生态理念下城市污水设施规划布局研究

　　内容摘要:通过对生态理念下城市污水系统运行特征和规律的分析，认为影响污水设施规划布局的主要因素是污水水源和再生水用户的分布，关键设施是污水再生厂（污水处理厂）的选址与布局，进而在规模、数量、选址、分布等方面提出污水设施规划布局应对策略，并对布局特征进行了描述。
　　关键词:生态理念；城市污水设施；规划布局
　　
　　1生态的城市污水理念
　　在城市水环境污染和水资源短缺的日趋严重提供了必要性和迫切性，城市污水深度处理技术、超深度处理技术、污水再生回用技术的提高、完善和实用化提供了可能性的背景下，人们对待城市污水的理念不断往生态方向转变，生态导向的城市污水理念已成为大势所趋。
　　1.1城市污水理念的生态化转变
　　城市污水理念的生态化转变趋势和过程可由人们对污水处理用词的演变来体现：首先，由传统意义上的“污水处理”(WastewaterTreatment)转变为“水回用”(WaterReuse)，开始考虑将污水经处理后重复使用和污水的小范围循环；然后，由“水回用”发展到“水再利用”(WaterReclamation)，进一步强调了对污水的开发和资源化的内涵；最近，又有用“水循环”(WaterRecycling)代替“水再利用”的观点提出，强调将污水的资源化使用纳入到水的大生态循环中去看待，对其内涵进行更加全面系统的思考，这也更加符合其作为城市与自然界中的水大循环体系的一部分的特征。
　　1.2生态的城市污水理念
　　生态思想的核心在于系统各要素之间相互关系的状态和谐。就城市污水而言，这些关系的直接指向是污水在城市和自然界中的水循环关系，实质指向是人水关系和城水关系，最终目标是实现健康的水循环、良好的水环境、可持续的水资源。因而，生态的城市污水理念与传统理念有着很大的不同：从对污水的观念看，不同于传统理念认为污水是有害的，而是将污水视作可开发的资源；从考虑的侧重点看，不同于传统理念仅侧重于污水的无害化，即尽量减少污水排放及其带来的环境影响，而是除此之外更侧重于污水的资源化，即无害化后污水处理水的再生回用。总体而言，生态的城市污水理念其核心在于污水资源化利用，其主要途径是污水深度处理与再生回用，其实质是建立水的社会循环新模式。
　　2生态理念下城市污水系统运行特征和规律
　　理念转变的背后是战略目标的调整，并由此带来系统功能、技术体系、工艺流程、系统构成等涉及整个运行体系的一系列变革。通过与传统理念比较，可以更好地理解生态理念下城市污水系统的运行特征和规律。
　　2.1目的
　　生态理念下城市污水系统以污水处理回用和水资源的高效使用为目的，关注的是城市污水的资源化和水资源使用的高效化：将城市污水进行深度处理并再生回用，充分利用水资源、保护水环境，实现社会效益、环境效益、经济效益的有机统一。从水的循环过程来看，排放到自然界的水量仅仅是很小一部分，绝大部分进行了处理回用，使水资源利用率大大提高。
　　2.2功能
　　城市污水系统功能由减少危害向提供服务转变。传统理念下的城市污水系统功能在于减少污染危害，强调其减害功能；生态理念下强调为再生水用户提供服务，强调其服务功能，即将经污水处理厂深度处理并达到相应用水标准的回用水用于居民冲洗厕所、城市景观绿化、市政冲洗用水、工厂特定用途的生产用水等的服务能力。因此，回用系统在污水系统中处于很重要的地位。
　　2.3处理技术与工艺流程
　　城市污水处理技术由单项技术向技术集成转变。以往单项技术阶段的污水处理是以达标排放为目的，针对某些污染物去除而设计工艺流程；现在技术集成阶段的污水处理强调以水的综合利用为目的，将现有的技术进行综合、集成，以满足所设定的水资源化目标。进而，技术体系和工艺流程需升级换代，比如城市二级污水处理厂升级换代、污水三级处理后增加深度处理、建立“水银行”(WaterBank)概念、城市污水集中处理与分散处理的布局调整等。
　　2.4构成
　　传统城市污水系统由污水收集系统、污水输送系统、污水处理系统、排放系统构成，而生态理念下增加了污水再生与回用内容：由污水收集系统、污水输送系统、污水处理再生系统、再生水供水系统和优质处理水排放系统组成。因而，污水的“收集一输送一处理”仅仅是系统的一部分，污水深度处理和处理水的回用系统是新增的另一个重要部分，包括处理水“深度处理一加压一送配水”。
　　2.5与给水系统的关系
　　城市污水系统不再是线状的、只有流进流出的系统，而是线性加环状：水不只有线性的流进流出，还有水的循环利用。城市给水、污水系统也不再是相互分割、相互独立的系统，而是一个有机整体，污水的资源化回用成为了城市给水系统的一部分。城市给水体系也因此由单一体系向多体系组合转变：分质供水的、由自来水供水系统与污水再生回用系统、雨水利用系统共同组合的综合体系。
　　
　　3生态理念下城市污水设施规划布局关键
　　“射人先射马，擒贼先擒王”，规划布局措施的科学合理必须以影响布局的关键因素为思考方向，关键设施为落点抓手。
　　3.1关键影响因素
　　生态理念下城市污水规划不仅要研究污水的处理与排放，还要研究污水的再生与回用，因而必须将整个城市给排水系统作为一个整体来研究，以水资源高效使用为目标，由城市给水系统（再生水供水系统）、污水系统共同构成。因此，污水的水循环流程里水的来源与水的去向成为思考的关键，污水水源与再生水用户的分布成为污水设施规划布局的主要影响因素。
