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1.1水污染處理內涵的延伸帶來設施的增加國內學者對水污染處理措施概念的改變,是隨著水污染治理工作的不斷深入而改變的。改革開放以來,我國水污染處理基本以工程為導向,通過污水處理廠的大規模建設實現污染防控,雖然一定程度上減緩了水環境惡化的速度,但是并沒有改變水質變差的趨勢。進入21世紀,國內開始關注雨污合流區的溢流污染控制,主要措施是通過增加截污管道,降低污水溢流進入水體的量,實現污染削減的目的。通過實踐發現,截污工程難以完全解決溢流污染問題,同時將大量溢流污水截流至污水處理廠,又給污水處理廠正常運行帶來較大問題。2015年,國務院印發《水污染防治行動計劃》,指出有條件的地區要推進初期雨水收集、處理和資源化利用,并開始海綿城市的試點建設,水污染防治開始進入全面防控階段,即對可能影響地表水體水質的合流區溢流污染和雨水徑流污染進行全面防控,并由此催生出源頭低影響開發設施、合流區溢流污染處理設施和末端雨水徑流污染處理設施。但是一般城市在布局水污染處理措施時,往往按照常規的水污染防治體系,控制城市生活生產污水處理設施,適當預留溢流污染處理設施,并沒有從空間上為雨水徑流污染處理設施預留空間。特別是對于豐水城市而言,雨水排口和短期內難以完全消除的污水排口眾多,如何保障此類設施的建設空間,成為現階段城市水污染防控中的一大挑戰。
1.2新技術的發展帶來設施用地指標的改變長期以來,活性污泥法是水污染處理措施中的典型工藝,由此產生很多不同分支,比較典型的有厭氧-缺氧-好氧工藝(AAO)、氧化溝工藝等。但是,隨著以膜生物處理和曝氣生物濾池等為代表工藝的發展,不少占地小、出水等級高的設施在水污染處理設施中占據越來越重要的位置。同時,隨著國家對水質提升工作督查的日益嚴格,能夠快速解決排口污染問題的分散式或應急型水污染處理設施(如超磁分離工藝),以其安裝快、可拆卸等特點,在水污染處理中正得到越來越多的使用。
1.3建設模式的優化帶來設施對空間需求的改變隨著城市精細化建設的發展,通過地下化和復合化的建設方式,水污染處理設施正在從鄰避型設施向環境友好型設施轉變。在更精細化的建設模式下,此類設施除了承擔污水處理任務外,還承擔了城市景觀、科普教育、市民健身等功能[1],要求城市規劃管理人員和污水設施設計人員重新審視污水處理設施的規劃管控與建設模式。所以,無論為了滿足新時期水污染處理設施的建設需求,還是為了適應水污染處理工藝和建設形勢的發展,都需要結合城市特點研究此類設施的用地指標和建設模式,為規劃管理提供支撐。
2水污染處理設施用地指標研究
2.1用地指標與處理規模的關系為排除出水等級對污水處理廠占地面積的影響,在研究用地指標與處理規模關系的時候,選擇出水等級達到一級A排放標準的14座污水處理廠作為研究對象,污水處理廠的規模按照設計規模進行統計,占地面積按照衛星影像圖上處理設施的實際占地面積進行統計。對調研數據進行分析后,以污水處理廠設計規模為橫坐標,以單位處理水量占地面積為縱坐標。顯然,隨著污水處理廠規模變大,處理單位水量占地指標逐漸縮小,說明污水處理廠規模效應比較明顯。所以,對于為區域性服務的大型污水處理廠而言,單純從節約土地利用角度來看,污水處理廠適當集中的方案,更加節省土地,兩者關系可用式(1)確定。
2.2用地指標與處理工藝的關系武漢市污水處理工藝較多,比較典型的有AAO工藝、氧化溝工藝和曝氣生物濾池工藝(BAF)3種。同樣選擇出水等級達到國家要求的一級A排放標準的污水處理廠,同時參考其他城市污水廠建設數據[2],分析各污水處理工藝污水處理廠規模與處理單位水量所需占地指標如圖2所示。在常見的三種污水處理工藝中,曝氣生物濾池工藝用地指標相對更小,規模在30萬m3/d以內的情況下,氧化溝工藝比厭氧-缺氧-好氧工藝有更優勢,規模超過30萬m3/d后,氧化溝工藝與厭氧-缺氧-好氧工藝相當。
2.3用地指標與處理對象的關系污水處理設施的處理對象主要分為城市生活生產污水處理設施、合流制溢流污水處理設施和初期雨水處理設施三種。由于城市生活生產污水處理設施需要連續運行,而溢流污染和初期雨水處理設施只有在降雨達到一定程度時才會運行,需要間歇式的運行方式,導致不同處理對象之間的處理工藝存在較大差別,加上國內目前尚沒有初期雨水處理設施的出水規范要求,導致各地用地選擇差別較大。按照《城市排水工程規劃規范》(GB50318-2016)要求,合流區溢流污水處理設施用地指標可按照一般污水處理設施進行控制,初期雨水處理設施由于國內建設比較少,用地指標僅在規范條文說明中給出了參考值,見表1。此外,對于廣泛應用于河道、湖泊排口處的應急性小型處理設施,指標一般不超過初期雨水用地指標,如武漢市黃孝河治理中采用的磁分離處理設施,處理規模6萬m3/d,占地面積僅0.16hm2。
