從高碑店看污水處理廠進(jìn)化之路

關(guān)于地下污水處理廠話題，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院王凱軍教授說的一句話挺有意思，他說：“猴子總要從樹上下來的，這樣才能進(jìn)化成人?！?/p>

這是化用了恩格斯的名言“猿從樹上到地下，是完成了猿變成人的關(guān)鍵性一步”，來比喻污水處理廠從地上到地下變化的意義。

其實(shí)，是有一部分猴子從樹上下來變成了人，看起來很高級，但是也產(chǎn)生了作為人的各種焦慮。而另外一些猴子，還在樹上快樂地蕩著秋千，但它也在變，現(xiàn)在的猴子已不是當(dāng)初那個猴子了。

到底污水處理廠應(yīng)該怎樣進(jìn)化呢?恐怕還得說一句正確的廢話“因地制宜、因時制宜”。

每一代新建項目自然能選擇它那個時代新的工藝技術(shù)等，這是行業(yè)的進(jìn)化;但不管為污水處理廠選擇了多么正確的發(fā)展路線和多么經(jīng)得起考驗的治理思路，它都不會一成不變，只有在變化中它才能存在，實(shí)在不能變化的那些，就只好壽終正寢了。

處理規(guī)模為100萬噸的高碑店污水處理廠的進(jìn)化之路，可以看做我國污水處理行業(yè)進(jìn)化的一個縮影。

初生

上世紀(jì)50年代以來，隨著北京市城區(qū)人口增長，工業(yè)發(fā)展，人民生活水平提高，污水量迅速增加。

1956年5月，為了尋覓污水出路，北京市政府選定朝陽區(qū)高碑店村南的一塊高地作為污水處理廠的廠址。馳名中外的高碑店污水處理廠也就因此而得名。

污水處理廠始建于1958年，圖紙是由當(dāng)時在北京參與建設(shè)的前蘇聯(lián)專家選址設(shè)計的。

史料記載，前蘇聯(lián)專家當(dāng)時專門來參與天安門的擴(kuò)建工程，“捎帶手”為北京設(shè)計了一個污水處理廠，并且親自來選的位置。

當(dāng)年的設(shè)計圖紙上面除了有污水處理廠房，還有梨樹、稻田和菜地，當(dāng)時處理后的水，主要負(fù)責(zé)周邊農(nóng)田灌溉，這些試驗田用于測算和記錄灌溉數(shù)據(jù)。

1960年在這個廠址上，修建了一座簡易沉淀池，沉淀后污水用于污水灌溉，形成了流域范圍包括城區(qū)的東郊工業(yè)區(qū)的通惠河污水系統(tǒng)，即高碑店污水系統(tǒng)。

因為眾所周知的原因，60年代后期市政建設(shè)基本停滯。

70年代初期，世界范圍的環(huán)境“公害”日益嚴(yán)重。當(dāng)時周恩來總理非常關(guān)心這一問題，曾多次親自視察首都的環(huán)境污染狀況，批示要防治“三廢”，保護(hù)城市環(huán)境，為子孫后代造福。

1972年聯(lián)合國召開“第一次人類環(huán)境會議”后，我國也于1973年召開了“第一次全國環(huán)境保護(hù)會議”，有力地推動了北京市的環(huán)境保護(hù)工作。根據(jù)北京市政府的部署，1973年組成了“高碑店城市污水處理科研設(shè)計組”。

科研設(shè)計組首先深入調(diào)查研究了系統(tǒng)內(nèi)污染的狀況，收集了大量國內(nèi)外有關(guān)污水處理的資料。進(jìn)行了一系列小型探索性試驗，最終確定了使用生物濾池的方式進(jìn)行過濾。

高碑店污水系統(tǒng)的污水中，工業(yè)污水約占49.3%。面對工業(yè)污水量多，污染物濃度高、種類多、變化大的特點(diǎn)，如何科學(xué)地治理是擺在科研設(shè)計人員面前的又一難點(diǎn)。

