长江大保护背景下长三角地区某城市污水规划编制策略研究

陈 芳

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200050)

近年来长江流域水环境治理工作已取得部分成效，整体改善，但局部污染问题依然严峻[1]。江苏某市(以下简称ZJ市)地处长江和京杭大运河十字交汇处，是长江经济带重要一员，2016年以来始终坚持贯彻习近平总书记推动长江经济带发展座谈会重要讲话精神，抓好长江大保护，走高质量发展道路。同时2019年以来江苏省印发《江苏省城镇生活污水处理提质增效三年行动实施方案(2019—2021年)》等多项文件，要求针对影响城市污水收集处理系统质量和效益低下的核心问题，开展污水提质增效工作。在长江大保护与污水提质增效等新形势下，原有污水系统的规划标准、设施规模、收集处理水平已无法适应城市发展新要求。以生态优先和绿色发展为导向，精准着力解决污水系统短板，实现源头、过程、末端全过程系统治理，整体布局、统筹规划，是新一轮污水专项规划编制的重要课题。

1 污水规划编制背景

1.1 城市概况

ZJ市地处江苏省西南部，长江下游南岸，北邻长江，南依宁镇山脉，是南京都市圈成员城市、长江三角洲中心区27城之一，国务院批复确定的长三角重要港口和国家风景旅游城市。根据最新国土空间规划，该市规划城区总面积631km2，污水系统研究范围内建设用地规模为307km2。现状市区常住人口约126万人，2035年规划人口约150万人。随着社会经济的发展，污水系统升级改造需求越发突出。

1.2 现状污水系统问题

ZJ市现状污水系统存在诸多问题，这些问题是多数城市在发展过程中所遇到的共性问题，对现有关键问题梳理，才能针对性地设置目标、原则以及规划策略[2]。

1.2.1 部分污水厂处理能力与需求不匹配，满负荷运行，部分污水厂进水浓度偏低

污水处理厂水量方面，总体规模匹配，部分厂负荷压力大。中心城区现有污水处理厂7座，设计规模37.5万m3·d-1，根据各污水厂报表显示，除高资污水处理厂暂停运行外，其它污水处理厂均正常运行，现状污水处理量约31.5万m3·d-1。污水厂现状设计总规模与需求基本匹配，但存在局部不相适应的情况，如京口污水处理厂、东区污水处理厂接近满负荷，亟需扩建。

污水处理厂水质方面，收集系统不健全导致污水量增加，但进水污染物浓度低。根据各污水厂2020年运行数据，征润州、谏壁、东区污水厂进水BOD5浓度普遍偏低(90mg·L-1左右)，达不到国家对污水处理提质增效的有关要求(100mg·L-1)。

1.2.2 老城区污水处理扩建困难，污水系统布局缺乏统筹协调，系统安全性有待提高

位于主城核心区的京口处理厂位于长江大堤处，原址扩建难度极大，需在规划层面统筹协调，优化调整污水分区，合理确定扩建选址，解决京口污水处理厂超规模运行和雨天溢流污水入河的问题。

污水系统的安全性和应急响应能力的重要性不言而喻。以往污水专项规划侧重污水系统建设，对于系统的安全性往往考虑不充分。在污水系统面临因污水量波动、服务范围变化、地块开发强度提升、雨污分流不彻底导致外水汇入、降雨不均匀造成的截流水量不均匀、厂网发生事故等造成的临时超负荷运行风险时，普遍未建立应急状态下厂群间的联合调度体系，厂网系统效能未得到充分发挥[3]，系统安全性有待提高，需要在规划层面予以科学预测和统筹应对。

1.2.3 合流制污水系统和混接、乱接现象存在，溢流污染治理任重道远

主城区内仍有花山路、宝盖路等26.3km市政合流管网和30km合流截流管，航运新村、八角亭、鼓楼岗等老小区、城中村合流管道源头和江苏大学、丁卯新村、丹徒社区、谏壁系统等合流区域；雨季存在合流污水溢流问题，对3大流域20个重点排口现状溢流情况进行模拟，每年约有1131.7tCOD、404tBOD、85.6t氨氮、11.3t总磷溢流入河，引发水环境问题，同时截流的雨水进入污水处理厂，导致污水厂进水浓度偏低，给污水厂运行管理带来不利影响。

