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水务资讯
污水处理由量控向质控提升
[字号: ] 2014-05-21 来源:金融界股票   阅读次数:928

环保部在“十二五”规划纲要中,已明确将氨氮、氮氧化物的监测约束性指标加入到现有监测指标体系中。另外,水利部也开始重视水质监测工作,逐步建立覆盖全国的水质监测网络体系。

城镇污水处理量控向质控提升

城镇污水排放是我国水环境污染的关键要素。我国城镇污水排放数量大,并随着城镇化发展呈逐年上升趋势,占全国废水排放总量的比例也最大。

我国虽然已经具备处理大规模城镇污水的能力,但仅仅实现了量的突破,在城镇污水的治理水平上与发达国家相比仍存在较大差距,即距离质的突破还有距离。

今后5-10年,我国城镇污水处理将面临前所未有的挑战,城镇化进程的快速发展对水资源的需求压力将持续增长,水源性缺水和水质性缺水均制约着国民经济的可持续发展。我国水质标准的战略地位需提升,同时须加强水质标准科学性系统性方面研究,开拓符合我国国情的城镇污水处理融资机制。水污染防治将是大气污染防治之后另一重点环保投资领域。

水环境污染形势严峻

近年来,随着我国经济的发展和城市生活水平的提高,我国水环境面临的形势日益严峻,主要体现在河流、湖泊(水库)、地下水3个方面。

中国环境公告显示,2012年,长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西北诸河和西南诸河十大流域的国控断面中,Ⅰ-Ⅲ类、Ⅳ-Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为68.9%、20.9%和10.2%。主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和高锰酸盐指数。

62个国控重点湖泊(水库)中,2012年Ⅰ-Ⅲ类、Ⅳ-Ⅴ类和劣Ⅴ类水质比例分别为61.3%、27.4%和11.3%。主要污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。

同时,除密云水库和班公错外,其他60个湖泊(水库)中,4个为中度富营养状态,占6.7%;11个为轻度富营养状态,占18.3%;37个为中营养状态,占61.7%;8个为贫营养状态,占13.3%。

地下水方面,依据《地下水质量标准》,2012年全国地下水综合评价结果显示,水质呈优良级的监测点580个,占全部监测点的11.8%;呈良好级的监测点1348个,占27.3%;呈较好级的监测点176个,占3.6%;水质呈较差级的监测点1999个,占40.5%;水质呈极差级的监测点826个,占16.8%。主要超标指标为铁、锰、氟化物、“三氮”(亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和氨氮)、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物等,个别监测点存在重(类)金属超标现象。

与2011年相比,2012年,有连续监测数据的水质监测点总数为4677个,分布在187个城市,其中水质呈变好趋势的监测点793个,占监测点总数的17.0%;呈稳定趋势的监测点2974个,占63.6%;呈变差趋势的监测点910个,占19.4%。

随着我国现代化和工业化进程的不断提速,废水排放总量呈现持续增长态势。2001-2012年,我国废水排放总量从2001年的433亿吨增长到2012年的685亿吨,12年间增加了252亿吨,平均每年多排放了21亿吨废水,平均年复合增长率约4.3%。

从废水污染源来看,我国废水污染源主要分为工业源、农业源、城镇生活源,以及少量的集中式污染设施排放源,其中城镇生活源污水排放量的增加是我国废水排放量增加的主要原因。

我国城镇污水排放量占废水排放总量比例逐年提升,从2001年的53.2%上升到2012年的67.6%。2001-2012年,我国城镇生活污水排放量年均增量19.4亿吨,占废水排放总量年均增量的92.2%。

在三种废水污染源中,工业废水特点是排放数量及污染物含量相对小,但污染物种类多、治理难度大,引起水环境发生质化污染;农村污水特点是排放数量绝对大,但截至2010年,全国范围内农村污水处理覆盖率不及10%,发展尚处于起步阶段;与工业废水、农村污水相比,城镇污水的特点是排放量及污染物含量绝对大,但污染物种类少、治理难度低、治理工艺相对成熟、城镇污水处理覆盖率已经达到一定水平,对水环境的影响属量化污染。

城镇污水COD及氨氮占全国废水COD及氨氮的比例大。一般情况下,COD和氨氮是城镇污水中所含的最主要的两种污染物,也是国家验收、环保部门对污水处理厂例行检查时优先选择的指标。以2012年为例,城镇污水COD排放量913万吨,占全国废水COD排放量的72.9%,氨氮排放量145万吨,占全国废水氨氮排放量的84.6%。

标准 立法 融资尚待提升

城镇污水处理是一项系统工程,涉及到立法机构、政府、技术标准协会、社会资金方等多部门工作。以最有可比性及参考价值的美国为例,科学的标准、完善的法律法规、严格的污水进出管理制度及严厉的违法制裁、成熟的融资渠道体系,是其成功的经验。

