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英國是民營化水工業(yè)非常成功的所在地，目前總共有17892個污水處理廠和社區(qū)化糞池，擁有35萬公里的下水道，排水服務已經(jīng)覆蓋了整個國家的99%。每年，污水處理工程公司大約能創(chuàng)造130億人民幣的收入。

英國的污水處理全部實現(xiàn)了二級處理，基本上污泥全部都能得到消化或更高級利用。

在這篇文章將中，我將從英國水處理管理體系、污水廠處理技術與工藝和水資源數(shù)字化應用三個方面詳細解讀英國水處理運營和管理技術，看看有哪些是國內(nèi)水廠能夠借鑒的。

01

水處理管理體系（2個機構(gòu)和4個特點）

首先，支持英國水行業(yè)的是一套完整的監(jiān)管系統(tǒng)和法律框架（環(huán)境保護法、水業(yè)法、水資源法、水法、水法與水業(yè)法等和歐盟頒布的一些法律）。

法律方面就不細說了，概括下來就是說，英國的污水排放非常嚴格，如果違反了相關規(guī)定，法院可處以兩年以下徒刑和兩萬磅（約18萬人民幣）以上的罰款，并承擔相應的民事責任。

   兩個非政府監(jiān)管機構(gòu)

目前，英國已經(jīng)實現(xiàn)水務公司完全市場化，全國共有20個水務公司，在英國環(huán)保局和水務監(jiān)管局的管理和監(jiān)督下運行。

1. 英國環(huán)保局（EA）

英國的企業(yè)想要排放污水必須先向英國環(huán)境局申請污水排放許可（與中國排污許可證制度類似）。

英國環(huán)保局是非常龐大的機構(gòu)，但卻是一個非政府部門公共機構(gòu)。它擁有絕對的權(quán)威，有超過10000名員工，分7個地區(qū)和26個分支。它負責發(fā)放和管理100000個排放許可，49000個取水許可，7500個固體廢物管理許可，1600個工業(yè)生產(chǎn)工藝許可，每年回復超過60000次規(guī)劃咨詢。

辦了許可證之后，污水排放是要收費的，當?shù)氐乃畡展�司會安裝一個類似水表一樣的東西去記錄。收費的標準根據(jù)流量，PH值，BOD和COD，和固體懸浮物SS制定，還會根據(jù)污水處理系統(tǒng)的情況對油脂，重金屬成分進行限制。

2. 英國水務監(jiān)管局（OFWAT）

英國水行業(yè)另一個大型機構(gòu)就是英國水務監(jiān)管局，它擁有200名員工，多為律師和經(jīng)濟學家。

水務監(jiān)管局通過保證水務公司履行法定職能，保持水務公司良好的財務狀況，監(jiān)管給水和排水基礎設施可持續(xù)且具有應變能力來保護消費者利益。

它需要審查水務公司年報，評估績效，決定獎罰，審查和批準水務公司五年計劃，并確定水費。同時，它還需對水行業(yè)開展經(jīng)濟和法律分析，制訂長期規(guī)劃。

   廢水管理體系的四個特點

除了上述的兩個監(jiān)管機構(gòu)，英國廢水管理體系還有以下四個特點：

1. 以流域為基礎進行管理

英國水資源管理實行由環(huán)保局推行的流域取水管理戰(zhàn)略。環(huán)保局下設8個派出分支機構(gòu)（類似于我國流域機構(gòu)），但在水資源管理手段上(包括政策法規(guī)和經(jīng)濟手段)強于我國的流域機構(gòu)。

2. 以私有企業(yè)為主體

英國水務公司從水務監(jiān)管局獲得水權(quán)，把水作為資產(chǎn)來經(jīng)營，通過提供水商品服務(供水、污水處理等)盈利，并在金融和資本市場融資，獲得自身發(fā)展。

