德國(guó)水協(xié)DWA的專業(yè)刊物《Korrespondenz Abwasser·Abfall》（污水與垃圾）2022年第11期刊載了由德國(guó)水協(xié)DWA的“污水處理廠BIZ-1.1—污水處理廠協(xié)調(diào)組”撰寫的文章《34.Leistungsvergleich kommunaler Kl?ranlagen》（第34次污水處理情況調(diào)查）。

本次重點(diǎn)對(duì)污水處理廠凈化效果、能源消耗情況、進(jìn)水水質(zhì)與污水處理廠規(guī)模等級(jí)的關(guān)系做了較深入的調(diào)查。現(xiàn)摘錄部分?jǐn)?shù)據(jù)，供學(xué)習(xí)、討論、參考。

1 污水處理廠概況

(相關(guān)資料圖)

2021年德國(guó)現(xiàn)有污水處理廠8891座，總規(guī)模1.521億當(dāng)量人口，接近德國(guó)實(shí)際人口的2倍。較2020年（第33次調(diào)查報(bào)告）的9105座，減少了214座，但是總規(guī)模較2020年調(diào)查的1.518億當(dāng)量人口，增加了30萬(wàn)人。

2021年調(diào)查了其中的5273座，調(diào)查總規(guī)模為1.308億當(dāng)量人口，占總規(guī)模的85.9%。所調(diào)查污水處理廠的規(guī)模分布情況詳見表1。

2021年調(diào)查顯示，德國(guó)污水處理廠仍然是以中小型污水處理廠居多，1萬(wàn)當(dāng)量人口規(guī)模以下的廠數(shù)量占66.15%，與2020年調(diào)查持平。但是規(guī)模的人口僅占總規(guī)模人口的7.53 %；相對(duì)10萬(wàn)當(dāng)量人口以上規(guī)模的污水處理廠數(shù)量?jī)H為總數(shù)量的4.23%，但是服務(wù)的總?cè)丝谝颊{(diào)查廠總?cè)丝诘?4.21%。德國(guó)這種污水處理廠布局與德國(guó)城市化水平高、小城鎮(zhèn)多和城市布局特點(diǎn)有密切關(guān)系。

2 污水凈化情況

表2是德國(guó)2021年調(diào)查廠的污水處理情況（年均值）。表中數(shù)據(jù)反映出：

1）德國(guó)污水處理廠均未滿負(fù)荷運(yùn)行。所調(diào)查污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率（按實(shí)際服務(wù)人口與人口規(guī)模比值計(jì)）平均為76.5%，對(duì)比國(guó)家奧地利為69.5%。最高的是德國(guó)中西部的黑森/萊·法爾茨/薩爾州地區(qū)88.2%，最低的是巴伐利亞州67.1%。

2）德國(guó)人均污水處理量與進(jìn)水水質(zhì)排水體制密切相關(guān)。按照當(dāng)量人口計(jì)算，德國(guó)人均污水處理量為112.3 L/人·d~301.4 L/人·d，相應(yīng)進(jìn)水CODCr濃度為400 mg/L~1070 mg/L。對(duì)比國(guó)家奧地利分別為194.5 L/人·d和618 mg/L。反映出：一是人均處理水量與進(jìn)水濃度成反比，且與合流制占比密切相關(guān)，如巴登州其年均進(jìn)水CODCr為400 mg/L，其合流制占比為88%（詳見圖1德國(guó)合流制占比圖），其人均污水處理量為301.4 L/人·d為最高，其包括了較多的雨天截流的雨水；而東北部地區(qū)其年均進(jìn)水CODCr為1070 mg/L，其合流制占比僅為15.1%，其人均污水處理量為112.3 L/人·d為最低。二是折算德國(guó)居民人均綜合污水處理量并不高，以分流制比例最高的東北部地區(qū)（梅克倫堡·前波莫瑞和勃蘭登堡梁州）為例，其居民人口約為430萬(wàn)人，其實(shí)際服務(wù)的當(dāng)量人口為1320萬(wàn)人，大約是該地區(qū)實(shí)際居住人口的2倍，也就是約三分之二的當(dāng)量人口是工業(yè)。單位當(dāng)量人口處理污水量為112.3 L/人·d，折算居民人口綜合污水處理量約為340 L/人·d，這其中還包括有少部分合流制地區(qū)的雨水。這也說明德國(guó)節(jié)水工作十分有效，該為德國(guó)節(jié)水工作稱贊。反思我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的人均綜合污水量標(biāo)準(zhǔn)是不是太高了?節(jié)水才是最有效的治污措施。

