淺談新形勢下污水工程規劃思路的轉變

臧金雙

(福建省城鄉規劃設計研究院 福建福州 350003)

引 言

近年水污染愈演愈烈，治理的迫切性日益顯現。控制水污染、改善水環境的前提是要進行污染源的有效控制，有效進行污染源控制的重要措施之一是大力開展污水工程設施建設，增加污水量收集率，提高污水處理率，減少未經處理直接排河的污水量。而污水工程規劃的合理性則會決定污水工程設施建設的科學性。

國務院《水污染防治行動計劃》的發布對于推進環境治理體系和治理能力現代化有著重大意義。污水工程規劃思路也應根據《水污染防治行動計劃》的最新要求有所轉變，傳統的圍繞污水如何收集到處理的污水工程規劃思路已難以滿足要求，新形勢下，污水工程規劃應圍繞水環境達標而開展，以改善水環境質量為出發點和落腳點。本文以福清市城鄉污水工程一體化專項規劃為例予以探討。

1 污水工程現狀

(1)水環境現狀

福清市主要水系為龍江及其支流，《2014年福州市環境狀況公報》顯示龍江流域水質功能區達標率95.8%，但應引起重視的是，近年來龍江流域重金屬如Cd、Pb等指標已超過劣Ⅴ類水質。而福清市各鄉鎮內河污染情況不容樂觀，基本表現為BOD5、NH3-N、TP等指標超過地面水V類水標準，但總體上水質呈現趨好發展態勢。

近岸海域包含福清灣及興化灣。福清灣的水質不盡理想，僅豐水期水質符合功能區水質要求，全年水質達標率僅為33.3%，其中枯水期為劣Ⅳ類水質，無機氮和活性酸鹽超標。興化灣氮、磷污染物的濃度超過Ⅱ類水質標準，其他DO、COD、重金屬等符合Ⅰ類和Ⅱ類水質，未超標。

(2)污水處理設施現狀

福清市現狀污水處理廠3座，分別為融元污水處理廠、城頭污水處理廠及江陰污水處理廠。融元污水處理廠現狀總規模12.0萬m3/d，污水處理后達到一級A排放標準，排入龍江;城頭污水處理廠現狀規模1.0萬m3/d，污水處理后達到一級B排放標準，排入福清灣;江陰污水處理廠現狀規模為4.0萬m3/d，污水處理后達到一級A排放標準，排入興化灣。

2 規劃目標

強化源頭控制，水陸統籌、河海兼顧，按照“城鄉統籌、系統治理、相鄰聯建”的原則，實行以地形地勢、流域統籌為主的污水系統布局，整合、優化、完善福清市城鄉污水系統，以鞏固和提升水環境質量;規劃目標分近遠期兩階段完成。

近期2020年，市域內各水系流域水質優良(達到或優于Ⅲ類)比例總體達到80%以上，城市建成區黑臭水體均控制在10%以內，近岸海域水質優良(Ⅰ、Ⅱ類)比例達到75%左右;力爭水污染基本得到控制，污染嚴重水體較大幅度減少，近岸海域環境質量穩中趨好。

遠期2030年，市域內各水系流域水質優良比例總體達到90%以上，城市建成區黑臭水體總體得到消除，近岸海域水質優良(Ⅰ、Ⅱ類)比例達到90%左右。水污染得到根本治理，生態環境質量全面改善，生態系統實現良性循環。

水環境目標及功能區劃圖

3 水環境容量估算

水環境容量由自凈容量、稀釋容量和附加轉移容量三部分組成，水環境容量的計算公式為:

式中:Q0、C0—進口斷面的入流流量和水質濃度;q—旁側入流流量;

Cs—該水體的水質目標;

V—水體體積;

