集中式污染治理产业现状与排污节点分析

刘 敏 刘 灿 李 晓 金 旺 杨海蓉

0 引言

开展污染源普查是生态环境保护工作的基础，2017 年起，第二次污染源普查在全国启动，这是在我国进入全面建成小康社会决胜阶段，下定决心去产能、调结构、补齐生态环境保护突出短板，打赢污染防治攻坚战大背景下进行的一次重大国情调查。根据《全国污染源普查条例》规定和《第二次全国污染源普查方案》要求，集中式污染治理设施的普查对象包括集中处理处置生活垃圾、危险废物和污水的单位。摸清集中式污染治理产业的发展现状，掌握各类集中式污染治理设施的工艺原理，对主要排污节点进行详细分析，是做好污染源普查工作的重要基础[1-3]。

1 集中式污染治理产业现状

1.1 集中式污水处理厂

截至2017 年年底，全国累计已建成污水处理厂达到8591 座。其中城市建成 2209 座，污水处理能力达 15743 万吨/日，2017 年实际污水处理 465.49 亿吨；县城建成 1572 座，污水处理能力达 3218 万吨/日，2017 年实际污水处理87.77 亿吨；全国建制镇建成4810 座。从全国污水处理厂区域分布情况来看，主要集中在华东地区，2017 年年底有 3065 座（城市 703 座、县城 332 座，建制镇2030 座），约占全国污水处理厂数量的35.68%；其次为西南地区，2017 年底有 2111 座（城市 281 座、县城 286 座，建制镇 1544 座），约占全国污水处理厂数量的24.57%。

城市（不含建制镇及以下） 污水处理厂各类工艺中A2/O 主体工艺占27%，氧化沟主体工艺占24.6%，SBR 主体工艺占 19%，A/O 工艺占 9%，生物膜法主体工艺占8.9%，其他活性污泥法主体工艺占3.6%，其余工艺占7.9%。

1.2 生活垃圾集中处理单位

截至2017 年年底，全国共计建成并运行的城市生活垃圾集中处理单位1013 座。其中包括，城市生活卫生填埋场654 座，年处理量约1.2 亿吨，约占处理总量的 57%；生活垃圾焚烧发电厂286 座，年处理量约 8500 万吨，约占处理总量的40%；其他无害化处理单位34 家，处理量约为 530 万吨，约占处理总量的3%。

1.3 危险废物集中处理单位

截至 2017 年年底，全国范围内持有危险废物经营许可证（含医疗废物）的集中处理单位超过 2700 家，其中医疗废物处置单位368 家。全国所有的危险废物经营单位，核准收集和利用处置能力达到 8178 万吨/年，实际收集和利用处置危险废物量为 2252 万吨。其中，利用危险废物、处置医疗废物量分别为1515 万吨和91 万吨。处置危险废物的方式包括：填埋方式（143 万吨），焚烧方式（137 万吨），水泥窑协同方式（71 万吨），其他方式（267 万吨）。

2 主要污水处理工艺及排污节点

2.1 主要污水处理工艺

2.1.1 A2/O 工艺

A2/O 工艺又称 AAO 工艺，在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区和好氧区，属于推流式活性污泥系统，能够同时做到脱氮、除磷和有机物的降解。该工艺的优点是，污泥在不同浓度的氧含量环境中交替运行，活性污泥不容易产生膨胀，污泥的沉降性能较好。该处理系统出水中磷浓度可以达到1mg/L 以下，氨氮浓度可以达到8mg/L 以下。

2.1.2 氧化沟工艺

氧化沟工艺又称连续循环式反应池或“循环曝气池”，因其构筑物呈封闭的沟渠型而得名。氧化沟是活性污泥法的改良工艺，曝气沟渠构成首尾相连的循环流，污泥和污水混合液在沟渠中进行连续循环，污水连续得到净化。氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水都集中在氧化沟中完成。氧化沟工艺具有流程简单、费用投入少、运行简单、处理效果稳定等特点，随着技术的发展，围绕氧化沟工艺还出现了卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、一体化氧化沟、交替工作式氧化沟等改良工艺。

