長(zhǎng)沙市城區(qū)污水處理廠布局研究

吳天寧

（長(zhǎng)沙理工大學(xué)水利與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410015）

引言

水是生產(chǎn)之要，生態(tài)之基，水環(huán)境是水系統(tǒng)中最活躍、影響最廣泛的要素，因此只有確保水環(huán)境安全，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)才能得以維系，人類的生存安全及生存質(zhì)量才能得到保證[1]。當(dāng)前，水環(huán)境安全問題已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的障礙。水資源虧缺、水環(huán)境惡化已成為當(dāng)今世界面臨的一大難題[2]。

在城市化進(jìn)程中，建立優(yōu)良的污水處理廠是治理水體污染的基石。金亮等人在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，建成一個(gè)優(yōu)良的污水處理廠需要深度應(yīng)用“海綿城市”相關(guān)理念[3]。不僅污水處理工藝要達(dá)標(biāo)，前期做好整體設(shè)計(jì)工作，污水廠區(qū)整體的布置、排污口設(shè)置同樣重要，不能破壞了其它地區(qū)優(yōu)質(zhì)水源。因此，良好的建廠規(guī)劃和布局是保障當(dāng)?shù)鼐用裎磥砩钯|(zhì)量的關(guān)鍵之舉，對(duì)后續(xù)的城市建設(shè)和規(guī)劃都有不可忽視的重要作用。

目前，長(zhǎng)沙市污水處理廠的建設(shè)更多考量的是考慮長(zhǎng)沙市內(nèi)部污水處理問題，但隨著長(zhǎng)株潭城市圈一體化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，污水處理廠建設(shè)問題要求決策人員著眼于長(zhǎng)株潭城市群整體布局，多視角全方位統(tǒng)籌規(guī)劃。對(duì)長(zhǎng)沙市城區(qū)主要污水處理廠布局研究，依據(jù)建廠標(biāo)準(zhǔn)從個(gè)體到整體綜合分析現(xiàn)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(duì)未來融城過程中建廠標(biāo)準(zhǔn)提出相關(guān)思考，以供參考。

1 長(zhǎng)沙市城區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀

長(zhǎng)沙市城區(qū)主要由雨花區(qū)、天心區(qū)、開福區(qū)、芙蓉區(qū)、岳麓區(qū)和望城區(qū)，其中岳麓區(qū)和望城區(qū)位于湘江以西，其它四個(gè)區(qū)位于湘江以東，見圖1。

圖1 長(zhǎng)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(zhǎng)沙市望城區(qū)，湘江西岸三汊磯大橋北側(cè)，毗鄰湘江，所在地塊東南西北四面分別以瀟湘大道、西北環(huán)線、長(zhǎng)望路和銀杉路所圍。長(zhǎng)沙市岳麓污水處理廠已建規(guī)模為30萬m3/d，提標(biāo)改造規(guī)模為一期30萬m3/d，擴(kuò)建規(guī)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(guī)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(tǒng)位于長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)，工程建設(shè)規(guī)劃按處理規(guī)模劃分為三期，一期4萬 m3/d，二期8萬 m3/d，遠(yuǎn)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(zhǎng)沙市開福區(qū)，污水廠規(guī)模18萬m3/d[6]。尾水有50%左右的水量排向?yàn)g陽河，再流入湘江[7]。

開福污水處理廠，位于開福區(qū)金霞開發(fā)區(qū)，污水廠規(guī)模20萬m3/d，排污至瀏陽河。

花橋污水處理廠[5]，位于雨花區(qū)，污水廠規(guī)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(yùn)行。建設(shè)規(guī)模：新開鋪污水處理廠污水處理總規(guī)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(guī)模為12萬m3/d，分兩期工程建設(shè)，一期工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模8萬m3/d；二期工程設(shè)計(jì)治污規(guī)模4萬m3/d。分別于2003年、2008年底正式投產(chǎn)。排污至撈刀河。

長(zhǎng)善垸污水處理廠，位于雨花區(qū)，對(duì)原一期工程16萬m3/d提標(biāo)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(zhǎng)沙市開福區(qū)，污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模15萬m3/d。一期工程設(shè)計(jì)治污規(guī)模為10萬m3/d，二期工程設(shè)計(jì)治污規(guī)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(xué)校，北至躍進(jìn)湖，東起車站路，西至芙蓉路，規(guī)劃服務(wù)人口31萬，出水排入瀏陽河。