K—降解系數。

流域水環境容量計算作為確定污水處理程度、尾水排放標準及是否設置深度處理以達到水環境目標的度量標準，由于部分計算參數獲取困難，相對于規劃這一層次而言，舍棄Q0(Cs-C0)稀釋容量項及qCs附加轉移容量項兩項，只計算靜態環境容量即可滿足估算精度要求，為此只計算KVCs自凈容量項。該項中的降解系數K取值參考《全國地表水水環境容量核定技術復核要點》及福清市近幾年所積累的龍江等流域有關研究資料(表1)，評價指標選擇CODMn及NH3-N。

表1 福清市主要水系理想水環境容量估算表

近岸海域評價指標選擇CODMn，以域內各類環評計算成果為準，福清灣海域水環境承載力計算結果是CODMn為1.644萬t/a，興化灣約為2.94萬 t/a。

4 規劃排水體制

2020年前完成全市域所有合流制管渠向截留式合流制排水的改造，使流域內不再有直流式合流制排水管渠。中心城區及各主要工業園區逐步開展截留式合流制向分流制改造，并對公建商業區域、工業園區廠區的初期雨水進行收集，將一部分截流的初期雨水由原截污干管或過水能力富余的污水干管輸送至污水處理廠處理。力爭水污染基本得到控制。

2030年前完成全市域所有合流制管渠向分流制排水的改造，形成較為完善的分流制排水系統，使流域內不再有合流排水管渠。有條件的地區將初期雨截流管逐步與污水干管分離，初期雨水通過單獨的初期雨水截流管輸送到污水處理廠處理或設置專門的初期雨水處理構筑物分散處理，對現有分流制排水地區或有條件集中改造地區可提前實施對初期雨水的單獨截流和處理。水污染得到根本治理。

5 集中污水處理管理區及其污水量預測

集中污水處理管理區的框架搭建立足于流域排水分區及規劃建設用地布局之上，按照尊重自然、統籌規劃、配套建設、保障安全、綜合利用的原則，打破行政區劃，統籌考慮集中處理和分散治理兩種方式，優化污水處理設施布局，平衡水環境容量余缺，形成福清市域城鄉污水統籌治理格局。

圖1 排水分區圖

規劃將福清市域劃分為8個集中污水處理管理區:(1)中心城區集中污水處理管理區;(2)元洪投資區集中污水處理管理區;(3)漁溪集中污水處理管理區;(4)江陰集中污水處理管理區;(5)龍田集中污水處理管理區;(6)閩臺藍色經濟產業園集中污水處理管理區;(7)高山集中污水處理管理區;(8)一都集中污水處理管理區。各集中污水處理管理區排水分區劃分如下:

中心城區集中污水處理管理區:太城溪流域排水分區、虎溪流域排水分區、大北溪流域排水分區、東部新城排水分區、關溪流域排水分區及火車站小流域排水分區。

元洪投資區集中污水處理管理區:大壩溪流域排水分區、溪邊溪流域排水分區及東皋溪流域排水分區。

漁溪集中污水處理管理區:西港上游流域排水分區及東港流域排水分區。

江陰集中污水處理管理區:西港下游流域排水分區、高嶺溪流域排水分區及沾澤河流域排水分區。

龍田集中污水處理管理區:龍溪流域排水分區及半嶺溪流域排水分區。

閩臺藍色經濟產業園集中污水處理管理區:閩臺藍色經濟產業園排水分區、三山濱海溫旅片排水分區(港頭鎮部分)。

高山集中污水處理管理區:三山濱海溫旅片排水分區(三山鎮部分)、城山溪流域排水分區、瑟江港流域排水分區、北垞港流域排水分區、高山灣流域排水分區、牛頭尾作業區排水分區及西尾溪流域排水分區。

一都集中污水處理管理區:一都溪流域排水分區。

以上各集中污水處理管理區遠期污水量預測結果如(表2)。

表2 遠期(2030年)各污水集中處理管理區污水量預測表((萬m3/d))