1.2.4 现状管网缺陷及混错接普遍存在，城市污水处理厂进水浓度低

因多元建设污水管网质量不统一，带病移交以及设施老化等原因，现状管网存在大量结构性、功能性缺陷。根据800km以上污水管网检查、诊断，发现2万多处管网缺陷，其中III、IV级7000多处亟待维修，约13.9km管道维修改造和2200多处点状维修。此外，非市政管养的小区、企业内存在雨污混接1835处，亟待整改。

1.2.5 建设施工缺乏系统性，精细化运维能力不足，亟需加强智慧化运营管控

城市排水管网建设由各区政府、各城建主体负责建设，市政污水管网建成后移交给市水业总公司，管网建设缺乏专业监督，因建设时序原因造成断头管、空白区以及混接问题。同时排水管网“六方移交”模式制度不健全，存在各方主体责任界定不清、移交程序不规范等问题。污水处理、管网排查、修复、养护、信息化等方面缺少专业化精细化服务，未建立排水管网周期性检测制度，科学滚动实施维修养护。

2 规划思路

污水规划编制体系比较成熟，在江苏省城市排水规划编制纲要指导下，结合城市已建排水系统特色进行编制。ZJ市水环境治理基础好，从20世纪90年代就开始污水截流工程和水环境治理工作，一直以精准治水理念领跑全国。在城市已建成污水设施基础上进行污水规划编制，要充分调查已建成污水设施的运行状况，合理规划，既使整个污水系统高效、安全运行，又为城市发展留有余地[4]。新一轮排水规划，是存量规划背景下城市更新的重要内容，是改善城市人居生态环境的有效路径[5]，结合城市可持续、高质量发展的新要求借助多规合一的国土空间规划体系，针对性的完善现有污水系统，实现源头溯源-过程控制-末端治理全过程管控。

对排水体制、污水分区、污水集中收集率、管网厂站、污泥和再生水利用等现状问题进行分析，创新采用SWMM软件在合流制区域较集中的老城区构建管网模型，对污水系统效能(污染下河总量、外水入渗和溢流污染状况)进行定量评估。

图1 技术路线

以ZJ市国土空间规划为指导，从城市污水基础设施面临的问题、需求和发展趋势入手，系统探索并提出治理目标与指标体系，问题和目标导向确定系统规划方案与总体布局。污水系统工程规划包括多种方法预测污水量，优化污水分区，确定污水处理系统规模及选址；泥水并重综合考虑污泥及再生水资源化利用方案；完善污水收集系统，制定污水系统提质增效规划；采用模型模拟验证规划目标可达性，叠加近远期方案后确定排口溢流次数、下河污染物总量和污水系统提质增效后污水厂进水浓度，构建智慧排水系统，提出长效管理机制。

3 创新规划治理策略

在长江大保护与污水提质增效等新形势下，以提升区域水环境质量为目标，以全流域视角深入研究污水问题，提出符合该市实际的规划方案。本文在规划编制过程中，针对ZJ市污水系统特有问题提出一些创新治理策略，如规划指标考虑水环境容量；结合污水处理厂扩建优化排水分区及系统布局；借污水系统调整契机，充分利用已建管网搭建应急互联互通系统，提高污水系统灵活性和抗风险能力；根据最新政策规划工业园区废水出路；构建管网模型控制合流制污染溢流频次；充分考虑污泥及再生水资源化利用；进行厂网河湖一体化智慧管控等。从上述创新角度系统治理，构建安全韧性、环境友好、集约高效、绿色低碳、智慧协同的城市排水体系，为ZJ市排水系统建设管理工作提供依据，也为长江生态大保护工作和城市高质量发展提供重要支撑。

3.1 规划指标融合创新

规划指标作为新时期规划管控和监测评估的重要抓手，在定方向、定目标、定任务等方面发挥着重要作用，也是城市污水系统规划建设的重要基础和前提。规划指标体系构建遵循系统全面、科学引导、关键管控和上下传导的原则，指标值选取具有一定冗余性、多样性、系统性、协同性和适应性的特征[6]，确定2级4类8项规划指标，结合现状提出约束性和引导性指标属性，为城市污水设施规划建设提供指引。

