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我國鄉鎮污水處理模式的探討

鄉鎮在城鎮數量中占有較大比例,且呈分散型。根據《2019年城鄉建設統計年鑒》,2019年末全國建制鎮污水處理廠總數為10 650座,平均每個建制鎮建成擁有污水處理廠0.95座,污水日處理能力為1 874.88萬m^3。建制鎮污水處理率為54.43%,污水廠集中處理率為45.26%;2019年末全國鄉級污水處理廠總數為1 830座,平均每個建制鄉建成擁有污水處理廠0.58座,污水日處理能力為80.11萬m^3。與城鎮污水處理模式相比,鄉鎮污水處理存在以下問題:污水排放量小、污染物負荷變化范圍大、管網亟待完善、運營管理不夠科學等。因此,擬探索一種新型高效的鄉鎮污水處理及運營管理模式,即城鄉結合、項目公司介入、廠網一體、區域打捆模式,使日常運營操作更簡單,節省運營費用。通過調研上海、湖南、江蘇等地鄉鎮污水處理技術、運營管理及投融資模式,總結其相似點及優點,為我國鄉鎮污水處理與水環境改善提供較好的借鑒。


1 鄉鎮污水治理現狀


1.1 鄉鎮污水治理技術現狀及存在問題


我國各地城鎮化發展速度和模式具有差異,因此,針對鄉鎮污水處理和水環境治理模式的研究需關注各地的特點。鄉鎮污水設施規模較小,日處理量一般為幾~幾十t不等,且污水水質水量時變化系數較大。按照人口規模和服務范圍劃分為鄉鎮污水處理和農村污水處理2部分。鄉鎮污水處理設施絕大多數采用二級生化處理工藝,其主體處理工藝類型包括生物接觸氧化、氧化溝、AAO、AO、人工濕地、CAS(CASS/CAST)、曝氣生物濾池(BAF)、MBR、水解+AICS、SBR等。應用于農村生活污水處理工藝主要包括人工濕地、復合厭氧+人工濕地、接觸氧化+人工濕地、生態桶、自流增氧人工生態床和土壤滲濾等。上述污水處理工藝目前已較為成熟,存在的主要問題在于污水收集管網不配套,進水水質不達標,導致處理設施難以正常運轉。


1.2 鄉鎮污水運營管理現狀及存在問題


我國污水廠運營管理模式主要是傳統的事業單位運營管理模式和市場化運營管理模式2種,市場化模式包括公有水務公司運營模式、BOT運營模式、TOT運營模式和托管運營模式。在實際項目運行過程中,一般需將各種模式混合應用以達到較優化的運行效果。我國鄉鎮污水處理設施運行維護較差,一些處理設施初期運行時效果較好,但是后期缺乏專人管理和維護,管理人員技術力量也相對薄弱,導致污水處理設施運行情況變差。污水管網“重建設輕管理”的情況普遍存在,管網設施運行管理體制存在一定問題,已有管網的維護管理薄弱,沒有形成科學、系統、周期性的機制。


1.3 鄉鎮污水投融資模式現狀及存在問題


鄉鎮政府專項資金是污水處理項目的主要來源,也有少部分采取PPP模式籌建。在市場化模式占比不高的情況下,其他市場主體的資金很難進入鄉鎮污水處理設施領域。污水處理項目的投融資來源單一,可能造成企業運營管理不夠高效、投資效益低下。目前在東部沿海及經濟相對發達地區,鄉鎮污水處理市場化模式已有很多優秀范例。江蘇省泗洪縣鄉鎮及村居污水處理工程PPP項目,對23個鄉鎮、150個村居污水處理設施改建、擴建或新建;福建省龍巖市4個縣(區)鄉鎮污水處理廠網一體化PPP項目,采取廠網一體化模式,通過將31個鄉鎮污水處理廠及配套管網捆綁打包引入社會資本進行統一建設和運營來形成規模效益,提高社會資本參與程度;湖南省長沙縣18個鄉鎮污水處理工程,包括長沙縣16個鄉鎮污水處理廠的投資、建設、運營和管網等配套建設工程的建設、移交,以及原有2個污水處理廠的托管運營,該項目系統解決了長沙縣區域內分散的鄉鎮污水治理工程及其附屬設施的建設、日常的管理運營及資金瓶頸等問題。這些優秀案例的成果充分表明,加快我國鄉鎮污水處理發展的主要途徑是投資主體多元化、運行管理市場化。


