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姚杰:新形势下对上海中心城区污水厂处理能力的几点思考
添加时间:2018/8/27 8:12:42  点击数:

近年来,随着生态文明建设驶入快车道,我国的环保要求日趋严格,就污水处理行业而言,高标准排放、高压监管、强力问责与处罚也将成为新常态。新形势下,如何利用系统思维提升污水处理厂的处理能力,更好地适应新时代环境治理的要求,成为当前需要面对的新课题。日前,在2018(第十届)水业热点论坛上,上海城投污水处理有限公司总经理姚杰从三个方面分享了有关上海中心城区污水处理能力的几点思考。

一、上海中心城区污水处理现状


开场,姚杰介绍了上海中心城区污水处理厂的现状。


数据显示,上海占地面积6341平方公里,截止2017年上海常住人口2426万,自来水设计供应量是1152万吨/天,实际供应量大于800万吨/天,最高可达1045万吨/天。污水设计处理能力为813万吨/天,实际处理量是790万吨/天。上海属于降雨比较丰沛的城市,年降雨量1191mm,总降雨量的60%集中在5月~9月。排水体制以合流制为主,分流制为辅。

姚杰表示,目前,上海中心城区污水处理厂主要存在四方面问题。


一是现行的城镇污水处理厂排放标准偏低。截止2017年底,仍以二级处理为主。


第二,现有污水处理能力难以满足污水处理需求。姚杰以中心城区A、B、C、D四大污水处理厂实际运行数据进行了相关分析。


姚杰表示,从旱季的运行情况来看,2015-2017年三年,四大污水处理厂旱季进水量呈现递增趋势,其中,A、B、D污水厂日常运行已经处于超负荷处理状态,最大日进水量超过了设计规模的40%-80%,同时,四个厂的进水量最大值已经远超设计规模,如A污水厂,最大值已达320万立方米/天,超过设计规模将近一倍,超负荷率达到80%。

从雨季运行情况来看,以设计规模大于100万m³/d 的A污水厂(服务范围以合流制排水体制为主)、设计规模小于100万m³/d的D污水厂(服务范围以分流制排水体制为主)为例,在不同降雨情况下,随着雨量增加,两者进水量都有增加,进水量均值与最大值均超过设计规模,A厂进水量最大值超负荷率最大值已达98%,D厂进水量最大值为设计规模的1.58倍,超负荷率(溢流)最大值可达60%。


除此之外,上海污水处理系统存在的第三个问题是目前的处理能力对瞬时达标的要求尚不适应,瞬时达标存在巨大压力。姚杰提到,以B污水处理厂为例,设计进水水量50万m3/d,但进水量中低于设计值的概率仅为6.4%,超过设计值1.2和1.4倍的概率为37.6%和10%。而污水处理厂的设计是按照24小时混合达标来考虑,在未超负荷的情况下,污水处理厂的瞬时达标就压力巨大;在面临进水量超负荷,同时水质有一定概率超设计值的情况下,更是不堪重负。


第四,姚杰表示,现有污水处理能力已经无法满足规划实施和重大工程建设需求。为了减少雨水污染,《上海市城市雨水排水规划(2017-2035)》讨论稿对初期雨水截流和合流制系统的截流倍数提出了更高的要求,同时,随着苏州河深层调蓄隧道、中心城区污水处理厂功能调整、污水干管互联互通等工程的推进,新增部分的污水量也需通过污水干线总管输送至末端污水处理厂进行处理。


二、国际先进城市经验借鉴


根据《上海市城市总体规划(2017—2035年)》,2035年,上海基本建成卓越的全球城市。为了实现这一目标,更好地解决上海污水处理系统所面临的问题,对标国际先进城市和国际目前水环境比较友好的城市,上海城投污水处理有限公司进行了一系列调研研究。会上,姚杰基于调研成果分享了国际污水处理厂的相关先进经验。


在亚洲地区,姚杰团队调研了韩国首尔、日本东京、中国香港、新加坡和上海五个国际性特大城市的污水处理厂情况。姚杰表示,目前,韩国首尔、新加坡和日本东京中心发达地区已经可以达到100%的污水收集率。在供排水规模对比方面,采用合流制排水系统的各典型国际城市(如韩国、日本)污水处理量普遍大于自来水供应量,而上海污水处理量小于自来水供应量。另外,整体来看,国际先进城市整体污水设计处理量普遍达到了污水实际处理量的1.3倍以上,上海(1.03)还存在较大差距。

