该报告源自DWA（德国污水、垃圾、水资源管理协会），展现了德国污水处理站净化的效率和能耗。这也是首次将各污水处理站性能对比信息收列其中。该报告也能反应出各废水处理站流程的效率。

由联邦统计局得出，2013年德国人口和生活污水处理厂的人口覆盖率为95.3%。全德9307家废水处理厂为1.52亿德国人民提供了废水处理，其中5832家较大型废水处理站满足了总人数91.6%的需求，为约1.4亿人提供了废水的处理。该报告的数据为360万废水处理厂运维人员经收集一年后的平均值。

Figure 1: 废水处理厂规模和对应处理量比较图

数据的处理工作由DWA国家协会按照废水处理厂大小分类，以及该类废水处理厂实际处理量（人口人均产生废水量为赋值单位）所绘。该图横坐标是以人口数为单位的五个规模废水处理厂。左侧纵坐标为废水处理厂数量，对应灰色柱状图。右侧纵坐标为该规模废水处理厂满足的人口数。它以百万为单位，对应蓝色柱状图。由图可见，4%的废水处理厂的规模超过了10万人口。它也承担了德国超过52%的废水处理。

Table 1: 德国各地区废水处理厂规模及其常规物质处理效果比较

为了计算废水量和能量消耗之间的关系，在这里用以人口为单位的水量和COD进料浓度。经计算人均COD的产生量为120克/（人*天）。各个州的人均废水量为78立方米/（人*年）。在德国北部和东北地区，由于应用较为广泛的废水分离机制，使得人均废水量显著减少。而其他地区由于没有分离废水，使得需要处理的水量很大。这导致了那些地区废水处理的能耗变高。经5281座污水处理厂的统计，各地区之间单位能耗很接近。在奥地利/南蒂罗尔、德国东北地区、拜伦州和德国北部地区单位能耗较低。相对的在巴登符腾堡、黑森/莱茵-普法尔茨/萨尔州地区和北莱茵河/威斯特法地区单位能耗价高。

Figure 2: 各级污水处理厂对环境的排污比重和服务的人口比重

对于各级废水处理厂规模而言，他们排放到水体中的COD、总氮的排放比值和对应人口的比值相近。1-3级小规模废水处理厂在水体中磷排放量占有28%，而他们的废水处理量仅占总量的8%。通过与联邦政府统计的比较，4级和5级规模的废水处理厂实际性能较好。这也就说明这两个规模的废水处理厂排放到水体中的物质将会更小。导致1-3级小规模废水处理厂实际磷排放比重高于人口比重的原因是在法律上没有对小规模废水处理厂磷排放的限定。这些废水处理厂的外排水将使得受载水体问题连连。高磷浓度废水的外排破坏了生态原有的平衡，造成富营养化效应。

 

消耗与生产电量

各废水处理厂间地形不一，使得废水处理工艺的能耗有很大的不同。不同设备的运用 （如淤泥干燥设备）也使得污水处理厂间能耗非常不同。下图展示的是2015年各级规模废水处理厂能耗比例的分布图。要理解的是，这幅图的依据不仅仅指的是废水的净化、淤泥的处理，它的能耗也指的是泵的运行和其它工艺流程的使用（过滤、淤泥干燥、淤泥焚烧）。污水处理厂的最大能耗与能耗波动随着规模级别的增大而减小。

Figure 3: 各级污水处理厂人均能耗

首先是对895个废水处理厂的能耗与产能的统计。该数据无法陈述是否这些污水处理厂用了其它形式的能量（比如说天然气，光伏，风能，热量或者淤泥发酵生成能量）。但可以看出这些废水处理厂规模越大，产能就越大。人均产能超过25千瓦时/（人*年）的污水处理厂大约占15%。这预示了进入废水中的高能物质、废水处理时产生的淤泥用于发酵制甲烷或者脱水后的焚烧。除此之外提高发酵产能的效率也是非常重要的。

Figure 4: 被调查的895家废水处理厂人均年产能表

通过降低污水处理厂的能耗、提高废水中高能物质和淤泥的能源化，使得大型污水处理厂对外提供了大量的电能。5级规模污水处理厂中位数产能比为62%，4级规模为42%，2级和3级规模的中位数产能却非常小。但某些位于该规模的废水处理厂中位数产能比依旧大于30%。产能比大于80%的废水处理厂只需要消耗很少的电量，这都是依靠它高效的发酵产能利用、高效的电力转化实现的。除此之外，超过20%的5级规模废水处理厂都实现了天然气发电。

Figure 5: 被调查900家废水处理厂产能比调查图

 

结论

DWA-性能对比调查报告，是针对联邦范围内污水处理厂的一次高水平的调查。衷心感谢废水处理厂工作人员的协助。该结果显示了德国废水处理厂的废水处理性能状况。2015年调查采集了5832家废水处理厂，总处理量1.39亿人口废水量的数据。这些数据也和ÖWAV在奥地利南蒂罗尔区域的调查结果相符。

该报告说明2015年联邦范围内，废水处理厂的处理能力明显超过了欧盟城市污水指导要求。各类规模的废水处理厂对于COD和总氮的降解能力非常相近。规模小于1万人口的废水处理厂，除磷效果很差。这些废水处理厂虽然仅仅只占有了8%的比例，但是却对水体排放了大约28%的磷。原因法律没有规定对那些小废水处理厂的磷限排值。

 

所有规模的废水处理厂中都存在一些需要改进技术的处理厂（水管渠道、污水处理技术）。污水混合的分离处理在未来会越来越被重视。总的趋势来说，废水处理厂越大，能耗就越低。1级规模到5级规模的废水处理厂中位数能耗从64.3千瓦时/（人*年）降到30.5千瓦时/（人*年）。2级规模到5级规模废水处理厂的产能从6.3千瓦时/（人*年）上升到18.2千瓦时/（人*年）。这也使得大的废水处理厂有较大的产能比。从2级规模到5级规模废水处理厂，中位数产能比为13.6%到62.1%。

废水处理的目标是用较少能耗达到相同的净化效果。也就是说废水中的能量物质不应该不能被浪费。废水中的能量检测和确认在未来显得越来越重要。通过检测就能对废水进行能耗判定。这样做的话就能能量控制，不再被浪费，从而提高能效。

 

一般来说未来几年后法律将会提出关于废水处理厂四级深度处理要求的附加条例。这样做的目的是去除废水中的痕量物质。目前为止已经有非常多的研究机构在做除痕量物质去除的项目。

文：张奇琦 （转载请注明出处：德中环境与能源促进中心 ）