厂网协同增效的潜力在厂网之外

　　一、为什么说潜力在厂网之外 

　　本文是为“系统思维下的厂网协同增效”专题论坛撰写，厂网系统的专家要研究厂网协同增效是件大好事，但加了个条件，叫系统思维。这个系统思维就涉及是多大的系统，包括不包括厂网系统的输入条件和输出评价标准条件？因为若局限于厂网系统内部，厂网系统的专家有条件控制，但协同增效的潜力却很难限定为厂网系统内部，输入和输出对厂网系统的影响远大于厂网系统本身。根据系统分析的基本要求，厂网系统分析协同增效的优化途经起码应符合下述四个条件：

　　其一，是系统应保持独立。厂网系统有关控制变量，如时空特征；有关系统输入变量，如各类污染物输入；有关约束变量，如变化要素，均应在系统保持独立条件下予以界定和量化。

　　其二，子系统建立数学模型。要求组成系统的各结构单元均能建立数学模型，才使系统得以运行，完成分析验证工作。

　　其三，系统运行有可供选择的方案。如系统输入的各类污染物输入和子系统模型运行情景二者可组合成多种系统运行条件和比较方案，提供系统分析优化决策。

　　其四，评价系统目标性能优劣的通用标准。如达到同样出水标准，水处理投资少者为优，可以利用技术经济模型完成优劣评价。

　　满足上述四条件的模型与数据齐备，则具备系统分析条件，反之则很难称为系统思维。作为厂网系统思维，第一条和第四条受外界条件影响较大，且直接关系协同增效的结论，故强调协同增效的潜力在厂网之外，需要更大范围的合作，以求破题。

　　二、工业园区厂网系统需从源头控制 

　　我国各工业园区原有的水平是各类工业企业集中入园，污水处理厂统一接纳各企业污水，在排放标准低水平时，矛盾不突出；在各工业园区污水处理标准提高的新形势下，不同工艺废水源头控制的必要性就突出了，不同工艺废水混合形成难处理污染物的弊病也更加突出了。

　　例如，对于印染企业集中的工业园区，理应先对清洁生产水平进行核定，实现企业分批分时段入园，参照《印染行业清洁生产指标体系》等标准制定印染企业入园标准。达到标准的企业作为首批入园，达不到则后批入园。分批入园计划充分考虑企业规模产值、环境敏感区企业位置、废水排放口设置在线监测装置情况、环保问题投诉记录等。

　　根据搬迁入园企业的产品类型、生产工艺、污染物排放特征等情况，优化园区企业布局，实施棉印染精加工、化纤织物染整精加工、针织或钩针编织物印染精加工生产工艺同类集中，污水分类收集和集中处理；制定印染废水排放水质报备制度，降低污水处理设施冲击负荷；规划园区企业集中供热及蒸汽的集中供给，制定危险化学品集中采购、贮存，危险废物集中管理措施。在这种条件下，选择污水处理技术实现COD排放从80mg/L提高至40mg/L，回用率从50%提升至80%，色度等其他指标均优于同类工业园，就成为易事。

　　三、混有工业废水的污水处理厂优先控制工业废水 

　　城市污水处理厂接受千家万户排出的生活污水，水量基本稳定，水质基本相同，唯有混杂进入的工业废水水量水质均不稳定，是污水处理厂超标的主要原因。在2018年第一季度全国158家严重超标企业中，有78家是城镇污水处理厂，这些污水处理厂可以划分为设计落后、处理能力不足或日常运营管理有问题，但这两类问题都属于厂网系统不足以应对进水水量、水质变化而产生，特别是已明确其中36家是因为进水超标所致。

　　例如某污水处理厂月平均污水进口总磷浓度为10mg/L左右，最低值为0.9mg/L，最高值为19mg/L，而设计要求进水总磷控制在6mg/L水平，确保出水总磷达0.4mg/L标准。控制对象必须找到造成总磷进水波动超标的工业污染源，或要求工业污染源必须厂内治理，排水达6mg/L，或在接管处装测试仪表，超6mg/L时自动断绝进水。厂网优化调控独立系统的前提是在总磷进水不超过6mg/L条件下优化。

　　四、混有初雨径流的污水处理厂从固形物源头抓起 

　　我赞同的说法是雨水、污水乱接造成污水处理厂进水水量、水质不可控，来自上海市政设计院的研究则更准确地点明是来自管网不及时清理，这两种说法都把源头指向了初雨径流和管网清理不及时造成的固体沉淀物。说到初雨径流污染，仅指前50分钟降雨所带来的区域汇流量和径流冲刷物，这是应该进入城市低地暂蓄、沉淀处理或进入雨水处理厂或污水处理厂处理的对象。至于由径流冲刷物带来的污染则主要是城市街道产生的颗粒物、轮胎磨损物、垃圾残余物等，通过交通风集聚于下水道接水口和马路牙之间，按井口米计算每个城市径流固形物的数量，在我国这种固形物全部进入下水道。因此城市雨水道的分流或合流设计不能一刀切，既有降雨地带性特征，又有城市建设基础条件不同所限，再涉及到降雨径流污染则从街道清扫至初雨径流处理就更需要有针对性的提出对策，不能简单地用工程方案替代管理措施。

