隨著生態(tài)文明建設(shè)的快速推進(jìn)，近些年來(lái)建制鎮(zhèn)污水處理發(fā)展迅速，污水處理廠的數(shù)量從2018年的7 687座增至2022年的15 177座，建設(shè)規(guī)模從2018年的2238.84萬(wàn)m³/d增至2021年的3138.57萬(wàn)m³/d 。《中國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示，截至2022年，對(duì)生活污水進(jìn)行處理的建制鎮(zhèn)14 980個(gè)，占比77.84%，污水處理率為64.86%。

圖1 建制鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)量及規(guī)模

有研究針對(duì)全國(guó)1 155座已建成建制鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果表明建制鎮(zhèn)污水處理規(guī)模主要集中在1 000~5 000m³/d，出水多執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）（下稱國(guó)標(biāo)）一級(jí)B或一級(jí)A，活性污泥法的應(yīng)用較為廣泛。

本研究實(shí)地調(diào)研了長(zhǎng)江流域的70座建制鎮(zhèn)污水處理廠，對(duì)建設(shè)規(guī)模、出水標(biāo)準(zhǔn)和處理工藝進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。建設(shè)規(guī)模≤3000 m³/d的污水處理廠在統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目中占比超90%。出水執(zhí)行國(guó)標(biāo)一級(jí)B的污水處理廠占比約20%，其他約80%的項(xiàng)目執(zhí)行了國(guó)標(biāo)一級(jí)A、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）準(zhǔn)Ⅳ類或者更為嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)，例如《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB 34/2710-2016）污水處理廠Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)。污水處理工藝均選用了活性污泥法，其中90%的項(xiàng)目采用了AO或AAO工藝；9%的項(xiàng)目采用MBR工藝，為百噸級(jí)項(xiàng)目，出水執(zhí)行巢湖標(biāo)準(zhǔn)；僅1個(gè)項(xiàng)目采用了氧化溝工藝。除采用MBR工藝的項(xiàng)目以外，其他項(xiàng)目均采用了深度處理工藝。深度處理采用混凝+沉淀+過(guò)濾工藝，其中過(guò)濾工藝采用濾布濾池或活性砂濾池等。43%的污泥處理項(xiàng)目采用疊螺脫水，12%的項(xiàng)目采用濃縮干化，6%的項(xiàng)目采用壓濾脫水，其余39%的項(xiàng)目直接外運(yùn)至其他污水處理廠處理。

2.1 負(fù)荷率偏低

調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，千噸級(jí)的污水處理廠負(fù)荷率在32%~75%，平均負(fù)荷率62%；百噸級(jí)的污水處理廠負(fù)荷率在20%~50%，平均負(fù)荷率38%。調(diào)研的項(xiàng)目多為新建項(xiàng)目，與部分配套管線尚未完成有一定關(guān)系，但是整體看來(lái)存在負(fù)荷率偏低的問(wèn)題。

2.2 用地不集約

根據(jù)《小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)148-2010）的建設(shè)規(guī)模分類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)本次調(diào)研項(xiàng)目的用地指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。

表1 平均用地指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

圖2 污水處理廠規(guī)模與用地

百噸級(jí)污水處理廠用地指標(biāo)變化范圍大、規(guī)律性差，隨著處理規(guī)模的增加，用地指標(biāo)有明顯下降趨勢(shì)，規(guī)模超出3 000m³/d時(shí)用地指標(biāo)趨于平穩(wěn)。調(diào)研項(xiàng)目尤其是百噸級(jí)污水處理廠用地指標(biāo)偏高，一方面受到建設(shè)規(guī)模較小的影響，另一方面也與設(shè)計(jì)思路沿用了城市污水處理廠的設(shè)計(jì)思路、建(構(gòu))筑物布局分散、道路占地面積大有關(guān)。