3. 監(jiān)管機構(gòu)管理資金充裕、來源穩(wěn)定

英國環(huán)保局每年約12億資金開支，其中65％來自政府，35％來自收費（取水、排污及環(huán)保收費等）。

英國水務監(jiān)管局每年約2500萬資金開支，全部來自水務公司。

4. 公民參與水管理機制完善

英國水務監(jiān)管局下設消費者委員會，它由地方行政人員和一般民眾代表組成，對水務公司提供的服務進行監(jiān)督，參與水務管理。當糾紛無法協(xié)調(diào)解決時,會移交水務監(jiān)管局處理。

02

英國污水廠處理技術與工藝（廢水和污泥處理技術）

英國的污水處理廠以中小型為主，大多采用活性污泥工藝，在廢水、污泥處理和水資源數(shù)字化應用方面擁有先進的技術，下面將結(jié)合實際案例給大家介紹。

   廢水處理技術

HYBACS®二級處理工藝案例

位于巴林的水污染控制中心(WPCC)的現(xiàn)有活性污泥處理廠的設計日處理流量為20萬立方米/天。然而，由于巴林的持續(xù)快速增長，流入工廠的流量超過了30萬立方米/天。

由于工廠負荷過重，經(jīng)處理的污水經(jīng)常受到氨和污泥固體的污染，而這些固體會隨污水流入海灣，破壞海灣的美觀和生態(tài)，并發(fā)出難聞的氣味。

英國藍水生物開發(fā)的一種基于HYBACS®二級處理工藝幫助提高了巴林的活性污泥廠的效率。

項目現(xiàn)場SMART™裝置

該工藝使用該公司的獨特的附著生長反應器（SMART™裝置），能夠刺激緊密附著的生物質(zhì)產(chǎn)生酶，從而加速廢水中物質(zhì)的水解。水解后的物料在活性污泥階段更容易氧化，減少了現(xiàn)有工廠的負荷，提高了工廠處理水的質(zhì)量。

通過升級HYBACS®，該工廠的產(chǎn)能提高了150％，從而減輕了過載問題，而無需新建工程。它還大大提高了處理后水的質(zhì)量，該工藝的出水符合歐洲最嚴格的營養(yǎng)去除標準，顯著改善了圖布利灣地區(qū)的環(huán)境和生態(tài)。

MBBR工藝處理案例

飲料工業(yè)中廢水的處理通常必須處理不穩(wěn)定的水流。南美飲料生產(chǎn)商Refres Now SA每天生產(chǎn)十多種產(chǎn)品，總產(chǎn)量超過350萬升。

為了使廢水達到法定限值并排放到附近的河流中，污水處理廠需要處理每小時80立方米，最大COD濃度為7.000毫克每升的廢水。

MBBR工藝流程圖

工廠選用MBBR工藝，原理是通過向反應器中投加一定數(shù)量的懸浮載體,提高反應器中的生物量及生物種類,從而提高反應器的處理效率。

飲料行業(yè)中用于處理廢水的另一種選擇是Trickle-Flow-Reactor（TFR）技術。其原理是使用非常輕的小顆粒載體材料，該材料在幾天之內(nèi)即可被適應其各自條件的高活性混合菌群所覆蓋。

它們需要的空間很小，并且非常節(jié)能。由于其高活性生物質(zhì)，TFR工藝在前10天內(nèi)達到其所需降解能力的90％以上。該工藝適合處理少量廢水。

TFR裝置

Mecana布式過濾

Mecana布式過濾器是一種三級處理裝置，能夠高效去除TSS、磷和微污染物，且功耗超低，即使在反沖洗時也能過濾全流量

該過濾器由一系列直徑只有幾微米的非常細的纖維組成，這些纖維被織入深度不足10毫米的濾布中。

Mecana裝置剖面圖

當水流經(jīng)濾布進入過濾段時，水中的懸浮物被除去，固體留在濾布上。過濾后的水通過中央軸、上升豎井和溢流堰流出裝置。隨著固體顆粒在濾布上的堆積，過濾單元上的液壓阻力增大，從而使濾槽內(nèi)的水位升高。