暮云污水處理廠[7]一期設(shè)計(jì)規(guī)模4萬m3/d。納污面主要為天心區(qū)環(huán)保工業(yè)園及暮云鎮(zhèn)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(qū)選址不合理、污水處理規(guī)模等問題拆廠搬遷，廠區(qū)另建造成了相當(dāng)部分資源的損失與浪費(fèi)。同時(shí)，污水處理廠規(guī)模設(shè)計(jì)過大會(huì)造成工程投資和土地資源浪費(fèi)，規(guī)模設(shè)計(jì)過小則不能滿足地區(qū)污水處理需求，選址不合理則容易造成污染排放過大，對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成二次污染，因此確定合理的污水處理廠規(guī)模，合理選擇建廠地點(diǎn)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(rèn)為污水處理廠建立布設(shè)的原則包括8個(gè)方面：（1）廠區(qū)選址于周圍居民區(qū)、商區(qū)有一定的衛(wèi)生防護(hù)距離，盡可能減少對(duì)周圍產(chǎn)生的不利影響。（2）廠址應(yīng)設(shè)在城鎮(zhèn)、工廠廠區(qū)、生活區(qū)和給水水源下游。（3）因研究區(qū)多年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)橄募撅L(fēng)向，所以廠區(qū)建設(shè)宜選擇夏季風(fēng)主風(fēng)向的下風(fēng)向。（4）污水處理廠經(jīng)處理的水排放時(shí)，應(yīng)與受納水體靠近。（5）應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)氐匦蔚貏?shì)，選擇有一定坡度地區(qū)以滿足污水處理構(gòu)筑物高程布置的需要，減少工程開挖土方量。(6)良好的地質(zhì)條件及方便的交通、運(yùn)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(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，擴(kuò)建儲(chǔ)備用地。

2.1 局部分析

由于這些污水處理廠均在城區(qū)，因此各廠衛(wèi)生防護(hù)距離均較近，見表1。

表1 污水廠布設(shè)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(shè)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(zhǎng)善垸污水處理廠和湘湖污水處理廠排污口均設(shè)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(zhǎng)沙段）被設(shè)立為飲用水源保護(hù)區(qū)，所以其排污口用長(zhǎng)距離管道由湘江附近改至圭塘河上。

長(zhǎng)沙市東、西、南三面地勢(shì)較高，中部與北部地勢(shì)較低，湘江水自南向北而流進(jìn)入洞庭湖。常年主導(dǎo)風(fēng)為西北風(fēng)，根據(jù)長(zhǎng)沙市高程圖分析，長(zhǎng)沙市城區(qū)地形大致可以概括為東南高，西北低，夏季風(fēng)向大致沿著湘江河道方向吹動(dòng)。所有污水處理廠均處在城市中，因此，需綜合考慮防護(hù)距離、建設(shè)成本和地質(zhì)情況等要素進(jìn)行選址。

雖然長(zhǎng)沙市污水處理廠建設(shè)總體布局在當(dāng)?shù)爻Ｄ曛鲗?dǎo)風(fēng)向上，但由于城市建設(shè)的中心發(fā)散性，導(dǎo)致各廠區(qū)并未建立在主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向處，若處理不當(dāng)將會(huì)對(duì)其下風(fēng)向處居民生活造成一定影響。

同時(shí)，考慮到采集城市污水的便利性和經(jīng)濟(jì)性，所有污水處理廠均建設(shè)于臨水低洼地區(qū)，從經(jīng)濟(jì)角度看是能夠減少相關(guān)設(shè)備的布設(shè)，節(jié)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(zāi)害發(fā)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(fā)，相關(guān)部門仍要積極做好防洪防澇相關(guān)措施，避免因洪澇災(zāi)害導(dǎo)致附近污水處理廠的損壞進(jìn)而造成大面積水體污染。

隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、當(dāng)?shù)爻鞘谢募涌?，各廠區(qū)附近交通狀況良好，供水供電線路鋪設(shè)也較為完備，遇到問題能夠及時(shí)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(yuǎn)大于湘江以西日污水處理總量，湘江以東污水處理廠數(shù)量遠(yuǎn)多于湘江以西建廠數(shù)量，且所有污水處理廠均沿河道分布。之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