在国际范围的大型污水处理厂中,姚杰团队调研了底特律、芝加哥斯蒂克尼、波士顿鹿岛、洛杉矶亥伯龙等美国四大污水处理厂,会上,姚杰通过具体的调研数据,从四大污水处理厂的地理位置,污水收集系统情况,处理尾水排放点,污水处理能力与主要设施,以及尾水排放标准等多维度进行了对比分析,并得出了相关结论。与此同时,姚杰还以世界最大的底特律污水处理厂为例具体分享了大型污水厂处理工艺和尾水排放监管情况。

姚杰认为,从国际先进城市污水系统调研可以看出如下几点:


1. 国际先进城市(如韩国首尔、新加坡和日本东京中心发达地区)污水收集率已经达到100%,上海污水收集率为93%,尚存在一定差距。


2. 在供排水规模对比方面,采用合流制排水系统的典型国际城市(如韩国、日本)污水处理量普遍大于自来水供应量,而上海污水处理量小于自来水供应量。

3. 国际先进城市整体污水设计处理量均包含部分雨季截流污水量,设计处理量普遍达到了污水实际处理量的1.3倍以上,上海(1.03)还存在较大差距。


4. 从处理水量规模来看,对比旱、雨季处理规模可知,美国四家大型污水处理厂的一级处理规模基本都达到了二级处理规模的两倍以上,雨季条件下,面对超出二级处理规模的污水量,都采取仅进行一级处理的处理方式。同时,具有一定调蓄功能,系统安全性高,可减少不确定因素造成的溢流,而且四家美国的特大型污水处理厂都编制了远期污水溢流控制计划(Long term CSOs Control Plan/ SSOs Control Plan),以期在未来逐步减少污水溢流量。


5. 美国四大污水处理厂水质排放标准采用了“州政府制定的共性指标+各厂制定的个性指标”的形式,根据各州水质情况和污水处理厂技术条件针对各家污水处理厂制定不同的水质监测指标,并颁发排放许可证;尾水浓度限值根据处理工艺、受纳水体水质目标等因素有所不同。


6. 通过不同尾水排放口排放雨季处理尾水,达到便于监管的目的。同时,不同尾水排放口的处理尾水污染物限值不尽相同,“晴雨不同标”。


三、上海中心城区处理能力思考


在分享了国际先进城市的经验后,姚杰结合上海的实际情况,对上海的污水处理能力提出了三点思考建议。


1. 污水系统形成多元调蓄模式


姚杰表示, 刚刚专家分享时也讲到,一场雨排放的污染负荷可能相当于污水厂运行一个月的污染负荷,上海每年的雨水排放量大大超过了污水处理厂能力,这样就有大量的污染进入河道,因此,建议加强污染负荷的消减,加强污水的收集和处理,建立多元的调蓄体系,做到前端调蓄和后端调蓄相结合,旱季污水做到全收集全处理,雨季做到多收集多处理。


2. 污水处理厂能力提升


为有效应对雨季最大水量,减少溢流率;根据前期初步研究,预测得到中心城区雨季初期雨水全处理的污水量约为旱季污水量的1.5倍,雨季雨水全处理的污水量约为旱季污水量的1.85倍以上;在污水厂预留调蓄容积,应对水量波动,并给未来发展留有余地。以上水量的提升,在处理初期雨水的同时,还可以有效应对进水水质波动,保证瞬时达标,还给污水处理厂的维修留下的空间。


3. 调整污水处理厂管理及考核模式


姚杰强调要把污染排放总量的控制作为最终目标,一是建议污水处理厂可通过污染物排放总量控制与即时样相结合的方式进行考核;二是可借鉴国际先进城市污水处理厂设置一级+二级处理工艺,处理雨水和旱流污水,并按照不同标准进行考核。


姚杰呼吁,新形势下,建议加强系统思维,优化顶层设计,实现污染物最大削减。



 
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