规划指标体系中，根据江苏省生态环境厅编制的《江苏省城镇区域水污染物平衡核算方法(试行)》引入“污水集中收集处理率”，计算公式：

城市污水集中收集处理率=污水处理厂收集的污染物总量/居民人口生活污染物排放量

该指标反映了污水集中收集处理情况，代替上一版排水规划中“污水集中处理率”指标，剔除外水(地下水、雨水、河道水等)入渗因素带来的污水集中处理率虚高问题，以污染物浓度收集处理作为考核评价标准。城市生活污水集中收集率是应对排水行业绿色高质量发展战略导向，实现排水行业由水量处理考核向污染物收集处理考核转变的重要指标，也是排水行业管理方式转变的一次探索。

规划结合本院同步编制的《ZJ市城市水环境综合治理规划》中ZJ市中心城区水环境容量，将管网模型与河道模型耦合，以污水厂受纳水体环境容量为约束，确定规划近远期污水厂尾水排放标准，在满足国家排放标准的同时满足ZJ市功能区化水质目标，促进区域内水体环境良性发展。

指标体系同时根据国家最新政策要求，注重减污降碳、资源化利用和智慧协同，提出污水再生利用率、污水处理厂碳排放量削减率和智慧水务系统建设等指标。

表1 规划指标一览表

3.2 污水处理系统布局优化

3.2.1 污水分区优化

现状城市污水处理主要划分为6个系统，设置7座城镇污水处理厂，现状总处理规模为39.5万m3·d-1，规划2035年污水处理总规模为60万m3·d-1。

目前主要问题为京口污水处理厂位于长江大堤处，位置特殊，扩建用地协调难度大，污水处理厂建设规模不能与污水处理系统远期规模相匹配。规划结合谏壁污水处理厂扩建，对征润州、丁卯和谏壁污水系统分区进行优化，通过调整片区内主要泵站输送方向及新建连通管，调整分区服务范围，将丁卯片区污水合理分配到谏壁污水系统和征润州污水系统，解决京口污水处理厂无法扩建，不能满足远期污水处理规模的问题。

丁卯污水系统远期规模为11万m3·d-1，可划分为左湖泵站分区、京口自流分区、象山路泵站分区、丁卯泵站分区和谷阳路泵站分区。

将左湖泵站分区、京口自流分区和象山路泵站分区共计3万m3·d-1污水通过象山路泵站沿一夜河敷设DN600污水管，调整至征润州污水系统分区，调整后征润州污水系统远期规模为20万m3·d-1。

将丁卯泵站服务范围内5万m3·d-1污水通过丁卯泵站和新建DN1000污水管，分流至谏壁污水系统，谏壁污水厂远期规模扩建至7万m3·d-1。

原丁卯污水系统内保留谷阳路泵站分区3万m3·d-1污水，进入现状京口污水处理厂，京口污水处理厂远期规模仍为4万m3·d-1，具体分区优化调整如图2所示。

图2 污水分区优化调整图

图3 污水系统连通方案图

图4 提质增效达标区分布图

3.2.2 互联互通

污水系统安全性和应急响应能力重要性不言而喻。以往污水专项规划侧重污水系统建设，对于系统安全性往往考虑不充分。在污水系统面临因污水量波动、混错接雨水汇入、降雨不均匀造成的截流水量不均匀、厂网发生事故等造成的临时超负荷运行风险时，缺乏应急状态下厂群间的联合调度体系，厂网系统效能不能得到充分发挥[7]，系统安全性有待提高，亟需在规划层面予以科学预测和统筹应对。

ZJ市现状各污水系统之间相对独立，近年来由于污水厂满负荷但扩建困难以及水量不均等问题，有部分厂之间已通过主泵站及管网实现双向调度，互联互通，主要包括征润州污水系统和高资污水系统间通过现状泵站、D400连通管调度1万m3·d-1，征润州污水系统和丁卯污水系统间通过D600连通管调度3万m3·d-1，大港污水系统通过现状泵站应急双向调度2万m3·d-1，平常污水进入新区第二污水厂，检修时进入东区污水厂，现状互联互通总规模为6万m3·d-1。