　　五、厂网系统必须根据受纳水体的需求进行增效设计 

　　污水处理厂不能仅仅归结为削减某类污染物的工具，更重要的是把污水处理厂作为人类活动产生的废污水返回自然循环和生态环境的必要过程，是实现人的幸福最大化、环境影响最小化的工具。这就要求污水处理厂厂网系统必须根据受纳出水的需求进行增效设计。只要求削减污染物处理达标的可以执行以一级B为代表的处理技术或技术经济更优的处理厂标准；要求达各类回用要求的处理厂出水标准，不是执行现行的一级A标准，而是根据不同的回用要求，农灌？冷却？冲渣？……执行宽严不同的回用水标准作为再生水厂；要求补充地表水水体，也不是执行现在所常提到的类地表水标准，而是严格按照地表水水质要求，根据受纳处理厂出水的水体混合区范围和保护标准严格确定处理厂出水，执行地表水V类？VI类？III类？地表水水质标准，名副其实的成为新生水厂，使人类活动产生的废水消除环境影响，返回自然循环，这是生态环境保护的最高境界。上述要求把厂网系统出水区分为处理厂、再生水厂、新生水厂三种不同标准控制，本次论坛则应依照三种不同出口控制标准研究增效方案。

　　六、厂网系统增效两个关键问题 

　　1、城市污水处理厂底线指标： 

　　关键在于国家排放标准抓底线控制，地方排放标准抓分区加严，随着中央把消灭黑色发展的任务交给国家排放标准，环境标准对新发展观的支撑作用必将极大地显现出来。

　　环保系统曾抛出的城市污水处理厂综合排放标准征求意见稿，近两年一直不见声响，因为这个标准关系到每天1.8亿吨生活废水最低处理标准是什么？现在每天大于5000万吨废水不回用，却按一级A回用标准执法，花的可是纳税人的钱。每天达一级B标准的5000万吨废水要从一级B提标改造为一级A，花的也是纳税人的钱，需要制定标准人真正弄懂排放标准的作用。

　　70年代末，我刚进入环境系统分析大门，著名环境系统专家Rich建议中国先全面上一级污水处理厂，再决定地表水水质不达标的区域上二级污水处理厂，最后还可择需上三级污水处理厂，这是投资最优化，防止环境过保护。现在面临的形势是我们一步到位，很少有人考虑污水处理厂排放标准怎样体现最佳可行达标技术控制污水处理厂排放底线？怎样鼓励污水处理厂获得环境税优惠？怎样详细规定各类回用水要求而不是简单的一级A造成使用混乱？怎样为地方标准和排污许可证留下新生水处理厂标准的空间？怎样处理特别限值与年限制标准和地方排放标准的协调关系等等。

　　2、新生水厂排放标准几个关键指标 

　　这里的新生水厂排放标准指的是污水处理厂出水满足地表水水质标准的条件，切记不要把污水处理厂出水排入几类标准的水功能区，则要求出水标准达几类。许多北方的水功能区处于无地表水状态，也要求出水达地表水标准，就需要讲清道理了。如白洋淀由于补给水来自南水北调中线，基本达II类水标准，故雄安新区要求进白洋淀的处理厂出水达III类水标准，就是为与中线补给水相互混合，不因当地处理厂出水明显降低白洋淀水质，这就是道理。

　　新生水厂出水达地表水水质标准有几个关键指标：

　　（1）溶解氧指标是地表水指标体系的核心指标，COD、高锰酸盐指数、BOD5、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮均影响溶解氧指标，反映地表水体综合质量。污水处理厂出水补给地表水则应首先保证溶解氧指标不低于5~6mg/L。

　　（2）COD指标仅因为陆上污染源具有调查数据，便于进行水陆输入响应分析，而列为地表水标准指标。重要的是BOD5、氨氮和溶解氧的互为影响关系，污水处理厂出水标准应重视BOD5和氨氮的控制。

　　（3）总氮和总磷应列为控制指标的原因是：影响湖泊水库等闭合水域富营养化进程的指标是总氮、总磷、叶绿素A、透明度等指标，因此为控制饮用水源地富营养化需提高污水处理厂总氮、总磷指标。如长江中下游饮用水源地氮磷超标，则应对长江江湖系统实施氮磷总量控制，用水质标准反推长江氮磷纳污能力及污水处理厂可行的氮磷控制指标。

　　（4）有关悬浮物、大肠菌群等指标并非新生水厂关键指标，可以根据受纳水域质量要求和地方质量标准酌定。

　　厂网协同增效的未来前景十分乐观，管网建设全覆盖、全收集、全处理的要求仅是各地政府的工作目标，协同增效的最大变化还在于不连接下水道的抽水马桶国际标准得到执行，厕所革命引发的黑水、黄水、灰水源分离得到推广，城市下水道不再接纳黑水和黄水，污水处理厂不再处理不合要求的工业废水，真正实现精细化的出口管理，因地制宜、因水而异，那时的厂网增效系统就一定能实现最优化。

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