臧金雙

(福建省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院 福建福州 350003)

引 言

近年水污染愈演愈烈，治理的迫切性日益顯現(xiàn)。控制水污染、改善水環(huán)境的前提是要進(jìn)行污染源的有效控制，有效進(jìn)行污染源控制的重要措施之一是大力開展污水工程設(shè)施建設(shè)，增加污水量收集率，提高污水處理率，減少未經(jīng)處理直接排河的污水量。而污水工程規(guī)劃的合理性則會決定污水工程設(shè)施建設(shè)的科學(xué)性。

國務(wù)院《水污染防治行動計劃》的發(fā)布對于推進(jìn)環(huán)境治理體系和治理能力現(xiàn)代化有著重大意義。污水工程規(guī)劃思路也應(yīng)根據(jù)《水污染防治行動計劃》的最新要求有所轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的圍繞污水如何收集到處理的污水工程規(guī)劃思路已難以滿足要求，新形勢下，污水工程規(guī)劃應(yīng)圍繞水環(huán)境達(dá)標(biāo)而開展，以改善水環(huán)境質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。本文以福清市城鄉(xiāng)污水工程一體化專項(xiàng)規(guī)劃為例予以探討。

1 污水工程現(xiàn)狀

(1)水環(huán)境現(xiàn)狀

福清市主要水系為龍江及其支流，《2014年福州市環(huán)境狀況公報》顯示龍江流域水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)率95.8%，但應(yīng)引起重視的是，近年來龍江流域重金屬如Cd、Pb等指標(biāo)已超過劣Ⅴ類水質(zhì)。而福清市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)河污染情況不容樂觀，基本表現(xiàn)為BOD5、NH3-N、TP等指標(biāo)超過地面水V類水標(biāo)準(zhǔn)，但總體上水質(zhì)呈現(xiàn)趨好發(fā)展態(tài)勢。

近岸海域包含福清灣及興化灣。福清灣的水質(zhì)不盡理想，僅豐水期水質(zhì)符合功能區(qū)水質(zhì)要求，全年水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為33.3%，其中枯水期為劣Ⅳ類水質(zhì)，無機(jī)氮和活性酸鹽超標(biāo)。興化灣氮、磷污染物的濃度超過Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其他DO、COD、重金屬等符合Ⅰ類和Ⅱ類水質(zhì)，未超標(biāo)。

(2)污水處理設(shè)施現(xiàn)狀

福清市現(xiàn)狀污水處理廠3座，分別為融元污水處理廠、城頭污水處理廠及江陰污水處理廠。融元污水處理廠現(xiàn)狀總規(guī)模12.0萬m3/d，污水處理后達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，排入龍江;城頭污水處理廠現(xiàn)狀規(guī)模1.0萬m3/d，污水處理后達(dá)到一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，排入福清灣;江陰污水處理廠現(xiàn)狀規(guī)模為4.0萬m3/d，污水處理后達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，排入興化灣。

2 規(guī)劃目標(biāo)

強(qiáng)化源頭控制，水陸統(tǒng)籌、河海兼顧，按照“城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、系統(tǒng)治理、相鄰聯(lián)建”的原則，實(shí)行以地形地勢、流域統(tǒng)籌為主的污水系統(tǒng)布局，整合、優(yōu)化、完善福清市城鄉(xiāng)污水系統(tǒng)，以鞏固和提升水環(huán)境質(zhì)量;規(guī)劃目標(biāo)分近遠(yuǎn)期兩階段完成。

近期2020年，市域內(nèi)各水系流域水質(zhì)優(yōu)良(達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類)比例總體達(dá)到80%以上，城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)，近岸海域水質(zhì)優(yōu)良(Ⅰ、Ⅱ類)比例達(dá)到75%左右;力爭水污染基本得到控制，污染嚴(yán)重水體較大幅度減少，近岸海域環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)中趨好。

遠(yuǎn)期2030年，市域內(nèi)各水系流域水質(zhì)優(yōu)良比例總體達(dá)到90%以上，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除，近岸海域水質(zhì)優(yōu)良(Ⅰ、Ⅱ類)比例達(dá)到90%左右。水污染得到根本治理，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量全面改善，生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

