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城市污水的分散與集中處理對比研究

論文類型 技術與工程 發表日期 2004-03-01
來源 2004城市水業戰略研討與技術交流會
作者 任德勝
關鍵詞 城市污水 分散處理 集中處理 集中管理
摘要 本文針對城市污水處理的現存弊端,通過調查分析、對比研究,提出了“分散處理、集中管理”的新型市場化操作模式。本文主要思想是把分散的小規模處理設施當成一個大污水處理廠統一實施、集中管理,簡言之就是“分散處理、集中管理”。本文為決策者在城市水環境保護方面提供了一條新思路。

任德勝
(南京市環境保護科學研究所 南京市場門口2號 郵編:210013)

  【摘要】本文針對城市污水處理的現存弊端,通過調查分析、對比研究,提出了“分散處理、集中管理”的新型市場化操作模式。本文主要思想是把分散的小規模處理設施當成一個大污水處理廠統一實施、集中管理,簡言之就是“分散處理、集中管理”。本文為決策者在城市水環境保護方面提供了一條新思路。
  【關鍵詞】城市污水、分散處理、集中處理、集中管理

1.前言

  城市污水包含的種類很多,泛指排入城市排水管網的全部污水,各種水質差異還是比較大的,但其中生活污水占有較大比重,污染較嚴重。由于受城市發展與布局的限制,雖然建設了大大小小各種市政污水處理設施,但城市的污水處理局面和效果并不理想,大家對城市污水處理的深層認識并未統一。
  在城市污水處理歷史上,教訓比較深刻的就是“無動力生活污水凈化裝置”的大范圍推廣使用,主要原因還是當時人們對污水處理的基本知識太匱乏,再加上急于完成處理指標的功利心態。其造成的惡果影響是非常大的,資金浪費,水環境惡化,使用中隱患不斷顯現。
  而相繼建成的很多小型有動力污水凈化裝置在使用中也問題不斷。好像有種痛定思痛的感覺,以為充分認識到了城市污水的危害性,為了達標排放,大型城市污水處理廠蜂擁而上。媒體不斷報道有數十萬噸的城市污水處理廠相繼立項、審批、上馬等。
  但問題解決了嗎?現實中,城市水環境惡化局面依然在加劇。
  建設部標準定額司于2000年3月組織有關部門和專家專門對城市污水處理進行了深入研討,并以建設部、國家環境保護局、科技部三家名義聯合發布了《城市污水處理及污染防治技術政策》(以下簡稱“技術政策”),政策中對城市污水處理目標、城市污水收集系統、污水處理工藝、污泥處置以及污水再生利用和防治二次污染等幾個方面給出了指導方針和處理原則。
  該“技術政策”中主要從宏觀面上考慮較多,總體上給予了原則性指導意見。但是,該“技術政策”對處理設施的投資建設和營運管理方面基本沒有涉及,另外,對于收水區域、處理規模以及項目選址這樣重要的原則問題也未作明確闡述,使得在實際操作應用中很難把握。
  還有就是對污水再生利用強調不夠,城市污水也是一種資源,這一點并沒有引起人們的足夠認識。根據“技術政策”,到2010年全國設市城市和建制鎮的污水平均處理率不低于50%,設市城市的污水處理率不低于60%,重點城市的污水處理率不低于70%,但對回用率沒有提及。
  污水處理并不是單純的技術問題,還牽涉到諸多管理問題,尤其是對于城市污水,處理方式不同于一般工業廢水處理,其真正的難度往往并不在于處理技術本身如何改進提高。對于一些具有多年歷史的大型城市,在全面達標的前提下,要盡快完成城市污水目標處理率,必將面臨并最關心的主要問題應是:處理規模與選址、資金籌集與建設周期、維護管理與運行成本三個方面。
  其中處理規模與選址是首先必須明確回答的問題,處理規模的大小將直接影響到選址難易、投資大小、建設周期和運行成本等一系列方面。處理規模如果以區域收集水量確定,那么區域面積又如何確定?顯然,如果不能明確給出污水處理規模確定的原則,則很容易在規劃中造成誤導,具體操作中模棱兩可,并容易導致重復建設、實際運行困難。
  確定處理規模的大小,其實質就是權衡分散處理好,還是集中處理好。

