德国 2021 年污水处理调查情况介绍
德国水协DWA的专业刊物《Korrespondenz Abwasser·Abfall》（污水与垃圾）2022年第11期刊载了由德国水协DWA的“污水处理厂BIZ-1.1—污水处理厂协调组”撰写的文章《34.Leistungsvergleich kommunaler Kläranlagen》（第34次污水处理情况调查）。
本次重点对污水处理厂净化效果、能源消耗情况、进水水质与污水处理厂规模等级的关系做了较深入的调查。现摘录部分数据，供学习、讨论、参考。
1 污水处理厂概况
2021年德国现有污水处理厂8891座，总规模1.521亿当量人口，接近德国实际人口的2倍。较2020年（第33次调查报告）的9105座，减少了214座，但是总规模较2020年调查的1.518亿当量人口，增加了30万人。
2021年调查了其中的5273座，调查总规模为1.308亿当量人口，占总规模的85.9%。所调查污水处理厂的规模分布情况详见表1。
2021年调查显示，德国污水处理厂仍然是以中小型污水处理厂居多，1万当量人口规模以下的厂数量占66.15%，与2020年调查持平。但是规模的人口仅占总规模人口的7.53 %；相对10万当量人口以上规模的污水处理厂数量仅为总数量的4.23%，但是服务的总人口要占调查厂总人口的54.21%。德国这种污水处理厂布局与德国城市化水平高、小城镇多和城市布局特点有密切关系。
2 污水净化情况
表2是德国2021年调查厂的污水处理情况（年均值）。表中数据反映出：
1）德国污水处理厂均未满负荷运行。所调查污水处理厂运行负荷率（按实际服务人口与人口规模比值计）平均为76.5%，对比国家奥地利为69.5%。最高的是德国中西部的黑森/莱·法尔茨/萨尔州地区88.2%，最低的是巴伐利亚州67.1%。
2）德国人均污水处理量与进水水质排水体制密切相关。按照当量人口计算，德国人均污水处理量为112.3 L/人·d~301.4 L/人·d，相应进水CODCr浓度为400 mg/L~1070 mg/L。对比国家奥地利分别为194.5 L/人·d和618 mg/L。反映出：一是人均处理水量与进水浓度成反比，且与合流制占比密切相关，如巴登州其年均进水CODCr为400 mg/L，其合流制占比为88%（详见图1德国合流制占比图），其人均污水处理量为301.4 L/人·d为最高，其包括了较多的雨天截流的雨水；而东北部地区其年均进水CODCr为1070 mg/L，其合流制占比仅为15.1%，其人均污水处理量为112.3 L/人·d为最低。二是折算德国居民人均综合污水处理量并不高，以分流制比例最高的东北部地区（梅克伦堡·前波莫瑞和勃兰登堡梁州）为例，其居民人口约为430万人，其实际服务的当量人口为1320万人，大约是该地区实际居住人口的2倍，也就是约三分之二的当量人口是工业。单位当量人口处理污水量为112.3 L/人·d，折算居民人口综合污水处理量约为340 L/人·d，这其中还包括有少部分合流制地区的雨水。这也说明德国节水工作十分有效，该为德国节水工作称赞。反思我国相关标准规定的人均综合污水量标准是不是太高了?节水才是最有效的治污措施。
3）德国污水处理厂进水水质与管道质量密切相关。污水处理厂进水中除了污水之外，还包括有外来水和雨水。德国以分流制为主的北部和东北部地区的污水处理厂污染物进水浓度几乎比合流制为主的地区高1倍，特别是东北部进水CODCr浓度超过1000 mg/L，这与分流制地区的人均处理水量值几乎是合流制为主地区的一半是相吻合的。我国只有低地下水位地区和排水管网较好的城市，其进水浓度才基本上与德国合流制地区接近。这也说明德国污水管道、合流制管道质量令人赞叹。高进水浓度除与节水工作成效直接相关外，也与德国有效杜绝地下水等外水入渗工作的成效密切相关。“清污不分”是影响我国城镇污水处理厂进水浓度低下的重要因素，把“外水赶出去”对提高污水处理厂进水浓度，提高污水处理厂污染物削减效益有重要意义，“城镇污水处理提质增效”太重要了！