水環(huán)境目標(biāo)及功能區(qū)劃圖

3 水環(huán)境容量估算

水環(huán)境容量由自凈容量、稀釋容量和附加轉(zhuǎn)移容量三部分組成，水環(huán)境容量的計算公式為:

式中:Q0、C0—進(jìn)口斷面的入流流量和水質(zhì)濃度;q—旁側(cè)入流流量;

Cs—該水體的水質(zhì)目標(biāo);

V—水體體積;

K—降解系數(shù)。

流域水環(huán)境容量計算作為確定污水處理程度、尾水排放標(biāo)準(zhǔn)及是否設(shè)置深度處理以達(dá)到水環(huán)境目標(biāo)的度量標(biāo)準(zhǔn)，由于部分計算參數(shù)獲取困難，相對于規(guī)劃這一層次而言，舍棄Q0(Cs-C0)稀釋容量項(xiàng)及qCs附加轉(zhuǎn)移容量項(xiàng)兩項(xiàng)，只計算靜態(tài)環(huán)境容量即可滿足估算精度要求，為此只計算KVCs自凈容量項(xiàng)。該項(xiàng)中的降解系數(shù)K取值參考《全國地表水水環(huán)境容量核定技術(shù)復(fù)核要點(diǎn)》及福清市近幾年所積累的龍江等流域有關(guān)研究資料(表1)，評價指標(biāo)選擇CODMn及NH3-N。

表1 福清市主要水系理想水環(huán)境容量估算表

近岸海域評價指標(biāo)選擇CODMn，以域內(nèi)各類環(huán)評計算成果為準(zhǔn)，福清灣海域水環(huán)境承載力計算結(jié)果是CODMn為1.644萬t/a，興化灣約為2.94萬 t/a。

4 規(guī)劃排水體制

2020年前完成全市域所有合流制管渠向截留式合流制排水的改造，使流域內(nèi)不再有直流式合流制排水管渠。中心城區(qū)及各主要工業(yè)園區(qū)逐步開展截留式合流制向分流制改造，并對公建商業(yè)區(qū)域、工業(yè)園區(qū)廠區(qū)的初期雨水進(jìn)行收集，將一部分截流的初期雨水由原截污干管或過水能力富余的污水干管輸送至污水處理廠處理。力爭水污染基本得到控制。

2030年前完成全市域所有合流制管渠向分流制排水的改造，形成較為完善的分流制排水系統(tǒng)，使流域內(nèi)不再有合流排水管渠。有條件的地區(qū)將初期雨截流管逐步與污水干管分離，初期雨水通過單獨(dú)的初期雨水截流管輸送到污水處理廠處理或設(shè)置專門的初期雨水處理構(gòu)筑物分散處理，對現(xiàn)有分流制排水地區(qū)或有條件集中改造地區(qū)可提前實(shí)施對初期雨水的單獨(dú)截流和處理。水污染得到根本治理。

5 集中污水處理管理區(qū)及其污水量預(yù)測

集中污水處理管理區(qū)的框架搭建立足于流域排水分區(qū)及規(guī)劃建設(shè)用地布局之上，按照尊重自然、統(tǒng)籌規(guī)劃、配套建設(shè)、保障安全、綜合利用的原則，打破行政區(qū)劃，統(tǒng)籌考慮集中處理和分散治理兩種方式，優(yōu)化污水處理設(shè)施布局，平衡水環(huán)境容量余缺，形成福清市域城鄉(xiāng)污水統(tǒng)籌治理格局。

圖1 排水分區(qū)圖

規(guī)劃將福清市域劃分為8個集中污水處理管理區(qū):(1)中心城區(qū)集中污水處理管理區(qū);(2)元洪投資區(qū)集中污水處理管理區(qū);(3)漁溪集中污水處理管理區(qū);(4)江陰集中污水處理管理區(qū);(5)龍?zhí)锛形鬯幚砉芾韰^(qū);(6)閩臺藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園集中污水處理管理區(qū);(7)高山集中污水處理管理區(qū);(8)一都集中污水處理管理區(qū)。各集中污水處理管理區(qū)排水分區(qū)劃分如下:

