山地城鎮老舊城區污水出戶管調查及改進策略研究

馬 念，徐永新，李書鉞，陳 林，孟 捷，羅茜平，鄭驍奇

(1.林同棪國際工程咨詢(中國)有限公司，重慶 401121； 2.西開普大學自然科學學院地球科學系，南非 開普敦)

1 概述

1.1 背景

城市污水系統通常包括污水出戶管、市政污水管網和污水處理廠三部分[1]。其中市政污水管網根據不同城市規模及其布局可分為一、二、三級市政污水管或更次級的市政污水管。

最近20多年，各級政府逐年加大投資，通過新建和改造基本完善了主要大中城市的市政污水管網和污水處理系統。比如，重慶市從2000年開始，分階段完成了主城“兩江四岸”一級污水干管和兩座大型污水處理廠建設，并逐步開展二級、三級管網建設、改造，目前排水體系基本完善。西安市2013年開始城市排水體系的普查和雨污分流改造，到2018年雨污分流工作逐漸完成[2]。

城市污水管網的建設和改造極大的促進了城市污水系統的完善，使源頭管道問題凸顯，特別是老舊城區街坊管道和建筑小區內管道混接點仍然很多[3]。類似這種狀況，目前仍然是很多城市需要著重解決的問題。

1.2 污水出戶管的概念及作用

污水出戶管，與英文為household connections概念接近。GB 50015—2019建筑給水排水設計標準稱為“排出管”(building drain，outlet pipe)，并定義為“從建筑物內至室外檢查井或排水溝渠的排水橫管段”[4]。這是較為狹義的定義。

“城市污水系統”是指“建筑污水管”之外的部分，包括污水出戶管、市政污水管網和污水處理廠三部分。但從“建筑污水管”到“市政污水管”還有相當一段距離，因此“出戶管”可視為從建筑物室內排出管一直到市政管道之間的那部分管道，這樣“污水出戶管”就包括“排出管”和“小區(街坊)污水管”。這是本文采用的廣義“污水出戶管”概念。污水出戶管是城市污水系統的“最后一公里(the last mile)”。

1.3 老舊城區排水出戶管狀況及研究現狀

老舊城區排水出戶管問題包括兩個方面：一是能“接入”。生活污水能否接入城市管網是個世界性問題[5]；中國城市化速度極快，各地區發展不均衡，污水直排現象還是相當普遍，特別是中小城鎮。二是“正確接入”。盡管國內采用合流制的城市并不多，但因為源頭分流不完全或市政雨污管混接而形成的實質“混流”管網較為普遍，上海、西安部分地區高達45%，79%，這與世界其他國家和地區情況類似。近年來，為促進居民污水有效接入，國內一些主要城市開始重視建成區出戶管的改造工作，在實踐中對出戶管相關問題進行了探索。

1)出戶管問題的根源。

包括：建筑和市政管網建設不同步，沒有配備完整的雨污水管道；陽臺排水和雨水落水管共用一根管道造成生活污、廢水接入雨水管道[6]；底層商戶等的錯接、混接[7]；管理不善造成建筑與小區管道、小區管道與管道、小區與市政管道之間雨、污水混接。

2)出戶管改進行動。

各地開展了各具特色的改進行動。杭州市拱墅區的“截污納管”；深圳市政府的“排水管網清源”行動[8]；西安市為對老舊小區排水系統進行雨污分流改造，制定了從源頭上解決水污染問題的方案。

3)改進措施。

包括：陽臺落水管和屋面雨水立管分離改造；對合流小區排水管網進行雨污分流改造；對化糞池等預處理構筑物進行清理、完善；對底層商戶和獨立排水戶管網進行整改；小區雨污水管道與市政雨污水管道的連接改造，并對市政管道銜接段進行清淤[9]。

4)改進效果。

提高了污水收集率，緩解了雨水管道的壓力，完善了城市排水管網技術設施。但是，出戶管雨污分流的改造難度很大，混接現象難以杜絕，整體截污納管率仍不高。除了技術和工程上的難度外，管理體制、意識和手段方面的不足是其根源，諸如政出多門、規劃滯后、公眾環保意識缺乏、立法不完善及第三方服務市場培育不夠等。