2.3 工藝不適用

由于缺少運(yùn)維管理人員，建制鎮(zhèn)的污水處理應(yīng)選擇簡(jiǎn)單易管理的工藝，避免增加運(yùn)維難度。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分改造項(xiàng)目原設(shè)計(jì)二級(jí)處理采用了生物膜法，運(yùn)行過(guò)程中存在生物膜培養(yǎng)困難、無(wú)法應(yīng)對(duì)目前較高的出水水質(zhì)考核標(biāo)準(zhǔn)，如GB 18918一級(jí)A，因此在提標(biāo)改造工程中將生物膜法改為了活性污泥法。

調(diào)研項(xiàng)目中有部分污水處理廠采用了人工濕地工藝，但是由于運(yùn)行資金的短缺和運(yùn)維力量的缺失，運(yùn)行效果不理想，存在污堵后水流不暢、植被無(wú)人打理的情況，人工濕地沒有發(fā)揮預(yù)期的處理效果，卻給污水處理廠的正常運(yùn)行造成了一定的困擾。因此人工濕地工藝的采用需要綜合考慮項(xiàng)目的用地和運(yùn)維管理能力等情況。

2.4 工程投資高

《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)198-2022）對(duì)建設(shè)規(guī)模為1萬(wàn)m³/d、出水達(dá)到一級(jí)A、采用常規(guī)污泥處理工藝的新建污水處理廠，投資估算應(yīng)控制在3 825元/（m³·d）。調(diào)研項(xiàng)目中污水處理廠投資估算變化范圍很大，排除個(gè)別明顯偏離的數(shù)據(jù)外，投資集中在5 000~13 000元/（m³·d），投資較高，與處理規(guī)模明顯小于1萬(wàn)m³/d有直接關(guān)系。

2.5 經(jīng)營(yíng)成本高

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研了解到，建制鎮(zhèn)污水處理廠的經(jīng)營(yíng)成本高，普遍處于虧損的狀態(tài)。政府支付的處理費(fèi)用多在2.5元/m³以內(nèi)，而實(shí)際經(jīng)營(yíng)成本多在3~4元/m³，個(gè)別運(yùn)行負(fù)荷率在20%~30%左右的MBR工藝，經(jīng)營(yíng)成本粗估甚至高達(dá)7元/m³。

電耗和藥耗是經(jīng)營(yíng)成本的重要組成部分，這兩部分的實(shí)際經(jīng)營(yíng)成本會(huì)明顯高于設(shè)計(jì)計(jì)算值，原因在于運(yùn)行負(fù)荷率低但所有處理設(shè)備需要保持運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致處理單方水的電耗偏高；缺少精細(xì)化運(yùn)維的技術(shù)力量和配套設(shè)施，為保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，污水處理廠運(yùn)行時(shí)的投藥量明顯高于實(shí)際需求，造成了藥劑浪費(fèi)。

人工薪酬是建制鎮(zhèn)污水處理廠經(jīng)營(yíng)成本的重要組成部分，雖然運(yùn)營(yíng)單位注重了人員精簡(jiǎn)，例如一個(gè)水環(huán)境綜合整治項(xiàng)目中的多個(gè)污水處理廠共用巡檢技術(shù)人員和機(jī)修人員，現(xiàn)場(chǎng)操作工多為周邊居民，但是由于處理規(guī)模小，導(dǎo)致薪酬成本依舊成為經(jīng)營(yíng)成本中較為醒目的一部分。

以調(diào)研的某項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)進(jìn)水COD濃度為200mg/L，實(shí)際進(jìn)水COD濃度年平均值介于100~200 mg/L之間，2022年全年平均值為154 mg/L，出水執(zhí)行GB 18918一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，政府支付的處理費(fèi)用為2.27元/m³。2022年污水處理廠的實(shí)際運(yùn)維成本平均在3.1元/m³，其中電費(fèi)0.84元/m³，藥劑費(fèi)0.62元/m³，人工費(fèi)0.92元/m³。

上述調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，一方面與建制鎮(zhèn)污水處理廠自身規(guī)模小有必然聯(lián)系，另一方面也與缺少政策引導(dǎo)和針對(duì)性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持，設(shè)計(jì)和排放標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)直接套用城鎮(zhèn)污水處理廠的高標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。除了《城鄉(xiāng)排水工程項(xiàng)目規(guī)范》（GB 55027-2022）、《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50014-2021）、《城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ 60-2011）等通用的標(biāo)準(zhǔn)外，目前完全針對(duì)建制鎮(zhèn)污水處理廠的標(biāo)準(zhǔn)極少。

