关于城市污水处理厂布局规划问题的探讨

Posted 2023-01-13 城市污水处理

篇首语：三十年河东，三十年河西，莫欺少年穷。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了关于城市污水处理厂布局规划问题的探讨相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

随着人们环境意识的提高，对于水污染的治理，越来越受到重视。城市污水处理厂在水污染治理中发挥着重要的作用。目前全国各城市都在加快污水处理厂的建设，我国将迎来一个城市污水处理厂建设快速发展的时期。
关于城市污水处理厂布局规划的有关问题一直存在争论，主要有处理厂建设集中与分散，处理厂规模的大与小，如何科学合理地确定污水处理厂布局方案等问题，本文将就污水处理厂布局的有关问题进行探讨。
一、大型集中污水处理厂在控制水环境污染中发挥着重要作用
1、大型集中污水处理厂具有较明显的规模效益
大型污水处理厂在单位水量投资和运行费方面较小型污水处理厂有明显的优势，北京市环科院曾总结污水处理厂费用函数：
C = 5427.75 Q0.85
S = 514.23 Q0.71
其中：C-- 污水处理厂建设费用
S-- 污水处理厂运行费用
Q-- 污水处理厂规模
该费用函数表明，随着污水处理厂规模的增加，单位污水量的建设费用和运行费用都会下降。当费用函数中处理厂规模Q的指数为1时，表示污水处理厂单位水量的建设和运行费用不随处理厂的规模变化，而当的指数小于1时，表示污水处理厂单位水量的建设和运行费用将随处理厂的规模的增大而减小。

此图是污水处理厂规模与单位污水量建设费用的曲线，表明污水处理厂单位污水量建设投资随处理厂规模增大而减小。
2、大型集中污水处理厂在治理水环境污染方面发挥着重要作用
从国内外大众城市污水处理厂建设的历史和经验表明大型集中污水处理厂在治理水环境污染方面发挥着重要作用。
(1)北京市区是一个人口超过800万人的特大城市，该市最大的污水处理厂为高碑店污水处理厂，规模为100万立方米/日，占全市现状污水量的40%。该污水处理厂建成后使市中心区和东部地区的污水得到净化处理，市区四大河流之一的通惠河水质得到明显改善。
洛杉矶是美国第二大城市，人口约350万人，市区面积为467平方英里。目前洛杉矶是共有4座污水处理和回用厂，分别为Hyperion污水处理厂、Tillman污水回用厂、Glendale污水回用厂和Terminal污水处理厂。其中最大的污水处理厂为Hyperion污水处理厂，该厂的服务人口为267万人，占全市人口的76%。
(2)1999年上海市污水量达540万立方米/日，上海市相继建成12座污水厂(不含市郊)集中处理城市污水。
上海市污水系统分为五大部分：石洞口污水排放系统、竹园第一污水排放系统、竹园第二污水排放系统、白龙港污水排放系统、新和污水排放系统。其中竹园第一排放系统、白龙港污水排放系统、新和污水排放系统的污水处理厂的规划规模均为140-150万立方米/日。
(3)台北市规划面积272km2，城市化地区100.4km2，到1998年止有迪化、民生两座污水厂，其中规模最大的处理厂是迪化污水处理厂，该处理厂始建于1980年7月，处理规模为平均日流量27.4万立方米/日，最大污水量47.9万立方米/日，占全市污水量的29%。
(4)东京是日本最大的城市，总人口为1200多万人，市区面积538.3km2，城市污水总处理量为433万立方米/日。东京市区的23个行政区根据下水道的分布情况和污水在自然流状态下容易集取的原则共分10个污水处理区域，分别为芝浦、三河岛、砂町、小台、落合、森崎、小营、葛西、新河岸和中川，并且每个区域都建有一套正规的二级污水处理厂。东京平均每个污水厂的服务面积53.83
km2，平均服务人口118.25万人，平均处理量43.3万立方米/日。其中最大的森崎处理厂规模为105万立方米/日，占全市污水量的24%。
东京的10个污水处理系统

