長江大保護背景下長三角地區某城市污水規劃編制策略研究

陳 芳

(上海勘測設計研究院有限公司，上海 200050)

近年來長江流域水環境治理工作已取得部分成效，整體改善，但局部污染問題依然嚴峻[1]。江蘇某市(以下簡稱ZJ市)地處長江和京杭大運河十字交匯處，是長江經濟帶重要一員，2016年以來始終堅持貫徹習近平總書記推動長江經濟帶發展座談會重要講話精神，抓好長江大保護，走高質量發展道路。同時2019年以來江蘇省印發《江蘇省城鎮生活污水處理提質增效三年行動實施方案(2019—2021年)》等多項文件，要求針對影響城市污水收集處理系統質量和效益低下的核心問題，開展污水提質增效工作。在長江大保護與污水提質增效等新形勢下，原有污水系統的規劃標準、設施規模、收集處理水平已無法適應城市發展新要求。以生態優先和綠色發展為導向，精準著力解決污水系統短板，實現源頭、過程、末端全過程系統治理，整體布局、統籌規劃，是新一輪污水專項規劃編制的重要課題。

1 污水規劃編制背景

1.1 城市概況

ZJ市地處江蘇省西南部，長江下游南岸，北鄰長江，南依寧鎮山脈，是南京都市圈成員城市、長江三角洲中心區27城之一，國務院批復確定的長三角重要港口和國家風景旅游城市。根據最新國土空間規劃，該市規劃城區總面積631km2，污水系統研究范圍內建設用地規模為307km2。現狀市區常住人口約126萬人，2035年規劃人口約150萬人。隨著社會經濟的發展，污水系統升級改造需求越發突出。

1.2 現狀污水系統問題

ZJ市現狀污水系統存在諸多問題，這些問題是多數城市在發展過程中所遇到的共性問題，對現有關鍵問題梳理，才能針對性地設置目標、原則以及規劃策略[2]。

1.2.1 部分污水廠處理能力與需求不匹配，滿負荷運行，部分污水廠進水濃度偏低

污水處理廠水量方面，總體規模匹配，部分廠負荷壓力大。中心城區現有污水處理廠7座，設計規模37.5萬m3·d-1，根據各污水廠報表顯示，除高資污水處理廠暫停運行外，其它污水處理廠均正常運行，現狀污水處理量約31.5萬m3·d-1。污水廠現狀設計總規模與需求基本匹配，但存在局部不相適應的情況，如京口污水處理廠、東區污水處理廠接近滿負荷，亟需擴建。

污水處理廠水質方面，收集系統不健全導致污水量增加，但進水污染物濃度低。根據各污水廠2020年運行數據，征潤州、諫壁、東區污水廠進水BOD5濃度普遍偏低(90mg·L-1左右)，達不到國家對污水處理提質增效的有關要求(100mg·L-1)。

1.2.2 老城區污水處理擴建困難，污水系統布局缺乏統籌協調，系統安全性有待提高

位于主城核心區的京口處理廠位于長江大堤處，原址擴建難度極大，需在規劃層面統籌協調，優化調整污水分區，合理確定擴建選址，解決京口污水處理廠超規模運行和雨天溢流污水入河的問題。

污水系統的安全性和應急響應能力的重要性不言而喻。以往污水專項規劃側重污水系統建設，對于系統的安全性往往考慮不充分。在污水系統面臨因污水量波動、服務范圍變化、地塊開發強度提升、雨污分流不徹底導致外水匯入、降雨不均勻造成的截流水量不均勻、廠網發生事故等造成的臨時超負荷運行風險時，普遍未建立應急狀態下廠群間的聯合調度體系，廠網系統效能未得到充分發揮[3]，系統安全性有待提高，需要在規劃層面予以科學預測和統籌應對。

1.2.3 合流制污水系統和混接、亂接現象存在，溢流污染治理任重道遠

主城區內仍有花山路、寶蓋路等26.3km市政合流管網和30km合流截流管，航運新村、八角亭、鼓樓崗等老小區、城中村合流管道源頭和江蘇大學、丁卯新村、丹徒社區、諫壁系統等合流區域；雨季存在合流污水溢流問題，對3大流域20個重點排口現狀溢流情況進行模擬，每年約有1131.7tCOD、404tBOD、85.6t氨氮、11.3t總磷溢流入河，引發水環境問題，同時截流的雨水進入污水處理廠，導致污水廠進水濃度偏低，給污水廠運行管理帶來不利影響。