關(guān)于建制鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行《小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)148-2010）的部分內(nèi)容已經(jīng)不再適用，主要體現(xiàn)在：當(dāng)前建制鎮(zhèn)污水處理工程的出水多執(zhí)行國(guó)標(biāo)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，極少執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)里提到的二級(jí)和三級(jí)處理標(biāo)準(zhǔn)；相應(yīng)于出水考核指標(biāo)的提升，本標(biāo)準(zhǔn)里僅有污水的一級(jí)和二級(jí)處理，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前污水處理工程出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的技術(shù)需求；物價(jià)上漲外加建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提升，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不再適用。

關(guān)于建制鎮(zhèn)污水處理廠的運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)，可供借鑒的僅廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布的《小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T 15-184-2020）等。

2021年出臺(tái)的《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》中提出，建制鎮(zhèn)因地制宜采取就近集中聯(lián)建、城旁接管等方式建設(shè)污水處理設(shè)施，推廣“生物+生態(tài)”污水處理技術(shù)。2023年出臺(tái)的《關(guān)于推進(jìn)建制鎮(zhèn)生活污水垃圾處理設(shè)施建設(shè)和管理的實(shí)施方案》鼓勵(lì)建制鎮(zhèn)研究制定適用于本地實(shí)際情況的污水處理設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行等地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并提出推進(jìn)建制鎮(zhèn)污水的資源化利用。隨著相關(guān)政策的陸續(xù)出臺(tái)實(shí)施，建制鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行有望發(fā)生積極的改變。以下就建制鎮(zhèn)污水處理廠的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行初步的探討，以期促進(jìn)相關(guān)問(wèn)題的解決。

4.1 合理確定規(guī)模

建制鎮(zhèn)污水處理廠負(fù)荷率偏低，造成了投資和用地浪費(fèi)，因此合理確定建設(shè)規(guī)模是污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)控制的要點(diǎn)之一。

污水處理廠在建設(shè)過(guò)程中，預(yù)處理設(shè)施、污泥處理設(shè)施、生產(chǎn)用房以及附屬設(shè)施建筑等，通常土建按遠(yuǎn)期規(guī)模一次建成，二級(jí)處理和深度處理多分階段建設(shè)，因此合理確定污水處理廠的近期和遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模同樣是設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

小城鎮(zhèn)污水處理廠在確定規(guī)模時(shí)，除了依據(jù)相關(guān)規(guī)劃外，更應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研：

（1）人口流動(dòng)。隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，人口逐漸向城市流動(dòng)，建制鎮(zhèn)存在人口減少的可能性。當(dāng)建制鎮(zhèn)外出務(wù)工人員較多時(shí)，春節(jié)期間務(wù)工人員集中返鄉(xiāng)會(huì)導(dǎo)致期間的污水量明顯增加。旅游景點(diǎn)在旺季的處理水量明顯增加，調(diào)研某廠以“溫泉”為特色，在冬季尤其是春節(jié)期間出現(xiàn)水量增加的現(xiàn)象。調(diào)研時(shí)應(yīng)重視對(duì)服務(wù)范圍內(nèi)小企業(yè)、小作坊的排水量和排水水質(zhì)的摸排。

（2）用水習(xí)慣。對(duì)于缺水地區(qū)，例如調(diào)研的長(zhǎng)江上游某地，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)自來(lái)水?dāng)嗨畣?wèn)題，居民自家多有儲(chǔ)水設(shè)施，平時(shí)用水較為節(jié)約，因此人均用水量小，產(chǎn)生的污水量也較少，水質(zhì)較濃。污水處理廠進(jìn)水的COD在800~1 000 mg/L，個(gè)別數(shù)據(jù)超1 000 mg/L；TN在80~100 mg/L，個(gè)別數(shù)據(jù)超100mg/L。