(5)洛杉矶是美国第二大城市，人口约350万人，市区面积为467平方英里。目前洛杉矶是共有4座污水处理和回用厂，分别为Hyperion污水处理厂、Tillman污水回用厂、Glendale污水回用厂和Terminal污水处理厂。其中最大的污水处理厂为Hyperion污水处理厂，该厂的服务人口为267万人，占全市人口的76%。
以上实例表明在国内外大中城市中都会建设一些大型集中污水处理厂，在城市污水处理方面发挥重要作用。
二、污水处理厂建设有小型化的趋势
从近几年污水处理厂建设的情况来看，污水处理厂的建设有向小型化、分散化发展的趋势，出现这样的情况主要是由于两个因素造成的，一是缺水城市和缺水地区越来越重视处理后污水的再生利用；另一个因素是随着污水处理厂的普及，一些小城镇和远离城镇的别墅区和渡假村也都开始兴建污水处理设施，进一步促进小型污水处理设施的建设。
1、污水资源化使污水处理厂向小型、分散化发展
从北京市区污水处理厂布局规划的变化过程，可以看到处理厂的布局从比较集中向相对分散转变。
(1)1957年规划
1957年编制的“北京市污水排除规划方案"提出，为节约稀释用水、减少污水处理厂的造价和管理费用，污水排除与处理系统为四个，污水处理厂分别位于通惠河、凉水河、清河和永定河附近，规划为四大污水排除与处理系统。
(2)1958年的规划调整
1958年，由于城市规划布局的重大修改，对城市污水排除提出了就近利用灌溉农田的方针。在该方针的指导下，对1957年制定的污水排除与处理规划做了较大调整，尤其在近期规划中提出基本利用已有污水管道，在其末端建造污水灌溉站，并配套建设污水灌渠，以便就近利用污水灌溉农田。在此规划指导下，以后几年相继建设了右安门污水泵站、吴家村污水泵站、苏州街污水泵站、高碑店简易污水处理厂、以及姚家井、左安门等污水泵站，并在各泵站下游配套建设了污水灌渠，有明渠、有暗管，使北京市的污水灌溉得到较大发展。
(3)1982年规划方案
1982年北京市重新修订了城市总体规划，根据重新编制的北京市区总体规划方案，并考虑河流分布、地形、环保、污水利用和工程经济等因素，将市区的污水排除与处理系统划分为：高碑店污水处理系统，清河、北苑污水处理系统，郑王坟、小红门污水处理系统，芦沟桥污水处理系统，酒仙桥污水处理系统，以及定福庄、垡头、南苑等九个污水处理系统。
由于当时对污水处理厂的布局是集中还是适当分散意见不统一，因而对规划中的清河一北苑、郑王坟一小红门两个污水系统，每个系统是集中建一个污水处理厂，还是建两个污水处理厂的问题未做定论，规划提出在以后具体实施时再研究确定。
(4)1987年调整方案
自1983年重新编制北京市区污水排除与处理规划后，在执行过程中进行了局部调整。例如1984年结合方庄居住区的建设，为解决方庄居住区的污水处理及试点研究建设“中水道"的可行性，增设了方庄污水处理与回用试点厂。1985年结合北郊亚运村的建设，在对清河-北苑污水处理系统的污水处理厂进行了分建与合建技术经济比较的基础上，将该系统划分为清河、北苑和北小河三个污水系统，继而开始筹建北小河污水处理厂。
此外，自八十年代以来北京地区连年干旱少雨、水资源紧缺，而城市污水处理厂又迟迟不能上马建设，污水得不到处理，难以利用。因而有关方面对北京市污水处理厂的布局问题提出了一些看法和建议，认为北京市的污水处理厂大多设在城市下游，而且距城市较远，污水干管非常长，不仅建设费用高，而且处理后的污水不利于城市利用。有些河流平时没有清水水源，污水被截流后成为干河，影响城市景观，如在城市上中游建设城市污水处理厂，可将处理过的污水补入河道作为河道水源。因而，北京城市规划设计研究院对北京市污水处理厂布局规划进行调整。北京市区城市污水处理厂的个数由原规划的9处，调整为15处，其中100万m3/d的大型处理厂一处(高碑店)，10～50万m3/d的中型处理厂五处(清河、酒仙桥、小红门、郑王坟、卢沟桥)，10万m3/d以下的小型处理厂九处(北苑、北小河、垡头、南苑、吴家村、东坝、肖家河、方庄、定福庄)。其中方庄和肖家河处理厂为“中水" 回用和河湖用水的试点厂。