1.2.4 現狀管網缺陷及混錯接普遍存在，城市污水處理廠進水濃度低

因多元建設污水管網質量不統一，帶病移交以及設施老化等原因，現狀管網存在大量結構性、功能性缺陷。根據800km以上污水管網檢查、診斷，發現2萬多處管網缺陷，其中III、IV級7000多處亟待維修，約13.9km管道維修改造和2200多處點狀維修。此外，非市政管養的小區、企業內存在雨污混接1835處，亟待整改。

1.2.5 建設施工缺乏系統性，精細化運維能力不足，亟需加強智慧化運營管控

城市排水管網建設由各區政府、各城建主體負責建設，市政污水管網建成后移交給市水業總公司，管網建設缺乏專業監督，因建設時序原因造成斷頭管、空白區以及混接問題。同時排水管網“六方移交”模式制度不健全，存在各方主體責任界定不清、移交程序不規范等問題。污水處理、管網排查、修復、養護、信息化等方面缺少專業化精細化服務，未建立排水管網周期性檢測制度，科學滾動實施維修養護。

2 規劃思路

污水規劃編制體系比較成熟，在江蘇省城市排水規劃編制綱要指導下，結合城市已建排水系統特色進行編制。ZJ市水環境治理基礎好，從20世紀90年代就開始污水截流工程和水環境治理工作，一直以精準治水理念領跑全國。在城市已建成污水設施基礎上進行污水規劃編制，要充分調查已建成污水設施的運行狀況，合理規劃，既使整個污水系統高效、安全運行，又為城市發展留有余地[4]。新一輪排水規劃，是存量規劃背景下城市更新的重要內容，是改善城市人居生態環境的有效路徑[5]，結合城市可持續、高質量發展的新要求借助多規合一的國土空間規劃體系，針對性的完善現有污水系統，實現源頭溯源-過程控制-末端治理全過程管控。

對排水體制、污水分區、污水集中收集率、管網廠站、污泥和再生水利用等現狀問題進行分析，創新采用SWMM軟件在合流制區域較集中的老城區構建管網模型，對污水系統效能(污染下河總量、外水入滲和溢流污染狀況)進行定量評估。

圖1 技術路線

以ZJ市國土空間規劃為指導，從城市污水基礎設施面臨的問題、需求和發展趨勢入手，系統探索并提出治理目標與指標體系，問題和目標導向確定系統規劃方案與總體布局。污水系統工程規劃包括多種方法預測污水量，優化污水分區，確定污水處理系統規模及選址；泥水并重綜合考慮污泥及再生水資源化利用方案；完善污水收集系統，制定污水系統提質增效規劃；采用模型模擬驗證規劃目標可達性，疊加近遠期方案后確定排口溢流次數、下河污染物總量和污水系統提質增效后污水廠進水濃度，構建智慧排水系統，提出長效管理機制。

3 創新規劃治理策略

在長江大保護與污水提質增效等新形勢下，以提升區域水環境質量為目標，以全流域視角深入研究污水問題，提出符合該市實際的規劃方案。本文在規劃編制過程中，針對ZJ市污水系統特有問題提出一些創新治理策略，如規劃指標考慮水環境容量；結合污水處理廠擴建優化排水分區及系統布局；借污水系統調整契機，充分利用已建管網搭建應急互聯互通系統，提高污水系統靈活性和抗風險能力；根據最新政策規劃工業園區廢水出路；構建管網模型控制合流制污染溢流頻次；充分考慮污泥及再生水資源化利用；進行廠網河湖一體化智慧管控等。從上述創新角度系統治理，構建安全韌性、環境友好、集約高效、綠色低碳、智慧協同的城市排水體系，為ZJ市排水系統建設管理工作提供依據，也為長江生態大保護工作和城市高質量發展提供重要支撐。

3.1 規劃指標融合創新

規劃指標作為新時期規劃管控和監測評估的重要抓手，在定方向、定目標、定任務等方面發揮著重要作用，也是城市污水系統規劃建設的重要基礎和前提。規劃指標體系構建遵循系統全面、科學引導、關鍵管控和上下傳導的原則，指標值選取具有一定冗余性、多樣性、系統性、協同性和適應性的特征[6]，確定2級4類8項規劃指標，結合現狀提出約束性和引導性指標屬性，為城市污水設施規劃建設提供指引。

