榆林市城镇污水处理存在问题的分析及对策措施

王 喆，卜龙利，冯奇奇，薛占山

(1. 西安建筑科技大学，陕西西安 710055;2. 榆林市环保局，陕西榆林 719000)

榆林市位于陕西省最北部，属暖温带和温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温为10 ℃，年温差范围达32.7 ～40.8 ℃。冬季寒冷，平均气温为-7.8 ～-4.1 ℃，结冻时间长。其次，干旱和风沙是榆林地区危害广、损失大、频率高的主要灾害，春季常有7 级以上大风，最大风力可达11 级，并伴随沙尘暴。榆林地区干旱缺水且生态环境脆弱，近年来随着榆林经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，工农业生产用水量以及排污量不断增加，因此榆林市各城镇污水处理厂的正常运行是保护当地水环境质量的重要举措之一，对当地水体污染治理有着重要意义。

近年来，榆林市的污水治理有了快速发展，城镇污水处理厂对解决水污染问题起到了不可或缺的作用，但是榆林地区冬季较低的水温和干旱并伴有大风沙的气候加大了污水处理厂达标排放的难度。与此同时，榆林北部地区经济迅猛发展，城市化和工业化进程不断加快，对供水的需求量也日益增大，由此导致污水的排放量也呈快速增加趋势［1，2］。国家“十二五”环境规划将污水处理率提升至85%，要求出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A 标准，提高了污水处理厂的出水水质，促使各污水处理厂需要进一步提标改造以达到国家要求［3］。截止目前，榆林市已建成投运13 座污水处理厂，经实地调研，各污水处理厂在运行中不同程度地存在着一些问题。下面通过对存在问题的分析，提出加强污水处理运行管理、解决污泥处置方向［4，5］和增加生物反应池管道循环加热等建议，以进一步提高污水处理效果，保护榆林市的水生态环境。

1 榆林市城镇污水处理现状

1.1 污水处理规模及排放标准

目前榆林市投产运行的13 座城镇污水处理厂，均为规模小于5 ×104m3/d 的中小型污水处理厂(如表1)，建厂时污水排放设计标准为GB 18918—2002中的一级B 标准。依照“十二五”环境规划要求出水执行GB 18918—2002 中的一级A 标准，榆林市的13 座污水处理厂均需要进行提标改造。

1.2 污水处理厂运行现状分析

从污水处理工艺来看，榆林市各城镇污水处理厂主要为充氧能力强、脱氮除磷效果好、能耗低的A/A/O 工艺和微曝氧化沟工艺;其次是占地面积小、运行控制高度自动化的SBR 工艺及其改良的循环式活性污泥法(CASS)工艺［6］。比较各种污水处理工艺的现场运行效果和运行稳定性，发现在SBR工艺基础上改良的CASS 系统性能稳定，耐冲击负荷，脱氮除磷效果好，且兼具SBR 工艺占地面积小、运营投资费用少等优点。由表1 可知榆林市13 座污水处理厂实际处理总水量为14.07 ×104m3/d，平均污水处理率达到75%，其中4 座污水处理厂超负荷运行，其余均在设计负荷范围内运行。超负荷运行的神木县污水处理厂二期工程已建成试运行，将很快解决超负荷运行问题。

榆林市的13 座污水处理厂进水均为雨污合流，其中有9 座污水处理厂处理城镇居民的生活污水和雨水，此外还有4 座污水处理厂接收部分工业废水、矿井废水、医院废水和磷脂厂废水(如表1)。雨污合流的原因与榆林的干旱缺水气候及节约管道建设资金等因素有关，但从长远角度考虑，在经济条件允许情况下应使雨污分流，以避免大雨等对污水处理厂的冲击破坏作用。

表1 榆林市污水处理厂处理工艺及相关参数表Tab.1 Treatment Process and Related Parameters of WWTPs in Yulin City

2 污水处理存在的问题

2.1 运行负荷不均衡

此次调研的13 座污水处理厂的平均运行负荷率只有76.5%。其中神木县生活污水处理厂、神木县锦界污水处理厂、定边县生活污水处理厂和靖边县污水处理厂超负荷运行，榆林城区污水处理厂满负荷运行;其余污水处理厂运行负荷率都低于70%，其中清涧县污水处理厂的运行负荷率只有33.3%。具体分析有以下几个问题:一是污水收集管网覆盖存在死角。榆林市各污水处理厂只是收集县城部分小区的污水，而周边城镇的污水有直排和自然蒸发等问题，使污水未进入管网进行收集;其次部分污水处理厂在建成运行后由于收集管网建设资金投入不足，使应收集的城镇污水不能全部收集到污水处理厂进行处理，导致污水处理厂处理效能低下，未达到应有的处理能力。二是污水处理厂未建调节池，导致白天进水量过大，处理不了而出现污水超越溢流现象;夜间进水量又极少，污水处理量不足而能耗过大。三是榆林市部分县城地处山沟之间，人口少且分散居住，用水量小而污水收集率低，引起污水处理厂运行负荷严重偏低，造成一定的资产损耗与设备浪费。