（3）排水體制。多數(shù)污水處理廠存在雨天處理量增大的情況：合流制管網(wǎng)雨天處理量增多為必然現(xiàn)象；分流制管網(wǎng)由于混錯(cuò)接和管理等問(wèn)題，或者承擔(dān)區(qū)域內(nèi)初期雨水處理任務(wù)時(shí)，雨季污水管網(wǎng)的水量也會(huì)有所增加。因此污水處理廠的建設(shè)規(guī)模，可根據(jù)其服務(wù)范圍內(nèi)的管網(wǎng)特點(diǎn)，區(qū)分旱季和雨天的處理能力，并同步考慮旱季和雨天設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的區(qū)別。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)同步進(jìn)行管網(wǎng)提質(zhì)增效、黑臭水體治理等相關(guān)工程時(shí)，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮其對(duì)建設(shè)規(guī)模以及進(jìn)水水質(zhì)的影響。

4.2 集約平面布局

建制鎮(zhèn)污水處理廠的建(構(gòu))筑物宜組團(tuán)化和集約化布置，節(jié)省投資和占地面積。

建筑物在滿足現(xiàn)行《建筑防火通用規(guī)范》（GB 55037-2022）、《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》（2018版，GB 50016-2014）的前提下，應(yīng)集約化布置，具體做法包括：生產(chǎn)用房就近設(shè)置在構(gòu)筑物上方；生產(chǎn)用房合建；管理用房和生活設(shè)施用房合建；輔助生產(chǎn)用房可與生產(chǎn)用房合建，也可與管理用房、生活設(shè)施用房合建。對(duì)于百噸級(jí)的污水處理廠，廠區(qū)僅設(shè)置必須的建筑并盡量合建，如配電室、鼓風(fēng)機(jī)房、進(jìn)出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)小室、危廢暫存間、門衛(wèi)和衛(wèi)生間等。

以某5 000m³/d的污水處理廠為例，污水處理采用“格柵+固液分離設(shè)備+調(diào)節(jié)池+生物池+二沉池+高效沉淀池+活性砂濾池+臭氧接觸池+次氯酸鈉接觸消毒”工藝，污泥處理采用“脫水+好氧發(fā)酵”工藝。污水處理廠出水水質(zhì)高，污泥可資源化利用，處理工藝流程長(zhǎng)，但用地指標(biāo)僅為1.89 m²/（m³·d），主要得益于廠區(qū)的集約化布置和建(構(gòu))筑物的組團(tuán)化布置。

圖3 某污水處理廠平面布置

4.3 優(yōu)選適用工藝

如前文所述，建制鎮(zhèn)污水處理的運(yùn)維管理力量薄弱，因此污水處理應(yīng)選擇抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定且運(yùn)維工作量較小的工藝。在目前出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)多執(zhí)行國(guó)標(biāo)一級(jí)A的條件下，污水處理廠一般需要設(shè)置三級(jí)處理工藝。

調(diào)節(jié)池用于緩解水量和水質(zhì)沖擊對(duì)運(yùn)行的負(fù)面影響，對(duì)于建制鎮(zhèn)污水處理廠是必不可少的。為改善后續(xù)處理單元的運(yùn)行工況，保護(hù)機(jī)械設(shè)備，預(yù)處理階段應(yīng)設(shè)置沉砂池，但是從調(diào)研結(jié)果來(lái)看，多數(shù)建制鎮(zhèn)污水處理廠沒有設(shè)置，建議采用平流沉砂池或者旋流沉砂池。鑒于預(yù)處理構(gòu)筑物尺寸小，采用混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施難度大，也可采用預(yù)處理一體化設(shè)備，取代傳統(tǒng)的細(xì)格柵、沉砂池和配套的砂水分離系統(tǒng)，減少運(yùn)維的工作量。

