集中式污染治理產業現狀與排污節點分析

劉 敏 劉 燦 李 曉 金 旺 楊海蓉

0 引言

開展污染源普查是生態環境保護工作的基礎，2017 年起，第二次污染源普查在全國啟動，這是在我國進入全面建成小康社會決勝階段，下定決心去產能、調結構、補齊生態環境保護突出短板，打贏污染防治攻堅戰大背景下進行的一次重大國情調查。根據《全國污染源普查條例》規定和《第二次全國污染源普查方案》要求，集中式污染治理設施的普查對象包括集中處理處置生活垃圾、危險廢物和污水的單位。摸清集中式污染治理產業的發展現狀，掌握各類集中式污染治理設施的工藝原理，對主要排污節點進行詳細分析，是做好污染源普查工作的重要基礎[1-3]。

1 集中式污染治理產業現狀

1.1 集中式污水處理廠

截至2017 年年底，全國累計已建成污水處理廠達到8591 座。其中城市建成 2209 座，污水處理能力達 15743 萬噸/日，2017 年實際污水處理 465.49 億噸；縣城建成 1572 座，污水處理能力達 3218 萬噸/日，2017 年實際污水處理87.77 億噸；全國建制鎮建成4810 座。從全國污水處理廠區域分布情況來看，主要集中在華東地區，2017 年年底有 3065 座（城市 703 座、縣城 332 座，建制鎮2030 座），約占全國污水處理廠數量的35.68%；其次為西南地區，2017 年底有 2111 座（城市 281 座、縣城 286 座，建制鎮 1544 座），約占全國污水處理廠數量的24.57%。

城市（不含建制鎮及以下） 污水處理廠各類工藝中A2/O 主體工藝占27%，氧化溝主體工藝占24.6%，SBR 主體工藝占 19%，A/O 工藝占 9%，生物膜法主體工藝占8.9%，其他活性污泥法主體工藝占3.6%，其余工藝占7.9%。

1.2 生活垃圾集中處理單位

截至2017 年年底，全國共計建成并運行的城市生活垃圾集中處理單位1013 座。其中包括，城市生活衛生填埋場654 座，年處理量約1.2 億噸，約占處理總量的 57%；生活垃圾焚燒發電廠286 座，年處理量約 8500 萬噸，約占處理總量的40%；其他無害化處理單位34 家，處理量約為 530 萬噸，約占處理總量的3%。

1.3 危險廢物集中處理單位

截至 2017 年年底，全國范圍內持有危險廢物經營許可證（含醫療廢物）的集中處理單位超過 2700 家，其中醫療廢物處置單位368 家。全國所有的危險廢物經營單位，核準收集和利用處置能力達到 8178 萬噸/年，實際收集和利用處置危險廢物量為 2252 萬噸。其中，利用危險廢物、處置醫療廢物量分別為1515 萬噸和91 萬噸。處置危險廢物的方式包括：填埋方式（143 萬噸），焚燒方式（137 萬噸），水泥窯協同方式（71 萬噸），其他方式（267 萬噸）。

2 主要污水處理工藝及排污節點

2.1 主要污水處理工藝

2.1.1 A2/O 工藝

A2/O 工藝又稱 AAO 工藝，在一個處理系統中同時具有厭氧區、缺氧區和好氧區，屬于推流式活性污泥系統，能夠同時做到脫氮、除磷和有機物的降解。該工藝的優點是，污泥在不同濃度的氧含量環境中交替運行，活性污泥不容易產生膨脹，污泥的沉降性能較好。該處理系統出水中磷濃度可以達到1mg/L 以下，氨氮濃度可以達到8mg/L 以下。

2.1.2 氧化溝工藝

氧化溝工藝又稱連續循環式反應池或“循環曝氣池”，因其構筑物呈封閉的溝渠型而得名。氧化溝是活性污泥法的改良工藝，曝氣溝渠構成首尾相連的循環流，污泥和污水混合液在溝渠中進行連續循環，污水連續得到凈化。氧化溝污水處理的整個過程如進水、曝氣、沉淀、污泥穩定和出水都集中在氧化溝中完成。氧化溝工藝具有流程簡單、費用投入少、運行簡單、處理效果穩定等特點，隨著技術的發展，圍繞氧化溝工藝還出現了卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、一體化氧化溝、交替工作式氧化溝等改良工藝。

