1新时期水污染处理设施用地与建设上的新需求
1.1水污染处理内涵的延伸带来设施的增加国内学者对水污染处理措施概念的改变,是随着水污染治理工作的不断深入而改变的。改革开放以来,我国水污染处理基本以工程为导向,通过污水处理厂的大规模建设实现污染防控,虽然一定程度上减缓了水环境恶化的速度,但是并没有改变水质变差的趋势。进入21世纪,国内开始关注雨污合流区的溢流污染控制,主要措施是通过增加截污管道,降低污水溢流进入水体的量,实现污染削减的目的。通过实践发现,截污工程难以完全解决溢流污染问题,同时将大量溢流污水截流至污水处理厂,又给污水处理厂正常运行带来较大问题。2015年,国务院印发《水污染防治行动计划》,指出有条件的地区要推进初期雨水收集、处理和资源化利用,并开始海绵城市的试点建设,水污染防治开始进入全面防控阶段,即对可能影响地表水体水质的合流区溢流污染和雨水径流污染进行全面防控,并由此催生出源头低影响开发设施、合流区溢流污染处理设施和末端雨水径流污染处理设施。但是一般城市在布局水污染处理措施时,往往按照常规的水污染防治体系,控制城市生活生产污水处理设施,适当预留溢流污染处理设施,并没有从空间上为雨水径流污染处理设施预留空间。特别是对于丰水城市而言,雨水排口和短期内难以完全消除的污水排口众多,如何保障此类设施的建设空间,成为现阶段城市水污染防控中的一大挑战。
1.2新技术的发展带来设施用地指标的改变长期以来,活性污泥法是水污染处理措施中的典型工艺,由此产生很多不同分支,比较典型的有厌氧-缺氧-好氧工艺(AAO)、氧化沟工艺等。但是,随着以膜生物处理和曝气生物滤池等为代表工艺的发展,不少占地小、出水等级高的设施在水污染处理设施中占据越来越重要的位置。同时,随着国家对水质提升工作督查的日益严格,能够快速解决排口污染问题的分散式或应急型水污染处理设施(如超磁分离工艺),以其安装快、可拆卸等特点,在水污染处理中正得到越来越多的使用。
1.3建设模式的优化带来设施对空间需求的改变随着城市精细化建设的发展,通过地下化和复合化的建设方式,水污染处理设施正在从邻避型设施向环境友好型设施转变。在更精细化的建设模式下,此类设施除了承担污水处理任务外,还承担了城市景观、科普教育、市民健身等功能[1],要求城市规划管理人员和污水设施设计人员重新审视污水处理设施的规划管控与建设模式。所以,无论为了满足新时期水污染处理设施的建设需求,还是为了适应水污染处理工艺和建设形势的发展,都需要结合城市特点研究此类设施的用地指标和建设模式,为规划管理提供支撑。
2水污染处理设施用地指标研究
2.1用地指标与处理规模的关系为排除出水等级对污水处理厂占地面积的影响,在研究用地指标与处理规模关系的时候,选择出水等级达到一级A排放标准的14座污水处理厂作为研究对象,污水处理厂的规模按照设计规模进行统计,占地面积按照卫星影像图上处理设施的实际占地面积进行统计。对调研数据进行分析后,以污水处理厂设计规模为横坐标,以单位处理水量占地面积为纵坐标。显然,随着污水处理厂规模变大,处理单位水量占地指标逐渐缩小,说明污水处理厂规模效应比较明显。所以,对于为区域性服务的大型污水处理厂而言,单纯从节约土地利用角度来看,污水处理厂适当集中的方案,更加节省土地,两者关系可用式(1)确定。
2.2用地指标与处理工艺的关系武汉市污水处理工艺较多,比较典型的有AAO工艺、氧化沟工艺和曝气生物滤池工艺(BAF)3种。同样选择出水等级达到国家要求的一级A排放标准的污水处理厂,同时参考其他城市污水厂建设数据[2],分析各污水处理工艺污水处理厂规模与处理单位水量所需占地指标如图2所示。在常见的三种污水处理工艺中,曝气生物滤池工艺用地指标相对更小,规模在30万m3/d以内的情况下,氧化沟工艺比厌氧-缺氧-好氧工艺有更优势,规模超过30万m3/d后,氧化沟工艺与厌氧-缺氧-好氧工艺相当。
2.3用地指标与处理对象的关系污水处理设施的处理对象主要分为城市生活生产污水处理设施、合流制溢流污水处理设施和初期雨水处理设施三种。由于城市生活生产污水处理设施需要连续运行,而溢流污染和初期雨水处理设施只有在降雨达到一定程度时才会运行,需要间歇式的运行方式,导致不同处理对象之间的处理工艺存在较大差别,加上国内目前尚没有初期雨水处理设施的出水规范要求,导致各地用地选择差别较大。按照《城市排水工程规划规范》(GB50318-2016)要求,合流区溢流污水处理设施用地指标可按照一般污水处理设施进行控制,初期雨水处理设施由于国内建设比较少,用地指标仅在规范条文说明中给出了参考值,见表1。此外,对于广泛应用于河道、湖泊排口处的应急性小型处理设施,指标一般不超过初期雨水用地指标,如武汉市黄孝河治理中采用的磁分离处理设施,处理规模6万m3/d,占地面积仅0.16hm2。
2.4水污染处理设施用地指标建议水污染处理设施用地指标与处理规模呈现较好的幂函数关系,设施用地指标可利用Q=2.2922s-0.461确定(式中Q为污水处理厂设计规模(万m3/d),s为单位处理水量占地指标[m2/(m3·d)-1]。同时,水污染处理设施用地指标与处理工艺和处理对象均存在相关关系,在规划阶段,如果能确定处理工艺,则应按照该工艺用地指标确定用地范围,如果暂不能确定处理工艺,则应按照用地条件,合理确定用地范围。
