瑞典市政污水处理的管理措施及启示*

刘 琰 TYSKLIND M 韩 梅# 朱媛媛，3

(1.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，国家环境保护饮用水水源地保护重点实验室，北京 100012；2.瑞典于默奥大学化学系，西博滕 于默奥 SE-90187；3.北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083)

“十五”以来，我国城市环保基础设施建设步伐不断加快，市政污水处理能力不断提升，有效促进了重点流域干流水环境质量的持续改善[1]。根据《2013年城乡建设统计公报》，截至2013年末，我国658个设市城市共有污水处理厂1 736座，污水处理率达到89.34%；1 613个县城共有污水处理厂1 504座，污水处理率为78.47%。随着污水处理厂建成率及污水处理率的快速提升，如何加强污水处理设施运行与管理，有效提高污染物处理效果，减少氮、磷等营养物质及有毒有害物质的排放，成为当前亟待解决的问题。

瑞典是世界上开展环境保护最早的国家，也是最早引入环境可持续发展理念的国家。经过多年的努力，瑞典在完善环保机构、健全法律法规、强化监督管理等方面都取得了举世瞩目的成就[2-3]，在经济和科技高速发展的同时保持了优美的生态环境，成为可持续发展社会的范例。本研究介绍了瑞典市政污水处理的发展历程、相关管理立法以及在控制氮磷和有毒有害物质方面的相关措施，以期为我国提供借鉴。

1 瑞典基本情况介绍

瑞典位于北欧斯堪的纳维亚半岛的东南部，东濒波罗的海，西南邻北海，国土面积约45万km2，人口约970万人，是北欧最大的国家。海岸线长7 000多km，河、湖众多，水力资源丰富，湖泊和河流面积约占全国总面积9%。属温带针叶林气候，年平均降水量为400～600 mm，森林覆盖率为57%。瑞典于1995年加入欧盟，2013年GDP为5 579.36亿美元，人均GDP为58 116美元，属经济发达国家。1972年，联合国人类环境大会在瑞典召开，这是探讨当代环境问题和制定全球环境战略的第一次国际会议，与会各国达成了“只有一个地球”的共识。此后，瑞典在推动本国和全球环境保护方面一直走在世界前列[4]。

2 瑞典污水处理发展历史

19世纪末期，在瑞典一些大的城镇，开始通过地下铺设管道将厨房和厕所的污水收集后排放到附近的湖泊或沿海水域。自20世纪20年代开始，水冲式厕所在瑞典大小城市甚至村庄普遍采用，越来越多的生活污水被排放至自然水体。与此同时，未经处理的工业废水也直接排放。随着时间的推移，湖泊、河流及沿海水域污染的现象越来越严重，一些水体出现厌氧及死鱼的现象，甚至在一些地区还出现了水源性传染病。直到20世纪40年代，水污染才引起市政当局关注，但此时采取补救措施的范围很小。在此期间，市政污水处理厂(MWTPs)的建设速度很缓慢，1940年全国只有15家MWTPs，到1955年时，MWTPs的数量只增加了1倍。

20世纪60年代，水体富营养化在瑞典引起了广泛关注。由于污水的大量、长期直接排放，许多湖泊和邻近主要城市区域的河道出现了富营养化现象，藻类大量繁殖，严重影响了水体的使用功能。同时，由于工业排污，一些湖泊和河道沉积物中出现了重金属以及其他的化学物质。环境的警钟不断敲响，很快促使瑞典采取有力的行动来应对水污染。1967年瑞典环境保护局成立，1968年政府拨付大量资金用于市政污水处理，1969年《环境保护法》实施。1971—1979年，瑞典政府投资15亿瑞典克朗(按现在物价相当于110亿瑞典克朗或10亿欧元)用于MWTPs建设。与此同时，一些工业企业也受到政府资助用以建立污水处理设施。由于20世纪70年代采取的有效措施，瑞典湖泊和河流水质在短短几年的时间里得到了显著改善。

如今，瑞典城市区域几乎所有的家庭都与市政污水管网相连接，并且约95%的城市污水经过生物和化学处理，其中磷和BOD7的去除率通常都在95%以上。在一些分散式的住宅区，配备有小型污水处理装置，出水基本能达到相关排放标准的要求。同时，一些主要的工业企业，如煤矿、机场等都有污水处理装置。