3）德國(guó)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)與管道質(zhì)量密切相關(guān)。污水處理廠進(jìn)水中除了污水之外，還包括有外來水和雨水。德國(guó)以分流制為主的北部和東北部地區(qū)的污水處理廠污染物進(jìn)水濃度幾乎比合流制為主的地區(qū)高1倍，特別是東北部進(jìn)水CODCr濃度超過1000 mg/L，這與分流制地區(qū)的人均處理水量值幾乎是合流制為主地區(qū)的一半是相吻合的。我國(guó)只有低地下水位地區(qū)和排水管網(wǎng)較好的城市，其進(jìn)水濃度才基本上與德國(guó)合流制地區(qū)接近。這也說明德國(guó)污水管道、合流制管道質(zhì)量令人贊嘆。高進(jìn)水濃度除與節(jié)水工作成效直接相關(guān)外，也與德國(guó)有效杜絕地下水等外水入滲工作的成效密切相關(guān)。“清污不分”是影響我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水濃度低下的重要因素，把“外水趕出去”對(duì)提高污水處理廠進(jìn)水濃度，提高污水處理廠污染物削減效益有重要意義，“城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效”太重要了！

4）德國(guó)污水處理廠規(guī)模衡量科學(xué)。德國(guó)污水處理廠規(guī)模是按照當(dāng)量人口（工業(yè)污水按照CODCr負(fù)荷120 g/人·d折算）來衡量的，其有效解決了排水體制不同，處理水量不同，但是（當(dāng)量）人口污染負(fù)荷相同的問題。其按照當(dāng)量人口計(jì)算的污水收集率（目前為99%）也少了很多的影響因素（比如，避免了進(jìn)水水量和污水產(chǎn)生量調(diào)查的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和合理性的問題）；與此同時(shí)，也使得單位耗電量、單位污泥產(chǎn)量等的比較在有一個(gè)相同的平臺(tái)上進(jìn)行。

5）德國(guó)進(jìn)水污染物當(dāng)量規(guī)定精準(zhǔn)。令人驚訝的是，按照實(shí)際處理水量和進(jìn)水污染物濃度計(jì)算的進(jìn)水污染物當(dāng)量，除總磷外，其余污染物各地區(qū)平均單位人口產(chǎn)生的污染物當(dāng)量值與德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的當(dāng)量人口產(chǎn)污當(dāng)量是非常接近的，標(biāo)準(zhǔn)分別為：CODCr：120 g/人·d，總氮：11 g/人·d。實(shí)際總磷當(dāng)量值低于標(biāo)準(zhǔn)值2.5 g/人·d，這是因?yàn)榈聡?guó)持續(xù)不斷推行無磷洗滌劑的緣故。近年來，德國(guó)調(diào)查不再有BOD5的數(shù)據(jù)，這與德國(guó)從2000年開始鼓勵(lì)采用CODCr進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和考核有密切的關(guān)系。

6）德國(guó)污水處理廠污染物削減保持在較高水平。2021年德國(guó)調(diào)查污水處理廠CODCr削減率為94.7%~96.3%，總氮削減率為76.6%~91.8%，總磷削減率為90.4%~96.2%，詳見圖2。各項(xiàng)污染物出水水質(zhì)優(yōu)于，甚至明顯優(yōu)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)的平均值。

圖2 德國(guó)各地污水處理廠污染物削減情況

3 德國(guó)進(jìn)水污染物情況分析

2021年調(diào)查特別對(duì)各規(guī)模等級(jí)污水處理廠處理水量和進(jìn)水污染物變化規(guī)律進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果很有意思，但是沒有說明原因。可總結(jié)為：