1987年污水处理系统布局规划图
该规划经向市政府及有关单位汇报后，纳入了1992年修订的北京城市总体规划。
经1987年调整的北京市区污水处理厂布局方案充分考虑了现有污水管道系统、污水回用、用地条件等因素，贯彻了污水处理厂集中与分散相结合、污水处理与回用相结合的原则，该布局方案是合理可行的，目前北京市区污水排处与处理设施的建设基本是按照这一方案实施的。
2、污水处理厂的普及促进小型污水处理设施的建设
近几年来我国城市污水处理厂建设步伐明显加快，大中城市污水处理普及率逐步提高。一些小城镇、工业开发区、别墅区和度假村等也开始建设污水处理厂站。由于这些小城镇、工业开发区、别墅区和度假村相对独立，规模不是很大，所建设的污水处理厂站规模都不大，从而促进了小型、分散处理厂站的建设。
北京中关村海淀科技园发展区位于海淀山后地区，总面积约200平方公里，包括软件园、永丰科技园、温泉科技园等高科技园区。这些园区位置相对分散，园区之间有大面积的绿地分隔，因此在编制中关村海淀科技园发展区污水处理厂布局规划时，考虑到各园区位置较分散，同时为了便于处理后的污水就近利用，采用每个科技园区安排一座污水处理厂的布局方案，共设置8座污水处理厂站，最大的污水处理厂规模为5万立方米/日，小的污水处理厂规模只有几千立方米/日。
北京市市政设计院在编制大兴区污水处理厂布局规划时，也采用了比较分散的处理厂布局方案，除大兴区黄村卫星城安排两座规模较大集中污水处理厂外，中心镇、建制镇都设置了小型污水处理厂，最小的污水处理厂规模不到一万立方米/日。
三、污水处理厂布局规划应考虑的主要因素
污水处理厂布局规划是污水管道和污水处理厂建设的关键，科学合理的处理厂规划方案，可以降低污水管道和处理厂的建设和运行费用，并有利于污水的回用和排放。在编制污水处理厂布局规划应考虑以下主要因素：
1、处理厂规模要考虑大中小相结合
如前所述，大型集中污水处理厂具有明显的规模效益，且来水水质稳定，易于日常运行管理。但处理厂过于集中，必然造成污水管道工程量加大，整个污水系统的初期投资较高，实施困难。因此，污水处理厂布局应因地制宜，规模大、中、小相结合。
2、污水处理厂厂址的选择上要考虑上中下游相结合
在传统的处理厂布局规划中，一般都将处理厂安排在城市的下游，这样可以使尽可能多的污水自流进入处理厂。另外，对于污水排放也比较有利，经处理后的污水排入下游河道，避免造成对上游水系的污染。但是，将处理厂全部放在城市下游对于北方缺水城市利用处理后的污水是很不利的，这一做法正在逐步改变。例如北京市在清河和凉水河上游分别安排了两座小型污水处理厂，为河道和城市杂用水提供水源。在城市上游设置污水处理厂需要非常慎重，要与处理厂退水的利用规划相结合。
3、污水处理厂布局上要考虑集中与分散相结合
污水处理厂建设的集中与分散一直是关于处理厂布局争论的焦点，着一问题并没有绝对正确的答案，必须根据城市的特点综合考虑现状污水管道系统、处理厂用地条件、污水排放与回用情况等因素，综合分析后确定。
4、应充分考虑污水回用的需求
水资源短缺已经成为我们面临的一个重要问题，目前我国有300多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水，污水资源化已成为解决水资源不足的一项有效措施。因此，北方缺水城市在编制污水处理厂布局规划时一定要将污水回用作为一个重要因素加以考虑。
四、结论
城市污水处理厂布局规划是处理厂建设的依据，规划方案的合理与否直接影响处理厂的建设和运行管理，在编制污水处理厂布局规划时，要全面考虑技术经济指标、环境影响、污水资源的综合利用等诸多因素，综合分析现状污水管道系统、河湖水系规划、城市建设区布局等条件，对多种可能的方案进行比选，最终确定一个合理可行的方案作为实施方案。
参考书目
1 《北京市区污水处理厂合理规模研究》课题组.《北京市区污水处理厂合理规模研究》.2002年；
2北京市城市规划设计研究院.《中关村科技园区总体规划》.2000年
3 北京市城市规划设计研究院.《北京城市总体规划》.1992年
4北京市市政设计研究总院.《大兴区污水排除与处理规划》.2004年
5吴熊勋陶大钧蒋耀慈.《城市水环境污染控制》。1989年9月第一版。东南大学出版社.1989年.P294-32