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德國污水處理調查結果借鑒

  來源:城建水業 | 發布時間:2019-10-15

  北斗智庫環保管家網訊:1. 德國現有污水處理廠9037座,總規模為1.52億當量人口,接近德國實際人口(8200萬)的2倍。2017年調查了其中的5505座,調查總規模為1.37億當量人口。德國除了排水管道系統每三年進行一次調查外,污水處理廠情況調查也是2~3年進行一次調查,這種周期性的調查值得我們借鑒和學習。2017年也是一次30年情況的總結,表1匯總了德國及奧地利2017年污水處理廠的基本情況。
 
  2. 德國污水處理廠以中小型污水處理廠居多,5000當量人口規模(約1000 m3/d水量規模)以下的廠數量占53%,但是服務的人口僅占總人口的3.6%;相對100000當量人口以上規模的污水處理廠數量僅為總數量的4%,但是服務的總人口要占總人口的53%。德國這種污水處理廠布局與德國城市化水平高、小城鎮多和城市布局特點有密切關系。中國城鎮污水處理廠是否就得大集中?大集中起碼對污水處理廠出水用于城市水體的清水補充是不利的。德國污水處理廠規模采用人口當量,一方面體現了德國在人口管理上的嚴格性,有效避免了用采用水量進行規模設定,用污水量與處理量核算處理率核算等一系列重要,但是不精準的問題。
 
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  3.德國人均污水處理量和人均污水產生量是兩個不同概念,前者是按照實際服務的人口折算的,其與包括雨水在內的外來水量大小有直接關系。后者是類似于我們的人均綜合生活污水量,包括商業、小型工業等(表中斜體字數據來自《Korrespondenz Abwasser·Abfall》2019年5月期《Im Spiegel der Statistik : Abwasserkanalisation und Rengenwasserbehandlung in Deutschland》(德國排水管網和雨水處理水平)。德國城鎮污水處理廠是服務的對象是家庭生活污水、商業、學校及小型工業的污水,工業污水是單獨處理的。實現我國工業廢水,特別是工業區的污水單獨處理是非常必要的。從德國人均污水產生量看,我國相關標準規定的人均綜合生活污水量標準太高,節水才是最有效的治污措施。
 
  4. 德國污水處理廠出水水質從1988年至2004年出水中污染物濃度持續下降,這與德國1990年開始要求5000當量人口規模以上污水處理廠必須除氮,20000當量人口規模以上污水處理廠必須除磷要求有密切關系。自2004年始,出水污染物濃度,或者去除率基本穩定,文章評價稱,處理水平已到了生物處理的極限。表2是德國出水水質標準。
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  5. 德國按照污水處理廠耗氧物質負荷和營養物負荷的排放情況,可以將污染物排放水平分為五級,其中耗氧物質包括BOD5、CODCr和NH4-N,營養物包括TN和TP,分級標準詳見表3。實際上,德國各污水處理廠出水水質遠好于排放標準,絕大多數污水處理廠污染物排放水平處于很低和低的等級水平上,實際污染物排放水平情況詳見表1。這種分級體現了在達標基礎上,對排放質量水平的綜合評價。
 
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  6. 德國污水處理廠是沒有滿負荷的,平均負荷率為77.5%,奧地利更低,為68.8%。這與德國污水處理廠設計水量為旱季污水量的2倍有關。在這種規定指導下,德國二次沉淀池容積遠大于我國各污水處理廠的二次沉淀池,使之有能夠充分發揮固液分離、污泥濃縮和活性污泥儲存(避免雨季高峰流量將活性污泥沖出系統)三大功能。德國這一2倍旱流污水量的計算規定的初衷原是考慮解決進管、進廠外來水的處理問題。由于對地下水等外水入滲問題的持續解決,目前外水主要是合流制的雨水。如分流制的東北部地區外來水比例僅占污水量的4.6%,柏林更是稱外來水為零。而合流制比例較高的巴登州,外來水量占82.9%,也是以雨水為主。這也就為德國處理不斷增多的雨水截流池水的提供了基礎條件。我國污水處理廠取消負荷率考核是管理的重大進步,但是設計以平均日水量乘日變化系數的方法值得討論,起碼對二次沉淀池的設計就是不利的。如果我們二次沉淀池也有足夠大的容積,應對日益嚴格的標準提升就會更加從容。
 
