濱海環境敏感區域污水處理廠布局方法探索與實踐

蔡婳婳，湯 鐘，洪德松，韓曉晴，王成坤

(1.中國城市規劃設計研究院深圳分院，廣東深圳 518000；2.深圳市城市規劃設計研究院有限公司，廣東深圳 518000；3.深圳市新城市規劃建筑設計股份有限公司，廣東深圳 518000)

隨著中國經濟和社會的不斷發展，人們對生活質量的標準在不斷提升，公民意識也在逐步發展，越來越多的市民愈發關注生活及居住環境。鄰避(not in my backyard，NIMBY)設施作為一種產生利益為大眾共享又具有負外部效應的公共設施，往往成為城市規劃與公眾利益的一大沖突點[1]。對鄰避設施的研究可以追溯到20世紀70年代的美國，最早由奧黑爾在1977年提出[2]，部分市政類的鄰避設施如表1所示。20世紀90年代后，鄰避運動在亞洲興起，隨后這一沖突逐漸成為我國的一個研究課題[3]。鄰避設施周邊的民眾往往擔心其影響區域房價[4]、產生的噪音氣味輻射影響健康、景觀效果不佳影響居住環境等，致使國內已有很多城市因此發生過多起群體性事件，如廈門、大連、寧波、漳州反對對二甲苯化工(PX)項目的建設，沈陽金海灣反對污水處理站建設，江蘇南通反對王子造紙排海工程建設等[5]。此類事件引起了廣泛的社會關注，從公眾角度來講，鄰避沖突影響了城市的日常秩序，也成為了社會沖突的潛在風險[6]。

表1 部分鄰避市政設施清單Tab.1 List of Some NIMBY Facilities

國內城市化進程已進入新時代，發展模式從“高速發展”轉向為“高質量發展”，污水處理廠作為城市水污染防治的主要基礎設施，已受到政府及社會的高度重視。其選址的合理性是污水系統構建的關鍵點之一。許多地區在進行污水處理廠選址的時候缺乏綜合性統籌考慮，不僅導致污水系統的建設運營成本增加，還影響了周邊土地的開發利用與區域的生態環境。目前，污水處理廠選址一般參考《室外排水設計規范》(GB 50014—2021)[7]中傳統的選址原則，而在具體工作中，還需要結合項目所在地域的特征，抓住主要痛點[8-9]。本文以南方某濱海旅游度假區污水處理廠選址為例，綜合考慮多因素的影響，分析不同選址方案的利弊，以期能為類似濱海環境敏感區域布局污水處理廠提供參考。

1 區域概況

1.1 基本情況

該濱海旅游度假區地處珠江三角洲東南部，位于以廣州、深圳為中心的2 h交通圈內，區位條件優越，自然環境優美，素有“中國馬爾代夫”的美譽，是廣東省濱海旅游資源最為豐富的地區之一，海水水質和大氣環境均為國家一級標準。根據自然地理特征將規劃范圍分為3個編制分區：北區、中區和南區。本次研究范圍為該濱海旅游度假區北區污水處理廠服務范圍，用地面積約為5.93 km2，規劃遠期污水量總量為2.02萬m3/d。

1.2 污水工程現狀

該濱海旅游度假區內有一處鎮級污水處理廠，位于規劃區域中區，建成時間為2012年年底，占地面積為0.034 km2，遠期設計規模為2.8萬m3/d，現狀規模為1萬m3/d，實際運行規模為3 200 m3/d，出水標準一級B，進水CODCr質量濃度為300 mg/L，污水處理工藝為AAO，水廠出水排入片區內河流下游段，經過1.5 km進入入海口。規劃區內有6座村級污水處理設施，其中4座人工濕地及一體化設施因自然村接入市政管網而不再使用，2座為新建的高負荷地下滲濾設施，分別位于巽寮村鵬新村新樓及欖涌村竹園，規劃保留。規劃區污水系統現狀如圖1所示。

圖1 規劃區污水系統現狀圖Fig.1 Current Situation of Sewage System in Planning Area

1.3 核心問題識別

污水設施方面，目前僅在近年新建的旅游設施處建有排水管網(主要由4條暗渠排入大海)和MBR污水處理系統，規劃范圍內僅在中區設有一處污水處理廠，污水設施建設嚴重不足，且污水收集率過低，對當地水環境已造成嚴重的威脅。隨著規劃區旅游人口的不斷增長，污水量也將隨之增加，污水若不經處理直接排放，將造成嚴重的環境污染，因此,亟需在該地進行污水處理廠的選址研究。

