長沙市城區污水處理廠布局研究

吳天寧

（長沙理工大學水利與環境工程學院，湖南 長沙 410015）

引言

水是生產之要，生態之基，水環境是水系統中最活躍、影響最廣泛的要素，因此只有確保水環境安全，經濟增長才能得以維系，人類的生存安全及生存質量才能得到保證[1]。當前，水環境安全問題已成為制約社會經濟增長的障礙。水資源虧缺、水環境惡化已成為當今世界面臨的一大難題[2]。

在城市化進程中，建立優良的污水處理廠是治理水體污染的基石。金亮等人在實踐中發現，建成一個優良的污水處理廠需要深度應用“海綿城市”相關理念[3]。不僅污水處理工藝要達標，前期做好整體設計工作，污水廠區整體的布置、排污口設置同樣重要，不能破壞了其它地區優質水源。因此，良好的建廠規劃和布局是保障當地居民未來生活質量的關鍵之舉，對后續的城市建設和規劃都有不可忽視的重要作用。

目前，長沙市污水處理廠的建設更多考量的是考慮長沙市內部污水處理問題，但隨著長株潭城市圈一體化進程的不斷推進，污水處理廠建設問題要求決策人員著眼于長株潭城市群整體布局，多視角全方位統籌規劃。對長沙市城區主要污水處理廠布局研究，依據建廠標準從個體到整體綜合分析現有污水處理廠的分布情況，有利于甄別目前選址不合理的污水處理廠，并對未來融城過程中建廠標準提出相關思考，以供參考。

1 長沙市城區污水處理廠現狀

長沙市城區主要由雨花區、天心區、開福區、芙蓉區、岳麓區和望城區，其中岳麓區和望城區位于湘江以西，其它四個區位于湘江以東，見圖1。

圖1 長沙污水處理廠DEM圖

1.1 湘江以西的污水處理廠

岳麓污水處理廠，位于長沙市望城區，湘江西岸三汊磯大橋北側，毗鄰湘江，所在地塊東南西北四面分別以瀟湘大道、西北環線、長望路和銀杉路所圍。長沙市岳麓污水處理廠已建規模為30萬m3/d，提標改造規模為一期30萬m3/d，擴建規模為二期15萬m3/d。排污口位于望城景觀水系[4]。望城污水處理廠，污水廠規模8萬 m3/d，排污口位于溈水。

坪塘污水處理廠人工濕地系統位于長沙市岳麓區，工程建設規劃按處理規模劃分為三期，一期4萬 m3/d，二期8萬 m3/d，遠期12萬 m3/d。納污面積50 km2，排污口在洋湖垸[5]。

1.2 湘江以東的污水處理廠

金霞污水處理廠，位于長沙市開福區，污水廠規模18萬m3/d[6]。尾水有50%左右的水量排向瀏陽河，再流入湘江[7]。

開福污水處理廠，位于開福區金霞開發區，污水廠規模20萬m3/d，排污至瀏陽河。

花橋污水處理廠[5]，位于雨花區，污水廠規模16萬m3/d，排污至瀏陽河。

新開鋪污水處理廠，一期工程于2009年建成并投入運行。建設規模：新開鋪污水處理廠污水處理總規模28萬m3/d，一期工程10萬m3/d；二期工程10萬m3/d；三期工程8萬m3/d。排污至圭塘河。

星沙污水處理廠，污水廠規模為12萬m3/d，分兩期工程建設，一期工程設計處理規模8萬m3/d；二期工程設計治污規模4萬m3/d。分別于2003年、2008年底正式投產。排污至撈刀河。