5)造價與資金來源。

各地在范圍界定、管理模式、造價核算口徑等方面并不一致。西安市部分老舊小區幾種類型區域的出戶管改造費用約為21.99萬元/ha～71.07萬元/ha或800元/戶～5 000元/戶，雨污合流小區的改造費用最高。在資金方面，深圳市利用中央財政補貼和市財政配套資金以財政補貼方式對改造項目提供資金[10]；重慶市通過爭取中央專項資金、政策性金融機構金融服務解決資金來源，并支持采用市場化模式，吸引社會資本參與投資、建設和運營[11]；我國臺灣地區通過引入PPP模式，吸引私人資本參與出戶管改造及運營。

近年，國內城鎮污水系統的“提質增效”越來越受關注，污水出戶管的瓶頸效應也越來越明顯。雖然有一些城市的經驗積累，總體上可供參考的資料和案例仍相當有限；而對中小城鎮來說生活污水有效接入市政管網方面問題更突出。加之“出戶管”不屬于傳統“市政”設施范疇，涉及利益相關者較多，基礎數據獲取難度大，決策和管理模式值得探討。本研究調查了重慶市江津區白沙鎮老舊城區污水出戶管問題，初步掌握了其技術、經濟及社會方面的特點，并針對性提出了框架性的改進策略。

2 研究方法

2.1 研究區域

江津區白沙鎮是歷史名鎮，面積約237 km2，是重慶市聯系川、黔兩省的區域性水陸中心。鎮區瀕臨長江，規劃總建設用地約15.6 km2，主要包括四個建成片區(見圖1)，具有西南地區城鎮化各階段特征，以排水系統等為標志的城鎮基礎落后，對長江及其支流驢溪河水環境和生態造成威脅。

1)古鎮片區。

該片區瀕臨長江，面積0.42 km2，現存街巷13條，總長8 450 m，建筑整體為明、清及民國鄉鎮格局，老舊民居建筑為土木結構依山就勢，臨江一側為吊腳樓。

2)老城片區。

地勢較為平坦，面積0.29 km2，沿長江及其支流驢溪河布局。包括建于二十世紀八九十年代的數條街道，以經營性建筑、公共建筑以及居住建筑為主，基本為磚混結構。

3)項埡片區及東山片區。

項埡片區及東山片區區域面積分別為1.06 km2和1.05 km2，包括近年開發的居住小區、學校企事業單位、小規模的工業建筑和自建、共建居住、商業建筑。地形起伏大，道路蜿蜒，布局較為分散。建筑為1層～8層磚混建筑，以2層～4層為主，1樓多為商業門面。

2.2 調查方法

2.2.1 資料搜集

包括：市政管線物探資料；污水集中流量單位(工廠、企業、學校、建筑小區)資料；已有建筑與小區的基本資料。

2.2.2 現場勘查

包括現場踏勘和管線勘測。對四個片區排水情況進行初步摸底；對現有出戶管及室內、外排水管線進行位置、高程定位，地下管線勘測，地形圖測繪等。

2.2.3 古鎮片區入戶調查

古鎮片區歷史悠久、條件復雜，是白沙鎮排水及出戶管改造的重點和難點區域。本次針對古鎮片區作了大樣本抽樣入戶調查(見表1)?；舅悸啡缦拢?/p>

1)政府主導，設計牽頭。與鎮、街或社區聯合組成調查工作小組，針對白沙鎮4個片區8個社區，完成宣傳、調研和數據匯總等工作。

與發酵前荷葉上清相比，2株腸球菌發酵上清液的DPPH自由基清除率均顯著上調(P<0.001)(圖2A)，與陽性對照(抗壞血酸)的清除率相比，均無顯著差異(P>0.05)。類似地，2株腸球菌發酵上清的羥自由基清除率均顯著上調(P<0.001)，其中WEFA23荷葉發酵上清的清除率高達61.52%(圖2B)。

