水环境治理市场似乎已经到达一个瓶颈。 传统污水处理厂建设接近饱和,城市建成区黑臭水体治理也初见成效,未来新的业务增长点在哪?很多朋友都非常迷茫。 4 月 18
传统污水处理厂建设接近饱和,城市建成区黑臭水体治理也初见成效,未来新的业务增长点在哪?很多朋友都非常迷茫。
4 月 18 日,中国环博会重要同期活动—— 2023 中国环境技术大会在上海拉开帷幕,邀请中国工程院院士、同济大学教授徐祖信做了题为《我国城市污水治理提质增效关键技术》的主旨报告。
作为前任上海市环保局局长,现任同济大学教授、中国工程院院士,徐祖信院士既是专家型的管理者,也是有管理经验的专家。演讲伊始,她就开门见山地表示,考虑到在座的很多都是环保企业的代表,太学术的东西对大家不一定适合,所以今天要讲讲我国污水治理存在的问题及商机。
她表示, 未来 10-20 年,管网(包括污水管网与雨水管网)将成为各个城市水环境治理的主战场,谁能够在管网材料、管网构造、管网非开挖修复中取得先机,谁就能够占据领先优势。
“终年黑臭”变成“反复黑臭”
污水处理厂容量不足是假象
我国黑臭水体治理的历史,大概开始于2015年4月发布的“水十条”。根据当时的调查统计,我国地级以上城市90%的河道都有黑臭问题,其中70%位于东南沿海地区。
从2015年到2023年,整整八年过去了,国家黑臭水体治理取得了显著的成效, 36 个重点城市黑臭水体消除了 96.2% , 259 个其他地级城市黑臭水体消除了 81.2% 。
所有的这一切,都应该归功于污水处理厂和污水管网的建设。根据公开发布的数据, 目前我国城镇污水的处理率已经高达 97.9% ,管网建设的力度也在逐年增大 。
目前,我们国家的河流在不下雨的时候,大多是碧波荡漾、环境优美的。但一旦下雨之后,则又会恢复黑臭水体的样子。地方官员在生态环境部的考核压力下也非常困惑,为什么 河流会从 “终年黑臭”转变成“反复黑臭” ?
而根据公开数据,我们城镇污水的处理率已高达97.9%,这意味着,排到河道当中的只有2.1%的污水。大家知道,黑臭发生的本质是缺氧厌氧,黑臭发生的顺序应该是先臭再黑,所以 只有 2.1% 的污水是不太可能引发城市水体黑臭的 。
这样一来,就倒逼我们思考,上面所说的97.9%的污水处理率到底是什么水的处理率?徐祖信研究了污染负荷的处理率,我国统计污水处理率的算法是“用进厂水量除以服务范围内的污水量”,如果污水处理厂的进水全是污水,那么污染负荷的处理率与污水处理率应该是一致的;如果进厂的不全是污水,那么这两个数据就会有差别。
徐祖信把全国31个省区市进行了统计分析, 黑色的是污水处理率,灰色的是污染负荷的处理率,发现两者相差非常大,平均相差 37% (见下图)。
相差如此之大,意味着污水处理厂的进水不仅仅是污水 。大家也知道,东南沿海城镇污水处理厂的进水浓度大多严重低于设计水质浓度。徐祖信对上百个污水处理厂做了抽样调查,发现 晴天的进水除了污水之外,还有倒灌的河水和管网破损进入的地下水;而在雨天的时候,污水处理厂的进水还包括倒灌的河水、地下水和降雨的径流雨水 。
正是因为大量外水进入污水处理厂,导致进水浓度低,污水处理厂难以正常运转,所以需要投加大量的碳源。因此,上面提到的97.9%其实不能称之为污水处理率,只能称之为 “污水处理厂进水的处理率” 。
这一问题,也导致了我国 “污水处理厂处理容量不足”,徐祖信认为这其实是一个假象 。实际上 我们国家从 2010 年开始,污水处理的容量就已经和全国产生的污水量基本相当了 。而且这些年污水处理厂还一直新建、扩建、改建,从2010年之后,污水处理的容量与污水产生量相比,它们之间的差距已经越拉越大。
污水管网覆盖率 47%
只有 62% 的生活污水得到处理