3 瑞典市政污水处理的相关立法

在20世纪40年代瑞典早期的《水法》中，引入了废水排放的管理条例，并对一些企业提出了排放许可要求。1956年，一部适用于湖泊和其他水域监管的法律获得通过，并成立了瑞典水监察局。随着1969年《环境保护法》和1999年《瑞典环境法典》的颁布实施，一系列关于自然环境保护、反对环境破坏或退化的条例随之出台。

自1995年瑞典加入欧盟以来，欧盟水环境领域的相关法律成功地与瑞典的立法相融合。欧盟水环境领域的主要指令包括《游泳用水指令》(76/160/EEC和2006/7/EC)、《饮用水水质指令》(98/83/EC)、《城市污水指令》(91/271/EEC)、《硝酸盐指令》(91/676/EEC)、《水污染防治综合指令》(96/61/EC)、《水框架指令》(2000/60/EC)和《海洋战略框架指令》(2008/56/EC)等。其中《城市污水指令》的目的是防止来自城市区域和工业生产的污水排放而导致的环境破坏，具体包括以下内容：

(1) 所有的建成区必须有污水收集系统。

(2) 进入收集系统的污水至少要经过二级处理，通常是生物处理或其他处理工艺。

(3) 处理后的水质需满足一定的质量标准。

(4) 如果处理后的污水排放至一定的“敏感区域”(如易受营养物质输入影响的水域)，则需要执行更严格的处理要求。

瑞典将欧盟《城市污水指令》的内容融合进《瑞典环境法典》以及瑞典环境保护局关于城市污水处理的相关管理条例(SNFS 1994:7)，给出了处理后出水中氮和耗氧类物质的标准限值，并且规定了监督及采样等相关要求。主要的控制指标包括耗氧类物质(BOD7、COD、总有机碳(TOC))、悬浮物(SS)以及营养物质(总氮和总磷)，其中耗氧类物质、SS及总磷的排放要求适用于全国，而总氮的排放要求仅适用于挪威边界以西和斯德哥尔摩东北波罗的海海岸以东之间海洋和近岸海域。对于向波的尼亚海湾或波的尼亚海等非敏感水域排放的污水，以及由于滞留作用，到达敏感海域的总氮量不超过20 t/a的污水处理厂出水，则未提出总氮排放要求。污水处理厂出水中耗氧类物质及营养物质的排放要求如下：

(1) BOD7和COD的年度平均值分别不得超过15、70 mg/L；SS不得超过150 mg/L。

(2) 总磷的季度平均值及年度平均值均不得超过0.3 mg/L。

(3) 向敏感海域排放时总氮的排放限值：①如污水处理厂的规模超过10万人，则总氮排放限值为10 mg/L，或总氮的去除率至少达到70%；②如污水处理厂规模在1万～10万人，则总氮排放限值为15 mg/L，或总氮的去除率至少达到70%。对于距离敏感海域很近的排放源，则要求总氮的浓度及去除率要同时满足上述要求。

4 营养物质控制

在20世纪60年代以前，瑞典营养物质的排放量一直快速增长。随着市政污水管网的广泛建设，尤其是20世纪60年代后期及70年代建成了一系列能有效去除磷和有机物的现代化处理工厂，营养物质的排放量才持续下降。2006年，瑞典六大海域总氮、总磷及BOD7的总排放量分别为18 397、354、8 299 t，其中总氮的排放量与20世纪40年代后期的排放量相当，而总磷及BOD7的排放量则比1940年的排放量还低。

瑞典污水处理厂对营养物质的去除，尤其是对总磷和BOD7通常有着较好且稳定的去除率。但营养物质的来源分析结果表明，污水处理设施排放的污染物仍然是水体中营养物质的重要来源。2006年由各种人类活动导致的总氮、总磷排放量统计结果表明，来自农业活动的总氮和总磷所占比例最大，分别占总排放量的44%和45%；污水处理厂成为总氮和总磷的第二大排放源，分别占总排放量的24%和20%。

按照欧盟《城市污水指令》的要求，瑞典识别出一些敏感区域，这些区域已经受到富营养化的影响或存在富营养化的风险。瑞典的每个水区(包括近岸海域)都被认为易受磷排放的影响；从诺尔泰利耶市到挪威边界的近岸海域，被评估为易受氮排放的影响。因此，全瑞典的污水处理厂都对磷的去除有较高的要求；在瑞典南部要求向近岸海域排污且规模在1万人以上的污水处理厂，需要有较高的氮去除率。