2 污水處理廠布局思路

2.1 整體思路

規劃區污水處理廠尾水最終均排入海域。根據海洋功能區劃和環流影響確定不同位置受納水體的特點(水質目標和污染擴散條件等)。在此基礎上，對比污水處理廠排放標準，明確尾水排放區域，作為污水處理廠選址方案對比的前提條件，結合工程建設成本和環境影響分析，尋求污水處理廠選址的最優方案。本文技術路線如圖2所示。

圖2 技術路線Fig.2 Technical Route

2.2 規范限制因素

2.2.1 《室外排水設計標準》(GB 50014—2021)[7]

本規范對污水處理廠建設的選址、尾水排放、豎向、污泥運輸等進行了要求，但是整體選址要求較為宏觀，并未對多方案的選擇提出更多的要求。

2.2.2 《城市排水工程規劃規范》(GB 50318—2017)[10]

該規范對污水系統的規模、用地、安全防護距離等做了進一步的規定，并明確要求“衛生防護距離內不得安排住宅、學校、醫院等敏感性用途的建設用地”。城市污水處理廠防護距離整理如表2所示。

表2 城市污水處理廠防護距離Tab.2 Protective Distance of Municipal WWTP

2.2.3 本地城鄉規劃管理技術規定要求

當地部分地方標準對污水處理廠的設置也提出了要求，例如對安全間距提出“在有條件的情況下，污水處理廠周邊衛生防護距離不宜小于50 m；若條件不允許，則應當在采取衛生防護措施的同時，設置不宜少于20 m的綠化隔離帶”。

2.2.4 尾水排放標準規定要求

為加強濱海旅游度假區水環境保障， 本地區尾水排放標準須滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)[11]以及廣東省《關于進一步加快敏感區域污水處理設施提標改造工作的通知》的要求。針對北區規劃新建的污水處理廠應全面執行一級A標準及廣東省地方標準《廣東省水污染物排放限值》(DB 4426—2016)[12]的較嚴值。通過綜合對比以上2種規范，將具有差異性的項目指標提出整理如表3所示。

表3 水質指標對比Tab.3 Comparison of Water Quality Indices

2.3 海洋環境保護要求限制因素

2.3.1 海洋功能區劃

根據當地海洋功能區劃，規劃區域兼具文體休閑娛樂區和風景旅游區的功能，如圖3所示。據規定，此類區域要按照嚴格保護、合理開發、高端發展、永續利用的原則，科學有序開發海岸線、海灣和海島等濱海旅游資源，發展海洋生態和海洋文化旅游，支持海洋綜合旅游區、高端濱海旅游項目、新興旅游項目建設，保護自然岸線、沙灘和紅樹林，保護沿岸歷史文化遺產。該區域的污水和生活垃圾必須科學處置、達標排放，嚴禁直接排海。區域水質執行海水水質第二類標準、海洋沉積物質量第一類標準和海洋生物質量第一類標準。

圖3 規劃區海洋功能區劃示意圖Fig.3 Schematic Figure of Marine Functional Zoning in Planning Area

2.3.2 海洋環流影響

對于沿海灣區型地帶，海洋環流會對尾水的排放與擴散產生較大影響。當環流方向指向污水處理廠排放區域，尾水擴散緩慢，污染物容易在排口附近形成囤積現象；當環流方向背離污水處理廠排放區域，尾水擴散條件好，對附近海域水質產生不利影響較小。該區域潮流為不正規半日潮流，漲潮海流基本流向灣內，落潮時則流向灣外。為避免污水處理廠尾水排放受到環流的影響，使得尾水污染物進入到近海水域，影響當地海水水質，北區污水處理廠不宜設置在近海處。

