多因素影響下的污水廠選址分析
——以煙臺開發區八角污水廠為例

呂 絳

(中國城市規劃設計研究院，廣東深圳 518000)

近年來，隨著國內城市污水處理廠基建設進程的不斷加快，城市污水處理廠建設作為城市水污染防治的主要基礎設施，已受到政府及社會的高度重視。污水廠選址作為城市污水處理廠建設的先決條件，關系到整個污水系統構建的合理性[1]。許多地區在進行污水廠選址的時候缺乏綜合性的統籌考慮，導致污水收集建設、運營成本加大，影響周邊土地利用，與受納水體環境功能分區、水質保護目標不相匹配等諸多結果。

目前，污水處理廠選址一般參考《室外排水工程設計規范》(GB 50014—2006)中傳統的選址原則，而在具體工作中，還需要結合項目所在地域的特征，抓住主要痛點。本文以煙臺經濟開發區八角污水廠選址為例，考慮多因素影響因素，分析不同選址方案的利弊，為沿海型地區污水處理廠選址總結經驗與方法。

1 項目背景介紹

目前，煙臺經濟技術開發區共分為4個污水系統(圖1)。由于潮水污水廠規模較小，出水標準偏低，且距離大季家污水廠較近，遠期關閉，將潮水片區納入大季家污水系統(圖2)。 八角-古現污水系統目前僅有一座污水廠，該廠處理規模有限，且不具備原址擴建條件，未來該片區污水需依靠新建八角污水廠或向外轉輸予以解決。

圖1 現狀污水工程系統Fig.1 Existing Sewage Engineering System

圖2 規劃污水系統分區Fig.2 Planning Zone of Sewage System

2 選址比選的主要影響因子

污水廠選址比選涉及眾多影響因子，包括土地利用條件、地形高程特征、受納水體性質，污水排放標準和污水建設運營成本等諸多方面，結合項目所在區域特點選出4類最為重要的影響因子。

2.1 海洋功能區劃

不同海洋功能區劃對應不同的水質保護目標。污水廠選址需考慮臨近海域水體功能定位，提升“厭惡型基礎設施”與周邊用地規劃與水域環境的相容性。

2.2 尾水排放標準

污水廠排放標準的確定需要考慮受納水體的環境容量，而不應采取一級A類排放標準“一刀切”的做法。當污水廠排放標準低于受納水體水質保護目標時，會對污水廠選址帶來影響。

2.3 海洋環流影響

對于沿海灣區型地帶，海洋環流會對尾水的排放與擴散產生較大影響。當環流方向指向污水廠排放區域，尾水擴散緩慢，污染物容易在排口附近形成囤積現象。當環流方向背離污水廠排放區域，尾水擴散條件好，對附近海域水質產生不利因素較小。

2.4 建設運營成本

污水廠選址，關系到污水收集排放系統的建設和運行成本的大小。因此，在實際工作過程中，更偏向于在靠近服務區的低點位置進行污水廠選址。

3 技術路線

煙臺經濟開發區內的污水廠尾水最終均排入海域。根據海洋功能區劃和環流影響確定不同位置受納水體的特點(水質目標和污染擴散條件等)，在此基礎上，對比污水廠排放標準，明確尾水排放區域，作為污水廠選址方案對比的前提條件，結合工程建設運營成本分析，尋求污水廠選址的最優方案。

圖3 技術路線Fig.3 Technical Route

決定尾水排放區域的影響因子包括海洋功能區劃、海洋環流影響和尾水排放標準，各自權重占比分別為25%、25%和50%。

表1 尾水排放區域影響因子權重Tab.1 Impact Factor Weight of Sewage Discharge Area

決定污水廠選址的影響因子包括污水收集處理工程建設運行成本和再生水回用建設運行成本，各自權重占比分別為70%、30%。

表2 污水廠選址影響因子權重Tab.2 Impact Factor Weight of Sewage Plant Site Selection

4 方案比選過程

4.1 尾水排放區域選取

4.1.1海洋功能區劃

根據煙臺市海洋功能區劃研究報告(圖4)，古現、八角污水廠附近海域功能區包括煙臺市區濱海風景旅游區(水質目標Ⅱ類)、煙臺海洋特別保護區(水質目標Ⅱ類)，煙臺港港口區和航道區(水質目標Ⅲ類)。