4）德国污水处理厂规模衡量科学。德国污水处理厂规模是按照当量人口（工业污水按照CODCr负荷120 g/人·d折算）来衡量的，其有效解决了排水体制不同，处理水量不同，但是（当量）人口污染负荷相同的问题。其按照当量人口计算的污水收集率（目前为99%）也少了很多的影响因素（比如，避免了进水水量和污水产生量调查的真实性、准确性和合理性的问题）；与此同时，也使得单位耗电量、单位污泥产量等的比较在有一个相同的平台上进行。
5）德国进水污染物当量规定精准。令人惊讶的是，按照实际处理水量和进水污染物浓度计算的进水污染物当量，除总磷外，其余污染物各地区平均单位人口产生的污染物当量值与德国标准规定的当量人口产污当量是非常接近的，标准分别为：CODCr：120 g/人·d，总氮：11 g/人·d。实际总磷当量值低于标准值2.5 g/人·d，这是因为德国持续不断推行无磷洗涤剂的缘故。近年来，德国调查不再有BOD5的数据，这与德国从2000年开始鼓励采用CODCr进行设计计算和考核有密切的关系。
6）德国污水处理厂污染物削减保持在较高水平。2021年德国调查污水处理厂CODCr削减率为94.7%~96.3%，总氮削减率为76.6%~91.8%，总磷削减率为90.4%~96.2%，详见图2。各项污染物出水水质优于，甚至明显优于欧盟标准的平均值。
图2 德国各地污水处理厂污染物削减情况
3 德国进水污染物情况分析
2021年调查特别对各规模等级污水处理厂处理水量和进水污染物变化规律进行了调查，结果很有意思，但是没有说明原因。可总结为：
1）单位当量人口的处理水量与污水处理厂规模等级基本成反比。在污水处理厂服务范围内分流制占比越高，进水中雨水的就越低（理想状态下为零）。德国北部和东北部地区与其他地区相比较，其污水处理厂的单位当量人口的处理水量明显要少，故这两个地区的进水污染物浓度明显高于其他地区。同时，调查还显示单位当量人口的处理水量随着污水处理厂规模增加而减少，规模等级越高，单位人口处理的水量越小，详见图3。
2）进水CODCr浓度与污水处理厂规模等级基本成正比。调查显示与其他进水污染物不同的是，进水CODCr浓度与污水处理厂规模等级基本成正比，也就是说，规模越大，进水CODCr浓度越高。详见图4。
3）单位人口总氮产生当量与污水处理厂规模等级成反比。调查显示在北部和东北部地区进水总氮浓度与污水处理厂规模与进水CODCr浓度相反，而成反比。也就是说污水处理厂规模越大，进水的总氮浓度越低。其他地区没有规律，详见图5。但是进水单位人口产生总氮当量与污水处理厂规模明显成反比，详见图6和图7。意味着污水处理厂规模越小，需要应对进水总氮的要求越高。
4）单位人口总磷产生当量与污水处理厂规模等级成反比。调查显示进水总磷浓度与污水处理厂规模等级没有规律显示，详见图8。但是进水单位人口总磷产生当量与污水处理厂规模也明显成反比，详见图9和图10。同样也意味着污水处理厂规模越小，需要应对进水总磷的要求越高。
4 出水污染负荷调查
此次还对各规模等级的污水处理厂出水污染负荷进行了调查，调查显示10000当量人口以下的（1~3级）污水处理厂人口规模仅占调查总规模的7.53 %（见表1），但是其总磷的排放负荷却仅占调查厂总磷的排放负荷的24%。所以进一步降低小型污水处理厂出水的磷浓度是德国污水处理厂的重要任务。详见图11。
5 德国污水处理厂能耗情况
对5273座调查污水处理厂能耗调查情况详见表3。各州单位人口耗电量差距不大。人均耗电量最低的是奥地利和东北地区各州，最高的州是巴登洲。表3显示德国处理单位水量耗电量在0.31~0.69度/m3，平均0.38度/m3。这一耗电量是包括污泥处理。在积极节能的同时，德国还大力推行能源的自给，大型污水处理厂能源自给率可以实现50%以上，这与他们重视污泥厌氧消化的沼气利用直接相关。在这基础上，德国还在大力推行推进CO收集、沼气发电、光伏发电、风力发电、改善水力条件等，实现污水处理厂能源自给率。2017年德国调查还对沼气产量、沼气发电量及发电效率进行了调查。按照平均23 L/人·d 、151.8百万当量人口规模和77.5%负荷率计,德国城镇污水处理厂每天的沼气产量为270万m3。值得思考的是，我们众多的污水处理厂究竟失去了多少的生物质能？