  7. 從表1德國污水處理廠進水濃度就可見一斑,我國只有低地下水位地區和排水管網較好的城市,其進水濃度基本上與德國合流制地區接近。“清污不分”是影響我國城鎮污水處理廠進水濃度低下的重要因素,把“外水趕出去”對提高污水處理廠進水濃度,提高污水處理廠污染物削減效益有重要意義,“城鎮污水處理提質增效”太重要了!
 
  8. 表1德國本次調查的污水處理廠年總出處理水量為85億m3,德國水協DWA資料介紹:德國所有污水處理廠每年處理近100億立方米m3污水;其中:52億m3為“純”污水、21億m3為外來水、27億m3為雨水(如合流制緣故等)。德國“德國排水管網和雨水處理水平”一文的最新調查為污水管道總長21.5萬km,合流制管道總長24.7萬km,兩者合計為46.2萬km,折算單位污水管(含合流管)長外來水量為12.5 m3/km·d。筆者曾經測算過上海污水管道地下水入滲量為134 m3/km·d,也有研究者測算污水管道地下水入滲量大于150 m3/km·d。我國現行規范規定地下水入滲量按照污水量的10%,這種相對數值的要求是否科學值得商榷。德國認為污水管道外水入滲量小于20%,則該管道就是比較好的。德國單位面積的污水排水強度遠低于我們的城市,如果我們也按照10%、20%要求,則實際上地下水入滲量要比德國要大得多。而且這種調查要在“夜深人靜”的時候進行,我們城市沒有“夜深人靜”,加之還有河水倒灌、施工降水入滲,所以衡量污水管道的外水量用單位時間、單位管長量就比較科學,現在150 m3/km·d看來太大了,多少合適需要研究。我國雨水排水管道是不要求進行閉水試驗的,而且還是直接通河的,所以雨水管旱天高水位、“滿管流”就不足為奇了。把混接污水在內的外水從雨水管道里趕出去,才能夠保證旱天將污泥從雨水管道里真正清出來,這是削減排水口出流污染的根本保證,如果我們雨水排水管旱天是干的,允許積泥深度規定也是零,再加上正確的海綿對策、綠色措施,排水口雨天出流污染問題和水體下雨就黑的問題就會迎刃而解,雨水排水系統也要提質增效,也是非常重要的。
 
  9. 德國處理單位水量耗電量平均為0.4度/m3,這一耗電量是包括污泥處理和進水COD在超過500mg/L情況下的;折算平均處理單位COD的耗電量為0.76度/去除kgCOD。我們是多少?要比,就得考慮濃度和污泥處理。
 
  10. 非常有趣的是,按照實際處理水量和進水污染物濃度計算的進水污染物當量,除總磷外,其余污染物與德國標準規定的當量人口產污量極其一致,分別是COD:120 g/人·d,總氮:11 g/人·d。實際總磷當量值低于標準值2.5 g/人·d,這是因為德國持續不斷推行無磷洗滌劑的緣故。調查缺少BOD5和數據,這與德國從2000年開始鼓勵采用COD進行設計計算和考核有密切的關系。
 
  11.2017年調查還對沼氣產量、沼氣發電量及發電效率進行了調查,詳見表4。按照平均23 L/人·d 、151.8百萬當量人口規模和77.5%負荷率計,德國城鎮污水處理廠每天的沼氣產量為270萬m3。可惜了,我們眾多的污水處理廠失去了多少的生物質能?
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