2 鄉鎮污水處理模式


2.1 鄉鎮污水處理工藝分析


根據調研成果,總結各地鄉鎮污水處理工藝并提供借鑒經驗,按照人口規模和污水處理服務范圍劃分為鄉鎮污水處理和農村污水處理2部分。


(1)鄉鎮污水處理工藝


鄉鎮污水處理站(廠)進水水質總體較低,也給污水處理帶來一定的難度。鄉鎮污水處理廠工藝主要包括預處理、一級處理、二級生物處理及深度處理,為提高出水水質標準,需將二級生化反應階段進行多種技術的組合,提高生物法處理效果。目前,市場上有很多將多種工藝進行組合后的工藝設備,在實際運行中取得了較好的污水處理效果,出水水質可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準或者準地表IV類水標準。《云南大理州洱源縣(洱海流域)城鎮及村落污水收集處理工程》、《江油市方水鎮生活污水處理工程》等采用MBR法、改良MBR法處理工藝,設備及電器自控設計通過模塊化設計、工廠化制作、裝配化建造、自動化管理,污水處理裝置達國際一流質量標準;《貴州省遵義市新蒲新區鄉鎮污水處理項目》采用3D-RBC立體結構生物轉盤技術,有效加大了盤片的比表面積、豐富了生物相的種類,提高了系統的污水處理效率,增強了系統的運行穩定性;長沙縣黃花鎮污水處理廠和果園污水處理廠采用SMART-HRBC高效生物轉盤技術,該技術具有模塊化、標準化、建設周期短、運營成本低、易實現智慧運維等優點;其他還包括AAO工藝、接觸氧化法、SBR法等。工藝對比如表1所示。


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(2)農村污水處理工藝


農村污水進水水質濃度低,水量小,日變化系數較大,同時考慮到農村地區的技術經濟條件,農村污水處理工藝與鄉鎮污水處理站(廠)有所不同。為提高農村地區污水處理的運行可靠性和穩定性,可每戶設化糞池,廚房排水經隔油池預處理后排入管網。污水處理站主要采用生物法處理,生物法可采用以膜處理為主體工藝的一體化設備、凈化槽技術等。由于農村污水磷較難去除,可在生物法處理工序中投加吸附劑除磷,或者在生物處理系統后續串聯一套除磷設備,如離子交換除磷。


2.2 鄉鎮污水建設運營模式分析


根據調研結果,總結出適合鄉鎮污水建設運營的4種模式如下。


(1)城鄉結合模式


對于城區周邊的鎮區集中居民點可以采取城鄉結合的方式進行污水處理,在距離縣城最近的鎮區集中居民點建設規模不等的污水收集管網,污水收集后送至城區污水廠進行處理,實現城鄉資源共享。城鄉結合模式適合鄉鎮污水處理,不適合農村污水處理。


(2)項目公司介入


鄉鎮生活污水項目采用EPC+OM的建設運營模式,即在項目招投標階段初步選定幾家項目公司,通過調研所在地的污水處理現狀和規劃情況,提出適宜農村污水處理的具體技術,建設試點示范工程,由各鄉鎮參觀了解示范工程后因地制宜選擇具體的項目公司。江蘇省如東縣、新北區、宜興市、姜堰區均通過競爭性磋商方式,選擇一家或多家項目公司作為投資、建設、運營和管養單位。在這種模式下污水治理工作得到了穩步推進,但同時也存在工作進度偏慢、施工質量有待提升、污水收集不完全及宣傳力度不夠等共性問題。