規劃指標體系中，根據江蘇省生態環境廳編制的《江蘇省城鎮區域水污染物平衡核算方法(試行)》引入“污水集中收集處理率”，計算公式：

城市污水集中收集處理率=污水處理廠收集的污染物總量/居民人口生活污染物排放量

該指標反映了污水集中收集處理情況，代替上一版排水規劃中“污水集中處理率”指標，剔除外水(地下水、雨水、河道水等)入滲因素帶來的污水集中處理率虛高問題，以污染物濃度收集處理作為考核評價標準。城市生活污水集中收集率是應對排水行業綠色高質量發展戰略導向，實現排水行業由水量處理考核向污染物收集處理考核轉變的重要指標，也是排水行業管理方式轉變的一次探索。

規劃結合本院同步編制的《ZJ市城市水環境綜合治理規劃》中ZJ市中心城區水環境容量，將管網模型與河道模型耦合，以污水廠受納水體環境容量為約束，確定規劃近遠期污水廠尾水排放標準，在滿足國家排放標準的同時滿足ZJ市功能區化水質目標，促進區域內水體環境良性發展。

指標體系同時根據國家最新政策要求，注重減污降碳、資源化利用和智慧協同，提出污水再生利用率、污水處理廠碳排放量削減率和智慧水務系統建設等指標。

表1 規劃指標一覽表

3.2 污水處理系統布局優化

3.2.1 污水分區優化

現狀城市污水處理主要劃分為6個系統，設置7座城鎮污水處理廠，現狀總處理規模為39.5萬m3·d-1，規劃2035年污水處理總規模為60萬m3·d-1。

目前主要問題為京口污水處理廠位于長江大堤處，位置特殊，擴建用地協調難度大，污水處理廠建設規模不能與污水處理系統遠期規模相匹配。規劃結合諫壁污水處理廠擴建，對征潤州、丁卯和諫壁污水系統分區進行優化，通過調整片區內主要泵站輸送方向及新建連通管，調整分區服務范圍，將丁卯片區污水合理分配到諫壁污水系統和征潤州污水系統，解決京口污水處理廠無法擴建，不能滿足遠期污水處理規模的問題。

丁卯污水系統遠期規模為11萬m3·d-1，可劃分為左湖泵站分區、京口自流分區、象山路泵站分區、丁卯泵站分區和谷陽路泵站分區。

將左湖泵站分區、京口自流分區和象山路泵站分區共計3萬m3·d-1污水通過象山路泵站沿一夜河敷設DN600污水管，調整至征潤州污水系統分區，調整后征潤州污水系統遠期規模為20萬m3·d-1。

將丁卯泵站服務范圍內5萬m3·d-1污水通過丁卯泵站和新建DN1000污水管，分流至諫壁污水系統，諫壁污水廠遠期規模擴建至7萬m3·d-1。

原丁卯污水系統內保留谷陽路泵站分區3萬m3·d-1污水，進入現狀京口污水處理廠，京口污水處理廠遠期規模仍為4萬m3·d-1，具體分區優化調整如圖2所示。

圖2 污水分區優化調整圖

圖3 污水系統連通方案圖

圖4 提質增效達標區分布圖

3.2.2 互聯互通

污水系統安全性和應急響應能力重要性不言而喻。以往污水專項規劃側重污水系統建設，對于系統安全性往往考慮不充分。在污水系統面臨因污水量波動、混錯接雨水匯入、降雨不均勻造成的截流水量不均勻、廠網發生事故等造成的臨時超負荷運行風險時，缺乏應急狀態下廠群間的聯合調度體系，廠網系統效能不能得到充分發揮[7]，系統安全性有待提高，亟需在規劃層面予以科學預測和統籌應對。

ZJ市現狀各污水系統之間相對獨立，近年來由于污水廠滿負荷但擴建困難以及水量不均等問題，有部分廠之間已通過主泵站及管網實現雙向調度，互聯互通，主要包括征潤州污水系統和高資污水系統間通過現狀泵站、D400連通管調度1萬m3·d-1，征潤州污水系統和丁卯污水系統間通過D600連通管調度3萬m3·d-1，大港污水系統通過現狀泵站應急雙向調度2萬m3·d-1，平常污水進入新區第二污水廠，檢修時進入東區污水廠，現狀互聯互通總規模為6萬m3·d-1。