与我国环境标准与法规管理截然分离的情况不同,美国的环境标准以环境法规的形式颁布,环境保护标准是美国环境法规体系的一个子集。完善与科学的水质标准体系驱动美国水环境质量的不断改善。在《清洁水法》和《安全饮用水法》两部基石性法律的引导下,美国城镇污水处理得到了有效控制。

与美国相比,我国水污染控制制度对违法者制裁偏轻,制裁范围较窄,没有威慑力;美国《清洁水法》中规定了众多处罚条款,对违反污染物排放许可证制度和守法命令的,规定由法院处以每违法日高达2.5万美金以下的行政罚款;对严重的违反行为可处以高达25万美金以下的罚金,或者15年以下的监禁,或者二者并罚。监管对象除了违法排污者,还包括故意伪造、谎报法律规定上报或保存资料、故意伪造、破坏、篡改监测设施和方法的人。

我国城镇污水的处理进程及处理水平与美国存在差距。美国城镇化已基本完成,污水处理能力已经达到较高水平,目前美国主要发展方向是污水的二次处理、针对保护性水源等重要水体的深度处理,美国污泥的资源化利用程度也远高于中国。

而我国城镇化尚处发展阶段。截至2010年底,美国城镇化率已达到82.3%,基本完成城镇化进程,而我国城镇化率仅49.7%,尚处于发展阶段。

我国城镇污水处理能力将随着城镇化发展而持续增长。我国“十二五”的城镇化率目标为51.5%,届时城镇人口将超过农村人口,城镇污水量持续增加,新增污水处理建设也将继续增长。在新增污水处理设施中,建制镇等中小城镇将是建设的重点。

美国城镇污水深度处理向超深度处理迈进。随着美国许多流域开始实行严格的营养物标准,研究界正在大力开发基于技术极限的处理技术(LOT),为污水处理超深度提标改造提供技术支撑。

我国污水排放标准的项目范围在逐步扩大。国内污染物排放标准的项目范围从最初的COD、BOD、SS,扩展到营养盐氮、磷的从严控制,污染物排放标准的项目在拓宽范围,但从项目的限值来看,我国标准的限值比美国的限值宽松,存在提升空间。

目前我国一级A污水处理厂占城镇污水处理厂数量及规模比例过低。《城镇污水处理厂污染物排放标准》的颁布和实施,进一步提升了城镇污水处理要求,明确了将一级A标准作为污水回用的基本条件,城镇污水处理开始从“达标排放”向“再生利用”转变。截至2010年底,在我国建成投入运营的污水处理厂中,按照一级A设计的污水处理厂,数量占比和规模占比仅分别为20.7%和15.4%,总体来看,比例过低。

我国大批污水处理厂需提标改造。我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》中,最严格的一级A标准在部分区域仍不能满足水环境质量改善的需求,尤其是太湖、巢湖、滇池等敏感水域。随着水环境质量要求的不断提高,我国大批污水处理厂需要进行升级改造,增加脱氮除磷功能,大多数按二级标准设计的污水处理厂需要提升到一级A或一级B排放标准;部分按一级B标准设计的污水处理厂需要提升到一级A标准。

我国再生水回用事业尚处起步阶段。与美国相比,我国技术路线发展滞后,难以持续保证出水水质稳定性和可靠性;水质标准制定工作起步较晚,且无配套法律法规;再生水成本受制于处理工艺及处理规模,成本较高;商业模式以政府引导、政府强制用户使用为主,缺乏市场化机制。

美国污水回用技术路线的关键性转变是由单项技术转变为综合系统技术。即从“以达标排放为目的,针对某些污染物去除而设计工艺流程”,转变为“以水的综合利用为目的,将现有技术进行综合、集成,以满足所设定的水资源化目标”。

美国污水回用相关引导文件及法律法规编制工作开展时间早。早在1992年,美国EPA就编制了《水回用建议引导书》,为各州再生水回用提供引导;到2002年,大部分州已颁布再生水相关法律法规及技术指南。

我国再生水利用事业与美国存在较大差距。差距主要体现在技术路线、水质标准、成本、商业模式等方面。截至2011年底,我国城镇污水处理再生水生产能力26.8亿立方米,城镇污水再生利用率低于10%。

目前,我国仅针对城市杂用水、景观环境用水、工业用水、地下水回灌用水等再生水用途颁布了5个推荐性国家水质标准和1个强制性国家水质标准《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》。我国水质标准与美国相比,战略地位不高,缺乏统一协调部门,建立基于我国国情、科学完善的水质标准体系仍待时日。