2.對比

2.1集中處理存在的問題
  
現在一般的媒體提法城市污水要搞集中處理的偏多,分散處理搞不好。實際上要完全做到集中處理達標排放,難度非常大,特別對于管網建設滯后的老城市,短期內幾乎不可能。主要存在以下問題:
2.1.1搞集中處理,大型污水廠要面對的第一個問題是“吃不飽”。目前的現實狀況是我國大部分城市的排水收集系統建設非常落后,特別是對于那些老城市,比如,像南京這樣的城市其現有排水管網一般都是就附近河道設置,部分生活污水通過排水管網最終還是流入城市河道。南京江心洲污水處理廠早期設計規模26萬噸/日,自建成以后持續多年的時間里實際處理量只有6-8萬噸/日。同時,由于現在房地產發展速度較快,大多數是在城市周邊地區開發建設,而配套的排水管網建設卻無法跟上,也造成了污水收集困難;
2.1.2由于“吃不飽”,處理設施利用率低,處理能力浪費現象嚴重,造成運行成本較高,污水廠虧損加劇,前幾年建成的污水處理廠很多都是這樣;
2.1.3集中處理占地面積較大,特別是對于老城市,污水處理廠的選址非常困難。同時,帶來的拆遷工作量巨大,增加了投資;
2.1.4管網建設耗資較大,需要建中間提升泵站,導致總投資太高。一般大型城市污水處理廠總投資約為工程直接投資的二到三倍,甚至更高;
2.1.5由于耗資巨大,資金籌措困難,不能按時到位,建設周期拖延較長,不可預見因素太多,難以和住宅建設發展同步;
2.1.6很多地方環保部門要求賓館、寫字樓、小區等建設項目,在當地的城市污水處理廠建成之前必須自行處理達標排放,那么將來集中污水廠建成后,這些分散處理設施怎么辦?
2.1.7實施的方案往往是幾年前論證確定的,但處理技術日新月異在發展,新技術很難及時得以應用,一定程度上阻礙了新技術的發展。
2.1.8由于配套政策等問題也嚴重困擾著大型集中式城市污水處理廠建設和運行。
2.2分散處理存在的問題
  
實際上,城市生活污水集中處理喊的較多,動的較少,而分散的小規模處理設施在很多地方卻斷斷續續地投入使用了不少,如賓館、寫字樓、居民區等的一些生活污水處理裝置。
  而對于小規模的分散處理設施(一般為每日1萬噸以下),通過對南京地區及蘇南等地的一些分散小規模生活污水處理裝置的調查研究,分析結果如下:
2.2.1污水處理排放不達標現象較為普遍,處理裝置半停半開,甚至不開,作為擺設,無人管理現象經常可見;
2.2.2設計不規范,缺乏統一的技術要求,方案設計隨意性大,對運行管理缺乏考慮;
  小型污水處理的市場競爭較為激烈,市場惡性競爭現象較嚴重。設計方案五花八門,邊施工邊設計現象較為普遍。很多細節沒有統一明確的技術規范要求,能應付過去就行了。其實這為將來的運行管理帶來了很大的風險和隱患,尤其對居民區的生活污水處理影響更大。
2.2.3規劃管理滯后,環保考慮不足,特別是后期的運行,缺乏有效的監管機制;
  目前,在居民小區的建設過程中,對小區內污水的收集處理沒有引起足夠的重視。綜觀從立項到驗收的全過程,既沒有一套嚴格的監督管理辦法,也沒有明確哪一個部門對此負責。小區的污水收集、處理、排放并不納入驗收內容。
  現有的監測驗收辦法對城市生活污水處理裝置也不能做到全面正確的評價,有的甚至一直沒有驗收,這也是導致目前市場混亂的主要原因之一。
2.2.4沒有行之有效的技術保證制度。
  對于污水處理方案的確定,目前通常的做法是專家評審制,或者直接由業主自行根據環保部門的處理要求,和幾家從事環境工程的公司或設備廠協商確定。實際操作情況專家評審并不一定能保證達到預期的環保投資效果,反而成為市場競爭者的手段之一,管理部門無法控制方案實施過程,結果如何與當初的評審沒有關系,責任認定困難。
2.3集中處理與分散處理的對比
  