瑞典设立了16项国家环境目标，要求在2020年前实现，内容涵盖了气候变化、洁净空气、水体、森林、湿地、生物多样性等方面，目标之一为“零富营养化”，具体要求为土壤或水体中营养物质的水平不应对人体健康、生物多样性条件以及土地和水体可能的多种使用功能产生不良影响。为了实现这一目标，瑞典针对氮和磷确定了两个阶段性目标：(1)到2010年，水环境中由人类活动所排放的总磷与1995年相比需减少20%；在一些敏感水域应达到最大削减量；(2)到2010年，由人类活动排入奥兰海以南海域的总氮与1995年相比需减少30%。此外，在目标之一“构筑优美环境”中，还提出到2015年，市政污泥中至少60%的含磷化合物需被回收并用于土地，以减少营养物质向水体排放。

5 污泥中有毒有害物质管理

日常生活所产生的重金属及有机物等有毒有害物质随着污水的排放最终进入MWTPs。在污水处理过程中，重金属沉积于污泥中，因此出水中重金属浓度一般较低；部分有机物在污水处理过程中并不能被有效去除，随着排放进入水环境，还有部分有机物则储存于污泥中。在污泥回用于农田的过程中，污泥中的有毒有害物质会对生态及人体健康造成极大的风险。因此，必须尽可能减少污泥中有毒有害物质的含量。

瑞典规定了用于农田的污泥中重金属的最大允许残留量(均以干质量计，下同)，分别为汞2.5 mg/kg、镉2.0 mg/kg、铅100 mg/kg、铬100 mg/kg、镍50 mg/kg、锌800 mg/kg、铜600 mg/kg。对于有机物，尚没有强制的限值，仅对多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)及4-壬基酚提出了建议的最大允许残留量，分别为PAHs 3 mg/kg、PCBs 0.4 mg/kg、4-壬基酚50 mg/kg[5]。

从源头控制污染物进入污水处理厂是减少污泥中有害污染物含量的最有效途径。在瑞典，进入MWTPs的重金属被认为主要来自轮胎、刹车以及洗车设施等，通过雨水汇入MWTPs。因此，瑞典采取雨污分流，并且要求雨水在进入污水处理厂前要预先经过净化处理。自1987年以来，瑞典MWTPs(规模为2万～10万人)污泥中重金属(汞、镉、铅、铬、镍、锌和铜)的含量始终低于限值要求，并且不断下降。

进入MWTPs的有机物包括一些少量的溶剂和持久性有机污染物(POPs)，如壬基酚、溴系阻燃剂(PBDEs)、PAHs、PCBs、六氯苯和二噁英等。近年来，药物、个人护理品及全氟化合物等新型污染物的危害也引起了瑞典环境保护局的高度重视。这些POPs通常来自工业应用，并在一些家居产品中也含有，如壬基酚，欧盟已经禁止使用。由于新的化学物质不断出现，对有机物进行全面监测是不现实的。因此，瑞典环境保护局启动了污染物筛选项目[6]，通过对污水处理厂进出水、污泥以及纳污水体中污染物的监测，判断环境中这些污染物的污染来源、影响程度以及暴露于这些污染物对人类是否存在风险，为实施进一步的管理提供依据，目前已针对PAHs、PCBs、PBDEs、全氟碳化物(PFCs)、杀虫剂以及药物等物质开展了相关调查。

6 对我国市政污水管理的启示

目前我国的城镇污水处理设施已有相当的数量和覆盖面。截至2013年底，我国城镇污水总设计处理能力达到1.61亿t/d[7]，基本与美国相当，已成为全世界污水处理能力最大的国家之一。有多种污水处理工艺在我国污水处理厂中得到应用，以A2/O及其变形工艺、氧化沟、序批式活性污泥法(SBR)及其变形工艺为主，其他如生物吸附氧化法(AB工艺)、曝气生物滤池、水解—好氧工艺、生物接触氧化工艺、稳定塘等也有一定规模的应用，基本涵盖世界各国的先进工艺，且50%以上的污水处理厂具备脱氮除磷能力[8]。但目前，我国城市的污水收集处理率在80%左右，县城及农村污水的处理率更低，与瑞典95%的处理率相比尚有较大的差距。有研究表明，城镇污水处理能力与GDP具有较好的线性相关性[9]。2013年我国GDP总量为9.181 4万亿美元，约为瑞典的16倍，但我国人均GDP为6 747美元，约为瑞典人均GDP的九分之一。经济发展程度低及人口众多固然是我国市政污水处理能力不足的重要原因，但对污水处理设施的管理薄弱同样制约了我国市政污水处理效率的提升。