當濾池內(nèi)水位達到與濾液水位相差25 cm的水位時，開始進行濾池清洗。在較低的過濾器負荷，過濾器清洗將啟動時間控制(一般每2小時)。圓盤過濾器緩慢旋轉(zhuǎn)(1 - 2轉(zhuǎn)/分鐘)，固體通過吸力裝置移除。

同樣，在定時器控制下，通過污泥泵將沉淀在過濾池中的污泥抽回到前面的處理階段(例如初沉池)。(正常設置:每2小時30秒)

應用實例：

2014年，迪普漢姆斯廢水處理廠（泰晤士水務）安裝了最大的Mecana裝置，處理量高達4200 l/s。根據(jù)賽輪賽斯特的大規(guī)模化學試驗，證明了Mecana能夠連續(xù)且可靠地實現(xiàn)<0.1 mg/l的總磷排放量。

項目現(xiàn)場Mecana裝置

項目現(xiàn)場Mecana裝置

Actiflo超高速沉淀器

Actiflo工藝是一種加載絮凝和斜板沉淀的結(jié)合系統(tǒng)，適用于給水處理和排水三級懸浮物去除。

它利用微砂作為絮凝體，產(chǎn)生的砂壓載絮凝體顯示出快速沉降特性，這使得澄清器具有較高的升速和較短的停留時間。因此，該系統(tǒng)的占地面積比同等容量的傳統(tǒng)澄清系統(tǒng)小5到20倍。

此外，由于Actiflo具有非常短的水力停留時間和幾分鐘之內(nèi)的快速處理能力，因此，它可以輕松應對快速的原水負荷和流量波動，適合處理難以處理的水源。

Actiflo工藝流程圖

Actiflo工藝示意圖

應用實例：

Newmore 污水處理廠位于因弗戈登郵輪港口附近的蘇格蘭高地，每天供應900萬升的飲用水(Ml/d)。該水廠的原始水源以高顏色為特征，尤其是來自集水區(qū)的泥炭土。這可能導致原水顏色和自然有機物的迅速增加，特別是在長期干旱期后的降雨之后。

蘇格蘭水務公司需要增加污水廠的處理能力，同時改善處理過程，以應對突然出現(xiàn)的高原水顏色事件。

威立雅水務技術公司為其提供了兩套Actiflo超高速澄清器的工藝設計、施工、安裝、測試和調(diào)試。項目包括儲砂輸送系統(tǒng)、聚合物配制加藥系統(tǒng)、混凝及pH校正系統(tǒng)、MCC及工藝軟件。

案例相關參數(shù)

   污泥處理處置技術

相對于其他歐洲發(fā)達國家，英國污泥處理起步相對較晚。在20世紀80年初期，英國污泥的主要處置方式是海洋傾倒和填埋。但是自20世紀90年代以來，英國在污泥管理方面做了大量工作，污泥處理技術已有很大發(fā)展。

1992-2010 英國污泥再用和棄置量

1992年英國污泥產(chǎn)量約為99.77萬噸(干重，下同)，2008年污泥產(chǎn)量提高至153.08萬噸.。1992年英國污泥處置方式包括排入地表水、土地利用、焚燒、填埋等，進人21世紀，土地利用和焚燒逐漸成為主要的污泥處置方式。

目前，英國污泥處理處置典型技術包括厭氧消化、深度脫水、土地利用、焚燒等。其中以“厭氧消化+脫水+土地利用”為主，厭氧消化產(chǎn)生的沼氣通過熱電聯(lián)產(chǎn)技術發(fā)電，或者提純壓縮后并入居民燃氣管網(wǎng)，有效實現(xiàn)能源回收。超過75%的污泥現(xiàn)在都是這樣處理的。

對污泥進行處理的過程中通常會產(chǎn)生污泥液，由于不適合直接排放到水道中，因此需要對污泥液進行處理。如果污泥處理中心與污水處理廠位于同一地點，則污水處理廠可提供液體處理。然而，在某些情況下，污泥處理中心會選擇安裝特別的液體處理設施，以處理全部或部分的液體，以減輕污水處理廠的負荷。