城市污水集中處理和分散處理的特點歸納比較結果見表1。

表1 城市污水集中處理與分散處理的比較

比較項目 大規模集中處理 小規模分散處理 建設周期 長,1-3年 短,3-6月 建設內容 復雜,配套設施多,需設提升泵站和集水管網 簡單,可以一體化設計,無需長距離輸送管道 服務范圍 大、全面 局部、有的地方難以落實 處理效果 穩定、較好 容易產生波動 投資 巨大,總投資一般為主體工程造價的2-3倍以上,資金籌措困難 小,容易實施,可以自行落實 工藝 成熟、較少,設計比較規范 靈活多樣,存在設計不規范現象 實施 實施難度較大,周期長,施工管理比較嚴格 容易實施,短平快,存在施工不規范現象 運行費用 難以達到設計負荷,造成運行費用偏高 較低 管理維護 容易,配備專職人員 難,經常無人管 占地 大,一般需大量拆遷,選址困難 小,可利用閑地或公共場所地下 周圍影響 大,涉及面較廣 小,涉及內容少 再生利用 還需再建一套回用管網,難! 容易,稍加處理即可做到就近回用 污泥處理 可以廠內解決 一般需外運處置

  通過以上對比可以看出:大規模集中處理所面臨的困難是必不可避免的客觀存在,如占地面積大、投資高、周期長、收水困難等,這些問題也是困擾城市污水處理發展遲緩的主要原因。而小規模分散處理存在的缺點一般由人為因素造成居多,如設計不規范、無人管理等等。
  再比較二者優點,不難看出在占地方面,小規模處理的優勢比例是相當大的,而大規模處理效果穩定的優勢則是建立在龐大的運轉費用開支之上,這對于小規模處理從技術上并不難做到,實際上通過加強管理、優化技術同樣可以做到處理出水穩定達標排放和回用。
  所以,出臺一套較為完善的管理辦法,如果能夠消除分散處理存在的缺點,那么就可以發揮小規模優勢,以避大規模處理之短。

3.對策

3.1解決方案
  
小規模分散處理存在的最大缺點既然是管理薄弱,那么直接的解決辦法就是針對薄弱環節加強管理。而最有效的加強管理手段就是將現有分散的運行操作方式盡可能集中,即把分散的小規模處理設施當成一個大污水處理廠統一實施、集中管理,簡言之就是“分散處理、集中管理”。
  該方案的最大優點是:由于集中管理可以充分明確行為主體,如同大型污水處理廠一樣,由一家或幾家公司管理,這樣就可以基本上消除分散處理現存的弊端,而充分發揮出小規模處理的優勢。具體表現有以下幾個方面:
  主體明確,責任認定清楚,可以保證工程設計和施工質量;營運管理可以落實到位,以保證處理設施運轉效果;
  分批實施,資金投入適度,并可合理分配,設施利用率高,避免浪費;
  分散處理節省大量管網建設費用;
  小規模分散處理選址容易,基本無拆遷的煩惱;
  視具體情況確定處理規模,可以分片做到相對的集中處理,以減少盲區;
  根據需要,工藝靈活,就地進一步采取處理措施,容易做到中水回用。
  走“分散處理、集中管理”之路,特別對于大型老城市,其優勢是較為明顯的。不過要最終落實,在實際操作中還必須面臨同大型污水處理廠一樣必須解決的問題:融資與收費,否則,很難取得預期效果。要解決融資與收費問題則必須改變原有的傳統操作模式,引入資本運營概念,污水處理徹底市場化,如此這樣才可能使城市污水處理走向正軌。
3.2運行模式
  
