黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理可持續(xù)發(fā)展策略

陶相婉，邵宇婷，劉廣奇，黃 悅，王洪臣，祝 成

(1. 中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100037；2. 中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100872；3. 中規(guī)院〈北京〉規(guī)劃設(shè)計有限公司，北京 100044)

黃河是中華民族的母親河，黃河流域在我國生態(tài)安全和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)全局中具有舉足輕重的戰(zhàn)略地位[1]。加強黃河流域城鎮(zhèn)污水處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，是深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)、推進黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。目前，城鎮(zhèn)污水處理補短板、提質(zhì)增效等方面研究多集中于城市和縣城[2-5]，建制鎮(zhèn)是連接城市、輻射鄉(xiāng)村的重要節(jié)點，亟待進一步聚焦建制鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀特征，突出問題導(dǎo)向，堅持系統(tǒng)觀念，科學(xué)推進設(shè)施建設(shè)和可持續(xù)運行。因此，本文從動態(tài)發(fā)展的視角分析了黃河流域9省(區(qū))建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀，并對部分建制鎮(zhèn)設(shè)施實際運行情況進行實地調(diào)研，科學(xué)研判現(xiàn)存問題及主要原因，為提升黃河流域建制鎮(zhèn)污水收集處理水平提出措施建議。

1 現(xiàn)狀和特征

1.1 污水處理規(guī)模

截至2019年底，沿黃9省(區(qū))共有建制鎮(zhèn)6 683個，建成區(qū)常住人口0.51億，供水普及率為87.62%[6]?！笆濉逼陂g，在西部大開發(fā)、中部崛起、黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展等國家重大戰(zhàn)略引導(dǎo)下，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)快速推進。污水處理廠個數(shù)、對生活污水處理的建制鎮(zhèn)比例、污水處理總能力等較2015年大幅提升(表1)。

表1 黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理基本情況Tab.1 Current Situation of Wastewater Treatment in Administrative Towns in Yellow River Basin

隨著我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，建制鎮(zhèn)污水排放量逐年增加，雖然遠(yuǎn)小于城市污水排放量，但已接近縣城污水排放規(guī)模[7]。然而，與流域內(nèi)縣城相比，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理短板明顯(圖1)。2019年，沿黃9省(區(qū))建制鎮(zhèn)污水處理和管網(wǎng)建設(shè)投資僅占建制鎮(zhèn)市政基礎(chǔ)設(shè)施總投資的16.3%，僅為縣城的60%[6]。截至2019年底，沿黃9省(區(qū))約40%的建制鎮(zhèn)不具備污水處理能力，其中，黃河上、中游地區(qū)，青海、內(nèi)蒙古、山西等省(區(qū))對生活污水進行處理的建制鎮(zhèn)不足30%。設(shè)施總量不足，仍是黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理的突出特征。

圖1 2019年黃河流域縣城和建制鎮(zhèn)污水處理能力Fig.1 Wastewater Treatment Capacity in Counties and Towns in Yellow River Basin in 2019

1.2 設(shè)施分布

受上、中、下游自然地理條件、經(jīng)濟發(fā)展水平、治理需求和財政能力等差異影響，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理廠及配套管網(wǎng)等設(shè)施分布具有不均衡性。

1.2.1 已建污水處理設(shè)施分布

在設(shè)施數(shù)量分布方面，沿黃9省(區(qū))建制鎮(zhèn)污水處理廠平均分布密度為0.53個/(萬人)[6]，低于全國平均水平，最高為四川[1.37個/(萬人)]，最低為青海[0.09個/(萬人)]；在處理能力建設(shè)方面，沿黃9省(區(qū))建制鎮(zhèn)人均污水處理能力為159.5 L/(人·d)，遠(yuǎn)低于全國建制鎮(zhèn)平均水平[238 L/(人·d)]，最高為山東[314.1 L/(人·d)]，最低為甘肅[77.1 L/(人·d)]，不足全國平均水平的1/3。建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施數(shù)量和能力分布存在十分明顯的地區(qū)差異性，中、下游地區(qū)優(yōu)于上游地區(qū)(圖2)。

圖2 2019年黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施分布Fig.2 Distribution of Wastewater Treatment Facilities in Administrative Towns in Yellow River Basin in 2019

