唐山五轮科技有限责任公司

　　黑臭水体督察、环保断面督察考核、汛期考核和管网提质增效等成为当前城市水环境所面临的突出问题和公共管理压力源头。产业界、学术界重视这些问题，纷纷开展相关工作，到底能够指望哪些技术手段？

　　我国城市污水处理设施依然脆弱，溢流污染等压力大

　　在“2022(第二十届)水业战略论坛”上，中规院生态市政院院长王家卓以“基于韧性城市理念的城市水环境系统构建策略思考”为主题进行分享，他表示，近年来，我国城市污水处理厂建设取得了巨大进展，但整体仍处于较为脆弱的平衡中，主要体现在冗余度不够、抗干扰能力较差、总体韧性不足等方面，大量污水处理厂仍处于高负荷运行，雨天抗干扰能力差。

　　事实上，经过持续多年的努力，我国很多城市的污水处理率已经超过90%，旱季水环境得到了根本改善，实现了“水清岸绿、鱼翔浅底”。但是，每到雨季，雨污混合的大量溢流使水环境“一夜回到解放前”，使水环境治理效益大打折扣，已成为很多城市棘手的治水难题。

　　2022年5月生态环境部发布《关于加强2022年汛期水环境监管工作通知》，《通知》指出，近年来，全国水环境质量持续改善，但旱季“藏污纳垢”、雨季“零存整取”等问题突出，部分地区环境基础设施存在明显短板，部分断面汛期污染强度长期居高不下，城乡面源污染正在上升为制约水环境持续改善的主要矛盾。

　　此外，环保断面和环境容量所面临的压力进一步传导为污水处理设施的提量和提标的压力，污水资源化的再生水回用率等要求也是地方政府和水务部门不容易解决的难题。

　　复杂问题难以摆脱顾此失彼的困境

　　作为城市治水的痛点和难点，雨季溢流污染的治理并非易事，涉及到基础设施改造、排水体系管控、城市规划、产业导向等诸多方面，治理思路的确定牵一发而动全身。

　　在“2022(第二十届)水业战略论坛”上，中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任王洪臣提到，无论合流制还是分流制，设计不合理或建设标准过低，都会产生严重溢流污染。根据受纳水体要求合理确定截流倍数是建设合流制排水系统的关键，有关标准规范建议采用2～5倍，这就要求建设足够容量的调蓄设施，污水处理厂也需要有足够的能力冗余。

　　对于溢流污染，常见的解决方案包括分流制改造、调蓄池建设和海绵城市建设等。但对于一座中等城市而言，完全采用以上的解决方案并达到较为满意的效果，至少需要短期百亿级的投资。而在当前疫情背景下，地方政府普遍财力“捉襟见肘”，难以保证所需的资金投入。此外，无论分流制改造、海绵城市建设还是调蓄池建设，都会涉及到征地、动拆迁等一系列协调工作量大的工作，实施难度大、建设周期长。这就存在着系统工程建设的长期性与水环境治理当下短期压力之间的矛盾，“远水解不了近渴”。

　　此外，CSO快速处理设施也是针对雨季溢流污染的手段之一，具有投资省、占地小、启动快的优点。但CSO快速处理设施一般主要以物化处理工艺为主，对SS、TP具有较好的去除效果，而对于COD、氨氮、TN这些主要依靠生化处理去除的污染物则去除效果有限，出水难以满足城镇污水排放标准，在当前尚未出台特别的雨季排放标准以及环保汛期考核的压力之下，仅采用物化处理工艺的CSO快速处理设施只可作为污水处理的预处理单元。

　　提升存量污水处理厂能力，高性能超滤MBR的新机遇

　　那么，是否还可以像以前那样大建新的污水处理厂呢？众所周知，污水厂和配套管网的实施的将会是笔巨大投资，此外还面临着新建污水厂的选址、征地、动拆迁等一系列难点。

　　最重要的是，我们在污水处理领域已经不是一穷二白，我们可以试着把目标转到现有的存量污水厂，挖潜现有存量污水厂的处理能力，就地提升其雨季处理量，理论上这是个投资省、见效快的高性价比方案。

　　关于污水处理厂流量的理论在更新，相关标准也在跟进。2021年10月开始实施的国家标准《室外排水设计标准》，污水处理厂的污水量变化系数相比上一版标准有较大增加，例如10万吨/天污水厂的流量总变化系数从1.3提升到了1.5。

　　看来提升末端污水处理厂的峰值处理能力，是城市污水处理设施进化始终绕不开的点。但问题在于如何实现？

　　第一类场景是常用的采用MBR膜法对传统A2O或氧化沟工艺污水厂，进行产能翻倍并同步提标的解决方案。

　　即只需要将原有二沉池改造成膜池，生化池容无需增加，辅助其他少量配套工程措施情况下，就可实现无新增用地前提下的污水厂处理能力翻倍和出水标准从一级B或一级A提升至准Ⅳ类水标准，同步实现扩能和提标的双目标。类似这样的案例非常多见，已经成为MBR工艺用于存量污水厂扩能和提标改造的利器，但现有用户抱怨较多的，是传统微滤MBR膜的运行成本过高且维护较麻烦的问题。

　　第二类场景以德国Nordkanal污水厂为例。

　　该厂服务的是合流制排水系统，污水厂的旱季处理规模约2万吨/天，雨季最大处理规模约4.5万吨/天，采用的是MBR工艺。MBR膜为平均孔径40nm的小孔径超滤膜，该厂MBR超滤膜已使用13年未进行过更换，膜仍具备雨季膜通量超过40LMH的运行能力。

　　结合上述两类应用场景，我们以工程思维进行思考，如何对一座处理规模5万吨/天采用传统A2O工艺的出水标准一级B的污水厂进行改造，以更好的方式提升其效能，让它能够适应新的环境要求。

　　我们可以将二沉池改造成膜池，并安装孔径30~40nm的高通量、长寿命的超滤MBR膜，并把生化池内的传统曝气器更换为节能型曝气器，以达到改造后的膜工艺吨水综合成本与原传统工艺基本持平的“333”目标。同时由于高性能超滤膜具有非常好的雨季流量弹性(化解了微滤膜较难实现的弹性峰值流量问题)，可实现40~55LMH的雨季峰值高通量运行。这样，原5万吨/天的传统工艺污水厂，改造后旱季时处理能力为10万吨/天，而在雨季低进水浓度时处理能力最高可达20万吨/天，这是个非常有吸引力的解决方案。

　　站在高质量发展角度再看“膜”

　　此外，30~40nm超滤膜对于包括微塑料在内的新兴污染物和新冠病毒在内的水中病毒、细菌有着非常高的拦截效率，提高了出水生物安全性，污水厂真正成为了城市“第二水源地”，这才是真正意义上的一举多得。

　　结语

　　在重重压力下，在高质量发展背景下，城市排水体制将会沿着新建到存量、集中到分布的路径逐步演进，在这过程中技术力量和商业模式会相互融合促进，在to G为主的中国环保市场中，成本依然是决定技术选择路线成熟性的重要标志，而市场的力量永远是决定性的力量。