滨海环境敏感区域污水处理厂布局方法探索与实践

2022-08-10蔡婳婳洪德松韩晓晴王成坤

净水技术 2022年8期

蔡婳婳，汤钟，洪德松，韩晓晴，王成坤

(1.中国城市规划设计研究院深圳分院，广东深圳 518000；2.深圳市城市规划设计研究院有限公司，广东深圳 518000；3.深圳市新城市规划建筑设计股份有限公司，广东深圳 518000)

随着中国经济和社会的不断发展，人们对生活质量的标准在不断提升，公民意识也在逐步发展，越来越多的市民愈发关注生活及居住环境。邻避(not in my backyard，NIMBY)设施作为一种产生利益为大众共享又具有负外部效应的公共设施，往往成为城市规划与公众利益的一大冲突点[1]。对邻避设施的研究可以追溯到20世纪70年代的美国，最早由奥黑尔在1977年提出[2]，部分市政类的邻避设施如表1所示。20世纪90年代后，邻避运动在亚洲兴起，随后这一冲突逐渐成为我国的一个研究课题[3]。邻避设施周边的民众往往担心其影响区域房价[4]、产生的噪音气味辐射影响健康、景观效果不佳影响居住环境等，致使国内已有很多城市因此发生过多起群体性事件，如厦门、大连、宁波、漳州反对对二甲苯化工(PX)项目的建设，沈阳金海湾反对污水处理站建设，江苏南通反对王子造纸排海工程建设等[5]。此类事件引起了广泛的社会关注，从公众角度来讲，邻避冲突影响了城市的日常秩序，也成为了社会冲突的潜在风险[6]。

表1 部分邻避市政设施清单Tab.1 List of Some NIMBY Facilities

国内城市化进程已进入新时代，发展模式从“高速发展”转向为“高质量发展”，污水处理厂作为城市水污染防治的主要基础设施，已受到政府及社会的高度重视。其选址的合理性是污水系统构建的关键点之一。许多地区在进行污水处理厂选址的时候缺乏综合性统筹考虑，不仅导致污水系统的建设运营成本增加，还影响了周边土地的开发利用与区域的生态环境。目前，污水处理厂选址一般参考《室外排水设计规范》(GB 50014—2021)[7]中传统的选址原则，而在具体工作中，还需要结合项目所在地域的特征，抓住主要痛点[8-9]。本文以南方某滨海旅游度假区污水处理厂选址为例，综合考虑多因素的影响，分析不同选址方案的利弊，以期能为类似滨海环境敏感区域布局污水处理厂提供参考。

1 区域概况

1.1 基本情况

该滨海旅游度假区地处珠江三角洲东南部，位于以广州、深圳为中心的2 h交通圈内，区位条件优越，自然环境优美，素有“中国马尔代夫”的美誉，是广东省滨海旅游资源最为丰富的地区之一，海水水质和大气环境均为国家一级标准。根据自然地理特征将规划范围分为3个编制分区：北区、中区和南区。本次研究范围为该滨海旅游度假区北区污水处理厂服务范围，用地面积约为5.93 km2，规划远期污水量总量为2.02万m3/d。

1.2 污水工程现状

该滨海旅游度假区内有一处镇级污水处理厂，位于规划区域中区，建成时间为2012年年底，占地面积为0.034 km2，远期设计规模为2.8万m3/d，现状规模为1万m3/d，实际运行规模为3 200 m3/d，出水标准一级B，进水CODCr质量浓度为300 mg/L，污水处理工艺为AAO，水厂出水排入片区内河流下游段，经过1.5 km进入入海口。规划区内有6座村级污水处理设施，其中4座人工湿地及一体化设施因自然村接入市政管网而不再使用，2座为新建的高负荷地下渗滤设施，分别位于巽寮村鹏新村新楼及榄涌村竹园，规划保留。规划区污水系统现状如图1所示。