2)部門合作，責任明晰。聯合各管線產權單位(電力、通信、給水、燃氣)共同參與調研，便于現場識別和后期改造。

3)二次調研，信息落實。根據一次調研情況，設計單位制定初步改造方案。二次調研包括初步方案公示、方案匯報，征詢產權單位反饋意見，開展逐戶走訪。

4)抽樣調查，數據科學。白沙鎮古鎮片區共2 348戶居民，抽樣樣本500戶。設計了“白沙鎮排水管網現狀調查問卷表”，包括：基本信息、家庭衛生器具及排水管網、用水量及衛生習慣、其他設施及改造意愿等欄目。

5)公眾參與，利于實施。通過調研活動進行環?？破招麄鳎皂椖繂訒?、調研公告、方案公示、調查問卷等形式做到宣傳到戶，提高居民改造意愿。

表1 調查樣本設置表

3 結果及討論

3.1 老城片區排水及出戶管調查概況

老城片區共有現狀排水管道8 087.7 m，主要為道路布置的雨污混流圓形或矩形管渠，且未完全覆蓋建成區域，部分建筑雨、污水出戶管沿公路、街道溝渠或驢溪河沿岸散排。

3.2 城鎮拓展區排水及出戶管調查概況

項埡片區、東山片區分別調查了112戶(樓棟或小區)和17戶(棟)建筑。該片區雖然規劃為分流制，但市政管網、出戶管均不完善。沿市政道路的建筑或單位合流污水由支管收集后被沿長江截流管道輸送至污水處理廠；區域其他居住小區、校園等較為集中的雨污水均排入附近溝渠，由于沒有沿驢溪河截污管，最終排入河中；較分散的建筑無完善的排水接入系統；臨崖一側建筑很難將污水接入沿道路敷設的排水管渠。

3.3 古鎮片區出戶管調查結果

3.3.1 年收入與居住條件

經濟狀況影響居住條件。本次調研古鎮片區共回收調查問卷449份，如表2所示。不同戶年收入的居民居住條件統計見表3。收入比例分布見圖2。

表2 居住條件統計

表3 不同戶年收入的居民居住條件統計

表4 古鎮片區居民收入與住房面積統計表

3.3.2 收入與衛生器具配置情況

古鎮住戶衛生器具包括洗滌盆、洗臉盆、便器、淋浴熱水器等衛生器具和洗衣機等用水設施，但由于很多使用非標準的簡易器具設施，故未分類統計(見表5)。

表5 古鎮片區居民收入與用水器具配置統計表

每戶都安裝至少一件基本用水設施以滿足基本的生活需求，同時有污水排出；大多數居民用水設施簡陋；居民的收入越高，其配套生活用水設施也越完善。

3.3.3 建筑排水設施配置

包括建筑雨污水排水管的設置情況，排水去向等。數據如表6，圖3所示。

表6 雨污水排水管設置情況統計

樓層數越高(也越新)，雨污水管道設置的占比就越高；超過50%住戶污水沒有接入排水管道，污廢水就近散排(特別是沿江吊腳樓)，沐浴及大小便均在附近的公共廁所解決。

古鎮片區共計有大小23座公廁，部分由環衛部門統一收運，一部分被附近村民挑運用于施肥；除公廁外，建筑內污水一部分是直接排入污水管道，一部分散排，另一種是排放至自家的化糞池(糞坑)供村民用于施肥，少數由環衛收運。

3.3.4 公眾參與意識與改造意愿

1)59.2%居民愿意對出戶管進行改造；明確表示不愿意的僅占15.6%，不愿者多數收入較低，估計是出于對費用的擔憂。

2)調查中，居民同時希望對垃圾收運、增設路燈以及對電線、通信線路等設施進行改造，以改善生活條件，且意愿強烈。古鎮片區居民收入與改造意愿統計表見表7。

表7 古鎮片區居民收入與改造意愿統計表

3.4 白沙鎮污水出戶管總體評價

白沙鎮具有很典型的西南山地城鎮格局特征。由于城鎮化過程中各階段建設標準差異較大，建成區居民用水設施不完善，環境污染風險較大。主要問題是居民污水接入市政排水系統比例整體較低。合流區域(老城、古鎮片區)有相當數量住戶沒有出戶管或出戶管沒有接入市政管道(古鎮片區接入率低于50%)；雨污分流區(主要在項埡、東山片區)，出戶管錯接、漏接仍然很普遍；公廁及化糞池污水污泥未及時清運會造成大量溢流，最終進入水體。加之市政管道并未完全覆蓋建成區，污水收集率和處理率都很低。