中心城區(qū)集中污水處理管理區(qū):太城溪流域排水分區(qū)、虎溪流域排水分區(qū)、大北溪流域排水分區(qū)、東部新城排水分區(qū)、關(guān)溪流域排水分區(qū)及火車站小流域排水分區(qū)。

元洪投資區(qū)集中污水處理管理區(qū):大壩溪流域排水分區(qū)、溪邊溪流域排水分區(qū)及東皋溪流域排水分區(qū)。

漁溪集中污水處理管理區(qū):西港上游流域排水分區(qū)及東港流域排水分區(qū)。

江陰集中污水處理管理區(qū):西港下游流域排水分區(qū)、高嶺溪流域排水分區(qū)及沾澤河流域排水分區(qū)。

龍?zhí)锛形鬯幚砉芾韰^(qū):龍溪流域排水分區(qū)及半嶺溪流域排水分區(qū)。

閩臺藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園集中污水處理管理區(qū):閩臺藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園排水分區(qū)、三山濱海溫旅片排水分區(qū)(港頭鎮(zhèn)部分)。

高山集中污水處理管理區(qū):三山濱海溫旅片排水分區(qū)(三山鎮(zhèn)部分)、城山溪流域排水分區(qū)、瑟江港流域排水分區(qū)、北垞港流域排水分區(qū)、高山灣流域排水分區(qū)、牛頭尾作業(yè)區(qū)排水分區(qū)及西尾溪流域排水分區(qū)。

一都集中污水處理管理區(qū):一都溪流域排水分區(qū)。

以上各集中污水處理管理區(qū)遠(yuǎn)期污水量預(yù)測結(jié)果如(表2)。

表2 遠(yuǎn)期(2030年)各污水集中處理管理區(qū)污水量預(yù)測表((萬m3/d))

6 污水處理設(shè)施規(guī)劃及水環(huán)境承載力分析

在污水量確定的基礎(chǔ)上，按集中程度的不同，針對方案一相對集中處理、方案二區(qū)域集中處理及方案三城鎮(zhèn)分散處理三種方案進(jìn)行比選。由于方案一、二污水處理集中程度高，流域控制廣，受納水體多，便于選擇有富余環(huán)境容量的河流水系用于尾水排放，因此，方案一和二均可以在各自的片區(qū)或污水集中處理管理區(qū)內(nèi)使污染物削減量接近污染物入河量，即僅通過污水處理系統(tǒng)建設(shè)，各區(qū)就可以使其分區(qū)內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)。而方案三以各個鎮(zhèn)為單元建設(shè)污水處理廠，不能統(tǒng)籌地各鎮(zhèn)的環(huán)境容量合理組合分配，如三山、東張及鏡洋的污染物削減量難以滿足排放水體的需求，也就是說當(dāng)污水處理系統(tǒng)完善后，某些鎮(zhèn)仍需花費(fèi)大量精力削減面源污染，而某些鄉(xiāng)鎮(zhèn)及工業(yè)園區(qū)如上逕、藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園等則坐擁大量剩余環(huán)境容量不能很好的利用。

對于生態(tài)補(bǔ)水而言，方案一、三利用污水量大、穩(wěn)定的特點(diǎn)，將污水處理廠分布在不同流域，可將部分尾水處理后作為水系的生態(tài)補(bǔ)水，使水系保持流動水面，并與河道改造相結(jié)合，形成水清岸綠的河流生態(tài)系統(tǒng)。而方案二僅能對單一水系進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水。

最終采用相對集中污水處理設(shè)施布局方案。具體情況如(表3):

表3 福清市污水處理廠(站)規(guī)劃建設(shè)情況匯總表

圖2 污水系統(tǒng)圖

表4 主要受納水體水環(huán)境承載力分析(t/a)