2.4水污染處理設施用地指標建議水污染處理設施用地指標與處理規模呈現較好的冪函數關系,設施用地指標可利用Q=2.2922s-0.461確定(式中Q為污水處理廠設計規模(萬m3/d),s為單位處理水量占地指標[m2/(m3·d)-1]。同時,水污染處理設施用地指標與處理工藝和處理對象均存在相關關系,在規劃階段,如果能確定處理工藝,則應按照該工藝用地指標確定用地范圍,如果暫不能確定處理工藝,則應按照用地條件,合理確定用地范圍。
3污水處理設施用地規劃管控研究
3.1污水處理設施用地管控中的問題
(1)傳統供地模式導致污水處理設施建設集約意識不強。污水處理設施的供地方式采用劃撥的方式進行,劃撥用地成本較低,導致污水處理設施建設時缺少節約用地的意識。盡管在規劃層面,一般會預留部分用地作為彈性空間,但是具體設計中,缺乏整個地塊的修建性詳細規劃,建設中分期建設意識較弱,前期建設的設施在平面布局時沒有充分考慮后續擴建的需求,導致大部分污水處理設施出現擴建空間不足的問題。
(2)分期建設分期征地導致污水設施擴建阻力大。水污染處理設施屬于具有鄰避效應的設施,如果前期建設不能一次將規劃規模所需用地征收完成,并予以控制,在城市飛速建設的今天,后期在開展擴建工程時,很容易出現擴建設施環境影響范圍內存在諸如居住區之類的敏感建筑,為設施擴建帶來巨大阻力。
(3)新型污水處理設施與城市空間難以協調。城市生活生產污水處理設施、合流溢流污水處理設施、雨水徑流污染處理設施等各類水污染處理需求多樣化的出現,一方面導致新增的污水處理設施,在城市用地日趨緊張的今天,空間協調難度極大;另一方面,部分設施(如排口應急處理型水污染處理設施),在上游采取其他長效工程措施后(如雨污分流、源頭海綿城市建設等),該設施功能可能會不復存在。難以協調此類階段性需求的設施與城市空間的關系,成為制約水污染治理的一大問題。
3.2水污染處理設施規劃管控優化建議
(1)制定污水處理設施集約化的用地指標。參照商業辦公用地、居住用地和工業用地規劃管理模式,從單位面積的處理規模著手,制定污水處理設施的用地管理細則。參照國內先進城市的污水處理設施用地指標,結合本地現有污水處理設施的建設模式,制定滿足于當前污水處理需求的各類設施用地標準。在細則出臺前,可參照前述研究內容進行控制。
(2)編制大型污水處理設施修建性詳細規劃。對于分期建設的污水處理設施,依據專項規劃和控制性詳細規劃,由建設單位組織編制修建性詳細規劃,作為建設工程規劃許可的前置條件。修建性詳細規劃應核算污水處理設施的規劃規模,分期建設規模和分期建設范圍線。在規劃審批時,采用一次供地分期建設方式進行,要求建設單位一次將擬建項目所在的設施用地征收完成,并且按照修建性詳細規劃的方案,開展工程規劃許可審批,分期發放工程規劃許可證。在分期開展規劃方案審批時,根據每一輪的建設方案和技術革新情況,可要求建設單位修訂原修建性詳細規劃,調整每一輪的擴建范圍線。
(3)加強各類市政基礎設施的整合與統籌。在各類市政基礎設施專項規劃基礎上,組織對各類設施進行空間整合,破除諸如水污染治理、環衛收集處理、公園綠地等專業之間管理的壁壘,實現不同豎向空間資源的合理利用[3]。在城市設計和管理階段,加強設施方案階段的空間引導,提高市政設施的建設品質,有效利用城市綠地廣場空間,在保證設施功能的前提下,實現設施的隱蔽化。如將水污染處理設施與綠地整合,做到設施的地下化和景觀化,一方面可以利用城市綠地解決設施建設的問題,另一方面也可作為科普教育基地,實現城市綠地的多重功能。
(4)開展污水處理設施用地動態管控模式。在當前城市與水環境矛盾的當下,為快速有效解決水污染問題,需要建設一批排口型和分散型水污染處理設施,特別是應急型水污染處理設施。對于此類設施的規劃管控,應在項目建設之初,全生命周期的考慮設施的功能,盡可能彈性適應水污染防控體系,在不同污染防控時間段,充分發揮設施功能。對于臨時性處理設施,應在前期建設之初,要求水污染防治單位,制定系統方案,按照使用期限不超過兩年為宜,明確設施發揮功能的時間期限,作為臨時性用地予以支持。臨時性設施應盡量選址在設施服務水系周邊綠化空間或是污染產生地,以減少對城市其他區域的影響。
4結語
面對國內水污染防治新形勢,應從污水處理設施用地建設指標審批和規劃管理優化兩方面著手,完善水污染治理體系,使其適應城市空間發展需求。對于設施用地空間控制,設施規模、處理工藝和處理對象均會影響用地指標,建議在總體規劃階段明確處理對象和處理規模,大致確定設施用地范圍,在修建性詳細規劃階段,推薦處理工藝,明確建設用地范圍。對于設施用地規劃管控,建議通過修建性詳細規劃的審批管理,實現用地的集約;通過加強水處理設施與其他市政設施以及綠地的協調,實現空間資源效益的最大化;建議通過設施和空間的動態管控模式,解決新增臨時性污水處理設施空間難以協調的問題。
參考文獻
[1]鄧欽祖,趙遠清,周克釗,等.污水處理廠用地情況分析及節地探討[J].給水排水,2018,7(7):328-331.
[2]鄭永鵬.基于案例的地下污水處理廠技術經濟分析[J].城市道橋與防洪,2019,44(3):16-19.
[3]閆萍,戴慎志.集約用地背景下的市政基礎設施整合規劃研究[J].城市規劃學刊,2010,186(1):109-115.
作者：姜勇 單位：武漢市規劃研究院