1.2.2 已建排水管道暗渠分布

在設(shè)施總量方面，沿黃9省(區(qū))建制鎮(zhèn)排水管道和暗渠總長度位居前3的是山東、河南、四川，均為黃河流域經(jīng)濟發(fā)展水平相對較好的省份。2019年，全國建制鎮(zhèn)排水管道暗渠密度為6.95 km/km2[6]，黃河流域僅4省超過全國平均水平(圖3)。流域內(nèi)9省(區(qū))排水管道暗渠密度排序與人均污水處理能力排序差距較大，說明污水收集設(shè)施與處理設(shè)施建設(shè)不匹配現(xiàn)象突出。

圖3 2019年黃河流域建制鎮(zhèn)排水管網(wǎng)建設(shè)Fig.3 Construction of Drainage Network in Yellow River Basin in 2019

1.3 污水處理成效

近年來，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理規(guī)模顯著增長，但污水收集處理效率普遍不高。2019年，沿黃9省(區(qū))建制鎮(zhèn)污水處理率僅為47.8%[6]，同期全國建制鎮(zhèn)污水處理率為54.4%、縣城為93.5%、城市為96.8%。2015年—2019年，除個別省份外，各省(區(qū))建制鎮(zhèn)污水處理率增幅不大(圖4)。污染物不能被有效收集處理，對黃河流域生態(tài)環(huán)境保護造成較大壓力。

圖4 2015年、2019年黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理率Fig.4 Treatment Rates of Domestic Wastewater in Administrative Towns in Yellow River Basin in 2015 and 2019

2 突出問題

基于黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀和特征分析，本研究結(jié)合自然地理條件和區(qū)域水環(huán)境狀況，選取34個建制鎮(zhèn)，圍繞污水收集和處理設(shè)施建設(shè)水平、運行效果、投資和成本等方面，開展實地調(diào)研。其中，上游地區(qū)8個鎮(zhèn)，中游地區(qū)11個鎮(zhèn)，下游地區(qū)15個鎮(zhèn)(圖5)。以總體分析與現(xiàn)場調(diào)研相結(jié)合方式，進一步識別黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理的問題和難點。

2.1 盲目建設(shè)問題頻現(xiàn)

2.1.1 缺乏系統(tǒng)規(guī)劃

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在近年多重政策利好形勢下，不少建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)盲目貪大，設(shè)計污水處理能力和空間格局、產(chǎn)業(yè)布局脫節(jié)，造成能力閑置和資源浪費[8]。例如:黃河下游某建制鎮(zhèn)，污水處理廠設(shè)計規(guī)模為2萬m3/d，但實際人口增長和產(chǎn)業(yè)發(fā)展遠(yuǎn)低于預(yù)期，運行規(guī)模不足0.2萬m3/d;黃河中游某建制鎮(zhèn)，常住人口約7.3萬，污水處理廠設(shè)計規(guī)模為6萬m3/d，超過實際需求3～4倍。

2.1.2 工藝選擇慣性復(fù)制

目前，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理工藝以活性污泥法為主，占80%以上。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，設(shè)施工藝選擇具有較強的慣性復(fù)制特點。黃河上、中、下游自然地理條件差異性大，尤其是上游高海拔地區(qū)，更需要強化工藝的適用性，不能簡單套用常用工藝。黃河上游某建制鎮(zhèn)，采用AAO處理工藝，低溫高寒缺氧氣候嚴(yán)重影響污水處理系統(tǒng)中微生物的活性，已建污水處理設(shè)施無法正常有效運行。黃河下游某縣，整體推進建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)，同批建設(shè)多個污水處理廠，均采用AO處理工藝。其中，某建制鎮(zhèn)建有多家化工、印染等企業(yè)，污水處理廠同步處理達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水和收集的生活污水，進水成分復(fù)雜，現(xiàn)狀工藝難以滿足同步脫氮除磷需求，不能確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2.1.3 排放標(biāo)準(zhǔn)“一刀切”

提供出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的受調(diào)研建制鎮(zhèn)中，80%以上執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，僅2個鎮(zhèn)執(zhí)行一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，4個鎮(zhèn)執(zhí)行二級排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，個別建制鎮(zhèn)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)IV類水標(biāo)準(zhǔn)?？傮w而言，鎮(zhèn)級污水廠執(zhí)行GB 18918—2002一級A標(biāo)準(zhǔn)居多，普遍存在“一刀切”現(xiàn)象，個別建制鎮(zhèn)要求污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)和地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接軌，從經(jīng)濟條件和技術(shù)水平來看有待進一步研究。