图1 规划区污水系统现状图Fig.1 Current Situation of Sewage System in Planning Area

1.3 核心问题识别

污水设施方面，目前仅在近年新建的旅游设施处建有排水管网(主要由4条暗渠排入大海)和MBR污水处理系统，规划范围内仅在中区设有一处污水处理厂，污水设施建设严重不足，且污水收集率过低，对当地水环境已造成严重的威胁。随着规划区旅游人口的不断增长，污水量也将随之增加，污水若不经处理直接排放，将造成严重的环境污染，因此,亟需在该地进行污水处理厂的选址研究。

2 污水处理厂布局思路

2.1 整体思路

规划区污水处理厂尾水最终均排入海域。根据海洋功能区划和环流影响确定不同位置受纳水体的特点(水质目标和污染扩散条件等)。在此基础上，对比污水处理厂排放标准，明确尾水排放区域，作为污水处理厂选址方案对比的前提条件，结合工程建设成本和环境影响分析，寻求污水处理厂选址的最优方案。本文技术路线如图2所示。

图2 技术路线Fig.2 Technical Route

2.2 规范限制因素

2.2.1 《室外排水设计标准》(GB 50014—2021)[7]

本规范对污水处理厂建设的选址、尾水排放、竖向、污泥运输等进行了要求，但是整体选址要求较为宏观，并未对多方案的选择提出更多的要求。

2.2.2 《城市排水工程规划规范》(GB 50318—2017)[10]

该规范对污水系统的规模、用地、安全防护距离等做了进一步的规定，并明确要求“卫生防护距离内不得安排住宅、学校、医院等敏感性用途的建设用地”。城市污水处理厂防护距离整理如表2所示。

表2 城市污水处理厂防护距离Tab.2 Protective Distance of Municipal WWTP

2.2.3 本地城乡规划管理技术规定要求

当地部分地方标准对污水处理厂的设置也提出了要求，例如对安全间距提出“在有条件的情况下，污水处理厂周边卫生防护距离不宜小于50 m；若条件不允许，则应当在采取卫生防护措施的同时，设置不宜少于20 m的绿化隔离带”。

2.2.4 尾水排放标准规定要求

为加强滨海旅游度假区水环境保障，本地区尾水排放标准须满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)[11]以及广东省《关于进一步加快敏感区域污水处理设施提标改造工作的通知》的要求。针对北区规划新建的污水处理厂应全面执行一级A标准及广东省地方标准《广东省水污染物排放限值》(DB 4426—2016)[12]的较严值。通过综合对比以上2种规范，将具有差异性的项目指标提出整理如表3所示。

表3 水质指标对比Tab.3 Comparison of Water Quality Indices

2.3 海洋环境保护要求限制因素

2.3.1 海洋功能区划

根据当地海洋功能区划，规划区域兼具文体休闲娱乐区和风景旅游区的功能，如图3所示。据规定，此类区域要按照严格保护、合理开发、高端发展、永续利用的原则，科学有序开发海岸线、海湾和海岛等滨海旅游资源，发展海洋生态和海洋文化旅游，支持海洋综合旅游区、高端滨海旅游项目、新兴旅游项目建设，保护自然岸线、沙滩和红树林，保护沿岸历史文化遗产。该区域的污水和生活垃圾必须科学处置、达标排放，严禁直接排海。区域水质执行海水水质第二类标准、海洋沉积物质量第一类标准和海洋生物质量第一类标准。

图3 规划区海洋功能区划示意图Fig.3 Schematic Figure of Marine Functional Zoning in Planning Area

2.3.2 海洋环流影响

对于沿海湾区型地带，海洋环流会对尾水的排放与扩散产生较大影响。当环流方向指向污水处理厂排放区域，尾水扩散缓慢，污染物容易在排口附近形成囤积现象；当环流方向背离污水处理厂排放区域，尾水扩散条件好，对附近海域水质产生不利影响较小。该区域潮流为不正规半日潮流，涨潮海流基本流向湾内，落潮时则流向湾外。为避免污水处理厂尾水排放受到环流的影响，使得尾水污染物进入到近海水域，影响当地海水水质，北区污水处理厂不宜设置在近海处。