二級(jí)處理工藝段，結(jié)合資料調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員的意見，AAO工藝可作為優(yōu)選之一，一方面可高效去除有機(jī)物、氮和磷，滿足高標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)要求，另一方面運(yùn)維管理的工作量相對(duì)較小。SBR工藝自控程度高，設(shè)備較少，無(wú)需設(shè)置二沉池，對(duì)于建制鎮(zhèn)污水處理廠也有較好的適用性。MBR工藝適用于對(duì)出水水質(zhì)要求高、用地緊張、經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)較好、運(yùn)維管理水平較高的地區(qū)。建制鎮(zhèn)污水處理廠對(duì)氮和磷的去除宜在二級(jí)處理階段完成，避免在深度處理階段設(shè)置專有的脫氮除磷單元，如氣浮、反硝化濾池等，增加運(yùn)維管理的工作量。

深度處理單元主要用于去除固體懸浮物，多采用混凝、沉淀和過(guò)濾工藝，對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的處理單元，例如高效沉淀池或者連續(xù)流砂濾池等，可采用一體化裝備。在用地允許且有較為充足的運(yùn)維管理力量時(shí)，可采用人工濕地進(jìn)一步提升出水水質(zhì)，建議設(shè)置在消毒工藝之后。

消毒可根據(jù)尾水的用途，采用紫外消毒或者次氯酸鈉消毒。

4.4 推進(jìn)遠(yuǎn)程控制

現(xiàn)場(chǎng)少人（無(wú)人）值守是節(jié)約人力資源、降低經(jīng)營(yíng)成本的重要舉措。設(shè)計(jì)中除了選擇運(yùn)維工作量小的工藝以外，在設(shè)備選型方面也應(yīng)優(yōu)選對(duì)運(yùn)維管理需求少的型式，并提高自動(dòng)化控制水平，為遠(yuǎn)程集中控制設(shè)置必要的設(shè)施。

在電氣設(shè)備選型上，變配電系統(tǒng)設(shè)備主回路優(yōu)先選擇操作流程簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠、具備一定免維護(hù)功能的設(shè)備；控制回路配置故障自診斷及設(shè)備健康度自評(píng)估功能；功率因數(shù)補(bǔ)償選用模塊化補(bǔ)償裝置，具備故障后通過(guò)便捷更換后快速恢復(fù)生產(chǎn)的能力；低壓變頻電抗器選用變頻器內(nèi)置型等。

對(duì)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的多座建制鎮(zhèn)污水處理廠，可選擇其中一個(gè)規(guī)模較大的設(shè)置集中控制中心，對(duì)其他污水處理廠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理，提高管理效率且降低經(jīng)營(yíng)成本。集中控制中心的建設(shè)，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則，滿足對(duì)進(jìn)出水水質(zhì)水量的實(shí)時(shí)了解、對(duì)重要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重要生產(chǎn)部位的視頻監(jiān)控、指令的下達(dá)、日常報(bào)表的線上填報(bào)等。

建制鎮(zhèn)污水處理對(duì)于深入打好黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)、全面建設(shè)綠水青山有著重要的意義。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于缺少針對(duì)性強(qiáng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)的支撐，以及現(xiàn)階段較高的出水考核指標(biāo)要求，導(dǎo)致現(xiàn)狀建制鎮(zhèn)污水處理廠存在運(yùn)行負(fù)荷率低、用地不集約、投資和經(jīng)營(yíng)成本高等問(wèn)題。近幾年出臺(tái)的國(guó)家政策在積極推進(jìn)建制鎮(zhèn)污水處理的建設(shè)和因地制宜的污水資源化利用，但是配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系有待完善，因此建議根據(jù)政策的調(diào)整和技術(shù)需求，進(jìn)一步完善建制鎮(zhèn)污水處理和資源化利用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)建制鎮(zhèn)水環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。本研究結(jié)合調(diào)研結(jié)果，初步探討了建制鎮(zhèn)污水處理在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)關(guān)注的要點(diǎn)，以期為后續(xù)工程提供參考。

微信對(duì)原文有修改。原文標(biāo)題：建制鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討；作者：雷轟、張俊、王碩、馮碩、李振川；作者單位：長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)保集團(tuán)有限公司、北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司�？�登在《給水排水》2024年第10期。