2.2 管網(wǎng)建設(shè)短板明顯

2.2.1 “重水廠輕管網(wǎng)”意識嚴(yán)重

建制鎮(zhèn)低層獨院住宅居多，污水源頭較分散，收集難度大[9]，需要建設(shè)較長的支狀管線，并提高敷設(shè)密度。但是，受認(rèn)識不足、資金缺乏等因素影響，大部分建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)“重廠輕網(wǎng)”，優(yōu)先建設(shè)污水集中處理設(shè)施，導(dǎo)致收集管網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后，存在大量污水收集空白區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，2019年，沿黃9省(區(qū))建制鎮(zhèn)排水管道暗渠密度遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)爻鞘泻涂h城水平，比長江經(jīng)濟帶建制鎮(zhèn)低13%(圖6)。

圖6 2019年排水管道暗渠密度Fig.6 Density of Drainage Pipelines and Channels Network in 2019

2.2.2 投資強度亟待提升

污水處理設(shè)施建設(shè)中，管網(wǎng)建設(shè)投資一般為處理廠建設(shè)投資的3倍左右[7]。2019年，沿黃9省(區(qū))建制鎮(zhèn)排水設(shè)施建設(shè)投資為82.5億元[6]，其中，管網(wǎng)建設(shè)投資為29億元，僅為污水處理廠建設(shè)投資的54.3%，管網(wǎng)建設(shè)存在較大的資金缺口(圖 7)。在建制鎮(zhèn)建設(shè)資金來源中，中央、省級和市縣財政資金投入超過一半，融資方式單一、資金投入不足是造成管網(wǎng)建設(shè)滯后的關(guān)鍵因素。

2.2.3 污水處理廠運行效率低

(1)運行負(fù)荷普遍偏低

污水管網(wǎng)的建設(shè)完備程度是決定生活污水能否有效收集的關(guān)鍵因素。污水管網(wǎng)建設(shè)與處理設(shè)施規(guī)模不匹配，直接影響污水收集量和污染物收集率。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，調(diào)研鎮(zhèn)中1/3以上的污水處理廠運行負(fù)荷不足50%(圖8)，黃河中游某建制鎮(zhèn)污水廠運行負(fù)荷率僅為6%。

圖8 黃河流域部分調(diào)研鎮(zhèn)污水處理設(shè)施運行狀況Fig.8 Operation of Wastewater Treatment Facilities in Some Surveyed Towns

(2)污水處理廠進水可生化降解有機物濃度低

部分建制鎮(zhèn)污水處理廠進水CODCr高于600 mg/L，均為同步處理工業(yè)廢水和生活污水的處理廠，但該類型污水可生化性差，難降解有機物成分較多，影響脫氮除磷效果。只處理生活污水的處理廠，通常進水CODCr不足100 mg/L。

2.3 重建設(shè)輕管理

2.3.1 缺乏專業(yè)運維

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，黃河流域超過60%的建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施不具備遠(yuǎn)程監(jiān)控運行能力，絕大多數(shù)污水處理設(shè)施存在專業(yè)維護不到位、技術(shù)人員配備不足、運行管理粗放等問題，致使故障多發(fā)，難以保障設(shè)施穩(wěn)定運行。同時，不少設(shè)施未安裝在線監(jiān)測設(shè)備，日常監(jiān)管真空，難以確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

2.3.2 運行難以持續(xù)

據(jù)了解，黃河流域建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施運行費用大部分依靠地方財政，由于運行成本相對較高，收益性差，社會資本投入意愿不強。單個污水處理廠設(shè)施規(guī)模小、運行負(fù)荷低，難以形成規(guī)模效應(yīng)，且由于處理廠進水COD低，部分設(shè)施需外加碳源和藥物，增加運行成本。同時，受到諸如間歇供水、供水無法計量、用戶支付意愿不足等現(xiàn)實因素影響，多數(shù)建制鎮(zhèn)難以按時收繳污水處理費[10]。據(jù)調(diào)研，已投入運行的污水處理設(shè)施t水平均處理成本一般為2～4元/m3，是城市污水處理廠的3～5倍[5]。黃河上游某建制鎮(zhèn)，屬于剛脫貧的欠發(fā)達(dá)地區(qū)，新建污水處理廠規(guī)模為0.5萬m3/d，投資為6 530萬元，污水處理成本達(dá)6元/m3，財政每年需補貼運行費用為160多萬元。