2.2 水质达标困难

榆林市政府积极响应国家“十二五”环境规划，将现有污水处理厂出水水质要求提高至GB 18918—2002 中的一级A 标准，导致部分污水处理厂在保证排水水质达标方面遇到困难。原因有以下几点:一是榆林市地处陕西北部，冬季风沙大导致污水处理厂来水泥沙含量高，造成出水SS 含量偏高;冬天进水温度低，污泥沉降性能变差、易于膨胀，导致污水处理效果差，出水中有机物、氨氮和总磷浓度偏高。二是有的污水处理厂在夜间来水量小甚至没有来水时，生物池表面冬季发生结冰现象，由此加大了污水处理厂冬季污水处理的难度。三是污水处理厂进水水质不稳定，过去污水处理厂主要是处理居民生活用水，近年来随着经济的发展，企业增多，尤其是一些小工厂、饭店、洗浴中心废水的进入，严重影响了污水处理厂的进水水质，并且政府无法消除偷排漏排的现象，这无疑加重了污水处理厂的运行负荷，严重影响污水处理效果，使出水水质难以达标。

2.3 污泥处置与再利用困难

目前，榆林市城镇污水处理厂普遍采用活性污泥法及其各种变形工艺，进厂污水中的大部分污染物通过生物转化为污泥去除。由于污水厂污泥产量大，若任意堆放而不进行有效的处理与处置将对环境造成二次污染，进而对人类以及动植物造成较大的危害。现如今，榆林市各污水处理厂污泥处置一直没有找到合理有效的解决办法，虽然在污泥利用方面有好的想法，例如与农民合作将污泥作为肥料，然而由于污泥产生量过大且污泥易滋生虫害等原因而使这一想法得不到实现。尽管污泥中含有植物营养素而富有肥效，但含病原菌及寄生虫卵较多，其性质不稳定而易腐化发臭;二是污水处理过程中许多有害物质富集到污泥中，譬如重金属和有毒有害有机污染物等;三是污泥含水率高而不易脱水。上述问题的存在是造成污泥处置与再利用困难的原因。

2.4 污水处理设备损坏严重

榆林市多数污水处理厂露天安装的设备腐蚀严重，譬如在格栅间、生化池存在设备不同程度的腐蚀现象;室内格栅间和曝气池产生的一些对呼吸道和眼部刺激的气体也对设备造成了腐蚀;部分污水处理厂进出水在线监测设备经常损坏，无法持续完成对污水厂进出水水质的在线监测任务;榆林市全年风沙较大，而污水厂是雨污合流进水，故进水砂渣过多，格栅效果较差，使得污水提升泵经常堵塞。

2.5 管理模式制约

榆林市现运行污水处理厂多采用BOT、TOT 和EPC 等管理模式。其中一些由政府运行的污水处理厂，虽然资金投入及时，厂房设施建设良好，但由于职工数量庞大，专业素质低，没有完善的管理体制，造成职工工作积极性不高，工作态度懒散，责任心不强，设备损坏也无人及时维修等问题。而BOT、TOT等管理模式下的污水处理厂，职工数量相对较少，能将更多的资金用于专业人员的培训、仪器设备的更新换代和保养维护等关键环节;个别环保运营公司为了节省污水处理成本，促使企业利益最大化，在污水厂运行过程中不开或少开高能耗设备，比如鼓风机非正常运行、生物池曝气间歇工作、紫外消毒间歇运行甚至不运行，导致污水厂污水处理效果不理想，出水不能完全达标。

3 对策与建议

3.1 加强管理均衡处理负荷

由于榆林市多数污水处理厂日进水量不稳定，建议各污水厂在进水口处加建调节池储存污水，协调各污水处理厂污水泵站，使提升泵站定时分时段有序地提水，均衡污水处理厂白天和夜间的处理量。

其次，应增加资金投入，重点解决污水收集管网的建设。根据榆林市自身情况，可采取管网配套建设的市场化运作，融社会资金，有序建设污水管网。这样既可以有效解决政府投资不足、配套管网建设滞后的问题，又可以解决污水管网配套管理不善的问题。以此确保污水收集能力的最大化，从而提高污水处理厂的污水处理率。