2.3.3 環境特殊性影響

濱海旅游度假區因空氣清新、無污染、自然景觀豐富等特點吸引了大量旅游度假者。與此同時，隨著濱海地區的開發程度的不斷提升，也產生了大量的生活污水，若此類污染物未經過任何處理就直接或通過河流排入了大海，將嚴重污染濱海近海海域，給度假區的發展和自然環境造成不利影響。如何集中且高效收集處理污水是濱海旅游度假區建設與發展的核心問題。與常規地區相比，濱海地區的水環境主要有以下特征：1)河流水系發達但大部分短而小，水體自凈能力較差，入河污染量通常大于環境容量，且入海口處多為河流水系末端，水環境除片區內自身建成區的影響，還受上游的污染威脅；2)受地勢平緩和潮汐頂托影響，入海河流水系的水動力會下降，進而導致水體自身物質交換能力變差，易造成水體內部的污染物累積，使得水質面臨惡化風險。因此，在進行濱海度假區規劃建設過程中應著重考慮水環境的特殊性。

2.4 尾水排放區域選取

綜上，基于各類規范限制條件及濱海旅游度假區環境保護要求，在滿足污水處理廠建設的各類限制條件下，尾水排放區域應盡量遠離近海水域。結合規劃區現狀環境特點，宜將污水處理廠尾水排放區域選在入海河流的中上游段，此處河段具有較大的環境容量，尾水可通過充分的環境緩沖凈化后再進入近海區域，有助于保障近海水域的水質安全。

3 濱海環境敏感區域鄰避市政設施布局方案比選

根據最新用地現狀及規劃用地方案，本次控規修編將原控規設定的北區污水處理廠由位置0進行調整，提供3種北區污水處理廠選址方案供參考比選，如圖4所示。

圖4 北區污水處理廠選址對比Fig.4 Site Selection Comperation of Sewage Treatment Plant in North Area

3.1 方案一——中部臨河方案

3.1.1 位置情況

(1)防護距離：位置1距離最近處居住用地防護距離達到164 m，滿足《城市排水工程規劃規范》(GB 50318—2017)污水處理廠應設置衛生防護距離大于150 m的要求。(2)地面高程：11.4 m。(3)地理位置：位于水體附近，南北側靠近道路。(4)用地面積：0.033 7 km2。

3.1.2 建設運營成本分析

(1)污水處理廠建設成本：北區污水處理廠處理水量約為2萬m3/d，污水處理廠建設成本約為4 000萬元。(2)污水泵站建設成本：需要在北片區西南角設置一座污水泵站，收集巽寮北以及赤沙北片區的污水，合計水量為1.53萬m3/d，污水泵站建設成本約為918萬元。(3)管線建設成本：規劃新建DN400污水管共計4 190 m，DN500污水管共計5 542 m，污水壓力管共計1 450 m，合計4 610.42萬元。(4)運營成本：污水處理廠運行成本主要包括電費、藥劑費、污泥運輸和處置費、設備維護維修費和人工，其他成本包括折舊、管理費用和財務費用等。據譚雪等[13]對全國227個污水處理廠樣本估算結果得出，執行一級A標準的污水處理廠的平均運營成本為1.50元/m3，執行一級B標準的污水處理廠的平均運營成本是1.31元/m3，執行二級標準的污水處理廠的平均運營成本是1.25元/m3，執行三級標準的污水處理廠的平均運營成本是0.75元/m3。本方案污水處理廠出水設計標準為一級A，污水處理量為2萬m3/d，運營成本約為3萬元/d。

3.2 方案二——東部傍山方案

3.2.1 位置情況

(1)防護距離：距離最近村落防護距離達125 m。(2)地面高程：26.4 m。(3)地理位置：位于廣惠高速旁側，三面環山，附近無水體，遠離城市中心。(4)用地面積：0.032 5 km2。

3.2.2 建設運營成本分析

(1)污水處理廠建設成本：北區污水處理廠處理水量約為2萬m3/d，污水處理廠建設成本為4 000萬元。(2)污水泵站建設成本：需要在北片區西南角設置一座污水泵站，收集體育公園片區的污水，合計水量為0.47萬m3/d，污水泵站建設成本為282萬元。(3)管線建設成本：規劃新建DN400污水管6 020 m，DN500污水管5 163 m，污水壓力管2 412 m，合計5 373.52萬元。(4)運營成本：執行一級A標準的污水處理廠的平均運營成本約為1.50元/m3，本方案污水處理廠出水設計標準為一級A，污水處理量為2萬m3/d，運營成本約為3萬元/d。

3.3 方案三——西部近海方案

3.3.1 位置情況

(1)防護距離：距離最近教育用地防護距離達100 m。(2)地面高程：6.4 m。(3)地理位置：西南部為山體(>60 m)，西北面為水體，其余方位均為住宅、教育、商業用地。(4)用地面積：0.023 7 km2，附近可建設用地不足，遠期擴建困難。