3 建議

3.1 科學(xué)規(guī)劃布局，強化技術(shù)支撐

進一步強化頂層設(shè)計。國家層面出臺黃河流域城鎮(zhèn)污水處理實施方案，完善由城市向建制鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村延伸覆蓋的污水處理基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。省級部署、市縣負(fù)責(zé)，按照“城旁接管、就近聯(lián)建、獨建補全”原則，統(tǒng)籌考慮周邊市縣或相鄰村鎮(zhèn)，研判把握本地城鎮(zhèn)化發(fā)展趨勢，合理布局建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施，核定設(shè)計處理規(guī)模。同時，結(jié)合污水處理設(shè)施布局，實施“以用促治”，推進黃河流域污水資源化利用。

科學(xué)選擇處理工藝、處理模式和處理水平。積極探索適合本地特點的低成本、低能耗、易維護、高效率的污水處理技術(shù)[11]。上游高海拔地區(qū)選取適用于低溫高寒缺氧氣候的污水處理工藝和處理模式。以黃河干流和汾河、渭河、湟水河、涑水河等支流為重點，推進建制鎮(zhèn)污水處理能力全覆蓋和差別化精準(zhǔn)提標(biāo)，其他地區(qū)科學(xué)合理確定排放標(biāo)準(zhǔn)，不搞“一刀切”。人口少、相對分散、短期內(nèi)集中處理設(shè)施難以覆蓋的地區(qū)，合理建設(shè)分布式、小型化污水處理設(shè)施。

3.2 提高資金效益，重點關(guān)注管網(wǎng)建設(shè)

加快黃河流域建制鎮(zhèn)配套管網(wǎng)建設(shè)，確保污水收集管網(wǎng)與處理設(shè)施同步設(shè)計、同步建設(shè)、同步使用，并注重推動支線管網(wǎng)和出戶管的連接建設(shè)。加大對黃河流域污水處理配套管網(wǎng)的投資力度，加強管網(wǎng)設(shè)施建設(shè)全過程質(zhì)量管控，同步實施污水管網(wǎng)修復(fù)更新。以黃河干流和汾河、渭河、湟水河、涑水河等支流沿線建制鎮(zhèn)為重點，推動污水管網(wǎng)排查，推進管網(wǎng)混接、錯接、漏接改造，有效提升污水收集率，提高污水處理設(shè)施運行負(fù)荷。建制鎮(zhèn)污泥處置宜與縣城統(tǒng)籌考慮，或與臨近市縣聯(lián)合處置。

3.3 強化運行維護，提升市場化水平

推行建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施常態(tài)化、專業(yè)化運行維護。建立立足本地、人員穩(wěn)定的專業(yè)化隊伍，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定額實施運行維護。鼓勵通過市場化競爭方式選擇運行維護主體，堅持系統(tǒng)觀念，推行污水“廠-網(wǎng)-河(湖)”一體化運行維護。鼓勵以市縣為主體，構(gòu)建覆蓋建制鎮(zhèn)的污水治理信息管理平臺，實現(xiàn)信息化、智慧化管理，提高運營管理效率。

推動社會資本參與，完善費用收繳機制。建立整縣推進機制，鼓勵綜合打包區(qū)域內(nèi)不同規(guī)模、不同盈利水平項目，授予特許經(jīng)營權(quán)。規(guī)范有序地推廣政府和社會資本合作(PPP)模式，引導(dǎo)社會資本積極參與建設(shè)運營[12-13]。根據(jù)當(dāng)?shù)毓┧?、財政收入、居民生活水平等情況，健全建制鎮(zhèn)污水處理費用有效收繳機制，分步實施，逐步到位。

4 小結(jié)

當(dāng)前，應(yīng)緊緊抓住生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵期、提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品的攻堅期、有條件有能力解決生態(tài)環(huán)境突出問題的窗口期，立足服務(wù)民生，加快補齊黃河流域建制鎮(zhèn)污水收集處理設(shè)施短板，重點加強體制建設(shè)，扎實推進污水處理設(shè)施高質(zhì)量建設(shè)和高水平運維，推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展。