新的“分散處理、集中管理”方式操作是市場化操作模式,其實質不同于現行的無序失控操作方式,完全是市場化運營,誰投資、誰實施、誰管理、誰負責,其實現前提是排污收費。對于本文討論的城市污水排污收費辦法則是通過收取自來水費時收取,即提高水價。目前,實際上已經開始收取城市生活污水排污費,可以預計做到排污完全收費為時不久,并會得到廣大老百姓認可。
  新型的操作運行模式見圖1。


圖1 城市污水“分散處理、集中管理”運行模式示意圖

3.3操作說明
  
如圖1所示,由投資方委托或成立專門的污水管理公司(如水務公司)負責全面操作,包括工程設計、施工、營運、管理等有關工作,而環保局則依據規劃、環評意見以及監測部門測量結果對其依法進行監督管理。
  投資方可以是銀行、財團、投資公司,或者開發商等有條件的集團公司。
  污水管理公司具有獨立法人資格。該公司通過招標獲得城市某區域污水處理投資經營權,然后再根據規劃局、環保局要求統籌安排污水處理設施分布、數量、規模,并自行負責污水處理設施的資金籌措、技術論證、工程招標、建設安裝、運行維護及管理等有關工作。
  抄表工作可按現行辦法由自來水公司執行,結果報銀行和污管公司即可。
  污水處理費和自來水費則統一由銀行代收,如同現行的電話費、煤氣費交納收取方式一樣。然后銀行再按照政府規定的比例和辦法將其中的污水處理費和自來水費分別劃撥到污水管理公司和自來水公司各自的專用帳戶上。
  房產開發商將污水處理這一塊全部轉讓給污水管理公司操作后,僅配合做好預留用地和接管工作即可。將來的污水處理與其無關,房價不需分攤任何污水處理投資費用(也不能分攤)。
  安裝公司和營運公司則從污水管理公司取得承包權,并接受其統一管理。
  按此模式操作,政府有關部門將大大減少現有的工作量和不必要的麻煩。其管理對象僅僅是個別幾家,甚至是一家污水管理公司。其面對的是具法人資格的實體公司,而不再是無人問津的廢棄污水處理設施,特別是面對居民小區這樣的生活污水超標排放現象,有了明確的處罰對象,不再是力不從心。
  污水管理公司則需對董事會負責,并承擔還貸風險。因而其必須積極避免處理技術落后、設計不規范、工期拖延、工程質量隱患、污染事故、超標罰款等不良現象,否則其面臨的后果可能是虧本破產,這是任何投資者所不愿看見的。
  對于分散處理,原有的操作方法最大困難是后期營運管理無法保證,可以說現有的小型城市污水處理設施將來市場營運化可能性幾乎為零。而新的模式由于完全納入市場化軌道,分散處理的現存弊端基本上可以得到有效消除,尤其對于城市生活污水效果將非常明顯,新的運作模式給投資者提供了一個新的投資機會。

4.可行性

4.1技術
  
目前常用的小型城市生活污水處理工藝路線有SBR、AO、BAF、氧化溝等工藝。無論分散處理,還是集中處理,其工藝機理基本相同,并且比較成熟,均可以做到達標處理,超標風險非常小。而且對于分散處理在工藝的選擇上更加靈活,可以針對不同地區的具體情況做適當調整,以獲得最佳工藝效果。在控制上,常用機電設備選擇范圍較廣,名牌產品質量較為可靠,基本可實現自動化,做到無人值守。
  技術規范化很容易做到,小規模處理經過近幾年的發展,也積累了較為豐富的經驗,管理部門提出具體的規范要求,設計院完全可以進行標準化設計。
4.2經濟
  