3.3.2 建設運營成本分析

(1)污水處理廠建設成本北區污水處理廠處理水量約為2萬m3/d，污水處理廠建設成本為4 000萬元。(2)污水泵站建設成本：需要在北片區西南角設置一座污水泵站，收集巽寮北以及赤沙北片區的污水，合計水量為1.53萬m3/d，污水泵站建設成本約為918萬元。(3)管線建設成本：規劃新建DN400污水管4 170 m，DN500污水管6 007 m，污水壓力管796 m，合計4 713.44萬元。(4)運營成本：執行一級A標準的污水處理廠的平均運營成本約為1.50元/m3，本方案污水處理廠出水設計標準為一級A，污水處理量為2萬m3/d，運營成本約為3萬元/d。

3.4 方案比選總結

結合上述建設運營成本及選址位置情況，將北區污水處理廠選址方案特點歸納為表4～表5。由表4可知，位置一的建設成本最低，若位置三采用地下/半地下污水處理廠建設模式，其建設運營成本將躍居第一。基于規劃區的特點，按照位置情況、用地情況、環境影響以及建設運營成本四大方面對污水處理廠選址進行評估分析，并由表5總結的各選址特點對比情況可知，方案一在各評估方面都具有相對優勢。

表4 北區污水處理廠建設運營成本對比Tab.4 Comparison of Construction and Operation Cost of WWTP in North Area

表5 北區污水處理廠選址方案對比Tab.5 Site Selection Scheme of North Area Sewage Plant

為更好地直觀地顯示各方案的優劣程度，本文采用多因素權重分析法[9,14]構建濱海污水處理廠選址的評價體系，對各選址科學性進行定量分析，然后采用該評價體系對北區污水處理廠選址進行評價，旨在驗證該評價體系的可行性和促進該區的發展提供參考。根據各方案位置特點，將評估結果總結如下，據表6可知，方案一得分最高，可作為本次規劃選址的優選方案。

表6 北區污水處理廠選址方案評估Tab.6 Evaluation for Site Selection Scheme of North Area WWTP

3.5 污水處理廠縱向布局優化對策

污水處理廠屬于市政公用工程項目，一方面承擔著為城市污水凈化處理的角色，另一方面又會因為在建設運營過程中產生一定量的污染物從而造成若干環境問題，如未達標排放的尾水、處理過程中產生的惡臭氣體以及處理過后產生的污泥等。此類污染物若不經嚴格控制直接排放至天然水體、大氣和土壤中，不僅會對環境造成嚴重的影響，還會對人體健康產生不同程度的危害，導致產生一系列的不良反應，如失眠、抑郁、食欲不振等癥狀。

針對污水處理廠在建設及運行過程中可能對環境造成的諸多影響以及從集約土地角度出發，本次研究分析了污水處理廠縱向布局優化的對策，針對方案三的環境污染風險以及用地受限等因素，建議污水處理廠建設成地下或半地下式污水式處理廠。地下式污水處理廠相比傳統型污水處理廠具備諸多優點，如環境友好、土地集約等[15]，不僅可以有效節約地面空間的使用，還能有效化鄰避為鄰利效應，極大減輕公眾對此類鄰避設施的抵制情緒，有利于規避潛在的社會隱患[16]。地下式污水處理廠的特點歸結如表7所示。

表7 地下式污水處理廠優劣對比Tab.7 Advantages and Disadvantages of Underground WWTPs

4 結論及建議

本文以某濱海旅游度假區北區污水處理廠為例，系統地分析了污水處理廠選址的方式和方法，得出結論。

(1)海洋功能區劃、尾水排放標準、海洋環流影響、建設運營成本以及對周圍環境影響是沿海地區在污水處理廠選址時須重點考量的因素。

(2)污水處理廠應設在地勢較低的水體附近，以降低泵站提升污水的能耗，且便于處理后的污水就近排入水體，尾水排放應優先選在水動力條件好、擴散能力強、水質保護目標偏低的水域，避免與海洋功能分區發生沖突，以增加與周邊土地利用的相容性。

(3)選址應考慮污泥的運輸和處置的便利性，宜靠近公路和河流，要有良好的水電供應，最終方案的合理制定還需結合污水系統的建設運營成本以及城市的總體規劃以達最優解。