基于面板數(shù)據(jù)分析的廣州市生活污水處理現(xiàn)狀與對策研究

王劍斌 琚鴻

摘 要：在面板數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上剖析廣州市生活污水處理的現(xiàn)狀和問題。結(jié)果顯示，廣州市常住人口數(shù)量、污水處理能力和排水管道長度均呈現(xiàn)出較快的上升趨勢。從全市尺度看，污水處理能力缺口已逐漸縮小，但各區(qū)域污水處理能力發(fā)展仍呈現(xiàn)出不平衡不充分狀態(tài)。其中白云區(qū)缺口最大，達(dá)42.8萬 t/d。廣州市生活污水收集率、城鎮(zhèn)化率并不高，進(jìn)水污染物濃度偏低，污水處理效能未能有最大限度的發(fā)揮，生活污水處理提質(zhì)增效任重道遠(yuǎn)。5個(gè)城市中廣州市排水管道長度、人均排水管道長度排名首位，但生活污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力和排水管道密度僅處于中游水平。本研究同時(shí)提出了廣州市提升水環(huán)境質(zhì)量針對性對策，為“十四五”加強(qiáng)廣州市水生態(tài)環(huán)境保護(hù)，深入打好水污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)提供支撐。

關(guān)鍵詞：面板數(shù)據(jù)；生活污水處理；排水管道；收集率；效能；節(jié)水城市；廣州

中圖分類號：X703文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1673-9655（2023）01-00-08

0 引言

近年來，廣州市水污染防治工作得以大力推進(jìn)，水環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善。2020年，全市13個(gè)考核斷面水質(zhì)總體同比改善并全部達(dá)標(biāo)，地表水水質(zhì)優(yōu)良斷面比例達(dá)到76.9%，主要劣Ⅴ類水體斷面首次實(shí)現(xiàn)全部清零，147條黑臭水體全部消除黑臭。2021年地表水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)步向好，16個(gè)國考省考斷面水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)，地表水水質(zhì)優(yōu)良斷面比例 81.3%，同比提升 4.4個(gè)百分點(diǎn)，劣Ⅴ類水體（斷面）比例保持為0；13條主要河流（段）水質(zhì)以優(yōu)良為主；8條入海河流水質(zhì)全部優(yōu)良。然而對標(biāo)美麗廣州建設(shè)生態(tài)環(huán)境目標(biāo)以及人民群眾對優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)境的期待仍任重道遠(yuǎn)。廣州市重點(diǎn)流域部分一級支流水質(zhì)仍為劣Ⅴ類，優(yōu)良水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)基礎(chǔ)不牢固，城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效及排水單元達(dá)標(biāo)工作還需繼續(xù)深入；農(nóng)業(yè)面源污染、涉河違建還需加強(qiáng)整治，“散亂污”工業(yè)企業(yè)整治成效還需加強(qiáng)鞏固。

王平等人[1]結(jié)合云南省第二次污染源普查成果，分別從治理水平、城鎮(zhèn)人口與城鎮(zhèn)污水設(shè)計(jì)處理能力、生活供水量和生活污水處理量關(guān)系等方面探討了污水處理設(shè)施分布不平衡及能力建設(shè)不足等問題，然而并未見有針對某一特定城市（尤其是超大城市或一線城市）采用更加詳實(shí)深入的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析的相關(guān)報(bào)道。為此，本研究選擇廣州市污水處理的維度，在面板數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上剖析全市污水處理的現(xiàn)狀，為廣州市提升水環(huán)境質(zhì)量提出更具可行性和針對性的對策，同時(shí)與4個(gè)國內(nèi)先進(jìn)城市進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，為“十四五”廣州市加強(qiáng)水生態(tài)環(huán)境保護(hù)、深入打好水污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)提供堅(jiān)實(shí)保障。

1 方法

（1）設(shè)定參數(shù)統(tǒng)計(jì)

以廣州市2005—2021年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，表征污水設(shè)計(jì)處理能力和排水管網(wǎng)長度，說清廣州市當(dāng)前污水處理及能力現(xiàn)狀。同時(shí)，以廣州市第二次污染源普查成果中的廣州市人均日生活用水量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，計(jì)算得出全市及各行政區(qū)污水處理需求量，分析其與污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力之間的差距。

（2）橫向?qū)Ρ?/p>

利用國內(nèi)5個(gè)城市的統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，比對廣州市在5個(gè)城市中的污水處理狀況。

2 結(jié)果與分析

2. 1 現(xiàn)狀及變化

（1）總體變化

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，廣州市常住人口數(shù)量、污水處理能力和排水管道長度均呈現(xiàn)出較快的上升趨勢。2005年，廣州市常住人口為950萬人，排水管道長度為4827 km，污水設(shè)計(jì)處理能力為183萬t/d；2021年，常住人口增長至1881萬人，排水管道長度增長至40497 km，污水設(shè)計(jì)處理能力為721萬t/d，