(1)湘江以東人口密度大，生活排污量大。從地形來看，長(zhǎng)沙市城區(qū)中部地區(qū)湘江以東地勢(shì)較為平緩，水系更多，河網(wǎng)更密，房屋建造技術(shù)門檻相對(duì)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(cè)整體地勢(shì)，因此在交通相對(duì)不發(fā)達(dá)的過去，湘江以西不利于大量人口居?。粡臍v史的角度來看，老長(zhǎng)沙城位于湘江以東，隨著城市不斷擴(kuò)張，湘江以東居民更多，排污量更大。

(2)新城區(qū)規(guī)劃理念相對(duì)先進(jìn)，正因?yàn)橄娼晕鳛楹箝_發(fā)地區(qū)，工業(yè)園區(qū)面積相對(duì)較小，工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)湘江以東較差，因此整體工業(yè)污染物排放量相對(duì)較低；同時(shí)新區(qū)的規(guī)劃建設(shè)理念整體較為先進(jìn)，在建設(shè)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(qū)等既具有防洪排澇、凈化水體功能又能調(diào)節(jié)城市總體景格局的多功能特色景觀。

(3)部分地區(qū)相對(duì)落后，近年來，望城也以被劃入長(zhǎng)沙城區(qū)成為長(zhǎng)沙的一部分，位于長(zhǎng)沙以北，湘江以西，雖然其整體地勢(shì)較為低緩，河流水系也較為密集，但因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)水平較傳統(tǒng)長(zhǎng)沙城區(qū)還有一定差距，勤儉節(jié)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(duì)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(qū)；隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，雖然湘江以西污水處理廠數(shù)量相對(duì)較少，但其具有調(diào)節(jié)能力的景觀建設(shè)要更為豐富，因此其納污能力與范圍也能滿足當(dāng)前的需求。

3 結(jié)語

通過對(duì)長(zhǎng)沙市城區(qū)主要污水處理廠建設(shè)布局進(jìn)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(shì)處，保證了上游水體的水質(zhì)，湘江支流上基本存在大大小小相關(guān)水利工程，為污水處理廠的有序運(yùn)行保駕護(hù)航。

(2)各污水處理廠布設(shè)疏密有度，在人口高密度區(qū)，污水處理廠相對(duì)密度同樣大，且沿受納水體兩岸分布，充分考慮到經(jīng)濟(jì)性。

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

(4)布設(shè)線路與全年主導(dǎo)風(fēng)向西北風(fēng)基本一致，也與湘江流向大致相同，減少了污水處理對(duì)空氣污染的擴(kuò)散面。

(5)所有污水處理廠的排污口均不在湘江上，因?yàn)橄娼魏拥栏浇卸嗉易詠硭畯S，如直接排污到湘江河段，將嚴(yán)重影響下游自來水廠水質(zhì)質(zhì)量；若提高排污標(biāo)準(zhǔn)也可以，但需要技術(shù)的進(jìn)步和大量的投資，相對(duì)將排污口遷走是比較經(jīng)濟(jì)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(shè)在溈水上。

近年國務(wù)院正式批復(fù)了長(zhǎng)株潭城市一體化建設(shè)相關(guān)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(yù)見性，綜合考慮長(zhǎng)株潭城市群現(xiàn)有整體布局和未來規(guī)劃，提出如下建議：

(1)廠址建設(shè)地點(diǎn)。選址要對(duì)周邊的功能規(guī)劃定位、環(huán)境訴求等進(jìn)行綜合考量。城市核心區(qū)可優(yōu)先選擇地埋式、半地埋式等建設(shè)形式，以擴(kuò)大城市公共空間。此外還建議規(guī)劃建設(shè)用地可考慮與城市濕地、公共停車場(chǎng)等結(jié)合。

(2)廠區(qū)建設(shè)成本考慮。建廠選擇應(yīng)全方面考慮廠區(qū)納污便利性與尾水處理能力兩部分，降低尾水系統(tǒng)運(yùn)行耗能與維護(hù)成本，建設(shè)時(shí)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(shè)。

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