6 污水處理設施規劃及水環境承載力分析

在污水量確定的基礎上，按集中程度的不同，針對方案一相對集中處理、方案二區域集中處理及方案三城鎮分散處理三種方案進行比選。由于方案一、二污水處理集中程度高，流域控制廣，受納水體多，便于選擇有富余環境容量的河流水系用于尾水排放，因此，方案一和二均可以在各自的片區或污水集中處理管理區內使污染物削減量接近污染物入河量，即僅通過污水處理系統建設，各區就可以使其分區內的水環境質量達標。而方案三以各個鎮為單元建設污水處理廠，不能統籌地各鎮的環境容量合理組合分配，如三山、東張及鏡洋的污染物削減量難以滿足排放水體的需求，也就是說當污水處理系統完善后，某些鎮仍需花費大量精力削減面源污染，而某些鄉鎮及工業園區如上逕、藍色經濟產業園等則坐擁大量剩余環境容量不能很好的利用。

對于生態補水而言，方案一、三利用污水量大、穩定的特點，將污水處理廠分布在不同流域，可將部分尾水處理后作為水系的生態補水，使水系保持流動水面，并與河道改造相結合，形成水清岸綠的河流生態系統。而方案二僅能對單一水系進行生態補水。

最終采用相對集中污水處理設施布局方案。具體情況如(表3):

表3 福清市污水處理廠(站)規劃建設情況匯總表

圖2 污水系統圖

表4 主要受納水體水環境承載力分析(t/a)

對主要受納水體水環境承載力分析估算表明，遠期污水經污水處理廠處理后，COD年排放量均可滿足各受納水體的相應水質目標下的環境容量要求，但個別流域如龍江、大北溪及大壩溪的NH3-N指標則超出了水環境承載力，其中龍江干流超出相對較多。為此提出以下緩解水環境承載力的措施。

融元污水處理廠和融僑南污水處理廠的尾水受納水體均為龍江，為滿足龍江尾水排放口所處斷面水質達到地表水Ⅲ類標準要求，對于NH3-N此類處理難度較大的污染物，唯有進行深度處理才可能保證斷面水質達標，故上述兩廠均應預留深度處理用地。部分或全部污水經深度處理，達到地表水Ⅳ類標準后再排放、回用。陽下污水處理廠及元洪污水處理廠同樣應預留深度處理用地并采取污水再生利用措施以鞏固和提高所在流域的水環境質量。

7 再生水利用

(1)再生水利用率

近期2020年:再生水利用率達到20%左右。

遠期2030年:再生水利用率達到30%以上。

(2)利用途徑

近期2020年:農業灌溉及景觀環境用水。

遠期2030年:農業灌溉、景觀環境用水、城市雜用及工業回用。

(3)再生水水源及水廠規劃

福清市域內除江陰第一污水處理廠(存在大量的化工污水，污水再生利用成本較高，水質風險較大)、漁溪污水處理廠(再生水潛在需求較小)、城頭污水處理廠(遠離用戶)及南嶺污水處理廠不做再生利用外，其他污水處理廠均考慮污水再生利用。

陽下污水再生水廠:規模為1.0萬m3/d，

元洪污水再生水廠:規模為3.0萬m3/d

江陰二污再生水廠:規模為13.0萬m3/d

其他污水處理廠污水再生利用規劃如(表5)所示。

表5 其他污水處理廠污水再生利用指標控制表

8 結語

在開展污水工程規劃設計過程中，將改善水環境質量貫穿始終，圍繞水環境質量達標統籌污水工程規劃有關內容，主要結論如下:

(1)污水處理廠布局規劃的相關因素主要包括基礎資料的選取、與其他相關規劃的關系、規劃目標、污水處理設施布局等。本文強調轉變規劃思路，提出以水環境質量達到某個目標，即污水工程規劃應圍繞水環境質量達標而開展;

(2)圍繞水環境質量達標，以環境容量核定污水處理設施布局，量化水環境容量與排水分區劃分之間的關系，合理組合污水集中處理管理區內各排水分區環境容量;

(3)基于污水集中或分散式處理的不同，提出污水集中式、相對集中式、分散式三方案，通過環境、經濟、社會效益比選，在運行管理方式得當的前提下，福清市污水適宜相對集中式處理，即相對集中的建立中、小型污水處理廠。

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