2.1.3 SBR 工艺

SBR 工艺全称是序批式间歇活性污泥法，是活性污泥法的一种变型，污水处理的整个工艺在一个反应器中完成，传统SBR 工艺要经过进水期、反应期、沉淀期、排水期、闲置期五个阶段。SBR 工艺具有同时脱氮除磷、耐受水力冲击负荷、操作灵活等特点，同时操作程序较复杂、池体容积大。SBR 工艺在运用中不断创新，出现了CASS工艺、CAST 工艺等多种广泛实用的改良型。

2.1.4 A/O 工艺

A/O 工艺又分 AN/O（缺氧-好氧生物脱氮工艺）和AP/O（厌氧-好氧生物除磷工艺）。AN/O 工艺由缺氧区和好氧区组成，同时去除有机污染物和氮，污水在AN/O 池内进行脱碳、硝化和反硝化反应，除去大部分COD 和 NH3-N，绝大部分处理后的污水进入二沉池。AP/O 工艺由厌氧区和好氧区组成，同时去除有机污染物及磷。

2.1.5 生物膜法

生物膜是指以附着在惰性材料表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外聚合物和吸附在微生物表面无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。生物膜法是一类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、曝气生物滤池及生物流化床等多种形式。

2.2 主要污染排放节点

2.2.1 臭气的排放

格栅、生物池（厌氧、缺氧、好氧），污泥浓缩池、污泥脱水间和污水提升泵站产生的臭气，包括胺类（鱼腥味）、氨（氨味）、二胺（腐肉味）、硫化氢（臭鸡蛋味）、硫醇（烂洋葱味）、粪臭素（粪便味）。

2.2.2 污泥的排放

污水处理厂在初沉池、二沉池等设施产生污泥，不同月份的污泥产率波动较大，且呈现出显着的季节规律性，冬季和春季污泥产率较高，夏季和秋季污泥产率相对较低。采用 A2O/AO 和氧化沟工艺的污水处理厂污泥产率显着高于采用SBR 和 MBR（膜生物反应器）工艺的污水处理厂。

3 主要生活垃圾处理工艺及排污节点

3.1 卫生填埋

生活垃圾卫生填埋场指的是用于处理处置城市生活垃圾的，带有阻止垃圾渗滤液泄漏的人工防渗膜，带有渗滤液处理或预处理设施设备、运行、管理及维护、最终封场关闭符合卫生要求的垃圾处理场地。

3.1.1 渗滤液的产生

填埋场垃圾在自身分解及雨水淋沥作用下，会产生一定量垃圾渗滤。生活垃圾渗滤液成分十分复杂，具有高化学需氧量和生化需氧量、高氨氮和高无机盐分的“三高”特征，一般化学需氧量在 2000 ～60000mg/L、五日生化需氧量在 60 ～40000mg/L、氨氮在几百 mg/L 以上。有研究表明，生活垃圾渗滤液中检测出的93 种有机化合物中，有22 种列入中国环境优先控制污染物黑名单。垃圾填埋场的渗滤液产生量及水质，与大气降水量、堆填处理方式、防渗导排工程措施等因素密切相关，渗滤液在雨季明显多于旱季，干冷季节的污染物浓度相对较低。在日常管理中，规范建设和管理的填埋场渗滤液产生量以监测数据做参考，也可以按照经验公式进行计算。

3.1.2 填埋气的产生

生活垃圾填埋场产生的气体主要是 CH4、CO2、N2、H2S、甲硫醚、二甲二硫等，其中CH4较多，可达 50%。甲烷是一种极易燃烧的气体，当甲烷的浓度达到一定时，遇到任何火源如燃烧的烟头、电火花等均可能引起火灾和爆炸，进而对周边环境造成污染、危害周围居民人身安全。

3.2 焚烧

焚烧是生活垃圾处理过程中普遍使用的技术，是生活垃圾减量化最有效的措施，通过焚烧还可以转化得到能源。2017 年，我国垃圾焚烧处理量将近为8500 万吨，约占当年生活垃圾无害化集中处理总量的40%。

