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国际常用污水处理指标及其适用性分析

2019/11/18 10:32:06 来源:给水排水 作者: 阅读数:31次

污水处理监管指标对行业管理的健康发展起到至关重要的引导和指挥作用。分析国际常用污水处理指标的内涵、优势及其在我国的适用性,研究提出国际常用指标在我国推广应用还需考虑纳管管理、管网质量、流动人口、统计方式等问题,建议我国在监管指标的设置上“质”、“量”并重,采用污染物收集处理总量与污染物产生总量比值的方式核算污水收集处理效率。

 

引言

我国城镇污水处理起步于20世纪70年代,根据住房和城乡建设部《中国城市建设统计年鉴》,1985年前我国仅建成51座城市污水处理厂,设计总处理能力154万m3/d,20世纪90年代,随着国债资金投入的加大以及污水处理工艺技术的快速发展,污水处理在地级以上城市逐渐得到普及,到2017年,我国的污水处理率已从1991年的14.86 %跃升为94.54 %,污水处理率作为污水处理行业监管统计的核心指标在规划和行业监管中发挥了重要指导作用。然而,高污水处理率背景下黑臭水体等水环境问题并未得到根本性改善;污水处理厂进水水量逐年上升,进水浓度却逐年下降,污染物收集效率不高问题凸显;从行业监督管理的角度,污水处理率未来可增长的空间十分有限,不利于污水收集处理效能提升目标的实现。因而,进一步规范城市基础数据统计体系和寻求新的监管指标成为重要研究方向。

国际上评价污水收集、处理水平的指标相对比较成熟,一直以来联合国统计司均采用“污水收集系统受益人口比重(Population connected to wastewater collecting system)”和“污水处理厂受益人口比重(Population connected to wastewater treatment)”对其成员国例行统计,同时这两个指标也是欧盟、美国等诸多发达国家广泛使用的评价污水收集和处理水平的重要指标。近年来,我国污水处理行业也出台了一系列考核管理办法,绩效评估水平和精细化管理程度不断发展并日趋完善,但目前还未采用上述两个指标,联合国统计司网站上显示我国最近一次统计两个指标的数据是2004年,因此,综合考虑我国现阶段污水处理行业监管的实际需要并逐步推进与国际统计方式接轨至关重要,本文探讨两个指标在我国进行统计实施的可行性,并针对指标的应用提出对策建议,以期为我国城镇污水处理行业监督管理指标体系的完善提供参考。

 

1、国际常用指标内涵及优势分析

污水收集系统受益人口比重主要是指接入污水收集系统的人口比重,即排水接入城市市政排水管网或管渠的人口占总人口的比重,主要目的是为了评估污水是否有效得到收集,评价排水管网等市政基础设施的覆盖和普及情况,其评价目标与我国采用的污水收集率指标类似,该指标针对收集环节,也就是说经收集的污水可以送到处理厂,也可以不经处理而排放到环境。污水处理厂受益人口比重主要是指接入污水处理厂的人口比重,即城市排水户所排放污水接入城市下水道,并最终进入城镇污水处理设施的人口占总人口比重,作为管网输送至后续处理环节的评价指标,用以评价产生的污水被收集后是否得到有效处理,而非直接流入自然水体,其评价目标与我国一直沿用的污水处理率指标类似。

我国采用的污水收集率和污水处理率指标的含义和计算方式与国际常用指标不同,其中污水收集率是污水排放总量与污水收集总量的比率,污水处理率是污水处理总量与污水排放总量的比率,两者均通过水量的收集、处理情况作为评价要素;国际常用的污水收集系统受益人口比重和污水处理厂受益人口比重从设施是否满足用户实际需求的角度表征城镇污水收集和处理效率,以人口作为评价要素。

整体来看,国际常用的两个指标通过人口比重的评价方式具有如下优势:一是含义和计算方式简单明了、易于理解,推广和使用基本不需要复杂的培训过程;二是人口增长变化情况相对容易掌握,且具有较强的可持续性,有利于预测未来发展趋势。三是不以“水量比”进行直接评价,一定程度上可以规避管网渗漏、雨水和地下水等“非污水”进入收集处理系统对指标计算结果的影响。

 

2、我国与发达国家污水处理水平对比

1)我国污水处理所处水平

根据联合国统计司网站2011年公布的各国污水收集系统受益人口比重和污水处理厂受益人口比重数据,共涵盖近百个(97个)国家和地区,关于我国的最新统计数据是2004年。2004年,我国的污水收集系统受益人口比重为45.67%,污水处理厂受益人口比重为32.55%,两项指标均处于20.01%~40.00%这个数据区间内,属于由低到高的第二层次范围。

我国与发达国家或地区2004年污水处理水平进行对比如图1,20个国家或地区中已有15个国家或地区的污水收集系统受益人口比重超过80%,13个国家或地区污水处理厂受益人口比重超过80%,其中摩纳哥和新加坡两项指标均已接近100%。

2)发达国家污水处理水平

德国、美国、日本等发达国家1990年以来污水收集系统受益人口比重和污水处理厂受益人口比重两项指标的变化情况见图2。从两项指标所处的水平来看,截止到各国数据获取年份,2013年德国的污水收集系统受益人口比重和污水处理厂受益人口比重分别为96.16%和99.99%,污水收集系统受益人口比重自1995年以来超过90%,污水处理厂受益人口比重自2007年以来已基本接近100%;2015年,日本两项指标均为77.8%;2012年,美国两项指标分别为75.4%和75.5%,到2013年达到96%。从两项指标的增长幅度来看,日本增长幅度较大,1990年到2015年两项指标均增长了33.8个百分点;美国增长幅度相对较小,1992年到2012年两项指标均增长了5.5个百分点。从两项指标的重合性来看,自1998年后的统计数据中,德国污水收集系统受益人口比重均小于污水收集系统受益人口比重,与德国不同,日本和美国两项指标的数据基本是一致的。可见发达国家对于污水收集和处理系统效率的评价指标早在1990年左右就已经开始使用,并逐年增长和完善。可以看出,德国、美国、日本等发达国家城市的污水收集处理系统相对较为完善,但美国、日本的污水收集系统受益人口比重和污水处理厂受益人口比重并未处于很高的水平。