到80年代，高碑店污水處理廠流域范圍內(nèi)已分布有1118家工廠，工業(yè)污水排放量多、污染濃度大。另外，這一帶居住人口也增至220萬，生活污水量急劇增加，每日排入通惠河的工業(yè)、生活污水量達(dá)到80萬立方米。致使通惠河下游河水黑臭污染嚴(yán)重。

1980年，一座日處理2000立方米的污水試驗廠竣工。

1981年以后，經(jīng)過一系列科學(xué)試驗，最終選用了先進(jìn)的污水、污泥處理工藝，使其達(dá)到無害化。而處理產(chǎn)生的沼氣、廢熱又可作為清潔能源再利用。

對流域系統(tǒng)內(nèi)的工業(yè)污染源則要加強(qiáng)管理、控制與監(jiān)測。對工業(yè)污染嚴(yán)重的廠家，必要時要采取“治、改、并、轉(zhuǎn)、遷、停，以治為主”的方針進(jìn)行管理。所排污水必須符合“排入城市下水道水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”，保證城市污水處理廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，最大限度地發(fā)揮處理廠的工程效益。據(jù)此，1983年報批了計劃任務(wù)。

從1983年報批計劃任務(wù)以來，高碑店污水處理廠做了大量前期工程準(zhǔn)備工作。

1984年編制出“高碑店污水處理廠一期工程”的初步設(shè)計文件。

1990年12月5日，我國第一座特大型的污水處理廠(一期50萬立方米/日)終于正式開工興建了。(第一座大型污水處理廠是天津的紀(jì)莊子污水處理廠，于1981年開始籌建，1984年4月完成設(shè)計，1986年4月建成投產(chǎn)，一期規(guī)模26萬立方米/日。)

1993年12月24日，采用活性污泥法工藝的“高碑店污水處理廠一期工程” 通水典禮在通惠河畔高碑店污水處理廠的廣場上舉行，它標(biāo)志著當(dāng)時我國規(guī)模最大的城市污水處理廠的勝利建成。

1994年4月初，污水處理試運(yùn)行成功，處理效果達(dá)到設(shè)計要求，出水水質(zhì)超過了當(dāng)時國家排放標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)了工程預(yù)期效益。

規(guī)模擴(kuò)大

高碑店污水處理廠是解決通惠河污染的一項重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)工程，它是當(dāng)時國內(nèi)規(guī)模最大、工藝設(shè)備先進(jìn)的污水處理廠，其服務(wù)范圍包括老城及東郊工業(yè)區(qū)，總面積為96平方公里，它的建成使北京1/4的城市污水得到治理。

高碑店污水處理廠二期工程于1995年開工，1999年年底竣工投產(chǎn)，擴(kuò)展處理能力至100萬立方米/日。工程由北京市市政工程設(shè)計研究總院設(shè)計，北京市市政四建設(shè)工程有限責(zé)任公司施工，并榮獲中國土木工程詹天佑大獎(1999年度)。

北京申辦奧運(yùn)會成功之后，北京市就將水污染治理列為了市政府奧運(yùn)工作的重要目標(biāo)。高碑店污水處理廠在奧運(yùn)期間還成為了景點(diǎn)，為綠色奧運(yùn)加分。

高碑店污水處理廠日污水處理回用率達(dá)到了50%，平均每天回用量近40萬噸，基本達(dá)到了奧運(yùn)會時的城市用水需求，也為一些大型工業(yè)園區(qū)提供了充足工業(yè)用水，這個過程中，還為北京節(jié)約了大量優(yōu)質(zhì)飲用水。