1）單位當(dāng)量人口的處理水量與污水處理廠規(guī)模等級(jí)基本成反比。在污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)分流制占比越高，進(jìn)水中雨水的就越低（理想狀態(tài)下為零）。德國(guó)北部和東北部地區(qū)與其他地區(qū)相比較，其污水處理廠的單位當(dāng)量人口的處理水量明顯要少，故這兩個(gè)地區(qū)的進(jìn)水污染物濃度明顯高于其他地區(qū)。同時(shí)，調(diào)查還顯示單位當(dāng)量人口的處理水量隨著污水處理廠規(guī)模增加而減少，規(guī)模等級(jí)越高，單位人口處理的水量越小，詳見圖3。

2）進(jìn)水CODCr濃度與污水處理廠規(guī)模等級(jí)基本成正比。調(diào)查顯示與其他進(jìn)水污染物不同的是，進(jìn)水CODCr濃度與污水處理廠規(guī)模等級(jí)基本成正比，也就是說，規(guī)模越大，進(jìn)水CODCr濃度越高。詳見圖4。

3）單位人口總氮產(chǎn)生當(dāng)量與污水處理廠規(guī)模等級(jí)成反比。調(diào)查顯示在北部和東北部地區(qū)進(jìn)水總氮濃度與污水處理廠規(guī)模與進(jìn)水CODCr濃度相反，而成反比。也就是說污水處理廠規(guī)模越大，進(jìn)水的總氮濃度越低。其他地區(qū)沒有規(guī)律，詳見圖5。但是進(jìn)水單位人口產(chǎn)生總氮當(dāng)量與污水處理廠規(guī)模明顯成反比，詳見圖6和圖7。意味著污水處理廠規(guī)模越小，需要應(yīng)對(duì)進(jìn)水總氮的要求越高。

4）單位人口總磷產(chǎn)生當(dāng)量與污水處理廠規(guī)模等級(jí)成反比。調(diào)查顯示進(jìn)水總磷濃度與污水處理廠規(guī)模等級(jí)沒有規(guī)律顯示，詳見圖8。但是進(jìn)水單位人口總磷產(chǎn)生當(dāng)量與污水處理廠規(guī)模也明顯成反比，詳見圖9和圖10。同樣也意味著污水處理廠規(guī)模越小，需要應(yīng)對(duì)進(jìn)水總磷的要求越高。

4 出水污染負(fù)荷調(diào)查

此次還對(duì)各規(guī)模等級(jí)的污水處理廠出水污染負(fù)荷進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查顯示10000當(dāng)量人口以下的（1~3級(jí)）污水處理廠人口規(guī)模僅占調(diào)查總規(guī)模的7.53 %（見表1），但是其總磷的排放負(fù)荷卻僅占調(diào)查廠總磷的排放負(fù)荷的24%。所以進(jìn)一步降低小型污水處理廠出水的磷濃度是德國(guó)污水處理廠的重要任務(wù)。詳見圖11。

5 德國(guó)污水處理廠能耗情況

對(duì)5273座調(diào)查污水處理廠能耗調(diào)查情況詳見表3。各州單位人口耗電量差距不大。人均耗電量最低的是奧地利和東北地區(qū)各州，最高的州是巴登洲。表3顯示德國(guó)處理單位水量耗電量在0.31~0.69度/m3，平均0.38度/m3。這一耗電量是包括污泥處理。在積極節(jié)能的同時(shí)，德國(guó)還大力推行能源的自給，大型污水處理廠能源自給率可以實(shí)現(xiàn)50%以上，這與他們重視污泥厭氧消化的沼氣利用直接相關(guān)。在這基礎(chǔ)上，德國(guó)還在大力推行推進(jìn)CO收集、沼氣發(fā)電、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、改善水力條件等，實(shí)現(xiàn)污水處理廠能源自給率。2017年德國(guó)調(diào)查還對(duì)沼氣產(chǎn)量、沼氣發(fā)電量及發(fā)電效率進(jìn)行了調(diào)查。按照平均23 L/人·d 、151.8百萬(wàn)當(dāng)量人口規(guī)模和77.5%負(fù)荷率計(jì),德國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠每天的沼氣產(chǎn)量為270萬(wàn)m3。值得思考的是，我們眾多的污水處理廠究竟失去了多少的生物質(zhì)能？

關(guān)鍵詞： 污水處理