此外，应积极协调相关部门进行沟通和调研，组织专家从技术角度深入查找部分污水处理厂实际处理量达不到设计处理量的原因，全面进行科学设计，改造那些未达到设计能力的污水处理厂，进一步提高污水处理效果;对于那些运行负荷率低于50%的污水处理厂，在进水量较小时，污水厂可选择停运一组污水处理设施来调整运行和降低成本;针对榆林市个别污水处理厂超负荷运行的情况，建议投建二期工程以增大日处理量。例如神木县生活污水处理厂的二期扩建工程，采用CASS 工艺，日处理量较一期工程增加30 000 m3/d，该工艺生物部分共建成4个CASS 池，实行进水2 h，曝气2 h，沉淀1 h，出水1 h 的周期，有效减轻了污水处理量的增加给污水厂带来的超负荷运行的影响，并且使出水水质满足GB 18918—2002 中的一级A 标准。

3.2 改革创新加强处理效果

榆林市各污水处理厂在处理冬季气温低导致污水厂进水水温低的问题上，可以学习借鉴米脂县污水处理厂，在厂区自建锅炉，以初沉隔油池池体两端沿池壁建造盘管给污水加热的方式来提高冬季生物池的水温，以减少气温对污水生物处理效果的影响。对于出水TP 超标的问题，可以采用化学混凝沉淀法辅助除磷以确保总磷达标排放;冬季时，可通过加大曝气以适当提高好氧池的溶解氧和通过延长污泥龄以提高污泥浓度从而确保出水氨氮的达标。另外鼓励榆林市各污水处理厂与相关科研技术单位合作，研究适合北方寒冷气候的污水处理工艺和耐寒菌株以提高污水处理效果。

3.3 加强污泥安全处置工作

随着榆林市各区县污水量的增加，污泥产量也在连年增长，污泥处理与处置问题已然迫在眉睫。加之社会用地的日益紧张和潜在的环境污染问题，传统的污泥处置方法，比如填埋法，已经不符合现实的要求。作为污水处理厂的伴生产物，污泥中含有大量的有机物、氮、磷等营养物质，经过适当处理，可以变废为宝。因此，城镇污水处理厂污泥处理与处置应遵循“减量化、稳定化、无害化、资源化”的处置原则［7］，把“资源化”作为污泥处置的最终目标。

榆林市城镇污水厂污泥处理的资源化是解决污泥的最终出路。几种新兴的利用方式可作参考:一是土地利用，比如用作农林堆肥和土壤修复等;二是建材利用，比如制砖、水泥、陶粒和其他新型材料;三是能源利用，比如将污泥油化或者制煤;四是可以将污泥做成改性吸附材料、降解塑料和动物饲料等。

3.4 采取有效措施减轻设备损坏

由于榆林市大部分污水处理厂处理的污水多以生活污水为主，因此厂区空气中硫化氢气体的含量较高，而硫化氢气体对金属铜的腐蚀性很强，对人体健康也有一定的危害。由于这种有害气体对机电设备的影响和人体健康的危害是无法避免的，因此我们只有尽量采取措施以减轻其影响。譬如可将室外露天安装的设备采用气密性良好的防水型元件进行包裹;在电气设备和线路集中而腐蚀性气体存在较多的地方，比如泵房、配电房等，可在地面建孔洞通气，并在建筑物的高处引风对流冷却，让建筑物内部空间较外部空间保持正压，以使内部有害气体流出并阻止外部有害气体进入。

对于污水处理厂的在线监测设备，污水厂应购置性能稳定的仪器，再组织专业技术人员学习仪器的操作与使用，尽量减少仪器的故障和由人为操作引起的破坏。榆林地区常年风沙较大，而且污水厂进水雨污合流，建议污水厂在进水口处细化格栅，在沉砂池部分提高砂水分离效果，使来水中的泥沙能尽可能多的分离，以保证提升泵不被泥沙堵塞。

3.5 推进市场化的建设和运营

近年来，榆林市各污水处理厂积极与具有污水处理资质的环保公司进行广泛合作，目前该模式下的污水处理厂运行状况基本良好。建议今后全面放开污水处理市场，大力推行BOT、TOT 等污水运行模式，积极推进污水处理的市场化，努力提高污水处理效果。

［1］杨勇，王玉明，王琪，等.我国城镇污水处理厂建设及运行现状分析［J］.给水排水，2011，37(8):35-39.

［2］王菲，杨国录，刘双林，等.城市污泥资源化利用现状及发展探讨［J］.南水北调与水利科技，2011，11(2):99-103.

［3］傅涛，全新丽.城市污水处理厂的环保监管［J］.环境经济杂志，2007，42(6):43-44.

［4］秦翠娟，李红军，钟学进.我国污泥焚烧技术的比较与分析［J］.能源与环境，2011，30(1):52-56.

［5］ Xu G R，Zhou J I，Li G B. Stabilization of heavy metals in ceramsite made with sewage sludge［J］. Journal of Hazardous Materials，2008，152(15):56-61.

［6］陈清后.新型SBR 工艺处理生活废水的研究［J］.华东理工学院学报，2006，29(3):257-260.

［7］寇青青，朱世云，覃宇，等.污泥减量化技术进展［J］. 净水技术，2012，31(6):4-8，13.