投融资机制方面,美国政府早年即通过“清洁水州立滚动基金”计划。截至2009年,每1美金的联邦政府投入,撬动2.53美金的社会资本的投入,产生的“杠杆效应”巨大。

而我国城镇污水处理的投资主要依赖政府。根据《国务院办公厅关于印发“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划的通知》,“十二五”期间,全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划投资近4300亿元,单靠政府出资难以实现。随着巨大资金需求和城市建设资金不足的矛盾日益凸显,很多地方政府举债建设污水处理设施,进一步加重地方政府的财政负担,社会资本亟须参与城镇污水处理的建设与运营。引入社会资本的意义在于,一是解决政府“暂时性”的资金不足(而不是替代政府投资),二是通过市场化机制提高投资及运营效率。

但社会资本进入城镇污水处理领域面临诸多难题。我国在融资渠道、融资成本、税收、土地政策等方面引导与支撑社会资本的力度不足。

社会资本以银行贷款为主,其他融资渠道支撑力度较小。有些社会资本企业(如工程技术型内资企业)自身的资金非常有限,而目前以商业银行贷款为主的融资方式要求企业有较大比例的自有资金,这导致企业在投资一定数量的项目后无力做新项目,限制了社会资本作用的发挥;在以银行贷款为主要的融资方式中,社会资本在污水行业中的贷款利率多在基础利率上下浮动,成本较高;同时社会资本企业的项目中,土地划拨资金数量大、周期长,对社会资本企业造成压力。

产业链各环节均现亮点

参照上述与美国之间的差距,大家认为,我国的后续工作重点可能在提高中小县镇污水处理能力、现有水厂升级改造、污泥处理处置、再生水利用、膜在污水处理升级改造及再生水利用中的应用、成立水业投融资平台等方面下大力气。

截至2010年,我国县镇污水处理率60.1%,建制镇污水处理率不足20%,未建成投运的污水处理厂主要分布在东北和中西部的省份;根据《国务院办公厅关于印发“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划的通知》,“十二五”期间,我国新增城镇污水处理能力投资1040亿元,占总投资4300亿元的24.2%,可能主要投资于中小县镇的新建污水处理设施。

预计到2015年,我国城镇污水处理市场规模789亿元,其中,膜市场规模500亿元,占比最大。

与传统活性污泥处理法相比,膜处理法具有出水水质高、占地面积小、适应能力强、剩余污泥少、运维管理易、系统能耗低等优点。目前城市污水处理工艺一般采用一级处理和二级处理。一级处理主要通过物理方法去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,经过一级处理的污水一般达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的要求。二级处理一般采用生物处理技术,利用微生物将污水中的有机物降解去除。国内外的污水处理厂中,绝大多数采用的是活性污泥处理法和膜处理法。从原理上讲,两种方法均利用微生物去除废水有机物,但是两者在污水处理原理、技术成熟程度等方面存在较大差异。

膜处理法凭借自身技术优势,在城镇市政污水处理的市场占有率逐步扩大。虽然目前活性污泥处理法市场占有率远高于膜处理法,但未来,基于出水水质高、占地面积小等技术优势,膜处理法在市政污水处理的市场占有率在逐步扩大。

MBR得到日益重视和推广。膜生物反应器(MBR)是一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池的工艺。上世纪60年代末,美国最初在生活污水处理中以超滤膜分离来代替二沉池,取得了极好的效果,但当初膜技术处于发展初期,膜价格昂贵,寿命短,能耗又高,未能得到推广和应用。上世纪80年代后,随着膜制造技术和膜分离工艺的日益完善,MBR的研究和应用重新得到重视和推广。

中国膜市场产值不断扩大,占世界的市场份额逐步提高。1999年,全球膜行业总产值在200亿美金左右,中国膜行业的总产值在28亿元人民币左右,仅占全球总产值的2.2%左右;而到2009年,全球膜行业总产值达到450亿美金左右,中国膜行业的总产值在250亿元人民币左右,占全球膜行业总产值提高到9%左右。

MBR国际市场集中度较高,国外领导企业为GE,国内领导企业为碧水源(行情,问诊),且碧水源已成为GE最大竞争对手。根据Bluefield Research企业统计:在全球大型MBR系统中,国外的GE、国内的碧水源等大型供应商占据了该市场超过74%的份额,市场集中度较高。GE在该市场的市场占有率为47%,处于市场领导者位置,GE的主要市场在美国、阿联酋、韩国、澳大利亚、法国等,但在新兴的中国市场供应量较小。

环境产业面临“政府将从总量考核向质量考核改革”红利,现有水厂应政策要求将提标改造。《国务院办公厅关于印发“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划的通知》中,内容包括加快污水处理厂升级改造,对部分已建污水处理设施进行升级改造,进一步提高对主要污染物的削减能力;“十二五”期间,全国规划范围内的城镇升级改造污水处理规模2611万立方米/日,可分别按行政级别及地域进行划分。