2.3.3 环境特殊性影响

滨海旅游度假区因空气清新、无污染、自然景观丰富等特点吸引了大量旅游度假者。与此同时，随着滨海地区的开发程度的不断提升，也产生了大量的生活污水，若此类污染物未经过任何处理就直接或通过河流排入了大海，将严重污染滨海近海海域，给度假区的发展和自然环境造成不利影响。如何集中且高效收集处理污水是滨海旅游度假区建设与发展的核心问题。与常规地区相比，滨海地区的水环境主要有以下特征：1)河流水系发达但大部分短而小，水体自净能力较差，入河污染量通常大于环境容量，且入海口处多为河流水系末端，水环境除片区内自身建成区的影响，还受上游的污染威胁；2)受地势平缓和潮汐顶托影响，入海河流水系的水动力会下降，进而导致水体自身物质交换能力变差，易造成水体内部的污染物累积，使得水质面临恶化风险。因此，在进行滨海度假区规划建设过程中应着重考虑水环境的特殊性。

2.4 尾水排放区域选取

综上，基于各类规范限制条件及滨海旅游度假区环境保护要求，在满足污水处理厂建设的各类限制条件下，尾水排放区域应尽量远离近海水域。结合规划区现状环境特点，宜将污水处理厂尾水排放区域选在入海河流的中上游段，此处河段具有较大的环境容量，尾水可通过充分的环境缓冲净化后再进入近海区域，有助于保障近海水域的水质安全。

3 滨海环境敏感区域邻避市政设施布局方案比选

根据最新用地现状及规划用地方案，本次控规修编将原控规设定的北区污水处理厂由位置0进行调整，提供3种北区污水处理厂选址方案供参考比选，如图4所示。

图4 北区污水处理厂选址对比Fig.4 Site Selection Comperation of Sewage Treatment Plant in North Area

3.1 方案一——中部临河方案

3.1.1 位置情况

(1)防护距离：位置1距离最近处居住用地防护距离达到164 m，满足《城市排水工程规划规范》(GB 50318—2017)污水处理厂应设置卫生防护距离大于150 m的要求。(2)地面高程：11.4 m。(3)地理位置：位于水体附近，南北侧靠近道路。(4)用地面积：0.033 7 km2。

3.1.2 建设运营成本分析

(1)污水处理厂建设成本：北区污水处理厂处理水量约为2万m3/d，污水处理厂建设成本约为4 000万元。(2)污水泵站建设成本：需要在北片区西南角设置一座污水泵站，收集巽寮北以及赤沙北片区的污水，合计水量为1.53万m3/d，污水泵站建设成本约为918万元。(3)管线建设成本：规划新建DN400污水管共计4 190 m，DN500污水管共计5 542 m，污水压力管共计1 450 m，合计4 610.42万元。(4)运营成本：污水处理厂运行成本主要包括电费、药剂费、污泥运输和处置费、设备维护维修费和人工，其他成本包括折旧、管理费用和财务费用等。据谭雪等[13]对全国227个污水处理厂样本估算结果得出，执行一级A标准的污水处理厂的平均运营成本为1.50元/m3，执行一级B标准的污水处理厂的平均运营成本是1.31元/m3，执行二级标准的污水处理厂的平均运营成本是1.25元/m3，执行三级标准的污水处理厂的平均运营成本是0.75元/m3。本方案污水处理厂出水设计标准为一级A，污水处理量为2万m3/d，运营成本约为3万元/d。

3.2 方案二——东部傍山方案

3.2.1 位置情况

(1)防护距离：距离最近村落防护距离达125 m。(2)地面高程：26.4 m。(3)地理位置：位于广惠高速旁侧，三面环山，附近无水体，远离城市中心。(4)用地面积：0.032 5 km2。