長善垸污水處理廠，位于雨花區，對原一期工程16萬m3/d提標改造并新建二期20萬m3/d污水處理廠，排污至瀏陽河。

新港污水處理廠，位于長沙市開福區，污水廠設計規模15萬m3/d。一期工程設計治污規模為10萬m3/d，二期工程設計治污規模為5萬m3/d。排污至沙河。

湘湖污水處理廠[6]，納污范圍南起雨花亭省銀行學校，北至躍進湖，東起車站路，西至芙蓉路，規劃服務人口31萬，出水排入瀏陽河。

暮云污水處理廠[7]一期設計規模4萬m3/d。納污面主要為天心區環保工業園及暮云鎮等103.94 km2納污范圍的污水收集、治理并回用。

目前，許多已建成的污水處理廠因初期廠區選址不合理、污水處理規模等問題拆廠搬遷，廠區另建造成了相當部分資源的損失與浪費。同時，污水處理廠規模設計過大會造成工程投資和土地資源浪費，規模設計過小則不能滿足地區污水處理需求，選址不合理則容易造成污染排放過大，對周邊生態環境造成二次污染，因此確定合理的污水處理廠規模，合理選擇建廠地點為城市未來尤為重要。

2 污水處理廠布局分析

參考陸豐鑫[1]、劉京[8]和黃璐[9]等人的研究，本文認為污水處理廠建立布設的原則包括8個方面：（1）廠區選址于周圍居民區、商區有一定的衛生防護距離，盡可能減少對周圍產生的不利影響。（2）廠址應設在城鎮、工廠廠區、生活區和給水水源下游。（3）因研究區多年主導風向為夏季風向，所以廠區建設宜選擇夏季風主風向的下風向。（4）污水處理廠經處理的水排放時，應與受納水體靠近。（5）應充分利用當地地形地勢，選擇有一定坡度地區以滿足污水處理構筑物高程布置的需要，減少工程開挖土方量。(6)良好的地質條件及方便的交通、運輸、水電條件。(7)不宜選在雨季易受水淹低洼處，避免遭受洪水威脅，造成二次污染。(8)考慮城市長遠發展，擴建儲備用地。

2.1 局部分析

由于這些污水處理廠均在城區，因此各廠衛生防護距離均較近，見表1。

表1 污水廠布設分析表

岳麓污水處理廠、金霞污水處理廠、開福污水處理廠、新港污水處理廠均在各自排污河道的下游，坪塘污水處理廠排污口布設在洋湖垸；望城污水處理廠布排污至溈水、星沙污水處理廠排污口至撈刀河、花橋污水處理廠、長善垸污水處理廠和湘湖污水處理廠排污口均設在瀏陽河段（非與湘江交匯處），其排污口均在收納水體附近。新開鋪污水處理廠靠近湘江，因湘江（長沙段）被設立為飲用水源保護區，所以其排污口用長距離管道由湘江附近改至圭塘河上。

長沙市東、西、南三面地勢較高，中部與北部地勢較低，湘江水自南向北而流進入洞庭湖。常年主導風為西北風，根據長沙市高程圖分析，長沙市城區地形大致可以概括為東南高，西北低，夏季風向大致沿著湘江河道方向吹動。所有污水處理廠均處在城市中，因此，需綜合考慮防護距離、建設成本和地質情況等要素進行選址。

雖然長沙市污水處理廠建設總體布局在當地常年主導風向上，但由于城市建設的中心發散性，導致各廠區并未建立在主導風向下風向處，若處理不當將會對其下風向處居民生活造成一定影響。

同時，考慮到采集城市污水的便利性和經濟性，所有污水處理廠均建設于臨水低洼地區，從經濟角度看是能夠減少相關設備的布設，節約成本，湘江、瀏陽河、撈刀河、沙河、溈水、靳江河上也修建了大大小小各類水利工程以避免災害發生，但隨著近些年來全球氣候變化加劇，城市暴雨干旱等極端氣候頻發，相關部門仍要積極做好防洪防澇相關措施，避免因洪澇災害導致附近污水處理廠的損壞進而造成大面積水體污染。

隨著經濟的增長、當地城市化的加快，各廠區附近交通狀況良好，供水供電線路鋪設也較為完備，遇到問題能夠及時解決。

2.2 整體分析

總體來看，湘江以東污水處理廠日污水處理總量遠大于湘江以西日污水處理總量，湘江以東污水處理廠數量遠多于湘江以西建廠數量，且所有污水處理廠均沿河道分布。之所以會出現這種現象。