从北京的情况来看,污水处理厂升级改造是主要建设任务。到“十二五”末,升级改造污水处理厂20座,新增污水处理能力228万立方米/日,其中,中心城区升级改造污水处理厂5座,新城升级改造污水处理厂12座,乡镇升级改造污水处理厂3座,所有行政区域均有覆盖。

再生水厂建设对国家缓解水资源供需矛盾、保障城市可持续发展具有重要意义,受国家高度重视。根据《国务院办公厅关于印发“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划的通知》,到2015年,城镇污水处理设施再生水利用率达到15%以上,新建污水再生利用设施规模2675万立方米/日,可分别按行政级别及地域进行划分。

我国城市每年污泥产量巨大,并且快速增长。截至2010年,我国湿污泥产量2040万吨;污水处理厂的发展带动了污泥产量的迅速增加,预计到2015年,污泥产量将达到2600万吨。

目前国外污泥处理多为厌氧消化或好氧发酵,处置方法多用土地利用方法、以农用为主,资源化利用程度远高于国内。

而我国污泥处理方法中,以浓缩脱水为主;污泥处置方法中,以填埋为主。北京市环境保护科学研究院专家于2007年曾对我国污水处理厂污泥处理、处置进行研究。结果表明,多数污水处理厂采用浓缩脱水来处理污泥,而采用稳定化处理的污水处理厂比例不到20%。多数污水处理厂污泥的主要处置方法是填埋,而采用堆肥农用处置的比率不到15%。

按照《国务院办公厅关于印发“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划的通知》,我国多数污泥尚未得到无害化处理处置,截至2010年,我国污泥无害化处置率低于25%。到“十二五”末期,我国污泥无害化处置率的目标为:设市城市达到70%(其中36个重点城市达到80% )、县城及建制镇达到30%。目前来看,差距很大。预计2015年我国污泥处理处置市场规模将达到64亿元。从污泥处理处置费用看,根据不同的处理处置技术,每处理处置1吨污泥需要的资金从100多元至800多元不等。

与国外城市污水再生利用相比,我国污水回用水平在污水再生利用率、再生利用水平、再生利用相关制度等方面与国外存在较大差距。

再生水利用对缓解水资源供需矛盾、减轻水环境污染、提高城市水资源利用综合经济效益等具有重要意义,但我国存在城市再生水配套管网建设滞后、再生水相对自来水成本较高等制约因素。因此,再生水将在我国经济发达、严重缺水地区发展良好。假设再生水平均年复合增长率为10%,预计2015年,我国再生水利用总量将达到54.3亿立方米;假设再生水价格取3.5元/立方米,则到2015年,我国再生水市场规模将达到190亿元。

根据《北京市人民政府关于印发北京市加快污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案(2013-2015年)的通知》,到“十二五”末,北京市规划新建再生水厂47座,所有新建再生水厂主要出水指标一次性达到地表水Ⅳ类标准;其中,中心城区新建再生水厂11座,新城新建再生水厂15座,乡镇新建再生水厂21座。北京市规划新建再生水管线484公里,其中,中心城区新建再生水管线158公里,新城新建再生水管线326公里,扩大郊区再生水循环利用。随着配套管网建设跟进、自来水价格的逐步提升、水资源的日益紧张,再生水利用在北京将越发广泛。

我国废水污染源在线监测市场主要从COD在线监测仪器安装起步,过去10年经历了快速的增长。根据中国环境保护产业协会的数据,2000-2010年,我国COD污染源在线监测仪器平均年复合增长率45.5%,截至2010年,我国COD污染源在线监测仪器市场规模9.5亿元。

我国废水污染源在线监测设备体系的增长中,一方面来自省控、市控重点污染源增加而新增监测仪器安装,另一方面由于设备在进水口和出水口,环境潮湿、使用试剂存在腐蚀性,来自于现有污染源企业水质在线监测仪器存在更新换代的需求,一般情况下,仪器寿命在5年左右,需要定期更换。考虑到仪器设备增量以及存量的更新量,预计到2015年,我国COD在线监测设备市场规模将达到23.8亿元。

近年来,水质自动监测技术在我国地表水监测中得到了广泛应用,也取得了较大的进展。根据中国环境保护产业协会的数据,2008-2010年,我国地表水在线监测市场规模平均年复合增长率18.3%,截至2010年,我国地表水在线监测市场规模达5.1亿元。

环保部在“十二五”规划纲要中,已明确将氨氮、氮氧化物的监测约束性指标加入到现有监测指标体系中。另外,水利部也开始重视水质监测工作,逐步建立覆盖全国的水质监测网络体系。




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