該廠采用傳統(tǒng)活性污泥法二級處理工藝：一級處理包括格柵、泵房、曝氣沉砂池和矩形平流式沉淀池;二級處理采用空氣曝氣活性污泥法。污泥處理采用中溫兩級消化技術(shù)，消化后經(jīng)脫水的泥餅外運(yùn)作為農(nóng)業(yè)和綠化的肥源。硝化過程中產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電可解決廠內(nèi)部分用電。該廠還有約1萬立方米/日的深度處理設(shè)施，處理后的水用于廠內(nèi)生產(chǎn)及綠化。

高碑店污水處理廠二期完成后，是我國少有的百萬噸規(guī)模的污水處理廠，最大處理能力可達(dá)120萬立方米/日，據(jù)稱遠(yuǎn)景規(guī)劃最終規(guī)模為250萬立方米/日。

提標(biāo)改造

除了規(guī)模的擴(kuò)大，在工藝技術(shù)方面，高碑店也一直沒有落伍。

這首先是出于對水資源的渴求。

從高碑店污水處理廠索取回用水一直就沒有停過，從最開始的污水灌溉開始，到真正建設(shè)污水回用工程，再到建設(shè)再生水利用工程。

其中污水回用工程于1999年被列入北京市政府《關(guān)于北京市環(huán)境污染治理目標(biāo)與對策》報告中，工程于2000年4月動工，2001年6月正式啟用。

再生水利用工程從2010年開始建設(shè)，并于2016年陸續(xù)投產(chǎn)運(yùn)行。高碑店污水處理廠也因此升級為高碑店再生水廠。

其次，這是因為標(biāo)準(zhǔn)在變。

高碑店污水處理廠建于九十年代，當(dāng)時我國污水排放標(biāo)準(zhǔn)中還沒有關(guān)于氮、磷等指標(biāo)的相關(guān)規(guī)定，所以設(shè)計中沒有考慮脫氮除磷問題。實(shí)際出水能夠滿足原來設(shè)計的常規(guī)水質(zhì)要求，但是不能滿足北京市后來發(fā)布實(shí)施的《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/ 307-2005)中規(guī)定“城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入III、IV、V類水體及其匯水范圍的，執(zhí)行GB 18918—2002表1中一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)以及表2、表3的有關(guān)規(guī)定?！?/p>

根據(jù)當(dāng)時相關(guān)監(jiān)測結(jié)果表明，高碑店污水處理廠出水BOD5、COD、SS、pH四項指標(biāo)均能達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)(一級B)，而TN、TP、HN3～N三項指標(biāo)均不能滿足要求。高碑店污水處理廠要達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)一級B要求，還需要進(jìn)行大量的工藝改造。

所以第一次進(jìn)化的標(biāo)準(zhǔn)是要達(dá)到一級B，再后來是一級A，地表水，再生水。

升級為再生水廠的北京市高碑店污水處理廠2016年7月試運(yùn)行，水質(zhì)可達(dá)地表Ⅳ類。再生水廠日處理規(guī)?？蛇_(dá)100萬立方米，成為國內(nèi)規(guī)模最大的再生水廠。

再生水也不是終點(diǎn)，還要繼續(xù)升級。

高碑店再生水廠污水區(qū)升級改造為改良型AAO工藝，從2017年6月開始施工改造，截至2018年6月底，污水區(qū)8組初沉池、24組曝氣池升級改造全部完成，配套內(nèi)回流及碳源加藥逐漸投入運(yùn)行。

最近的這次改造，強(qiáng)化了生物除磷，并且在升級改造完畢后持續(xù)開展工藝運(yùn)行優(yōu)化，全過程進(jìn)行精細(xì)化運(yùn)行調(diào)控。