3污水处理设施用地规划管控研究
3.1污水处理设施用地管控中的问题
(1)传统供地模式导致污水处理设施建设集约意识不强。污水处理设施的供地方式采用划拨的方式进行,划拨用地成本较低,导致污水处理设施建设时缺少节约用地的意识。尽管在规划层面,一般会预留部分用地作为弹性空间,但是具体设计中,缺乏整个地块的修建性详细规划,建设中分期建设意识较弱,前期建设的设施在平面布局时没有充分考虑后续扩建的需求,导致大部分污水处理设施出现扩建空间不足的问题。
(2)分期建设分期征地导致污水设施扩建阻力大。水污染处理设施属于具有邻避效应的设施,如果前期建设不能一次将规划规模所需用地征收完成,并予以控制,在城市飞速建设的今天,后期在开展扩建工程时,很容易出现扩建设施环境影响范围内存在诸如居住区之类的敏感建筑,为设施扩建带来巨大阻力。
(3)新型污水处理设施与城市空间难以协调。城市生活生产污水处理设施、合流溢流污水处理设施、雨水径流污染处理设施等各类水污染处理需求多样化的出现,一方面导致新增的污水处理设施,在城市用地日趋紧张的今天,空间协调难度极大;另一方面,部分设施(如排口应急处理型水污染处理设施),在上游采取其他长效工程措施后(如雨污分流、源头海绵城市建设等),该设施功能可能会不复存在。难以协调此类阶段性需求的设施与城市空间的关系,成为制约水污染治理的一大问题。
3.2水污染处理设施规划管控优化建议
(1)制定污水处理设施集约化的用地指标。参照商业办公用地、居住用地和工业用地规划管理模式,从单位面积的处理规模着手,制定污水处理设施的用地管理细则。参照国内先进城市的污水处理设施用地指标,结合本地现有污水处理设施的建设模式,制定满足于当前污水处理需求的各类设施用地标准。在细则出台前,可参照前述研究内容进行控制。
(2)编制大型污水处理设施修建性详细规划。对于分期建设的污水处理设施,依据专项规划和控制性详细规划,由建设单位组织编制修建性详细规划,作为建设工程规划许可的前置条件。修建性详细规划应核算污水处理设施的规划规模,分期建设规模和分期建设范围线。在规划审批时,采用一次供地分期建设方式进行,要求建设单位一次将拟建项目所在的设施用地征收完成,并且按照修建性详细规划的方案,开展工程规划许可审批,分期发放工程规划许可证。在分期开展规划方案审批时,根据每一轮的建设方案和技术革新情况,可要求建设单位修订原修建性详细规划,调整每一轮的扩建范围线。
(3)加强各类市政基础设施的整合与统筹。在各类市政基础设施专项规划基础上,组织对各类设施进行空间整合,破除诸如水污染治理、环卫收集处理、公园绿地等专业之间管理的壁垒,实现不同竖向空间资源的合理利用[3]。在城市设计和管理阶段,加强设施方案阶段的空间引导,提高市政设施的建设品质,有效利用城市绿地广场空间,在保证设施功能的前提下,实现设施的隐蔽化。如将水污染处理设施与绿地整合,做到设施的地下化和景观化,一方面可以利用城市绿地解决设施建设的问题,另一方面也可作为科普教育基地,实现城市绿地的多重功能。
(4)开展污水处理设施用地动态管控模式。在当前城市与水环境矛盾的当下,为快速有效解决水污染问题,需要建设一批排口型和分散型水污染处理设施,特别是应急型水污染处理设施。对于此类设施的规划管控,应在项目建设之初,全生命周期的考虑设施的功能,尽可能弹性适应水污染防控体系,在不同污染防控时间段,充分发挥设施功能。对于临时性处理设施,应在前期建设之初,要求水污染防治单位,制定系统方案,按照使用期限不超过两年为宜,明确设施发挥功能的时间期限,作为临时性用地予以支持。临时性设施应尽量选址在设施服务水系周边绿化空间或是污染产生地,以减少对城市其他区域的影响。
4结语
面对国内水污染防治新形势,应从污水处理设施用地建设指标审批和规划管理优化两方面着手,完善水污染治理体系,使其适应城市空间发展需求。对于设施用地空间控制,设施规模、处理工艺和处理对象均会影响用地指标,建议在总体规划阶段明确处理对象和处理规模,大致确定设施用地范围,在修建性详细规划阶段,推荐处理工艺,明确建设用地范围。对于设施用地规划管控,建议通过修建性详细规划的审批管理,实现用地的集约;通过加强水处理设施与其他市政设施以及绿地的协调,实现空间资源效益的最大化;建议通过设施和空间的动态管控模式,解决新增临时性污水处理设施空间难以协调的问题。
参考文献
[1]邓钦祖,赵远清,周克钊,等.污水处理厂用地情况分析及节地探讨[J].给水排水,2018,7(7):328-331.
[2]郑永鹏.基于案例的地下污水处理厂技术经济分析[J].城市道桥与防洪,2019,44(3):16-19.
[3]闫萍,戴慎志.集约用地背景下的市政基础设施整合规划研究[J].城市规划学刊,2010,186(1):109-115.
作者：姜勇 单位：武汉市规划研究院