03

水資源數(shù)字化應用

水資源數(shù)字化這一名詞可能比較抽象，具體包括以下四個方面的應用：

水資源規(guī)劃—模擬資源系統(tǒng)的行為，最大程度地提高產(chǎn)量，保護供應并最小化成本。

水網(wǎng)調(diào)度–使用實時信息，優(yōu)化能源消耗率，對水庫概況和相關的泵的運行進行預測，將運營成本降至最低。

水和廢水網(wǎng)絡控制–提供控制室功能，以使用實時信息優(yōu)化網(wǎng)絡性能。

資本和運營計劃–確定最佳的組合投資和運營策略，以確定可維護性和成本目標。

自英國開發(fā)數(shù)字化公用事業(yè)后，適用市場的智能水滲透率將從2010年的9％增長到2020年的29％，這給企業(yè)帶來了更多的機會。

   智能管道監(jiān)控

管道維護和更換是昂貴的，所以智能管道提供了一個可行的低成本的替代方案。

PODDS(謝菲爾德大學，配電系統(tǒng)預測)通過建模系統(tǒng)模擬了長時間的生物膜在管道表面的再生情況。在智能網(wǎng)絡中，該程序還可以管理與當前預測管道相關的水流。

在威塞克斯和諾森伯蘭水公司的實際應用中發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，智能管道可以管理更換、擦洗、沖洗或噴射操作，從而將假定成本降低了28-98%。

   優(yōu)化水壓，降低抽水成本

水網(wǎng)絡內(nèi)的壓力越大，系統(tǒng)中的漏洞將會把更多的水從管道中被擠出，從而造成由壓力導致的管道壽命降低。

壓力管理可以通過確保配電系統(tǒng)內(nèi)的壓力不超過實時最佳水平來減少泄漏。

i2O soNet 在英國和馬來西亞已經(jīng)實現(xiàn)了泄漏減少26-36%和水管爆裂率降低40-48%。優(yōu)化水壓還可以降低抽水成本。

   減少泄漏和爆裂

在北美、英國和歐洲，Syrinixs pipeminter正在幫助公用事業(yè)公司減少其供應網(wǎng)絡的泄漏和爆裂，并對其廢水網(wǎng)絡的故障做出更快的反應。

通過以每秒超過100個樣品的速度持續(xù)監(jiān)測管道，Syrinixs幫助公用事業(yè)公司識別由泵、閥門和主要用戶引起的壓力波動的來源。

通過與包括舊金山地區(qū)的安格利安水務、泰晤士水務和東灣市政設施區(qū)在內(nèi)的組織合作，Syrinixs為公用事業(yè)公司提供以數(shù)據(jù)為導向的對其活動的洞察，使其能夠從對泄漏和爆裂的反應迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極減少其原因并延長管道壽命。

   PYTERRA 和 IMGEOSPATIAL

PyTerra (英國概念化有限公司)正在開發(fā)智能風險水管理系統(tǒng)，通過內(nèi)部優(yōu)化系統(tǒng)將水風險數(shù)據(jù)集成到一個基于GIS、衛(wèi)星圖像、大數(shù)據(jù)和水文模型的公共平臺上。當新數(shù)據(jù)可用時，將更新輸出。

PyTerra通過開放數(shù)據(jù)的基本層提供了一個單一的、統(tǒng)一的事件視圖。商業(yè)用戶可以使用高級數(shù)據(jù)工具，他們可以選擇特定的數(shù)據(jù)輸出。

IMGeospatial開發(fā)了一個自更新的數(shù)字地形模型(數(shù)據(jù)地圖)，使用來自衛(wèi)星、地圖和規(guī)劃應用程序的數(shù)據(jù)創(chuàng)建洪水危險地圖、優(yōu)化、泄漏和水部門的其他警報。

IMGeospatial正在與歐洲航天局、世界銀行、盎格魯水公司和親和水公司合作，展示這種全自動系統(tǒng)如何改善水行業(yè)客戶的體驗。

   監(jiān)測下水道溢流量探測器

Detectronic超聲波流量排污儀系統(tǒng)集成了降雨和下水道水位數(shù)據(jù)，并與外部天氣、下水道資產(chǎn)和歷史數(shù)據(jù)混合。