圖4 海洋功能區Fig.4 Marine Functional Area

目前，八角片區正在建設煙臺人才港項目，東部大宇造船廠將會搬遷。根據最新煙臺市經濟技術開發區總體規劃土地利用規劃圖(圖5)，東側沿海土地利用性質發生了改變，港口以南區域海域的環境功能性質有可能由對水質要求較低的港口區轉變為對水質要求較高的濱海休閑旅游區(圖6)。

圖5 八角片區土地利用規劃Fig.5 Land Use Planning of Bajiao Area

圖6 用地功能調整對水質目標影響Fig.6 Impact of Land Use Adjustment on Water Quality Targets

4.1.2海洋環流影響

對于沿海灣區型地帶，海洋環流會對尾水的排放與擴散產生較大影響。當環流方向指向污水廠排放區域，尾水擴散緩慢，污染物容易在排口附近形成囤積現象。當環流方向背離污水廠排放區域，尾水擴散條件好，對附近海域水質產生不利因素較小。

從整體來看，黃海海流微弱，流速通常只有最大潮流速度的1/10左右[2]。表層流受風力制約，具有風海流性質。冬季盛行偏北風，多偏南流；夏季盛行偏南風，多偏北流(圖7)。當污水廠出口在港口西側或者南側時，會受到環流的影響，使得尾水污染物進入到南側的海濱浴場區，影響當地海水水質。

圖7 海洋環流方向Fig.7 Ocean Circulation Direction

4.1.3污水排放標準

按照現行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的要求，城鎮污水處理廠出水排入海水Ⅱ類(GB 3097—1997)功能水域和湖、庫等封閉或半封閉水域時，執行一級標準的B標準，城鎮污水處理廠出水排入海水Ⅲ、Ⅳ類(GB 3097—1997)功能海域，執行二級標準。即按照國家現行標準規范，古現-八角片區內的污水廠尾水排放達到一級B標準即可[3]。

考慮開發區已經設置海濱浴場的實際情況，經研究比較，相比Ⅱ類海水水質標準,地表Ⅳ類水體水質缺項13項，超標15項。一級A類排放標準水質缺項26項，超標5項，再生水娛樂性景觀環境用水缺項23項，超標6項(表3)。因此，Ⅱ類海水水質明顯優于一級B污水排放標準，甚至高于一級A類排放標準和地表Ⅳ類水質，依靠海洋自凈能力，污水尾水對海濱浴場存在一定的污染超標風險。

續表3

序號項目Ⅱ類海水水質標準地表Ⅳ類水體水質一級A類排放標準水質再生水娛樂性景觀環境用水水質17鉛/(mg·L-1)≤0.010≤0.05無此指標無此指標18六價鉻/(mg·L-1)≤0.10≤0.05無此指標無此指標19總鉻/(mg·L-1)≤0.030≤0.05無此指標無此指標20砷/(mg·L-1)≤0.010≤0.1無此指標無此指標21銅/(mg·L-1)≤0.050≤1無此指標無此指標22鋅/(mg·L-1)≤0.005≤2無此指標無此指標23硒/(mg·L-1)≤0.020≤0.02無此指標無此指標24鎳/(mg·L-1)≤0.010無此指標無此指標無此指標25氰化物/(mg·L-1)≤0.005≤0.2無此指標無此指標26硫化物(以S計)/(mg·L-1)≤0.05≤0.5無此指標無此指標27揮發性酚/(mg·L-1)≤0.005≤0.01無此指標無此指標28石油類/(mg·L-1)≤0.05無此指標無此指標≤129六六六/(mg·L-1)≤0.002無此指標無此指標無此指標30滴滴涕/(mg·L-1)≤0.000 1無此指標無此指標無此指標31馬拉硫磷/(mg·L-1)≤0.001無此指標無此指標無此指標32甲基對硫磷/(mg·L-1)≤0.001無此指標無此指標無此指標33苯并(a)芘/(n·L-1)≤0.002 5無此指標無此指標無此指標34陰離子表面活性劑(以LAS計)/(mg·L-1)0.100.30.51