基本上，從1993建成后，高碑店污水處理廠就一直走在進(jìn)化的路上，提標(biāo)改造是其主旋律，這和我國大部分污水處理廠的命運(yùn)是一樣一樣的。

這個進(jìn)化之路有被迫的成分，但那些具體而微的行動也體現(xiàn)著污水處理行業(yè)從業(yè)者的使命和擔(dān)當(dāng)。

在高碑店的廠史館里，珍藏著1983年出版的污水處理長遠(yuǎn)規(guī)劃項目書，里面對17年后2000年的北京污水處理工藝進(jìn)行了展望，那時就已經(jīng)展望了無人值守、臭氧消毒等工藝，代表著一代污水處理人的美好追求。這些在當(dāng)時來看還是非常前沿的設(shè)想，如今在污水處理廠的生產(chǎn)工藝和管理當(dāng)中，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。

這些是進(jìn)化之路中由行業(yè)自主選擇的部分。那么，我們有理由判斷，在污水處理行業(yè)發(fā)展了30多年后，未來，行業(yè)自主進(jìn)化的意愿將會和標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動力一樣強(qiáng)勁。

走出洞穴

污水處理廠的進(jìn)化無可避免，我們需要關(guān)注的是轉(zhuǎn)變過程中的細(xì)節(jié)。

在一次E20的調(diào)研中，王洪臣說了他心目中的標(biāo)桿污水處理廠是什么樣子的。他說，兩個要素缺一不可。

一是感官指標(biāo)。一定要看上去就賞心悅目，外形就和周圍環(huán)境融合在一起，廠區(qū)的環(huán)境甚至比周圍的環(huán)境還要更優(yōu)秀，給人們帶來美的享受，噪音和臭味當(dāng)然不能有——這正是污水處理廠被人厭惡的重要原因，也是一批早期污水處理廠被搬離城市的重要原因。

二是污水處理專業(yè)技術(shù)指標(biāo)。水質(zhì)要好，能源要被利用，經(jīng)濟(jì)上也要可行。

近日，在第一屆“雙百跨越”污水處理標(biāo)桿比選活動華南、西南區(qū)域評審會上，E20環(huán)境平臺董事長/首席合伙人、《兩山經(jīng)濟(jì)》和《環(huán)境產(chǎn)業(yè)導(dǎo)論》作者傅濤也表示，作為城市環(huán)境公共服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，污水處理廠在過去發(fā)展中一直以低價運(yùn)營、提標(biāo)改造、達(dá)標(biāo)排放為常態(tài)，隨著生態(tài)文明建設(shè)深入推進(jìn)，人民感知成為衡量環(huán)境服務(wù)質(zhì)量的重要標(biāo)尺，標(biāo)桿比選活動正是面向行業(yè)高質(zhì)量升級的有益探索與引領(lǐng)。

當(dāng)然，我們也知道，草圖還不是藍(lán)圖，是無法構(gòu)成建筑的，點(diǎn)子距離成品會有很大一段距離，需要很多費(fèi)勁巴拉的土木工程和膩?zhàn)踊?。靈光一閃只是5%，細(xì)活累活是95%。

再回到開頭關(guān)于進(jìn)化的問題，走下樹的人，進(jìn)化也沒有完成，他們還要繼續(xù)走出洞穴，他們將一直走在進(jìn)化的路上。對于污水處理廠往何處去的問題，我們也可以樂觀一點(diǎn)。

參考資料：

[1]《高碑店污水處理廠：污水變清流 夙愿成現(xiàn)實(shí)》，北京市政院等

[2]《北京第一個大型再生水廠開了廠史館，公眾可集體預(yù)約參觀》，北京晚報

[3]《高碑店污水處理廠完成升級改造 躍升國內(nèi)最大再生水廠》，人民網(wǎng)-北京頻道

[4]《運(yùn)行數(shù)據(jù)：百萬噸級再生水廠“教科書式”升級改造》，給水排水

[5]《“雙百跨越”標(biāo)桿污水廠比選福州評審會成功召開》，“雙百跨越”污水處理標(biāo)桿聯(lián)盟

[6]《王凱軍：我國地下式污水處理廠的發(fā)展與問題解決分析》，JIEI創(chuàng)新實(shí)驗室

編輯： 陳偉浩