3)我国与发达国家污水处理指标与水平的对比

与发达国家不同的是,我国对污水收集系统设施能力和效率水平的评估相对较少,污水收集率指标虽然有明确的计算方法,但污水排放量和污水收集量数据却很难准确测量和统计。污水处理率一直以来作为反映污水处理水平的指标发挥了重要作用,但随着污水处理设施服务范围的扩大,污水处理率指标的不适应性日渐突出。

我国污水处理率水平自2003年以来呈现较大幅度的增长,到2014年已超过90%,且仍呈现逐年增长的趋势(见图3)。若以污水处理率和污水处理厂受益人口比重指标对应的话,我国的污水处理水平已与德国相当,但从人均排水管道长度数据来看,2013年,德国人均排水管道长度为7.14 m/人,而我国按照城区总人口测算得到的人均排水管道长度为1.07 m/人(见表1),人均占有量远低于德国;从污水处理厂对污染物收集处理情况来看,我国污水处理厂的进水平均污染物浓度远低于德国。与日本比较,我国的污水处理率高于日本污水处理厂受益人口比重,而从设施规模来看,2012年日本的污水管网总长度为45.39万km,年污水处理总量144.6亿m³,管网长度与2012年我国排水管道长度基本持平,排水管道密度超过20~30 km/km²,污水处理总量约为我国的1/3。与美国比较,我国的污水处理率高于美国污水处理厂受益人口比重,2013年,美国的污水管网总长度达128.7万km,排水管道长度约为我国的2.7倍。可以看出,我国较高的污水处理率并不能表明污水处理设施能力和运行效率的高水平。

 

3、国际常用指标在我国的适用性分析

1)部分城区纳管情况难以掌握

目前,我国很多城市对污水纳管尤其是老旧城区的纳管信息掌握不清楚,难以准确统计接入污水收集系统的人口数。一方面,我国在快速城镇化进程中仍然存在地下管网欠账,许多城市还存在大量空白区,且空白区面积、排水量、排水人口等数据并不掌握,即使在管网设施相对健全的地区,也并不能完全掌握排水户的纳管情况及排水走向,很多老旧小区、沿街商户、大排档等污废水的接驳缺乏规范化管理。另一方面,目前很少城市实现了“厂网一体”运营管理模式,居住小区内部管网、市政管网、污水处理厂的运营维护主体不一致,也是导致污水接驳情况底数不清的重要原因。

2)管网缺陷导致无效接管

污水在管网中的输送过程也是关系到污水能否有效接管的关键环节,排水户排放的污水接入管网且最终被污水处理厂处理才算真正接管,因此,管网缺陷问题可能导致实际接入污水处理厂的人口数统计不准确。而目前我国很多城市排水管网建设质量不高,运行维护管理不到位,年久失修等原因导致的管网存在破裂漏损,可能造成污水在运输过程中渗漏,管网错接混接导致污水通过雨水管道直排水体。

3)服务范围与人口对应性较差

人口流动造成污水收集处理设施实际服务人口数据统计不准确。随着我国城市化进程的不断推进,一些中小城市人口选择到大城市工作生活,但户籍统计却仍保留在原有城市,根据2017年《中国城市建设统计年鉴》登记的广州暂住人口总数达540万人,而其常住人口数为644万人,东莞暂住人口数439万人,常住人口211万人,可见暂住人口数量不可小觑。因此,流动人口的统计也是影响污水收集处理设施服务人口准确性的重要因素。

4)非居民家庭排水的统计方式

餐饮、工业、商业等非居民家庭排水产生的污水核算成人口当量也是指标计算的难点。这类排水户的污水排放和居民家庭排水的计入方式不同,无法通过户籍人口数统计,且污水排放量和污染物浓度均有较大的不确定性。

 

4、我国污水收集处理效率的评价方法推荐

鉴于我国现有污水收集处理效率评价指标的指导作用减弱,尤其污水处理率是一个仅通过污水量核算的指标,而现阶段国际常用的污水收集系统受益人口比重和污水处理厂受益人口比重在我国应用还有一定障碍,综合考虑我国污水收集处理设施的现状,从提高城市污水收集和处理系统的“质量”入手,实现污染物“质”与“量”的结合,建议采用污染物收集处理总量占污染物产生总量比重的方式核算污水收集处理效率,其中污染物产生总量按照城市人口与人均污染物产生总量乘积计算,污染物收集处理总量按照城市污水处理厂污水处理总量与污染物浓度乘积计算。

 

5、结语

(1)国际常用的污水收集系统受益人口比重和污水处理厂受益人口比重指标通过“人口比”的计算方法较“水量比”更有优势,能更好的反映污水收集和处理的实际情况。

(2)与发达国家相比,我国污水处理水平还存在一定的差距,但仅通过我国现有评价指标很难客观反映真实水平。

(3)提高我国污水处理行业监管指标的管理水平,与国际指标接轨还需要综合考虑纳管管理、管网质量、流动人口、统计方式等多方面问题。

(4)根据我国污水收集处理设施的现状,评价指标应综合考虑“水质”和“水量”的影响,推荐采用污染物收集处理总量占污染物产生总量比重的方式核算污水收集处理效率。