規劃在現狀系統格局的基礎上，選擇最優化、最經濟、最安全的轉輸路徑作為系統連通方案，提升污水系統整體擴展性、穩定性和抗風險能力，保障污水處理效益的最大化。結合前述污水分區優化調整方案，原有丁卯泵站分區污水改變方向進入諫壁污水系統，丁卯泵站改造為雙向泵，可實現兩系統間5萬m3·d-1的互聯互通，保障應急狀態下污水調度；此外，還增加丁卯與征潤州污水系統連通3萬m3·d-1，谷陽泵站與丁卯泵站連通2萬m3·d-1，諫壁系統與大港污水系統連通1萬m3·d-1。規劃后遠期互聯互通總規模為17萬m3·d-1，可實現ZJ市6處污水處理廠連通，形成區域分散，應急連通的保障格局。

3.2.3 工業廢水處理

根據最新政策要求，強化工業廢水與生活污水分類收集、分質處理是未來發展趨勢。江蘇省《關于加快推進城市污水處理能力建設全面提升污水集中收集處理率的實施意見》中，要求對于新建冶金、電鍍、化工、印染、原料藥制造(有工業廢水處理資質且出水達到國家標準的原料藥制造企業除外)等工業企業排放含重金屬、難降解廢水、高鹽廢水的，不得排入城市污水集中收集處理設施。已接管城市污水集中收集處理設施的工業企業組織全面排查評估，認定不能接入的限期退出，認定可以接入的須經預處理達標后方可接入。

結合上述相關政策要求，根據新建工業廢水性質，對ZJ市省級以上工業園區工業廢水進行規劃，對于常規工業廢水預處理達到納管標準后接入相應污水處理廠，對含重金屬、難降解、高鹽的工業廢水，盡可能在園區內規劃新建工業廢水處理廠。規劃新建廠選址時考慮與原有生活污水系統相銜接，便于管理和工業廢水收集管網的改造。積極開展工業廢水再生利用，同時加強尾水生態處理，建設人工濕地水質凈化工程等生態措施，減少對水環境質量的影響。

3.3 污泥及再生水資源化利用

污泥具有污染物和資源的雙重屬性，如不妥善處理和利用，將會造成嚴重環境污染和資源浪費。污泥富集了污水中30%～50%有機物，擁有豐富的碳、氮、磷、鐵、鋁等資源，污泥能源高效回收和資源循環利用是未來發展趨勢[8]。ZJ市污泥處理一直走在全國前列，現狀已進行部分污泥資源化利用，新一輪規劃充分考慮資源化利用，在雙碳背景下，提出了以無害化為目標、以資源化為手段的基本理念。

排水系統污泥包括污水廠污泥和管渠污泥。針對污水廠污泥，結合“山水型生態城市”定位，根據綠化面積廣，對營養土需求大的特點，創新性將污水廠污泥與餐廚垃圾協同厭氧處置，產生的沼渣制備生物炭土用于栽種“移動森林”，同時為了確保污泥安全處置，拓展其他處置途徑，形成“土地利用、電廠摻燒、建材利用多途徑處置”格局。對于工業廢水比例較低、有毒有害物質不超標的污水處理廠污泥以厭氧消化-土地利用為主要路線，對于工業廢水比例偏高、重金屬等有毒有害物質有超標風險的污水處理廠以電廠摻燒為主，建材利為輔。

管渠污泥現狀處置以填埋為主，根據現場調研，目前清掏出的管渠污泥性質較復雜，含有垃圾、砂石、有機污泥等，混合物含水率70%左右。根據檢測數據，有機質含量2%～15%，以無機成分為主，其中重金屬含量也低于建設用地第1類用地風險篩選值，篩分后砂石可作為低檔建材用于工程建設。因此管渠污泥主要采用建材利用的方式，規劃新建管渠污泥處理站，處理管網常態化養護清淤產生的污泥。

再生水作非常規水資源，資源化利用是城市節約用水的重要內容，既可以節約大量的優質水，增加可利用水資源總量，實現優水優用，分質供水，還能從源頭就地削減污染負荷，對治理河道，推進生態文明建設具有重要意義。