它的設計目的是接受來自其他監(jiān)視器的舊數(shù)據(jù)，以提供歷史基準數(shù)據(jù)。使用該系統(tǒng)的試驗發(fā)現(xiàn)，每100個監(jiān)測儀中有31個預測得到證實，而每100個監(jiān)測儀中有4-11個監(jiān)測到污染事件。

160項防止污染或洪水的干預措施為他們的客戶節(jié)省了500萬美元的潛在罰款，以及聲譽損失和事后補救工作，而不是22.5萬美元的投資。

   智能廢水計量動態(tài)流動技術

由Dynamic flow Technologies有限公司開發(fā)的微波生活污水流量監(jiān)測儀正由威塞克斯水務公司試用，以消除與實際污水計量技術相關的障礙。

污水監(jiān)測儀

04

英國廢水治理的4點啟示

在本文的最后一部分，我想和各位水友談談我國中小型污水處理廠的現(xiàn)狀以及我們能從英國治理廢水的經(jīng)驗中得到哪些啟示。

   我國中小型污水廠發(fā)展的3個趨勢

隨著我國城鎮(zhèn)污水處理廠水量的持續(xù)增長和相關環(huán)境標準的日趨嚴格，我國中小型污水廠呈現(xiàn)三大發(fā)展態(tài)勢。

1. 數(shù)量和規(guī)模劇增

2019年，全國共有10113個污水處理廠核發(fā)了排污許可證，其中 9873座污水處理廠公布了污染物排放總量或排放濃度的限制信息。從數(shù)量按規(guī)模分布來看，1-5 萬噸/日污水處理廠占比最多，達3147座，占比34.2%；5000-10000 噸/日共 989座，占比 10.7%；1000-5000 噸/日共 2,282座，占比 24.8%；1000 噸/日以下共1602座占比 17.4%。

2. 投資主體和融資渠道多元化

污水處理廠的建設已由過去的政府獨家包攬，變?yōu)樨斦�投入、國家貸款和�？�、國外貸款、民營資本參股、社會集資等多種形式。

3. 新技術和新工藝不斷得到推廣

AB法、A/0工藝、A/A/O工藝、CASS法、氧化溝法、穩(wěn)定塘法等得到了廣泛應用。

   我國中小型污水廠存在的5個問題

1. 污水廠運行質(zhì)量不高

我國已投產(chǎn)運行的污水處理廠中，超過一半的平均負荷率低于70%。有的污水處理廠雖然正常運行，但出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達標排放。

2. 工藝技術路線可行性得不到保證

一些中小型污水處理廠在投資建設之前，對進水的水量和水質(zhì)缺少充分的調(diào)查。同時，選取的工藝、各項參數(shù)及、設備儀器等又沒有經(jīng)過專家反復的科學論證。所以導致工藝技術路線的可行性不強。

3. 污水廠運營不順

我國大多數(shù)污水處理廠屬于市政公用行業(yè)，是事業(yè)單位但不具有監(jiān)管職能，是企業(yè)又不具有對成本和收益的控制權(quán)。這導致污水處理廠的日常管理和運作困難，也抑制了污水處理廠的發(fā)展活力。

4. 二次污染嚴重

污水處理廠普遍面臨產(chǎn)泥量大的問題，如果不能妥善處置污泥，容易造成二次污染。國內(nèi)的中小型污水處理廠的資金和技術力量有限，目前一般采用外運填埋等方式進行處置。

但在全國所有的城市污水處理廠中，對污泥進行了濃縮、消化穩(wěn)定和干化處理的還不到30%，真正進行了無害化、資源化處理的就更少。

同時，污水處理廠的進水池、曝氣池及污泥處理系統(tǒng)都會產(chǎn)生不同程度的惡臭，容易對周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，甚至影響周圍居民的正常生活。