以上种种问题, 说明我们的污水管网出了问题 ,我们的污水处理效益是有问题的。
如果想要消除“雨天黑臭”的现象,其难度要比消除“晴天黑臭”大得多得多。也就是说,我国黑臭水体治理已经进入了攻坚克难的关键时期。
在这样的关键时期,定量分析污水处理系统的效益和问题至关重要,需要建立两个指标体系: 一是 “ 城市污水治理效益评估指标体系 ”,二是“ 城市污水治理系统问题评估指标体系 ”。
首先是第一个指标体系—— 城市污水治理效益评估指标体系 。
它包含四个指标
,分别是 污水管网系统度、污水管网健康度、污水处理效能度、污水处理效益度 (见下图)。
先看 国家层面 的 污水治理效益的定量计算与评估分析, 污水管网系统度为0.47、污水管网健康度是0.66、污水处理效能度0.46、污水处理效益度则是0.62(见下图)。
这意味着, 从全国平均水平看,污水管网的覆盖率只有 47% ,在晴天不下雨的时候(指污水管道中已没有雨水影响)管网输送的污水占进厂水量的 66% ,污水处理总容量中有 46% 是用来处理污水的,只有 62% 的生活污水得到了处理 。
再看 30 个省区市 层面的 污水治理效益定量计算结果 ,污水管网系统度约为0.26-0.79,污水管网健康度在0.52-0.86之间,污水处理效能度为0.34-0.64,而污水处理的效益度则为0.49-0.81(见下图)。
也就是说, 从省级层面来看,建成区范围内污水管网的覆盖率为 26-79% ,污水处理厂进厂的污水量占按进厂总水量的比例是 52-86% ,污水处理厂设计容量用来处理污水的比例是 34-64% ,整个建成区生活污水的收集率则为 49-81% 。
最后再看 219 个地级城市层面的。 如果把污水管网系统度分为四个等级,可以看到污水管网长度占供水管网长度比例大于90%的城市只有五个,也就是说, 只有 5 个城市的污水管网系统度比较好 。污水管网长度占供水管网长度小于60%的城市有143个,也就是说, 在 219 个城市中,有 143 个城市的污水管网系统度还是比较差的,占比高达 65% (见下图左半部分)。
还有污水管网的健康度,同样分为四个等级。管网健康度大于0.85(基本把污水送到污水处理厂)的城市只有22个, 而整个污水管网中有一半以上都是外水的城市还有 19 个 (见上图右半部分)。
污水处理效能度,如果设计的污水处理厂容量有80%都用来处理污水, 我们认为效能是高的,这样的城市只有 3 个 。如果设计的容量用来处理污水的比例不到40%, 我 们 认为这个效能是比较低的,而这样的城市还有 37 个 (见下图左半部分)。
还有污水处理效益度,也就是污水是不是收进了污水处理厂。 收集率大于 90% 的城市只有一个,收集率不到 50% 的城市则有 37 个 (见上图右半部分)。
污水处理容量只利用了 46%
根本不需要新建污水处理厂了!
上面,是管网评价的第一个指标体系“城市污水治理效益评估指标体系”,下面再来看看第二个指标体系—— 城市污水治理系统问题评估指标体系 。
城市污水治理系统问题评估指标体系也是4个指标,分别为 污水管网缺失率、污水管网外水渗入率、污水处理容量富余率、污水直排率 (见下图)。
先看国家层面的数据 ,从全国范围看, 我们国家建成区有 53% 的区域都缺污水管网。污水管网中,外水的占比高达 34% ,也就是说三分之一都是其他的水,不是污水 (见下图)。
污水处理容量有54%没有得到利用,也就是说只利用了46%。这意味着, 我们其实根本不需要新建、扩建污水处理厂了,也不需要一而再、再而三地把污水处理厂的标准提高到准四类、准三类了。我们还有那么多的容量都没有充分利用,为什么还要拼命地提标,拼命地新建和扩建呢
(见上
图)?