對主要受納水體水環(huán)境承載力分析估算表明，遠(yuǎn)期污水經(jīng)污水處理廠處理后，COD年排放量均可滿足各受納水體的相應(yīng)水質(zhì)目標(biāo)下的環(huán)境容量要求，但個別流域如龍江、大北溪及大壩溪的NH3-N指標(biāo)則超出了水環(huán)境承載力，其中龍江干流超出相對較多。為此提出以下緩解水環(huán)境承載力的措施。

融元污水處理廠和融僑南污水處理廠的尾水受納水體均為龍江，為滿足龍江尾水排放口所處斷面水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求，對于NH3-N此類處理難度較大的污染物，唯有進(jìn)行深度處理才可能保證斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)，故上述兩廠均應(yīng)預(yù)留深度處理用地。部分或全部污水經(jīng)深度處理，達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)后再排放、回用。陽下污水處理廠及元洪污水處理廠同樣應(yīng)預(yù)留深度處理用地并采取污水再生利用措施以鞏固和提高所在流域的水環(huán)境質(zhì)量。

7 再生水利用

(1)再生水利用率

近期2020年:再生水利用率達(dá)到20%左右。

遠(yuǎn)期2030年:再生水利用率達(dá)到30%以上。

(2)利用途徑

近期2020年:農(nóng)業(yè)灌溉及景觀環(huán)境用水。

遠(yuǎn)期2030年:農(nóng)業(yè)灌溉、景觀環(huán)境用水、城市雜用及工業(yè)回用。

(3)再生水水源及水廠規(guī)劃

福清市域內(nèi)除江陰第一污水處理廠(存在大量的化工污水，污水再生利用成本較高，水質(zhì)風(fēng)險較大)、漁溪污水處理廠(再生水潛在需求較小)、城頭污水處理廠(遠(yuǎn)離用戶)及南嶺污水處理廠不做再生利用外，其他污水處理廠均考慮污水再生利用。

陽下污水再生水廠:規(guī)模為1.0萬m3/d，

元洪污水再生水廠:規(guī)模為3.0萬m3/d

江陰二污再生水廠:規(guī)模為13.0萬m3/d

其他污水處理廠污水再生利用規(guī)劃如(表5)所示。

表5 其他污水處理廠污水再生利用指標(biāo)控制表

8 結(jié)語

在開展污水工程規(guī)劃設(shè)計過程中，將改善水環(huán)境質(zhì)量貫穿始終，圍繞水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)統(tǒng)籌污水工程規(guī)劃有關(guān)內(nèi)容，主要結(jié)論如下:

(1)污水處理廠布局規(guī)劃的相關(guān)因素主要包括基礎(chǔ)資料的選取、與其他相關(guān)規(guī)劃的關(guān)系、規(guī)劃目標(biāo)、污水處理設(shè)施布局等。本文強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)變規(guī)劃思路，提出以水環(huán)境質(zhì)量達(dá)到某個目標(biāo)，即污水工程規(guī)劃應(yīng)圍繞水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)而開展;

(2)圍繞水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)，以環(huán)境容量核定污水處理設(shè)施布局，量化水環(huán)境容量與排水分區(qū)劃分之間的關(guān)系，合理組合污水集中處理管理區(qū)內(nèi)各排水分區(qū)環(huán)境容量;

(3)基于污水集中或分散式處理的不同，提出污水集中式、相對集中式、分散式三方案，通過環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會效益比選，在運(yùn)行管理方式得當(dāng)?shù)那疤嵯?，福清市污水適宜相對集中式處理，即相對集中的建立中、小型污水處理廠。

[1]國務(wù)院.水污染防治行動計劃[EB/OL].

[2]周鑫根.小城鎮(zhèn)污水處理工程規(guī)劃與設(shè)計[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3]福建省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院.福清市城鄉(xiāng)總體規(guī)劃(2015—2030)(R).2015.

[4]福建省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院.福清市城鄉(xiāng)供水一體化專項(xiàng)規(guī)劃(2013—2030)(R).2013.

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