4.1.4尾水排放區域選取

圖8 建議尾水排放區域Fig.8 Discharge Area of Tail Water

綜上分析，八角片區附近海域不適宜進行污水廠尾水排放。而西港區的北側或者西側近海域沒有敏感地帶，水質保護目標較低，常規尾水排放標準能夠滿足要求，且環流方向更加有利于污染擴散，因此,建議將上述區域作為尾水的排放區域。

4.2 建設運營成本分析

4.2.1方案一

擴建大季家污水廠，將古現-八角片區內的污水輸往大季家污水廠進行處理(圖9)。

圖9 方案一Fig.9 Plan 1

污水收集排放建設成本：需要在八角片區和古現污水廠各設置一座污水提升泵站，規模分別為6萬t/d和8萬t/d，工程投資造價分別為3 800萬元和5 000萬元；新建1條18.5 km DN1000的污水管線，工程投資造價4 200萬元；新建1條14 km DN800的污水壓力管線，工程投資造價2 000萬元，合計1.5億元。

污水收集排放運行成本：一部分污水通過八角污水泵站進行提升，規模為6萬t/d，高差為43 m，運送到最高點距離為5 km。另一部分污水通過古現污水廠泵站進行提升，規模為8萬t/d，從4.3 m的低點，跨越沿途50 m的高點，運送到最高點距離為10 km。上述提升費用計算千米水頭損失按照1.27 m計算，電費取0.74萬元/a，水泵功率系數取0.82，電機功率系數取1.05，運送成本分別為0.74萬元/d和1.16萬元/d，合計1.90萬元/d。

4.2.2方案二

新建八角污水廠，將尾水分散排入九曲河、八角河和白銀河，再匯入大海(圖10)。

圖10 方案二Fig.10 Plan 2

污水收集排放建設成本：需要在八角片區和古現污水廠各設置一座污水提升泵站，規模分別為6萬t/d和8萬t/d，工程投資造價分別為2 800萬元和4 000萬元；自八角泵站引DN600的管線，長度為5.1 km，自古現泵站引DN800的管線，長度為4.1 km，工程投資造價分別為550萬元和600萬元；新建九曲河尾水泵站，規模按照7萬t/d計算，工程投資造價為4 400萬元；新建八角河尾水泵站，規模按照5萬t/d計算，工程投資造價為3 000萬元；新建7.5 km，管徑DN900的九曲河尾水管線，工程投資造價為2 000萬元；新建6.5 km，管徑DN800的八角河尾水管線，工程投資造價為900萬元；合計1.83億元。

污水收集排放運營成本：八角污水廠的污水是通過本北側八角泵站(6萬t/d)和南側古現泵站(8萬t/d)提升收集得到的，揚程分別為23.3 m和22.6 m，運行費用為0.82萬元/d；7萬t/d的尾水排至九曲河，需要將尾水從28 m提升至70 m，高差為42 m，運送到最高點距離為6.2 km，運送成本為0.88萬元/d；5萬t/d的尾水排至八角河，需要將尾水從28 m提升至35 m，高差為7 m，運送到最高點距離為5 km，運送成本為0.17萬元/d；合計1.87萬元/d。

4.3 小結

從對海水水質影響的角度分析，方案一優于方案二。但考慮到海濱浴場全年開放時間有限，采用方案二分散排放，可較大程度降低八角污水廠對其水質的影響。另外，方案二污水收集排放建設成本雖高于方案一，但污水收集排放運營成本較低。同時，考慮未來有大規模利用再生水的可能性，新建污水廠，有利于污水的就近處理及回用，因此推薦方案二。

5 結語

本文以煙臺開發區八角污水廠為例，系統分析了污水廠選址的方式和方法。得出結論：海洋功能區劃、尾水排放標準、海洋環流影響、建設運營成本是沿海地區在污水廠選址時需重點考量的因素。尾水排放應優先選在水動力條件好，擴散能力強，水質保護目標偏低的水域，避免與海洋功能分區發生沖突，增加與周邊土地利用的相容性。在此基礎上，通過污水收集系統建設、運行成本的比較，并適當考慮未來再生水回用需求，最終確定污水廠選址的最優方案。