3.2.2 建设运营成本分析

(1)污水处理厂建设成本：北区污水处理厂处理水量约为2万m3/d，污水处理厂建设成本为4 000万元。(2)污水泵站建设成本：需要在北片区西南角设置一座污水泵站，收集体育公园片区的污水，合计水量为0.47万m3/d，污水泵站建设成本为282万元。(3)管线建设成本：规划新建DN400污水管6 020 m，DN500污水管5 163 m，污水压力管2 412 m，合计5 373.52万元。(4)运营成本：执行一级A标准的污水处理厂的平均运营成本约为1.50元/m3，本方案污水处理厂出水设计标准为一级A，污水处理量为2万m3/d，运营成本约为3万元/d。

3.3 方案三——西部近海方案

3.3.1 位置情况

(1)防护距离：距离最近教育用地防护距离达100 m。(2)地面高程：6.4 m。(3)地理位置：西南部为山体(>60 m)，西北面为水体，其余方位均为住宅、教育、商业用地。(4)用地面积：0.023 7 km2，附近可建设用地不足，远期扩建困难。

3.3.2 建设运营成本分析

(1)污水处理厂建设成本北区污水处理厂处理水量约为2万m3/d，污水处理厂建设成本为4 000万元。(2)污水泵站建设成本：需要在北片区西南角设置一座污水泵站，收集巽寮北以及赤沙北片区的污水，合计水量为1.53万m3/d，污水泵站建设成本约为918万元。(3)管线建设成本：规划新建DN400污水管4 170 m，DN500污水管6 007 m，污水压力管796 m，合计4 713.44万元。(4)运营成本：执行一级A标准的污水处理厂的平均运营成本约为1.50元/m3，本方案污水处理厂出水设计标准为一级A，污水处理量为2万m3/d，运营成本约为3万元/d。

3.4 方案比选总结

结合上述建设运营成本及选址位置情况，将北区污水处理厂选址方案特点归纳为表4～表5。由表4可知，位置一的建设成本最低，若位置三采用地下/半地下污水处理厂建设模式，其建设运营成本将跃居第一。基于规划区的特点，按照位置情况、用地情况、环境影响以及建设运营成本四大方面对污水处理厂选址进行评估分析，并由表5总结的各选址特点对比情况可知，方案一在各评估方面都具有相对优势。

表4 北区污水处理厂建设运营成本对比Tab.4 Comparison of Construction and Operation Cost of WWTP in North Area

表5 北区污水处理厂选址方案对比Tab.5 Site Selection Scheme of North Area Sewage Plant

为更好地直观地显示各方案的优劣程度，本文采用多因素权重分析法[9,14]构建滨海污水处理厂选址的评价体系，对各选址科学性进行定量分析，然后采用该评价体系对北区污水处理厂选址进行评价，旨在验证该评价体系的可行性和促进该区的发展提供参考。根据各方案位置特点，将评估结果总结如下，据表6可知，方案一得分最高，可作为本次规划选址的优选方案。

表6 北区污水处理厂选址方案评估Tab.6 Evaluation for Site Selection Scheme of North Area WWTP

3.5 污水处理厂纵向布局优化对策

污水处理厂属于市政公用工程项目，一方面承担着为城市污水净化处理的角色，另一方面又会因为在建设运营过程中产生一定量的污染物从而造成若干环境问题，如未达标排放的尾水、处理过程中产生的恶臭气体以及处理过后产生的污泥等。此类污染物若不经严格控制直接排放至天然水体、大气和土壤中，不仅会对环境造成严重的影响，还会对人体健康产生不同程度的危害，导致产生一系列的不良反应，如失眠、抑郁、食欲不振等症状。

针对污水处理厂在建设及运行过程中可能对环境造成的诸多影响以及从集约土地角度出发，本次研究分析了污水处理厂纵向布局优化的对策，针对方案三的环境污染风险以及用地受限等因素，建议污水处理厂建设成地下或半地下式污水式处理厂。地下式污水处理厂相比传统型污水处理厂具备诸多优点，如环境友好、土地集约等[15]，不仅可以有效节约地面空间的使用，还能有效化邻避为邻利效应，极大减轻公众对此类邻避设施的抵制情绪，有利于规避潜在的社会隐患[16]。地下式污水处理厂的特点归结如表7所示。