　　3.2关键设施
　　由系统构成可知，生态理念下城市污水设施以污水收集管网、污水再生厂（污水处理厂）、污水回用管网为主，其中污水再生厂（污水处理厂）处于核心位置，它在城市中的选址和布局决定着管网的分布。
　　
　　4生态理念下城市污水设施规划布局应对
　　生态理念下的城市污水系统运行规律的变化，使城市污水设施在空间使用方面有了新的要求，进而对污水设施在城市中的规划布局产生深刻的影响，传统的规划思考方式和应对措施显然需要改变。
　　4.1规模与数量
　　传统理念下，由于考虑视角是降低建设费用和日常运行费用，且便于维护与管理，集中建设大的污水处理厂可以体现规模效益，因此污水处理厂规模倾向于大型，数量倾向于少设。
　　生态理念下的规划布局首先从观念上认为污水处理厂不仅是污水处理厂，而且是城市再生水厂，由此带来对污水设施规划的新思路：不同于传统方法的将城市污水尽量汇总集中处理，尽量减少运营成本的思路，生态方法强调城市污水根据污水再生回用需要的分区来汇集处理，尽量增加污水资源化利用可能。因此，排水系统和污水处理厂就不一定是越大越经济，相反，小型分散的污水处理厂更有优势：有利于污水的就近收集和处理后再生水的就近回用，减少管网铺设成本，并且易于实现分期建设。
　　因此，生态理念下城市污水设施的数量与规模规划措施是：（1）在规模上不简单追求规模的大型，而是根据污水水源量和再生水用户的需求水量来选择适宜规模；（2）近远期综合考虑污水再生回用的需要，选择污水深度处理系统，预留污水深度处理发展用地，使污水处理、深度处理系统和回用系统的总投资之和为最小；（3）根据不同的空间层面和需求量，在城市里形成规模上大、中、小相结合的布局、数量上若干个的组合。
　　
　　4.2选址与分布
　　传统理念下，由于污水的尽量集中处理的思路，城市污水处理厂的选址思维常常位于城市河系下游、城市郊区。从整体来看但这这并不能解决水污染问题，因为上游城市的河系下游、城市郊区往往是下游城市的水源上游。
　　生态理念下，污水设施规划把污水深度处理与再生回用放在重要位置，在考虑整个城市的功能分区、工业分布、排水管网及污水处理现状等因素基础上，根据再生水用户的地理位置及水量与水质要求等因素来确定排水分区，进行城市污水设施规划。因此，污水处理厂的规划选址就不一定是城市河系下游、城市郊区，而是考虑四个因素：（1）要有利于污水收集系统的设置；（2）再生水的去向、流量分布；（3）再生水回用系统的布设需要，如地形、成本等；（4）尾水排放的安全、可靠。污水管网规划方面，则是根据污水水源分区、污水处理厂厂址及地形水系等特点布置污水收集管网系统，根据回用水的用户分布布置回用水管网系统。
　　在分布方面，污水设施分布的集中与分散一直是争论的焦点。而实际上，污水系统的分布受众多因素影响，如城市规划布局、城市规模、地形地貌、建设时序等，是有“度”的概念的，是一个适度规模经济。在考虑污水资源化的生态理念下，一方面，由于增加了回用系统，污水处理子系统不再处于系统末端，而是系统的中间；另一方面，由于回用水用户在城市中空间分布的不均质性，污水设施的布局具有分散化趋势：高度集中处理、远距离转输的污水系统并不利于污水的资源化利用，相对分散的城市污水系统规划更为经济、可行。同时，城市中应采用多种空间层面的中水回用系统形式，即建筑物中水回用、小区中水回用、城市污水再生回用的形式相结合，因而，适度分散地规划设施的空间分布是必然的。
　　
　　4.3布局特征描述
　　生态理念下城市污水设施布局特征是：整个城市形成若干个大、中、小，近、远期相结合的污水再生厂，在城市中适度分散布局，并布置在污水回用的用户如农田、工厂或市政用户附近，分布在河系上游、中游、下游不同位置；城市污水管网不再是独立的排水管网、并且只汇总于一两个位于城市河系下游的集中污水处理厂，而是根据不同的污水收集和再生水回用分区就近铺设污水收集管网和回用管网。
　　
　　
　　5小结
　　生态理念下城市污水的资源化与水资源使用的高效化已被认为是实现城市可持续发展的战略性对策之一，本研究在这样一个理念视角下，对城市污水设施规划布局进行定性的分析与描述，具有一定的基础性意义。在实践中，还有许多影响因素和分析视角，包括经济因素（建设总投资、运行总费用）、技术因素（处理工艺的可能性）等等，最佳的布局选择是总体最优而不是单项最优。同时，在实践中还需要在这样定性的思考下进行许多量化的评价，才能得出最佳方案。
　　
　　参考文献
　　[1]卢杉.住宅小区中水回用系统的设计研究：[硕士学位论文].天津：天津大学，2006
　　[2]马林伟，周建忠，孙政.城市污水处理厂选址观念[J].西南给排水，2006（6）
　　[3]马念.基于资源化理念的城市雨水污水系统[J].西南给排水，2007（6）
　　[4]周建忠，马林伟，孙政，罗本福.城市污水处理厂厂址选择新思维[J].中国给水排水，2007（1）
　　[5]张杰，李捷，熊必永.城市排水系统新思维[J].给水排水，2002（1）
　　[6]邹安平.城市污水系统分散与集中处理规划探讨[J].中国给水排水，2006（14）