3.2.1 焚烧废气的排放

生活垃圾焚烧废气成分复杂，主要有害成分包括酸性气体、重金属、二噁英等。垃圾中特定组分的燃烧过程中容易出现酸性气体和氮氧化物。生活垃圾中包含的电池等废弃物品，有铅、汞、铬、镉、砷等重金属成分物，燃烧时可能导致重金属的排放。当温度范围达到250 ～350 ℃时，生活垃圾燃烧最容易产生二噁英。焚烧废气的产生情况通过在线监测设施直接获取。

3.2.2 飞灰和炉渣的产生

生活垃圾焚烧时产生的飞灰和炉渣含有大量的重金属、二噁英和可溶性盐，多以填埋的方式进行处理。其中生活垃圾焚烧飞灰，在满足条件的前提下可进入生活垃圾填埋场填埋，实行危险废物豁免，在相应处置过程中不按危废管理。

4 主要危险废物处置工艺及排污节点

危险废物包括工业危险废物和医疗废弃物，主要的处理处置方式包括填埋、焚烧、水泥窑协同处置、其他物理化学方法等。

4.1 填埋

2017 年全国填埋处置危险废物143 万吨，占危险废物处置总量（709 万吨，含医疗废物）的 20.17%。危险废物填埋处理有严格的技术标准，包括《危险废物填埋污染控制标准》《危险废物安全填埋处置工程建设技术要求》等，在选址论证、设计、施工和管理等均有明确的技术要求，准入制度的执行和渗滤液的收集处理是后续管理的重点环节。除医疗废物和与衬层具有不相容性反应的废物禁止填埋外，还就重点指标设立了允许进入限制。

4.2 焚烧

2017 年全国焚烧处置危险废物137 万吨，占危险废物处置总量的19.32%。我国主要应用回转窑焚烧工艺对危险废物进行焚烧及处理，此工艺流程包括对其进行的预处理、配进料、焚烧、回收、除尘、净化等操作。通过提升机及破碎等操作的固体废物会进入到回转窑之中，至于液体废物则会对其先进行预处理等操作，从而将其投入回转窑或者二燃室之中。在回转窑中，对危险废物进行旋转操作，将其进行不断的翻动、然后加热，再使其干燥，然后气化，最终再在900 ℃左右的高温下对其进行燃烧，而燃烧后所产生的残渣便会掉入出渣机之中，这样便可以对其进行有效填埋。

在对危险废物进行燃烧处理的过程中，会产生氯化氢、氯化氟、一氧化碳、二氧化氮以及一氧化氮等有害物质。对于这些有害、有毒物质在进行净化处理达标后排放，剩下的炉渣，便会对其进行填埋处理。焚烧废气的产生情况直接通过在线监测设施获取。

4.3 水泥窑协同处置

为有效实现固体废物“减量化、资源化、无害化”，国家鼓励并支持水泥生产企业发展循环经济、走新型工业化道路，通过利用新型干法（旋窑）水泥生产线协同处置工业废弃物、污泥及生活垃圾、污染土壤，成为处理固体废物综合利用的企业。根据拟利用的危险废物特性，按一定比例添加，经水泥窑烧制水泥，除执行相关的污染物排放标准外，还应确保产品满足相应标准。2017 年，全国水泥窑协同处置71 万吨，占危险废物处置总量的10.01%。

水泥窑协同处置危险废物过程中产生废气污染物主要包括颗粒物、SO2、NOx、非甲烷总烃、HCl、HF、重金属（Pb、Cd、Cr、Hg 等）、二噁英、H2S，废气污染控制是水泥窑协同处置危险废物的重要环节。废气相关数据可直接通过在线监测数据获取。

4.4 物理化学法

包括高温蒸汽、微波消毒、化学消毒等处理方式，主要适用于医疗废物的前处理，然后进行填埋处理。前处理过程中有废水、废气产生，使用不同工艺时污染排放不同。

5 结语

国家组织开展第二次污染源普查，对于掌握各类污染源的数量、行业和区域分布，理清现有污染水平，了解主要污染物产生、排放环节和处理处置状况，准确研判污染态势，建立、健全污染源档案、污染源信息数据库和环境统计平台，制定、实施有针对性的社会发展和环境保护政策、规划，不断改善环境质量，加快推进生态文明建设，补齐全面建成小康社会的生态环境短板具有重要意义。