5. 各地污水廠建設進展不一

城市污水處理設施投資大、運行費用高，經(jīng)濟效益不明顯，因而受經(jīng)濟水平影響尤其突出。

目前，我國污水處理廠雖然已具一定的規(guī)模和數(shù)量，但絕大多數(shù)都集中在大城市和一些經(jīng)濟發(fā)達的中小城市，在經(jīng)濟欠發(fā)達的地區(qū)有的還屬空白。

   英國治理經(jīng)驗的4點啟示

英國的污水廠以民營中小型污水廠為主，排水服務幾乎覆蓋了整個國家。并且，英國的污水處理已經(jīng)全部實現(xiàn)了二級處理，基本上污泥全部都能得到消化或更高級利用。

因此，英國在廢水治理領域的先進理念和成功經(jīng)驗可為解決我國廢水困境提供以下啟示。

1. 加快建設中小型城市污水處理廠，提高污水處理覆蓋率。

所以，一些污水處理設施建設相對滯后的地區(qū)，必須加快建設。

建設資金是制約污水處理廠發(fā)展的主要因素,破解這個難題的唯一辦法，就是堅持走市場化發(fā)展道路。利用集資、合資、融資、BOT、TOT等多種方式，調(diào)動社會一切力量，投資中小型污水處理廠及污水管網(wǎng)等配套設施的建設。

2. 建立良好的行業(yè)合作和管理機制，提升污水處理廠效益。

針對市場經(jīng)濟發(fā)展的新形勢和污水處理廠現(xiàn)行運營管理體制中存在的諸多問題，通過改制，使現(xiàn)有的國有污水處理廠以股份制企業(yè)或有限責任公司的形式，按市場經(jīng)濟的管理理念和模式進行經(jīng)營，實行獨立核算、自負贏虧、依法納稅、自我發(fā)展。

此外，還應建立良好的行業(yè)合作機制。例如厭氧消化產(chǎn)生的沼氣發(fā)電需要和電力公司協(xié)調(diào)，沼氣提純后并入天然氣網(wǎng)需要和燃氣公司協(xié)商，污泥土地利用需要和農(nóng)業(yè)、林業(yè)等部門協(xié)商。

在英國目前的運行體制下，不同部門之間的溝通比較順暢，相關利益方立足于解決問題的基礎上，秉持各自利益進行談判和協(xié)商，達成一致后共同實施，所產(chǎn)生費用最終由消費者通過水資源費、排污費等方式承擔。

而我國在污水過程中，相關利益方的協(xié)調(diào)機制不是很順暢。建立健全行業(yè)合作機制，有效協(xié)調(diào)水務、環(huán)衛(wèi)、電力、燃氣、交通、建材等部門之間的利益，對國內(nèi)中小型污水廠具有重要意義。

3. 重視宣傳教育，提高公民環(huán)保和納污付費意識。

在英國的污水處理廠、污泥處理中心等市政設施中，均設有科普宣教中心，定期對所服務范圍的中小學生和市民進行宣傳教育。

通過宣傳教育，使得公眾對環(huán)境問題給予理解和重視，積極繳納排污費等相關費用，形成良性循環(huán)，值得我國污水處理廠和污泥處理中心借鑒。

4. 提升創(chuàng)新，加快設備國產(chǎn)化。

我國目前污水處理模式仍然較為粗放，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要加大科技創(chuàng)新力度。

相關科研院所和專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)要針對我國中小型污水處理廠的發(fā)展現(xiàn)狀，進行科技創(chuàng)新。研究出污水處理新方法和應用新技術，加快研制國產(chǎn)的設備和儀表，解決污水處理廠投資大、費用高和運行質(zhì)量低的問題。

同時，國際污水處理行業(yè)目前提出NEWs理念：

表示可持續(xù)理念下的污水處理廠是營養(yǎng)物、能源和再生水三位一體的生產(chǎn)工廠。

這意味著探索污水、污泥綜合利用新途徑，是未來中國污水處理廠面臨的一大挑戰(zhàn)。不過從另一個角度看，這也意味著中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)具有很大的發(fā)展和增長的空間。