t/d，原排放标准一级A。项目是改造原有设备工艺，将汚水厂原有反硝化滤池，更换成硫自氧反硝化滤料，加载固定化载体微生物，进行短程厌氧氨氧化反应，污水从下面进入上面排出，直接完成脱氮作业。污水厂的其他工艺流程不变。提标效果良好 ，硝态氮的进水11.93mg/L（水温14.9℃），出水0.3mg/L，削减率97.5%。（注：其监测装置不具备直接监测TN功能。硝态氮一般占总氮的绝大部分）

3 汶上污水厂TN提标改造项目

项目位于山东济宁市汶上县，污水厂设计全部规模为4万t/d，主体工艺A2/O，2005年6月投产，排放标准一级A。南水北调东线输水工程要求水质TN达到😰Ⅳ类标准（≤1.5mg/L）。采用固载微生物技术对TN提标改造，采用非有机碳源硫自养反硝化脱氮提标工艺。项目实施提标改造的规模为1.5万m³/d，系利用原闲置BAF滤池改造而成，总池容为675m³，停留时间1.08h。其预处理工艺为污水厂混凝沉淀池及纤维滤池，纤维滤池出水通过中间的提升泵进入非有机碳源硫自养反硝化池进行处理，降解氮污染物；分为非有机碳源反硝化菌种培育、连续进水调试的2个阶段的调试后于2021.1正式投产。效果良好，硝态氮进水4.5-11.5mg/L，出水0.2-0.5mg/L，去除率80-95%，满足TN≤1.5mg/L的要求。

4 总氮提标小结

⑴ 固载微生物技术对生活污水处理厂TN提标可较一级A提高15-30倍，突破了污水处理TN无法大幅提标的世界性难题。生活污水厂TN提标可达地表水环境质量湖库标准Ⅰ-Ⅱ类（≤0.5 mg/L）；生活和工业混合污水处理提标TN可达到2.5-4mg/L。

⑵ 此技术提标有二种模式。① 外接成套设备模式。如渑池第一汚水厂项目，安装方便迅速、管理简单方便，适用污水厂改造规模较小。设备中固载微生物反应罐容积为污水处理能力的1/20，罐中污水反应停留时间一般为45-60分钟，改造项目投资为600-800万元/万t，占地小于20m²/万t/d。运行成本较低，运行电费0.06元/t水；若污水厂建在坡地则可省去水泵电费。② 原设备工艺改造模式。如济宁汚水厂和汶上污水厂项目，此模式更为方便快捷、投资少，不新增占地面积，运行费用少。

⑶此二种TN提标改造模式在运行期间均不需外加Ｃ源。只需加适量硫源。

⑷固载微生物使用周期：8-10年，期间只需要稍加维护。

三、高速离子气浮技术TP提标改造可达Ⅰ-Ⅲ类

目前污水处理TP一般为一级A标准（0.5mg/L），个别能达到0.2mg/L。若想TP进一步提标，需大幅增加化学制剂用量、大幅增加处理成本，污水处理最后阶段产生较多的化学污泥，不利于污泥资源化利用或无害化处置。这是突出矛盾。

麦斯特等公司联合攻关，总结国内外经验，创新出高速离子气浮技术解决了污水处理TP大幅提标难题。技术为物理型离子气浮方法处理减P，不需添加化学制剂PAC、PAM；关键技术是高科技气泡发生器产生的微米气泡使水体中污染物、悬浮物浮于水体上层后自动去除；独特的共轨喷射切割技术的高效空气溶解系统和离子气泡发生系统,瞬间能量转换，裂变出N次方3-7μm正电荷气泡云团，改变水分子表面张力，吸附能力几何级提升，大幅提高除P效果，提高P排放标准。虽然多年以前就有人发明了气浮技术，但P提标效果不佳，而麦斯特创新出的高速离子气浮技术P提标效果极佳，此技术已在全国多地成功推广，正在有效推进我国污水处理TP提标进程。

1 无锡市城北污水厂TP提标改造项目

项目规模25万t/d，生活污水厂，有少量工业污水。为氧化沟工艺、滤池出水，2020年进行TP提标改造，高速离子气浮技术用于深度处理阶段。其进水为原工艺的氧化沟出水，TP，进水≤1.5mg/L，出水0.1-0.001mg/L，超过15倍。

2 无锡市芦村污水厂TP提标改造项目

污水厂总规模30万t/d，生活污水厂，有少量工业污水。原处理工艺为氧化沟、A2O工艺等。2020年进行TP提标改造，提标改造项目规模为15万t/d，高速离子气浮技术用于深度处理阶段，采用气浮和反硝化深床滤池工艺，进水为二沉池出水，气浮池高标准除磷，后自流进入反硝化深床滤池。效果良好，TP进水≤1.3mg/L，出水0.1-0.001mg/L，超过13倍。

3 胡埭污水处理厂TP高标新建项目

项目位于无锡市滨湖区，规模3万t/d，生活污水厂，有少量工业污水，2020年建设。高速离子气浮技术用于深度处理阶段，进水为反硝化滤池出水，气浮池高标准除P。效果良好：TP进水0.3 mg/L，出水0.05 mg/L，削减5倍。

4 总磷提标小结

⑴ 除P率高。高速离子气浮技术可使污水处理TP达到湖库水质标准Ⅰ-Ⅲ类（≤0.05mg/L）或更高标准。甲方在接收后实际操作时一般控制在湖库标准Ⅲ-Ⅳ类或Ⅴ类（0.05-0.2mg/L），以节省运行费用并为今后继续提标留有余地。

