污水处理未能全部达标
改革开放以来，随着我国经济的高速发展和城市化进程的持续深入，我国污水排放量逐年增加，且呈现出一种空间聚集趋势。污水处理厂能够对排放的污水进行净化，使处理后的污水满足再生水水质要求，从而达到控制水污染的目的。近年来我国污水处理能力发展迅速，2015年我国的污水处理能力就已超越美国位居世界第一，但在区域发展上我国仍存在很大程度上的不平衡。例如东部沿海等经济发达地区地方政府财政实力较强，且人口较为密集，城镇化水平高，适宜于大规模污水处理设施的建设和运营；而中西部经济较为落后的地区财政实力有限，且人口稀少，污水处理设施建设则较为落后。图1-9展示了截止2020年我国污水处理厂的地区分布情况（数据来源于住建部）。从图中我们可以很明显的观察出，华东地区的污水处理厂数量最多，且远大于其他区域。
图1-9 2020年我国各地区污水处理厂数量分布情况
污水处理与排水管网建设密不可分。过去十年，中国城市排水管网总量以超过5%的速度增长。根据住建部数据，截至2019年年底，我国城镇排水管网总长度达到743982公里，服务人口约4.35亿。但是，与一些发达国家相比，差距仍然较为明显。与日本和德国相比，中国的排水管网长度与其几乎相同，甚至明显高于美国（12.9万公里）。但中国的下水道普及率仅为65%，明显低于其他发达国家。其中，英国和德国的下水道普及率最高，分别为96.5%和98.5%。因此综合考虑，我国排水管网建设仍然落后，建成区存量显然不足。此外，污水处理厂的处理效率还与污水处理工艺有着很大关系，同时也取决于污水处理厂的规模。基于当下污水处理行业发展现状，我国污水处理仍然存在很多问题，比如设施建设相对不足与落后；设计规模和实际运行不匹配；设计指标与实际水质指标矛盾等。
（一）设施建设相对不足与落后
关于污水处理设施建设有两种相关情况值得分析。一是部分污水处理厂前期设施建设相对不足，与污染治理任务严重不兼容。截至2020年年底，建成污水处理厂2618座，日处理污水约1.93亿吨。然而，污水处理厂的存量仍然不足，远远达不到对污水处理的高要求。此外，排水系统与污水处理厂密切相关。现有排水管网约743982公里，服务人口约4.35亿，存量同样不足。二是一些污水处理厂设计深度不够，不够精细，缺乏回访机制。这会使得本应消除的缺陷再次出现，导致设计质量一直无法提高。同时这些缺陷往往给生产经营带来很大的不便。很多污水处理厂刚一投产就进行改造，造成资源浪费，甚至出现永久性缺陷。大多数污水处理厂，尤其是在20世纪90年代建成的污水处理厂，都采用了传统的活性污泥法。受现有工艺技术水平、设备条件和运行管理水平的限制，普遍存在脱氮除磷效率低、污水处理运行稳定性差等技术问题，难以达到当前环保标准的要求。
（二）设计规模与实际运行不匹配
一些污水处理厂的设计规模与实际运行不符，存在大型设施冗余与基础设施匮乏两种情况。大型设施冗余是指污水处理厂的实际运行规模小于或远小于设计和建设规模。主要体现为污水收集能力与设计处理能力不匹配。造成其产生的原因主要有：（1）部分地区排水管网建设不完善，如东北地区人均排水管网长度仅为0.65m，远低于全国平均水平0.85m。这导致污水收集率较低，进一步使污水处理厂的设计值与实际值不匹配，设计规模大于实际运行，污水处理厂处于低负荷运行。（2）1.3-1.5的变异系数在我国污水处理厂的设计中被广泛使用。部分地区在设计修建污水处理厂时为保留一定发展空间，将规模设计过大。但在实际过程中却对污水收集不足，导致运行负荷率较低。