3.5 白沙鎮污水出戶管改進策略框架

長江大保護和老舊城區更新都要求完善城市環境基礎設施，改進排水系統，特別是污水出戶管系統。在借鑒大城市經驗基礎上，結合本次出戶管調查和研究成果，提出了白沙出戶管改造框架性改進策略：

1)配合城市更新，把改善居民用水設施等生活條件作為排水出戶管改進的前提，以提高居民的積極性。

2)規劃優先。編制統一的排水系統更新規劃，同步完成市政排水管網分流和出戶管的改造。雨污合流片區，要進行市政排水管的分流改造，同時改造污水出戶管；雨污分流區除改造市政管道的錯接、混接外，重點要對陽臺落水管、出戶管進行改造；提高城市排水管網覆蓋率。

3)技術特點。制定針對山地城鎮空間特點的技術方案?？紤]到古鎮老式吊腳樓和城鎮臨崖建筑(“新吊腳樓”)的出戶管接入的需要，可采取棧橋式、懸掛式污水管道敷設方式，以最大限度提高污水收集率；可以采用一些新型的排水管材產品(比如，排水專用球墨鑄鐵管及專用檢修井)以節省安裝空間，達到經久耐用效果；古鎮雨水可采用淺溝方式收集，為污水系統改造留出空間。

4)公眾參與。鼓勵居民積極參與出戶管改造?？捎烧鲑Y完成市政污水管道、聚居區公共污水管道建設和改造，預留好接納檢查井；室內(或小區內)排水管道的改造及與室外(或小區外)市政管道的銜接由用戶(居民或單位、小區)按照統一方案自行負責實施，政府予以全額資助(普通居民)或提供一定的補貼(單位或小區)，并制定按完成時間和效果予以獎勵或懲罰的制度；特別注意低收入家庭的衛生條件的改善，可由政府補助配置符合一定標準的用水設施，通過改善用水條件來改善用水習慣。

5)加強管理。城鎮規劃新區、開發區建設，要制定相應的技術標準，市政排水管網及出戶管建設要一次到位。特別注意西南地區居民普遍將家庭洗衣機放置在陽臺的生活習慣，避免陽臺排水與雨水落水管混接，陽臺排水應進入室外污水管道。

4 結語

本研究對山地城鎮出戶管問題根源、改進策略與措施、造價和資金以及改進效果等方面進行了研究。加強城鎮居民污水出戶管建設是繼城市污水處理廠、市政污水管網建設后改善城鎮水環境基礎設施又一重點工作。通過研究得到一些啟示：

1)由于城市結構的復雜性和空間差異，出戶管又處于排水系統的末梢，非傳統市政設施范疇，信息獲取和改造實施難度都極大，很多城市對排水出戶管改造工作望而卻步，更容易傾向于采用“末端截排”，這不利于根本上改善城市排水基礎設施以提高污水接入率和處理率。

2)居民出戶管改造，既是工程技術問題，也受經濟、社會因素影響。一方面，為獲取準確信息，需針對城市特點采取合適的調查方法。本研究針對白沙鎮不同片區采取了不同的調查方法，并重點針對古鎮片區采用入戶調查，在活動中達到了宣傳、科普目的，為后期出戶管改造工作奠定了良好的基礎。另一方面，應針對地方特點制定合理的技術方案和實施辦法。通過改善居民生活條件來改進排水基礎設施，使系統改造更具科學性并能激勵公眾參與。本項目的調查方法和相關成果可為類似城鎮污水系統建設工作提供參考。

3)鑒于出戶管系統改造資金需求較大，各地應根據地區特點創新解決出戶管改造資金來源。

4)改善城市基礎設施，管理問題亟待受到重視。一方面，排水系統很多現狀問題源于管理不善(比如雨污水管的錯接、漏接)，需要管理加強，從“最后一公里”轉向“最后一米”；另一方面，新技術也為加強管理提供了新的思路及手段。城鎮污水系統的系統化管理(廠網一體)和信息化是各地“城鎮污水處理提質增效行動實施方案”中的重要內容，這有利于確保排水系統在水環境治理中的有效性。