2.1.3 SBR 工藝

SBR 工藝全稱是序批式間歇活性污泥法，是活性污泥法的一種變型，污水處理的整個工藝在一個反應器中完成，傳統SBR 工藝要經過進水期、反應期、沉淀期、排水期、閑置期五個階段。SBR 工藝具有同時脫氮除磷、耐受水力沖擊負荷、操作靈活等特點，同時操作程序較復雜、池體容積大。SBR 工藝在運用中不斷創新，出現了CASS工藝、CAST 工藝等多種廣泛實用的改良型。

2.1.4 A/O 工藝

A/O 工藝又分 AN/O（缺氧-好氧生物脫氮工藝）和AP/O（厭氧-好氧生物除磷工藝）。AN/O 工藝由缺氧區和好氧區組成，同時去除有機污染物和氮，污水在AN/O 池內進行脫碳、硝化和反硝化反應，除去大部分COD 和 NH3-N，絕大部分處理后的污水進入二沉池。AP/O 工藝由厭氧區和好氧區組成，同時去除有機污染物及磷。

2.1.5 生物膜法

生物膜是指以附著在惰性材料表面生長的，以微生物為主，包含微生物及其產生的胞外聚合物和吸附在微生物表面無機及有機物等組成，并具有較強的吸附和生物降解性能的結構。生物膜法是一類生物處理法的統稱，包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池及生物流化床等多種形式。

2.2 主要污染排放節點

2.2.1 臭氣的排放

格柵、生物池（厭氧、缺氧、好氧），污泥濃縮池、污泥脫水間和污水提升泵站產生的臭氣，包括胺類（魚腥味）、氨（氨味）、二胺（腐肉味）、硫化氫（臭雞蛋味）、硫醇（爛洋蔥味）、糞臭素（糞便味）。

2.2.2 污泥的排放

污水處理廠在初沉池、二沉池等設施產生污泥，不同月份的污泥產率波動較大，且呈現出顯著的季節規律性，冬季和春季污泥產率較高，夏季和秋季污泥產率相對較低。采用 A2O/AO 和氧化溝工藝的污水處理廠污泥產率顯著高于采用SBR 和 MBR（膜生物反應器）工藝的污水處理廠。

3 主要生活垃圾處理工藝及排污節點

3.1 衛生填埋

生活垃圾衛生填埋場指的是用于處理處置城市生活垃圾的，帶有阻止垃圾滲濾液泄漏的人工防滲膜，帶有滲濾液處理或預處理設施設備、運行、管理及維護、最終封場關閉符合衛生要求的垃圾處理場地。

3.1.1 滲濾液的產生

填埋場垃圾在自身分解及雨水淋瀝作用下，會產生一定量垃圾滲濾。生活垃圾滲濾液成分十分復雜，具有高化學需氧量和生化需氧量、高氨氮和高無機鹽分的“三高”特征，一般化學需氧量在 2000 ～60000mg/L、五日生化需氧量在 60 ～40000mg/L、氨氮在幾百 mg/L 以上。有研究表明，生活垃圾滲濾液中檢測出的93 種有機化合物中，有22 種列入中國環境優先控制污染物黑名單。垃圾填埋場的滲濾液產生量及水質，與大氣降水量、堆填處理方式、防滲導排工程措施等因素密切相關，滲濾液在雨季明顯多于旱季，干冷季節的污染物濃度相對較低。在日常管理中，規范建設和管理的填埋場滲濾液產生量以監測數據做參考，也可以按照經驗公式進行計算。

3.1.2 填埋氣的產生

生活垃圾填埋場產生的氣體主要是 CH4、CO2、N2、H2S、甲硫醚、二甲二硫等，其中CH4較多，可達 50%。甲烷是一種極易燃燒的氣體，當甲烷的濃度達到一定時，遇到任何火源如燃燒的煙頭、電火花等均可能引起火災和爆炸，進而對周邊環境造成污染、危害周圍居民人身安全。

3.2 焚燒

焚燒是生活垃圾處理過程中普遍使用的技術，是生活垃圾減量化最有效的措施，通過焚燒還可以轉化得到能源。2017 年，我國垃圾焚燒處理量將近為8500 萬噸，約占當年生活垃圾無害化集中處理總量的40%。