ZJ市位于長三角區域，水資源較為豐富，現狀再生水利用主要以廠內自用、城市雜用為主。規劃通過分類引導不同企業高效利用再生水，科學建設再生水利用工程，大力發展再生水在河道生態補水、園林綠化、市政環衛、城市雜用、工業冷卻、農業灌溉等方面的使用，近期以城市雜用水(城市綠化、道路澆灑)以及景觀用水、污水廠廠內自用為主，遠期考慮增加化工、煉鋼、熱電廠等工業企業的生產用水及循環冷卻水、施工用水等。同時引導完善機制，實現再生水利用的合理管控[9]。

3.4 污水三級管網提質增效

污水規劃編制融入污水系統提質增效，主要解決污水直排、河水倒灌、高水位運行、雨污管網混錯接和外水入滲問題[10]。常規排水規劃與提質增效的融合主要體現在市政一、二級污水管道建設改造及合流制溢流污染治理中，在污水收集系統中統一規劃，本部分提質增效創新針對未覆蓋到的污水三級靜脈管網，提出七位一體(通斷頭、截直排、堵倒灌、改混接、治滲水、減溢流和清管泥)的總體提質增效治理方案。

依據污水分區、泵站、建成區范圍線、街道范圍線等將市建成區劃分60個提質增效達標區，在全面排查，摸清家底的條件下，對老舊小區、“小散亂”經營戶、企事業單位等進行管網改造，堅持“精細排查、系統謀劃；問題導向、突出重點；精準治理、全面覆蓋”的基本技術路線，加快補齊污水收集和處理設施短板，重點強化體制機制建設和創新，快速提升城市污水收集處理效能，盡快實現城市建成區污水管網全覆蓋、全收集、全處理，根據實施難易程度確定分區達標年限，2025年完成達標比例86.45%，2035年全部完成。

3.5 廠網河湖一體化智慧調度

近年來，國內多地積極探索“廠網河湖一體化”智慧調度，長江大保護背景下三峽集團已在江西九江、安徽六安、湖南岳陽等地落地一體化智慧管控平臺。

廠網河湖一體化是為了改變污水處理廠、排水管網、河道相互獨立使排水系統無法正常發揮其功能的現狀，提高水環境綜合整治的效果[11]。廠網河一體化機制是指對區域內所有的污水處理廠、排水管網、河道、調蓄池及污水泵站進行統一調度和綜合管理，從而實現各涉水要素智慧化自動運行，使城市排水系統充分發揮其功能，安全穩定高效運轉，污水水質達標排放。污水處理廠、排水管網與河道一體化能夠做到科學預警，提高應急處理能力，建立聯合調度機制，提高設備使用效率，保障水環境治理項目有序開展、穩定運行[12]。

在排水規劃中構建信息化系統，充分利用現有信息化建設基礎之上，建立ZJ市排水系統智慧管控系統平臺，包括水務監測感知網、水務數字化資源中心、涉水業務運營管理系統、水問題診斷預警系統、涉水要素一體化調度決策與管控系統，打造水智慧支撐體系、水調度決策體系“2大體系”，并同步提煉形成標準化體系、運營監管考核體系等，提升全面監控監管、智能預警診斷、智慧調度決策、水務精益運維、業務高效協同核心能力，提升水務智慧化運管水平，助力水務運營效益全面發揮。

4 結語

隨著城市發展，城鎮污水處理系統正在向更高效率、更高質量的精細化模式轉變。污水規劃編制也應與時俱進，從原有的“重廠輕泥、輕網”“重建設、輕管理”向“泥水并重”“提質增效”“廠網河湖一體化”轉變。在長江大保護與提質增效背景下，規劃手段不局限于城市污水處理常規手段，以國土空間規劃和治理體系為基底，結合國家最新政策，運用先進的數值模擬軟件，創新點主要體現在5個方面：綜合考慮水環境容量，構建具有一定冗余性、系統性和適應性的指標體系；優化污水分區解決污水廠擴建及應急連通問題，串聯污水處理廠實現污水處理設施量、質互補，綜合考慮工業廢水與生活污水的分類收集、分質處理；綜合提升污泥及再生水資源化利用水平；做好排水系統的排查工作，精細化開展各類工程措施，綜合施策管網提質增效；發揮統一管理、統籌協調的制度優勢，積極推行“廠網河湖一體”統籌考慮，搭建智慧管控平臺，實現整個排水體系的一體化調度。