(3)廠網一體化模式


采用“廠網一體”的模式,實行污水管網和污水處理站設計、施工、養護一體化招投標,明確養護責任,確保施工質量,重視后續養護。然而,目前很多地區的行業主管部門或鄉鎮政府,沒有足夠的人員和實力來運營管網。


(4)區域打捆模式


采用區域打捆的模式,以鄉鎮為單位,對生活污水處理項目集中打包,區域化、規模化整體推進。鄉鎮污水無論在設備、人員、藥劑和噸水耗電上都大為節省,污水處理規模越大,噸水運行成本越低,因此,在采用區域打捆的運作方式后,存在較可觀利潤空間。長沙縣18個鄉鎮污水處理工程屬典型的多鎮聯合、廠網一體、區域打捆模式。統一組織施工,污水收集管網和水廠同時施工,充分保證水廠運行;采用一個項目部統一管理,合理統籌安排施工人員,保證進度、降低施工費用。統一運營管理,在中心廠區設置集中控制中心,其他廠區運行數據、圖像適時上傳,集中監控,人員輪值巡檢。


上述4種模式均在上海市崇明區有具體實施項目,多種模式可同時適用于鄉鎮污水處理。對于鄉鎮污水處理廠(站)可采用項目公司介入、污水城鄉結合處理、廠網一體化建設運營的模式。對于不同的鄉鎮可采用“一鎮一標、區域打捆”的模式,介入的項目公司可以與各鎮政府簽訂特許經營協議,為企業污水處理費用的順利回收提供了保障。


2.3 鄉鎮污水投融資模式分析


通過調研,在各類政策如財政部《關于在公共服務領域深入推進政府和社會資本合作工作的通知》(財金[2016]90號)、《國務院辦公廳<關于創新農村基礎設施投融資體制機制的指導意見>》(國辦發[2017]17號)、《財政部住房城鄉建設部農業部環境保護部<關于政府參與的污水、垃圾處理項目全面實施ppp模式的通知>》(財建[2017]455號))的推動下,PPP模式逐漸應用到鄉鎮污水處理領域。PPP模式需明晰項目付費主體、付費來源、構建清晰的回報機制,實現可持續發展。鄉鎮污水處理項目進一步完善污水征收體系,同時積極爭取中央、省出臺的鄉鎮污水相關的政策補助、政策性貸款、支持性資金等。當地政府也可視具體情況從城市收取的污水處理費做一些財政轉移支付,用來支持鄉鎮污水處理項目,待鄉鎮污水處理市場較為成熟時,再由鄉鎮污水處理項目自給自足,從而促進鄉鎮污水處理模式的持續良性發展。


3 結語


上海、江蘇等東部地區鄉鎮污水處理率相對較高,最高可達89%,其鄉鎮污水處理經驗可以給欠發達地區或鄉鎮污水處理發展較為落后的地區提供借鑒。面對鄉鎮污水設施分散、單體規模小、缺少專業技術人員等特點,需針對性的技術工藝和相適應的建設運營與商業模式。在技術工藝的選擇上,探索資源能源循環利用,操控智能自動的鄉鎮污水處理利用技術,做到經濟且科學。鄉鎮污水處理廠(站)工藝主要包括預處理、一級處理、二級生物處理及深度處理,主體工藝一般包括MBR法、改良MBR法,高效生物轉盤AAO工藝、接觸氧化法、SBR法等工藝,或者將多種工藝進行組合。農村地區污水處理一般每戶設化糞池,廚房排水經隔油池預處理后排入管網,再接入污水處理站。農村污水處理站主要采用生物法處理,生物法可采用以膜處理為主體工藝的一體化設備、凈化槽技術等。在運營管理及投融資模式上采用城鄉結合、項目公司介入、廠網一體、區域打捆的模式,大大簡化了操作管理,節約運營成本,提高了系統的穩定性、可靠性和處理效果。城區周邊的鎮區集中居民點可以采取城鄉結合的方式進行污水處理;對于不同的鄉鎮可采用“項目公司介入、一鎮一標、區域打捆”的模式,統一組織施工,污水收集管網和水廠同時施工,充分保證水廠運行。


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