例如，淮南市某污水处理厂的初始设计规模为10万立方米/天，而在运行中只有5万立方米/天，部分污水处理设施处于停产和闲置状态。（3）随着我国城市化进程的加快和人口密度的增加，一些已经设计建造好的污水处理厂无法有效应对这种变化。因此，污水收集能力降低，使实际运行能力远低于设计能力。（4）部分污水处理厂的污水处理设施因出水排放标准低而处于停产和间歇运行状态。例如益阳市某污水处理厂的设计排放标准为甲级，但目前的排放标准为乙级。由于实施了较低的排放标准，一些污水处理设施处于停产或间歇运行状态，即为大型设施冗余。
基础设施匮乏指污水处理厂的实际运行规模大于或远大于设计和建设规模。我国一些污水处理厂便存在此种情况，其产生的一般原因有：（1）由于我国经济发展、人口增长和综合排水管网建设等原因，部分污水处理厂实际处理能力大于或远大于设计处理能力。污水处理厂长期处于高或超高运行负荷率，不仅增加了污水处理厂的运行负担，而且存在溢流情况，可能危害水体健康。例如，安阳市某污水处理厂初始设计规模为10万立方米/天，但实际运行能力达到12万～14万立方米/天。（2）中国大部分污水处理厂预处理设施不完善，没有初级沉淀池。由于长期不间断运行，活性污泥的活性普遍较低。混合液挥发性悬浮物（MLVSS）与混合液悬浮物（MLSS）的比值通常在0.25～0.5之间，远低于正常水平0.75，生化池底部沉淀物严重。据相关文献调查，大多数污水处理厂，尤其是没有初级沉淀池的污水处理厂，运行1-2年后，生化池底部可产生0.5～2m的污泥。（3）设计排放标准与现行排放要求不同。随着我国生态文明建设的大力推进，污染物排放标准日益严格。部分污水处理厂运行达不到现行标准，需要增加预处理设施或调整工艺运行参数。（4）我国大部分城市仍为雨污合流排水系统。排水管网混合，污水特征复杂。还有一些污水处理厂启动了工业污水处理。鉴于工业污水的复杂性，污水处理负荷相应增加。
（三）设计指标与实际水质指标矛盾
污水处理厂设计进水水质与实际运行水质不符，主要表现为进水浓度高和进水浓度低两种情况。进水浓度高是指实际进水水质大于或远大于设计值。造成进水浓度高的大致原因如下：（1）排水管网建设比较完善。雨水和污水分开收集，收集的水质比较稳定。一般是新建区域或新建污水处理厂。（2）一些污水处理厂会进行某些工业污水处理。由于工业污水的复杂性（一些工业污水的COD浓度高达数千），污水浓度相应增加。（3）与区域经济和人类生活习惯密切相关。例如，我国西北是一个经济欠发达且气候较为干旱的地区，因此，当地居民节水意识很强，从而使得污染物浓度较高，进水COD达到554.38mg/L。
进水浓度低是指实际进水水质低于或远低于设计进水水质。当前我国一些污水处理厂就存在这一问题。造成进水浓度低的主要原因有：（1）排水管网不配套，进一步影响污水处理厂进水水质。中国城市排水管网建设普遍不完善，人均排水管网长度仅为0.85m。此外，一些排水管网长期处于年久失修和渗漏状态。在一些水资源丰富的地区，排水管网存在河流倒灌和地下水渗漏，导致实际进水水质低于或远低于设计值。（2）雨季导致进水浓度过低。中国大部分地区的排水系统为雨污联合系统。雨季时进水浓度将长期处于低浓度状态，呈现稳定的季节性特征。此外，当河水、地下水和污水混合在一起时，进入污水处理厂的污染物浓度会大大降低。（3）与区域经济和人类生活习惯密切相关。例如，南部地区进水COD浓度一般为50-80mg/L。水质和水量是污水处理的重点，二者相互关联，相互影响。