⑵ 投资和费用低。成套设备安装方便迅速，管理方便；运行成本低、电费0.06元/t；运行期间不需加药剂PAC、PAM；10万t/d设备投资小于1500万元、占地小于600m²。

⑶ 适用范围广。高速离子气浮技术除P成套设备，适用规模大小均可。规模小的采用钢结构，规模大的采用钢筋混凝土。

⑷技术主要适用深度处理阶段。此技术亦可用于较高浓度废水的预处理阶段，有较好的削减效果，但若需高标准除P，则再需进行二次深度除P处理。

⑸处理效率高，节约占地。深度处理，气浮池污水停留时间仅需2-4分钟，普通污水厂需数小时，效率提高几十倍。气浮池处理后水面的浮渣自动快速排出。

根据上述概念污水厂提标、 固载微生物技术TN提标、高速离子气浮技术TP提标的应用实践说明，污水厂的N P指标均能够达到Ⅱ-Ⅲ类。同时说明社会在前进，污水处理事业在前进，只要解决了思想认识问题，紧跟社会前进的脚步，不仅污水处理标准达到准Ⅳ类没有问题，达到地表水环境质量湖泊标准的Ⅲ类也没有问题，更可推进污水资源化的进程。

四、污水厂提标达到的标准问题

全国大部分区域污水厂均应提标，但不同区域需根据不同情况进行不同程度提标，其中人口稠密和社会经济发达区域的河道流域可提高至地表水Ⅲ类或更高，湖泊流域应提标至地表水湖泊标准Ⅲ类TP0.05mg/L、TN1mg/L或更高，等于或优于各水体的水功能区目标。

由于河道标准相对于湖泊较低，且无TN要求，所以只需要TP提标，TN仅需满足NH3-N的要求。

 人口稀少、社会经济欠发达区域的污水厂，根据其环境容量的要求，可以由低于一级A、一级B的处理标准，根据其发展的需求提高为一级A或一级B标准，或均提高为一级A标准，期间应考虑区域社会经济发展的要求。

第3个问题，污水厂提标能够实施吗？

回答是完全可以。只要克服思想认识上的障碍就完全可实施、大规模推广。思想认识上的障碍主要是指固有旧意识阻滞污水处理提标的思想和认识问题。

其一，污水厂提标难度大、不可行

污水处理提标在以往确有一定技术难度，但目前污水厂提标完全可行，因已创新出污水处理新技术新工艺，TP TN一般能达到地表水环境质量（湖库）标准Ⅰ-Ⅲ类。专家和决策者不能再故步自封，要学习并接受新技术新工艺，以开放创新的态度迎接未来，使污水处理的标准与新时代的要求相适应。

其二，污水厂提标影响有关污水处理者利益链

利益链包括设计者、施工者、运行者。因为这些单位、企业对原有的处理技术已有成熟的经验，可以凭借固有的经验资本顺顺利利地对中标或接收的污水厂项目进行设计、施工、运行，付出的代价小、成本低。采用高标准的新技术新工艺，这需要重新认识、学习，增加难度和成本，也使有些关系需要重新组合，同时增加了项目中标的难度。

为改善城镇人居环境、改善水环境，国家政府出钱为加大污水处理能力和提高处理标准奠定了基础；对于加大污水处理力度和提高污水处理标准，各相关利益者应紧跟其上，为政府解难，为百姓解忧。所以，对于污水处理提标改造工程或新建工程，各路英雄应各显神通，谁跟上时代谁就是胜利者，否则就被淘汰；随时代潮流前进的创新者是时代的先锋，不随时代潮流前进的就是落伍者。

其三，提标增加很多投资及运行费用，不合算

的确，提标需要增加一定的投资及运行费用，但根据上述多个案例，增加的提标改造投资及运行费用并不多，而对于新建高标准污水厂的投资可能少于原老标准的污水厂，因为工艺简单了，且其运行费用也比原老标准的低，这些要根据以后大规模的推广后再确定。

其四，上面没有要求，等等再说

下面根据上面的指示办事，天经地义。所以污水厂提标的关键是上级政府应该根据区域的实际情况制定提标的计划和目标要求，地方政府应对污水处理提标进行立法，并加大污水厂提标改造和新建高标准污水厂的投入，以满足区域社会经济的发展需求。

希望有关污水处理决策机构和专家把TN TP二类实用的高标准的污水处理技术、工艺、设备融合在一起组成一个全部新的高标准污水处理系统。使二者能各自用于提标改造或能同时用于污水处理，以更节约土地、减少投资、降低运行费用、便于管理和推广，更符合我国现阶段的需要。地方政府应对污水处理提标进行立法、加大污水处理和污水厂提标改造的投入；各区域需要适度超前考虑我国社会经济持续发展的实际情况，进一步新建高标准污水厂加大污水处理能力、满足污水处理的需求；完善污水收集管网，建设全覆盖的配套管网和加强管理，如对管网全面普查，纠正管网的错接、混接、漏接，封堵排污口，全部污水均接入处理厂（设施）处理，农村全面建设小型污水设施处理，同时加大其他点源面源治理力度，以满足我国作为世界第2大经济体人口不断增加和社会经济持续发展的需求。

作者著于2021.11.11

 

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编者：薛国强

校审：朱   喜

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