瑞典的水环境质量在20世纪70年代后期迅速得到改善，与政府大力投入加强污水处理设施建设，并健全相关立法与管理措施密不可分。瑞典在市政污水处理及管理方面的做法为我国提升MWTPs的处理效率，实施规范化和精细化管理，避免污水处理厂成为“二次污染源”提供了良好的借鉴。主要有如下启示：

(1) 健全市政污水处理、运行及监管的相关立法。近年来，由于我国对环境基础设施建设的重视，城镇生活污水处理设施的数量迅速增加，但由于多种原因，造成我国城镇生活污水的处理效果不理想，具体表现在：①部分区域市政管网建设不配套，污水难以收集，导致相当数量的城镇生活污水处理厂处于闲置状态，还有一些污水处理厂的实际处理量远低于设计处理能力；②部分城市由于快速扩张，导致污水处理厂超负荷运转，造成处理效果降低；③对城镇生活污水处理厂接纳废水的来源及水质缺乏严格的要求，导致水质成分复杂，甚至对处理系统造成冲击；④缺乏专业的运营和管理团队，不懂如何优化工艺参数，出现问题不知如何解决；⑤污泥的安全处置缺乏有效的技术方法和监管，污泥“减量化、稳定化、无害化、资源化”程度低。上述问题都严重制约了我国市政污水处理能力和处理效率的提升，而我国目前在这些方面的相关立法与欧盟国家相比尚不健全，亟待加强。

(2) 制定科学的城镇污水处理厂污染物排放标准。我国现行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中，针对总氮提出了全国统一的分级排放标准，其中一级A标准为15 mg/L。为了满足总氮排放的控制要求，全国的城镇污水处理厂都必需具备配套的脱氮工艺和能力。事实上，控制总氮向地表水排放，主要是为了控制水体富营养化，而水体的富营养化与水体类型、所在区域的地理条件、水文水力条件等有重要关系。在部分区域，总氮含量适当偏高对水生态环境并无不良作用，这也是欧盟及瑞典依据水体对总氮的敏感程度，分区域提出MWTPs出水总氮控制要求的重要原因。此外，有研究表明，与氮相比，磷对水体富营养化的贡献更大，控制磷进入水体可能是最有效的富营养化防治对策[10]。因此，我国在制定污水排放标准时，应充分借鉴瑞典的做法，一方面考虑现行污水处理工艺的处理能力，另一方面考虑受纳水体的环境功能和区域水环境特征，提高标准的科学性和可行性，为实现我国环境的精细化管理提供支撑。

(3) 重视污水处理厂污泥中有毒有害物质的管理与处置。污泥处理处置已经成为我国城市污水处理行业快速发展的瓶颈问题。国外污泥处理处置的经验表明，与厌氧消化、焚烧、碳化、发电等城市污泥能源化途径相比，污泥土地利用不仅成本低，而且可将污泥中丰富的氮、磷等元素用作农业生产的肥料，然而由于存在“二次污染”的隐患，污泥的土地利用受到了制约，这其中重金属及POPs的危害尤其引人关注。GB 18918-2002提出了污泥稳定化控制指标，并对污泥农用时重金属、苯并(a)芘、二噁英、可吸附有机卤化物以及PCBs提出了控制要求，但我国目前污泥无害化处理水平较低，且仅靠末端控制来减少污水处理厂出水和污泥中有毒有害物质的排放成效甚微[11]。已有相当多的研究表明，在污水处理厂污泥以及污水灌溉农田中检出POPs[12-13]。因此，我国应借鉴瑞典在控制污泥重金属及POPs方面的做法，即一方面对MWTPs来水水质提出要求，从源头限制进入MWTPs的重金属及POPs的量；另一方面加强基础研究，根据污泥的用途科学确定污泥中有毒有害物质的优先管理对象和管理目标。

7 结 语

“十三五”期间，我国的市政污水处理能力肯定还需得到进一步的提升和加强，在这种背景下，一方面，要不断学习发达国家先进的市政污水处理管理措施和方法，另一方面，要加强自身的管理能力，有效改善环境质量。

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