规划在现状系统格局的基础上，选择最优化、最经济、最安全的转输路径作为系统连通方案，提升污水系统整体扩展性、稳定性和抗风险能力，保障污水处理效益的最大化。结合前述污水分区优化调整方案，原有丁卯泵站分区污水改变方向进入谏壁污水系统，丁卯泵站改造为双向泵，可实现两系统间5万m3·d-1的互联互通，保障应急状态下污水调度；此外，还增加丁卯与征润州污水系统连通3万m3·d-1，谷阳泵站与丁卯泵站连通2万m3·d-1，谏壁系统与大港污水系统连通1万m3·d-1。规划后远期互联互通总规模为17万m3·d-1，可实现ZJ市6处污水处理厂连通，形成区域分散，应急连通的保障格局。

3.2.3 工业废水处理

根据最新政策要求，强化工业废水与生活污水分类收集、分质处理是未来发展趋势。江苏省《关于加快推进城市污水处理能力建设全面提升污水集中收集处理率的实施意见》中，要求对于新建冶金、电镀、化工、印染、原料药制造(有工业废水处理资质且出水达到国家标准的原料药制造企业除外)等工业企业排放含重金属、难降解废水、高盐废水的，不得排入城市污水集中收集处理设施。已接管城市污水集中收集处理设施的工业企业组织全面排查评估，认定不能接入的限期退出，认定可以接入的须经预处理达标后方可接入。

结合上述相关政策要求，根据新建工业废水性质，对ZJ市省级以上工业园区工业废水进行规划，对于常规工业废水预处理达到纳管标准后接入相应污水处理厂，对含重金属、难降解、高盐的工业废水，尽可能在园区内规划新建工业废水处理厂。规划新建厂选址时考虑与原有生活污水系统相衔接，便于管理和工业废水收集管网的改造。积极开展工业废水再生利用，同时加强尾水生态处理，建设人工湿地水质净化工程等生态措施，减少对水环境质量的影响。

3.3 污泥及再生水资源化利用

污泥具有污染物和资源的双重属性，如不妥善处理和利用，将会造成严重环境污染和资源浪费。污泥富集了污水中30%～50%有机物，拥有丰富的碳、氮、磷、铁、铝等资源，污泥能源高效回收和资源循环利用是未来发展趋势[8]。ZJ市污泥处理一直走在全国前列，现状已进行部分污泥资源化利用，新一轮规划充分考虑资源化利用，在双碳背景下，提出了以无害化为目标、以资源化为手段的基本理念。

排水系统污泥包括污水厂污泥和管渠污泥。针对污水厂污泥，结合“山水型生态城市”定位，根据绿化面积广，对营养土需求大的特点，创新性将污水厂污泥与餐厨垃圾协同厌氧处置，产生的沼渣制备生物炭土用于栽种“移动森林”，同时为了确保污泥安全处置，拓展其他处置途径，形成“土地利用、电厂掺烧、建材利用多途径处置”格局。对于工业废水比例较低、有毒有害物质不超标的污水处理厂污泥以厌氧消化-土地利用为主要路线，对于工业废水比例偏高、重金属等有毒有害物质有超标风险的污水处理厂以电厂掺烧为主，建材利为辅。

管渠污泥现状处置以填埋为主，根据现场调研，目前清掏出的管渠污泥性质较复杂，含有垃圾、砂石、有机污泥等，混合物含水率70%左右。根据检测数据，有机质含量2%～15%，以无机成分为主，其中重金属含量也低于建设用地第1类用地风险筛选值，筛分后砂石可作为低档建材用于工程建设。因此管渠污泥主要采用建材利用的方式，规划新建管渠污泥处理站，处理管网常态化养护清淤产生的污泥。

再生水作非常规水资源，资源化利用是城市节约用水的重要内容，既可以节约大量的优质水，增加可利用水资源总量，实现优水优用，分质供水，还能从源头就地削减污染负荷，对治理河道，推进生态文明建设具有重要意义。