在徐祖信看来,污水处理厂盲目提标, 其实都是由于政府官员好大喜功,企业推波助澜造成的。
还有污水直排率,有38%的生活污水都是排在河道当中了。从这个问题看, 国家层面的当务之急应该是解决污水直排的收集问题,解决管网的破损问题,解决污水管网的缺失问题
(见上图)
。
再看看 省级层面 的数据 。建成区有21-74%缺失污水管网,外水的入渗率达到14-48%,污水容量富余率为36-66%,污水的直排率则为19-51%(见下图)。
最后看看城市层面的。 从219个地级城市的管网缺失率来看,真正缺失率小于10%的城市只有5个,缺失率大于40%的城市则有143个。 所以在城市层面来看,管网缺失问题还是比较严重的 (见下图左半部分)。
还有外水的入渗率,污水管网运转比较正常、满足国家室外排水技术规范的只有22个城市,另外 有 19 个城市外水的入渗率大于 50% ,应该说问题还的比较严重的 (见上图右半部分)。
徐祖信表示,她跑过一些城市的新建污水管网,里面的COD浓度还不到120mg/升,有的新建管网的COD浓度就不到100mg/升了。当地的工程建设单位告诉领导,是因为农村的污水浓度很低。而她则告诉领导, “你不要被他们忽悠了,实际上是新建的管网就已经破掉了。”
再看污水处理容量的富余率,不到20%的城市只有3个,富余率大于40%的城市则有161个,其中有37个城市的污水处理容量富余率超过60%(见下图左半部分)。
还有污水直排率, 污水真正处理率达到 90% 的城市只有 1 个,有 37 个城市的污水都直接排到河道 。也就是说,他们自己弄根管道排进河道,或者接进雨水管道,再通过雨水管道排进河道,这些污水都是没有经过任何处理的(见上图右半部分)。
管网将成水环境治理主战场
“可能 3-4 万亿都拿不下来”
2019年,住建部、生态环境部、发改委发布 《关于印发城镇污水处理提质增效三年行动方案( 2019 — 2021 年)的通知》 ,其中提出两个要求:
到2025年,BOD浓度高于100mg/L的城市污水处理厂规模要占比达到90%以上。
到2025年,城市生活污水集中处置率要力争达到70%以上。
徐祖信表示,水环境治理是一个系统工程,战略比战术更重要。所谓战略,就是“有限的资金究竟应该做什么”。她认为, 有限的资金应该首先改造破损的雨水管道,如果雨水管道在晴天的时候里面就是 “满满当当的”,那怎么还能指望它在下雨的时候还能把雨水收进管道当中呢?
所以,如果把有限的资金用来改造管道,把容量腾出来排水,就用不着再新建污水处理厂和管网了。打个比方, 如果你买了一个房子,装修以后漏水了,没钱的人家精打细算,肯定要去修这个房子。而不是说连房子都不要了,再去另外买一套。
因此,观察上面的城市污水治理工程效益和问题的定量评价指标,有助于揭示问题,科学制定城市水环境综合治理的战略。
首先,我们知道我国现有城市污水处理容量平均富余率为 50% ,所以现阶段大部分城市就无需新建、扩建污水处理厂了,关键在于排水管网的完善与修复,提高污水的收集率。
徐祖信表示,她断定, 未来 10-20 年,管网(不仅包括污水管网,也包括雨水管网)应该是各个城市水环境治理的“主战场” ,谁能够在管网材料、管网构造、管网非开挖修复中取得先机,谁就能够占据领先优势,“估计活儿都来不及做”。
其中主要 的 任务,就是要保证污水管网和自来水管网的匹配,目前最欠缺的是收集管和入户管。 如果总管建了,干管建了,收集管也建了,而入户管不建,就如同建了高速公路,而不修建进出高速公路的匝道一样。
其次,前面提到, 2025 年前要把进水的 BOD 浓度提高到 100mg/ 升以上,这意味着我们要把管道当中的外水挤出去 ,其中倒灌河水挤出去是比较容易的,难的是破损管道当中的地下水。全面开挖地面非常困难, 这意味着非开挖修复将有着巨大的市场 。
第三, 要把污水收集率提高到 70% 以上 ,也就是全国平均提高8个百分点,有20%的城市则要提高20个百分点,任务还是非常的艰巨。
“ 关键在于管网的建设、管网的完善、管网的修复、管网的运行。初步估算,可能 3-4 万亿都不一定拿得下来”。 徐祖信说。