分別增長98%、739%和294%，排水管道長度和污水處理能力增長尤為顯著。

（2）增長率變化

排水管道長度增長率與常住人口數(shù)量增長率的比較見圖2。排水管道長度和污水處理能力年增長率波動較大，但整體而言，上述兩者增長率普遍高于常住人口數(shù)量增長率。在2008—2010年（廣州亞運(yùn)會周期內(nèi)），排水管道長度和污水處理能力提升較快，特別是2010年排水管道長度同比上升約27%，污水設(shè)計(jì)處理能力同比上升約50%，而常住人口數(shù)量增長率僅有7%。

（3）人均變化

以排水管道長度/常住人口（即人均排水管道長度）以及污水處理能力/常住人口（即人均污水處理能力）為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果如圖3所示。人均排水管道長度在2010年以前呈緩慢增長態(tài)勢，2010年有較為明顯的提升，而后保持一定的上升態(tài)勢。2021年，人均排水管道長度均達(dá)

21.5 km/萬人，約是2015年的4.2倍。人均污水處理能力則在2015年及之前增長不明顯，在2016年才表現(xiàn)出較快的增長。2021年人均污水處理能力為0.38 t/（人·d），是2005年的2倍。相對而言，人均排水管道增長更快。

2. 2 污水處理需求統(tǒng)計(jì)分析

（1）全市

根據(jù)廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒，廣州市2019年人均日生活用水量為263.86 L；根據(jù)廣州市第二次全國污染源普查結(jié)果，廣州市人均日生活用水量為314.61 L，均比王湘晉[2]等人研究得出華南地區(qū)人均日生活用水量170～190 L要高出不少，這無疑會讓重度缺水的廣州[3]捉襟見肘。為了能最大限度地估算當(dāng)年污水處理需求量，以人均日生活用水量為314.61 L為基準(zhǔn)，污水收集率為100%、廣州市常住人口數(shù)量以及污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力（滿負(fù)荷運(yùn)行）進(jìn)行測算。2005—2021年當(dāng)年污水處理需求量以及當(dāng)年污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力關(guān)系見圖4和圖5。

由圖可知，隨著廣州市常住人口的逐年增加和廣州市對污水處理的重視及加大投入，污水處理需求量和污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力總體呈穩(wěn)步上升趨勢。2005—2009年，廣州市污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力存在較大缺口，缺口達(dá)100萬t/d以上。而2010—2011年，缺口大幅縮小，僅有10余萬t/d

的缺口。事實(shí)上，2010年對于廣州市而言是個(gè)特殊的年份。2010年廣州市舉辦了第十六屆亞運(yùn)會和亞殘運(yùn)會。乘著亞運(yùn)會的東風(fēng)，廣州市提出“以大干促大變迎亞運(yùn)”的方針，著重加大了空氣環(huán)境、水環(huán)境、交通環(huán)境、人居環(huán)境等環(huán)境綜合整治力度。藉此，2010—2011年廣州市污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力大幅提升。2012—2021年，廣州市污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力繼續(xù)提升，其盈余亦穩(wěn)步增長。2021年，當(dāng)年污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力盈余129萬t/d。總體而言，從全市尺度看，污水處理能力缺口已被逐步填補(bǔ)。

（2）各行政區(qū)

以2015—2021年數(shù)據(jù)探究各行政區(qū)的污水處理需求量的變化，因越秀、荔灣、天河和海珠四區(qū)生活污水通常為中心城區(qū)內(nèi)收集處理，因此將上述四區(qū)合并統(tǒng)計(jì)，詳見圖6。單個(gè)行政區(qū)而言，白云區(qū)一直是污水處理需求最旺盛的行政區(qū)，這也是由于白云區(qū)的常住人口數(shù)量最多。中心城區(qū)由于較大的常住人口數(shù)量，其產(chǎn)生的污水處理需要也較大。

以2020年為例，分析廣州市各區(qū)污水處理需求量和污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力之間的差距，結(jié)果如圖7、圖8所示。單個(gè)行政區(qū)而言，白云區(qū)和番禺區(qū)2020年污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力最大，分別為75.0萬t/d和61.0萬t/d。而中心城區(qū)的處理能力達(dá)到245萬t/d。從各區(qū)域的污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力來看，污水處理能力發(fā)展不平衡。中心城區(qū)處理能力最大，白云區(qū)、番禺區(qū)相對較高，從化區(qū)、南沙區(qū)、增城等區(qū)較小。但白云、番禺、從化、南沙、增城等5個(gè)區(qū)的污水處理需求量均大于其污水處理能力，存在不同程度的處理缺口。其中，白云區(qū)缺口最大，達(dá)42.8萬t/d，缺口率達(dá)36.3%；從化區(qū)缺口率最大，達(dá)到43.8%?；ǘ紖^(qū)、黃埔區(qū)和中心城區(qū)則存在不同程度的盈余。其中，中心城區(qū)盈余最大，達(dá)45.6萬t/d；黃埔區(qū)盈余率最高，為47.1%。