投資分散的污水處理設施,無需大面積拆遷征地、無需大面積排水管網建設改造,將大大減少資金投入,縮短建設周期。同時,可以緊密配合房產開發,分步實施,確保污水處理設施利用率,減少浪費,運行費也可以維持在正常水平。
  由于是大面積區域操作,雖然是分散處理,但總體水量上可以遠遠超過一個大型城市污水處理廠規模,所以,統一規格、規范設計、批量生產是完全可行的,這樣又進一步降低了分散處理的投資費用。
  參照蘇南地區近三年的平均處理水平,小規模城市生活污水處理設施的工程投資目前一般為800-1100元/噸水,人均工程投資約170-210元/人,運行費約0.35元/噸。考慮到回收投資等其它因素,則每噸廢水處理基本費用在0.87元左右,再綜合目前的自來水價格,則每度自來水收費應該在2元以上。實際運作結果表明老百姓是可以接受的。
  一般污水處理設施主體工程使用壽命大于30年,設備平均更換周期為6-8年。投資成本分攤到每噸水按0.45元計算,投資償還周期約8-12年,而假定污水管理公司經營權為15-25年,則其投資回報比率將大于100%。實際上經營期限和設施壽命還要長一些,所以,投資污水處理受益還是相當可觀的。
  環保行業屬朝陽產業,是二十一世紀投資熱點之一。有目共睹,很多國外財團覬覦中國的污水處理市場(比如以BOT方式操作),該市場具有明顯的區域壟斷性,回報穩定,實際上投資城市污水處理廠風險非常小。
4.3運行與管理
  
雖然處理裝置分散,但技術上操作一個與操作多個沒有區別,操作人員主要工作為巡視檢查和監測,實際工作量并不大,一人完全可以承擔數套裝置的日常監管工作,對于設備更換、淤渣清掏和排泥工作則包給專業公司定期完成。污水管理公司因此在管理上將變得非常簡單和清晰,大部分工作均發包完成。同時,因為是甲乙方關系,任務明確,責任清楚。
  對于政府有關管理部門,工作量也因此將大大簡化,其工作重點可以放在有關政策和管理辦法的制定和指導上面,可以充分利用政府的監管功能對污水管理公司實施監督,發現超標排放后,有了明確的處罰對象。

5.結語

  城市污水的處置是一項龐大的系統工程,必須要樹立全局觀念,避免重復建設,要樹立污水也是一種資源的概念,要有超前意識,要有迫切感。在解決對策上,大小宜結合考慮設置,并配合城市開發步調,輕重緩急,分批實施,將能取得事半功倍的效果。
  對于排水設施落后的城市,走“分散處理、集中管理”之路,可以改善現有污水處理的局面,做到因地制宜。可以預計,其污水處理步伐將大大加快,水環境改善也將指日可待。

參考文獻:

1. 《地埋式無動力污水凈化裝置調查與研究》南京市環科所1997.07
2. 《凈化槽在日本生活污水處理中的作用》日本琦玉縣環境科學國際中心2000.09
3. 《城市污水處理及污染防治技術政策》建設部標準定額司2000.05
4. 《南京市生活小區污水收集處理狀況調查報告》南京市環科所1999.12
5. 《城市可持續發展與水污染防治對策》中國建筑工業出版社1998.03
6. 《給排水設計手冊》(5)中國建筑工業出版社1986


任德勝,男,1966年出生,籍貫山東,漢族,1988年畢業于東南大學環境工程系,高級工程師,江蘇省注冊咨詢專家。多年來一直從事污水處理工程設計研究和環境管理咨詢工作,現任南京市環境保護科學研究所環境咨詢中心主任。
單位:南京市環境保護科學研究所
地址:南京市場門口2號(郵編:210013)
電話:025-83312941
電郵:rds@nlec.com.cn

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