ZJ市位于长三角区域，水资源较为丰富，现状再生水利用主要以厂内自用、城市杂用为主。规划通过分类引导不同企业高效利用再生水，科学建设再生水利用工程，大力发展再生水在河道生态补水、园林绿化、市政环卫、城市杂用、工业冷却、农业灌溉等方面的使用，近期以城市杂用水(城市绿化、道路浇洒)以及景观用水、污水厂厂内自用为主，远期考虑增加化工、炼钢、热电厂等工业企业的生产用水及循环冷却水、施工用水等。同时引导完善机制，实现再生水利用的合理管控[9]。

3.4 污水三级管网提质增效

污水规划编制融入污水系统提质增效，主要解决污水直排、河水倒灌、高水位运行、雨污管网混错接和外水入渗问题[10]。常规排水规划与提质增效的融合主要体现在市政一、二级污水管道建设改造及合流制溢流污染治理中，在污水收集系统中统一规划，本部分提质增效创新针对未覆盖到的污水三级静脉管网，提出七位一体(通断头、截直排、堵倒灌、改混接、治渗水、减溢流和清管泥)的总体提质增效治理方案。

依据污水分区、泵站、建成区范围线、街道范围线等将市建成区划分60个提质增效达标区，在全面排查，摸清家底的条件下，对老旧小区、“小散乱”经营户、企事业单位等进行管网改造，坚持“精细排查、系统谋划；问题导向、突出重点；精准治理、全面覆盖”的基本技术路线，加快补齐污水收集和处理设施短板，重点强化体制机制建设和创新，快速提升城市污水收集处理效能，尽快实现城市建成区污水管网全覆盖、全收集、全处理，根据实施难易程度确定分区达标年限，2025年完成达标比例86.45%，2035年全部完成。

3.5 厂网河湖一体化智慧调度

近年来，国内多地积极探索“厂网河湖一体化”智慧调度，长江大保护背景下三峡集团已在江西九江、安徽六安、湖南岳阳等地落地一体化智慧管控平台。

厂网河湖一体化是为了改变污水处理厂、排水管网、河道相互独立使排水系统无法正常发挥其功能的现状，提高水环境综合整治的效果[11]。厂网河一体化机制是指对区域内所有的污水处理厂、排水管网、河道、调蓄池及污水泵站进行统一调度和综合管理，从而实现各涉水要素智慧化自动运行，使城市排水系统充分发挥其功能，安全稳定高效运转，污水水质达标排放。污水处理厂、排水管网与河道一体化能够做到科学预警，提高应急处理能力，建立联合调度机制，提高设备使用效率，保障水环境治理项目有序开展、稳定运行[12]。

在排水规划中构建信息化系统，充分利用现有信息化建设基础之上，建立ZJ市排水系统智慧管控系统平台，包括水务监测感知网、水务数字化资源中心、涉水业务运营管理系统、水问题诊断预警系统、涉水要素一体化调度决策与管控系统，打造水智慧支撑体系、水调度决策体系“2大体系”，并同步提炼形成标准化体系、运营监管考核体系等，提升全面监控监管、智能预警诊断、智慧调度决策、水务精益运维、业务高效协同核心能力，提升水务智慧化运管水平，助力水务运营效益全面发挥。

4 结语

随着城市发展，城镇污水处理系统正在向更高效率、更高质量的精细化模式转变。污水规划编制也应与时俱进，从原有的“重厂轻泥、轻网”“重建设、轻管理”向“泥水并重”“提质增效”“厂网河湖一体化”转变。在长江大保护与提质增效背景下，规划手段不局限于城市污水处理常规手段，以国土空间规划和治理体系为基底，结合国家最新政策，运用先进的数值模拟软件，创新点主要体现在5个方面：综合考虑水环境容量，构建具有一定冗余性、系统性和适应性的指标体系；优化污水分区解决污水厂扩建及应急连通问题，串联污水处理厂实现污水处理设施量、质互补，综合考虑工业废水与生活污水的分类收集、分质处理；综合提升污泥及再生水资源化利用水平；做好排水系统的排查工作，精细化开展各类工程措施，综合施策管网提质增效；发挥统一管理、统筹协调的制度优势，积极推行“厂网河湖一体”统筹考虑，搭建智慧管控平台，实现整个排水体系的一体化调度。