(1)湘江以東人口密度大，生活排污量大。從地形來看，長沙市城區中部地區湘江以東地勢較為平緩，水系更多，河網更密，房屋建造技術門檻相對較低，取水成本較低，反觀湘江以西，崇山峻嶺、層巒疊翠，岳麓山和其它幾座山峰抬高了西側整體地勢，因此在交通相對不發達的過去，湘江以西不利于大量人口居住；從歷史的角度來看，老長沙城位于湘江以東，隨著城市不斷擴張，湘江以東居民更多，排污量更大。

(2)新城區規劃理念相對先進，正因為湘江以西為后開發地區，工業園區面積相對較小，工業基礎設施相對湘江以東較差，因此整體工業污染物排放量相對較低；同時新區的規劃建設理念整體較為先進，在建設美麗中國等理念的情況下，建立了有洋湖濕地公園、梅溪湖片區等既具有防洪排澇、凈化水體功能又能調節城市總體景格局的多功能特色景觀。

(3)部分地區相對落后，近年來，望城也以被劃入長沙城區成為長沙的一部分，位于長沙以北，湘江以西，雖然其整體地勢較為低緩，河流水系也較為密集，但因為其經濟水平較傳統長沙城區還有一定差距，勤儉節約的理念在居民群體中樹立的更為牢固，因此排污量更少，污水處理壓力相對較小。

整體而言，湘江以東污水處理廠建立較為均勻，其納污范圍基本包含人口密集區；隨著經濟的增長，雖然湘江以西污水處理廠數量相對較少，但其具有調節能力的景觀建設要更為豐富，因此其納污能力與范圍也能滿足當前的需求。

3 結語

通過對長沙市城區主要污水處理廠建設布局進行分析，提出如下建議：

(1)污水處理廠均處在其受納水體下游且處于低地勢處，保證了上游水體的水質，湘江支流上基本存在大大小小相關水利工程，為污水處理廠的有序運行保駕護航。

(2)各污水處理廠布設疏密有度，在人口高密度區，污水處理廠相對密度同樣大，且沿受納水體兩岸分布，充分考慮到經濟性。

(3)各污水廠周遭交通不少污水處理廠都有多期計劃，為未來的城市帶來更多污染的預留了可操作空間，減少了不要的搬遷費用，因基本都處在城市人員密集區，附近交通與水電線路的基礎布設也相對完備，出現緊急情況及時修復效率能得到保障。

(4)布設線路與全年主導風向西北風基本一致，也與湘江流向大致相同，減少了污水處理對空氣污染的擴散面。

(5)所有污水處理廠的排污口均不在湘江上，因為湘江段河道附近有多家自來水廠，如直接排污到湘江河段，將嚴重影響下游自來水廠水質質量；若提高排污標準也可以，但需要技術的進步和大量的投資，相對將排污口遷走是比較經濟的做法，如：新開鋪污水處理廠將排污口改至圭塘河，岳麓污水處理廠布設在溈水上。

近年國務院正式批復了長株潭城市一體化建設相關文件，因此未來的污水處理廠總體布局需要有一定的前瞻性和預見性，綜合考慮長株潭城市群現有整體布局和未來規劃，提出如下建議：

(1)廠址建設地點。選址要對周邊的功能規劃定位、環境訴求等進行綜合考量。城市核心區可優先選擇地埋式、半地埋式等建設形式，以擴大城市公共空間。此外還建議規劃建設用地可考慮與城市濕地、公共停車場等結合。

(2)廠區建設成本考慮。建廠選擇應全方面考慮廠區納污便利性與尾水處理能力兩部分，降低尾水系統運行耗能與維護成本，建設時整體考慮城市的污染排放基本情況，大、中、小型污水處理廠合理搭配建設。

(3)尾水的再利用。廠址規劃中可考慮將城市再生水規劃納入其中，中水、尾水將被轉化為更多用途，如清潔道路與學校、澆灌公園樹木等。