因此，各區(qū)域污水處理能力發(fā)展仍呈現(xiàn)出不平衡不充分狀態(tài)。

（3）生活污水集中收集率

雖然在廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒等相關(guān)資料中廣州市目前暫時(shí)并未公布生活污水集中收集率，但《廣州市城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019—2021年）》提出，2019—2021年，城市生活污水集中收集率分別達(dá)到74.5%、76%和80%。《廣州市污水系統(tǒng)總體規(guī)劃（2021—2035年）》（征求意見稿）中規(guī)劃到2035年城市生活污水集中收集率達(dá)到90%。可見，在2021年排水管道長度達(dá)40497 km、污水設(shè)計(jì)處理能力達(dá)721 t/d的情況下，生活污水集中收集率目標(biāo)仍然只能設(shè)定為80%左右。即使到2035年城市生活污水集中收集率也僅有90%。生活污水處理提質(zhì)增效仍任重而道遠(yuǎn)。

（4）污水處理廠進(jìn)水氨氮濃度

表1展示了2020年廣州市52家污水處理廠進(jìn)水氨氮濃度及其設(shè)計(jì)能力。其中，43家污水處理廠進(jìn)水氨氮濃度不足20 mg/L。進(jìn)水氨氮濃度偏低的43家污水處理廠，占2020年52家污水處理廠的82.7%，而這43家設(shè)計(jì)處理能力總和達(dá)533.48萬 t/d，是廣州市2020年污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力的95.1%。城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水污染物濃度偏低，導(dǎo)致集中式污水處理設(shè)施的污染物削減效能有限，成為影響廣州市污水處理效能的重要限制因素。

（5）常住人口城鎮(zhèn)化率

數(shù)據(jù)顯示，廣州市的城鎮(zhèn)化率自2006年以來處于持續(xù)提升階段。2006年城鎮(zhèn)化率為82.04%，2021年為86.46%，提升了4.42個(gè)百分點(diǎn)。但2020年廣州市仍有14%左右的常住人口居住于農(nóng)村，農(nóng)村區(qū)域的污水收集、處理是當(dāng)前廣州市能否有效提升污水處理效能的限制性因素，農(nóng)村區(qū)域的污水收集、處理等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)缺口還需進(jìn)一步補(bǔ)齊。

2. 3 橫向?qū)Ρ?/p>

為了更好地把握廣州市污水處理廠和市內(nèi)排水管道的建設(shè)和投入力度，選取上海市、北京市、深圳市和蘇州市等四個(gè)國內(nèi)相對發(fā)達(dá)城市進(jìn)行對比，相關(guān)數(shù)據(jù)來源于上述4個(gè)城市2019年統(tǒng)計(jì)年鑒。

（1）GDP與土地面積

圖10展示了5個(gè)城市2019年的GDP及其面積，圖11展示了5個(gè)城市2019年的單位面積GDP產(chǎn)出和人均GDP。

北京市面積最大，深圳市面積最?。ú缓钌呛献鲄^(qū)）。上海市GDP最高，達(dá)到了3.8萬億。而深圳市以1997 km2的面積（約為廣州市的1/3.7倍）創(chuàng)造了2.7萬億的GDP（與廣州市持平），同時(shí)以13.5億/km2的單位面積GDP產(chǎn)出在5個(gè)城市中排名首位。另外，深圳市的人均GDP亦在5個(gè)城市中排名首位，而廣州市則排在最后一名。由此可推論，廣州市在污水處理廠和配套污水管網(wǎng)建設(shè)方面的投入相比于深圳市應(yīng)存在較大財(cái)政壓力。

（2）污水處理情況

5個(gè)城市中，廣州市排水管道長度最長，基本與上海持平，約是深圳的1.9倍（但廣州土地面積是深圳的3.7倍）。污水處理設(shè)計(jì)處理能力則是上海最高，北京次之，廣州與深圳基本持平。

5個(gè)城市中，廣州市人均市內(nèi)排水管道長度最高，為18.8 km/萬人，約為深圳市的1.7倍；而市內(nèi)排水管道密度則是深圳市最高，達(dá)7.61 km/km2，約為廣州市的2倍。

即廣州市排水管道長度和人均市內(nèi)排水管道長度雖在5個(gè)城市中最長，但污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力和市內(nèi)排水管道密度僅位于中游水平。