3.2.1 焚燒廢氣的排放

生活垃圾焚燒廢氣成分復雜，主要有害成分包括酸性氣體、重金屬、二噁英等。垃圾中特定組分的燃燒過程中容易出現酸性氣體和氮氧化物。生活垃圾中包含的電池等廢棄物品，有鉛、汞、鉻、鎘、砷等重金屬成分物，燃燒時可能導致重金屬的排放。當溫度范圍達到250 ～350 ℃時，生活垃圾燃燒最容易產生二噁英。焚燒廢氣的產生情況通過在線監測設施直接獲取。

3.2.2 飛灰和爐渣的產生

生活垃圾焚燒時產生的飛灰和爐渣含有大量的重金屬、二噁英和可溶性鹽，多以填埋的方式進行處理。其中生活垃圾焚燒飛灰，在滿足條件的前提下可進入生活垃圾填埋場填埋，實行危險廢物豁免，在相應處置過程中不按危廢管理。

4 主要危險廢物處置工藝及排污節點

危險廢物包括工業危險廢物和醫療廢棄物，主要的處理處置方式包括填埋、焚燒、水泥窯協同處置、其他物理化學方法等。

4.1 填埋

2017 年全國填埋處置危險廢物143 萬噸，占危險廢物處置總量（709 萬噸，含醫療廢物）的 20.17%。危險廢物填埋處理有嚴格的技術標準，包括《危險廢物填埋污染控制標準》《危險廢物安全填埋處置工程建設技術要求》等，在選址論證、設計、施工和管理等均有明確的技術要求，準入制度的執行和滲濾液的收集處理是后續管理的重點環節。除醫療廢物和與襯層具有不相容性反應的廢物禁止填埋外，還就重點指標設立了允許進入限制。

4.2 焚燒

2017 年全國焚燒處置危險廢物137 萬噸，占危險廢物處置總量的19.32%。我國主要應用回轉窯焚燒工藝對危險廢物進行焚燒及處理，此工藝流程包括對其進行的預處理、配進料、焚燒、回收、除塵、凈化等操作。通過提升機及破碎等操作的固體廢物會進入到回轉窯之中，至于液體廢物則會對其先進行預處理等操作，從而將其投入回轉窯或者二燃室之中。在回轉窯中，對危險廢物進行旋轉操作，將其進行不斷的翻動、然后加熱，再使其干燥，然后氣化，最終再在900 ℃左右的高溫下對其進行燃燒，而燃燒后所產生的殘渣便會掉入出渣機之中，這樣便可以對其進行有效填埋。

在對危險廢物進行燃燒處理的過程中，會產生氯化氫、氯化氟、一氧化碳、二氧化氮以及一氧化氮等有害物質。對于這些有害、有毒物質在進行凈化處理達標后排放，剩下的爐渣，便會對其進行填埋處理。焚燒廢氣的產生情況直接通過在線監測設施獲取。

4.3 水泥窯協同處置

為有效實現固體廢物“減量化、資源化、無害化”，國家鼓勵并支持水泥生產企業發展循環經濟、走新型工業化道路，通過利用新型干法（旋窯）水泥生產線協同處置工業廢棄物、污泥及生活垃圾、污染土壤，成為處理固體廢物綜合利用的企業。根據擬利用的危險廢物特性，按一定比例添加，經水泥窯燒制水泥，除執行相關的污染物排放標準外，還應確保產品滿足相應標準。2017 年，全國水泥窯協同處置71 萬噸，占危險廢物處置總量的10.01%。

水泥窯協同處置危險廢物過程中產生廢氣污染物主要包括顆粒物、SO2、NOx、非甲烷總烴、HCl、HF、重金屬（Pb、Cd、Cr、Hg 等）、二噁英、H2S，廢氣污染控制是水泥窯協同處置危險廢物的重要環節。廢氣相關數據可直接通過在線監測數據獲取。

4.4 物理化學法

包括高溫蒸汽、微波消毒、化學消毒等處理方式，主要適用于醫療廢物的前處理，然后進行填埋處理。前處理過程中有廢水、廢氣產生，使用不同工藝時污染排放不同。

5 結語

國家組織開展第二次污染源普查，對于掌握各類污染源的數量、行業和區域分布，理清現有污染水平，了解主要污染物產生、排放環節和處理處置狀況，準確研判污染態勢，建立、健全污染源檔案、污染源信息數據庫和環境統計平臺，制定、實施有針對性的社會發展和環境保護政策、規劃，不斷改善環境質量，加快推進生態文明建設，補齊全面建成小康社會的生態環境短板具有重要意義。