（3）人均生活用水量

無論是年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還是全國第二次污染源普查數(shù)據(jù)，廣州市的人均每日生活用水量均是5個(gè)城市中最高的，這對于重度缺水的廣州市而言無疑是很重要的限制發(fā)展因素。而更高的人均每日生活用水量意味著在同樣人口數(shù)量的前提下，會產(chǎn)生更大的污水處理需求，繼而導(dǎo)致在污水處理設(shè)施、排水官網(wǎng)等方面投入更多的資金。同時(shí)也反映出廣州市節(jié)約用水工作還有較大提升空間。

3 對策建議

（1）繼續(xù)加快污水處理廠建設(shè)營運(yùn)，以滿足極端條件下的污水溢流以及廣州市常住人口持續(xù)增長的需求，特別是對白云、番禺、從化等三區(qū)污水處理能力進(jìn)行針對性補(bǔ)齊。

（2）繼續(xù)加快推進(jìn)管網(wǎng)建設(shè)，提高污水收集率。加強(qiáng)農(nóng)村、老舊城區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部等薄弱地區(qū)的污水管網(wǎng)配套工程建設(shè)，逐步消除生活污水收集處理設(shè)施空白區(qū)，切實(shí)提高污水收集率。

（3）強(qiáng)化排水戶源頭管控。高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量分批加快推進(jìn)改造合流渠箱、大力開展污水管網(wǎng)“擠外水”等措施，強(qiáng)化城鎮(zhèn)污水廠氨氮、生化需氧量等主要污染物進(jìn)水濃度的監(jiān)控，提高污水處理廠污染物進(jìn)水濃度，充分發(fā)揮城市生活污水處理廠污染物削減效能。

（4）統(tǒng)籌推進(jìn)“一體化”模式。推行建管一體化、廠網(wǎng)一體化、城鄉(xiāng)一體化模式，統(tǒng)籌各行政區(qū)污水收集、處理負(fù)荷，推進(jìn)有條件的污水廠間實(shí)行互聯(lián)互通、優(yōu)化水量調(diào)度，強(qiáng)化污水溢流管控。

（5）大力推進(jìn)節(jié)水城市建設(shè)。通過加大宣傳、階梯水價(jià)等方式不斷強(qiáng)化水資源管理，減少水資源浪費(fèi)，切實(shí)提高水資源利用率，營造規(guī)范合理的用水環(huán)境。

（6）摸清已建管網(wǎng)老舊破損等底數(shù)。強(qiáng)化管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)，大力推進(jìn)管網(wǎng)隱患修復(fù)和錯(cuò)混接整改，有效控制溢流污染，切實(shí)提高基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、精準(zhǔn)性和有效性。

4 結(jié)論

廣州市常住人口數(shù)量、污水處理能力和排水管道長度均呈現(xiàn)出較快的上升趨勢。從全市尺度看，污水處理能力缺口已逐漸縮小，但各區(qū)域污水處理能力發(fā)展仍呈現(xiàn)出不平衡不充分狀態(tài)。白云、番禺、從化、南沙、增城等5個(gè)區(qū)均存在不同程度的處理缺口。其中，白云區(qū)缺口最大，達(dá)42.8萬t/d，缺口率達(dá)36.3%；從化區(qū)缺口率最大，達(dá)到43.8%；而中心城區(qū)則有盈余。

（2）廣州市生活污水集中收集率、城鎮(zhèn)化率并不高，進(jìn)水污染物濃度偏低，污水處理效能未能有最大限度的發(fā)揮。生活污水處理提質(zhì)增效任重道遠(yuǎn)。

（3）廣州市排水管道長度、人均排水管道長度在5個(gè)城市中排名首位，但生活污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力和排水管道密度則處于中游水平。廣州市在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的投入存在較大財(cái)政壓力。

（4）應(yīng)加快污水處理廠、污水管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，摸清污水處理底數(shù)，系統(tǒng)謀劃污水處理提質(zhì)增效，大力推進(jìn)節(jié)水城市建設(shè)，提高基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和有效性，為“十四五”廣州市加強(qiáng)水生態(tài)環(huán)境保護(hù)、深入打好水污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王平，顧濟(jì)滄，劉艷，段友愛.云南省集中式污水處理設(shè)施現(xiàn)狀分析與建議[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2022（1）：63-66.DOI：10.16317/j.cnki.12-1377/x.2022.01.018.

[2] 王湘晉，許萍，師林蕊，石煉.城市居民家庭生活用水量及其時(shí)空差異性研究[J].給水排水，2021，57（7）：93-101.

[3] 吳盼，趙信文，顧濤，江拓，王旭升，馮雨晴.粵港澳大灣區(qū)水資源現(xiàn)狀及其與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)同演化趨勢——與國際灣區(qū)對比研究[J/OL].中國地質(zhì)：1-12[2021-08-10].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1167.P.20210527.1458.006.html.