摘要：論文首先闡述了城市集中式和分散式建設的優缺點，并基于污水集中或分散式建設的不同，采用布局規劃優化方法得到污水集中式、分散式兩方案，通過方案比選，說明優化方法可行，旨在通過實例分析，對城市污水處理廠的布局進行初步的探討，推動城市污水處理廠布局的理論研究和方法實踐的完善。
　　關鍵詞：城市污水處理集中式分散式
　　
　　城鎮污水處理設施是城市基礎設施的重要組成部分，是現代城市控制水體污染、改善城市水環境的有效保障體系，是維護和促進國民經濟發展，提高人們生活質量的重要基礎設施之一。推進污水處理及再生水回用是建設節約型社會的重要措施，污水處理廠建設便是各地污染物減排目標完成的強有力的保障措施。而要建設好城鎮的基礎設施，就必須首先開展科學嚴謹的規劃，并嚴格按照規劃進行建設。
　　1城市集中式及分散式污水廠建設相關概述
　　污水處理廠建設模式分為兩種：集中式建設和分散式建設。兩種建設模式各有優缺點，選擇哪種模式最合理，應視具體情況而定。污水集中式建設是指建立大型污水處理廠，將較大范圍內的污水統一收集再處理。污水分散式建設是指在相對較小的區域范圍內建設中小型污水處理廠。
　　1.1城市集中式污水廠建設的相關概述
　　污水的高度集中處理具有其不可取代的優越性，其不僅能保證建設資金的有效利用、降低處理能耗，而且能降低污水處理系統的運行管理難度。在世界范圍內，城市集中式污水廠應用極為廣泛，如在東京。東京是日本最大的城市，總人口為1200多萬人，市區面積538.3km2，城市污水總處理量為433萬（m3/d）。東京市區的23個行政區根據下水道的分布情況和污水在自然流狀態下容易集取的原則共分10個污水處理區域。表1東京的10個污水處理系統

　　　             　1）集中式污水廠建設優點
　　集中式的優點很多，特別是能對水廠或污水處理廠進行可靠且有效的管理和控制，既有利于用戶，也有利于環境保護。此外，為同一城區提供同樣的服務時，大型污水處理廠在單位水量投資和運行費方面較小型污水處理廠有明顯的優勢。從國內外大眾城市污水處理廠建設的歷史和經驗表明大型集中污水處理廠在治理水環境污染方面發揮著重要作用。
　　2）集中式建設的缺點
　　首先，集中式污水處理廠需要較大的工程費用來建立復雜的排水管網部分。在人口密度低的地區，這項投資將比整個污水處理廠的總投資高出一個數量級。特別是在農村地區，居住群比較分散，這項費用將更高；其次，建設集中式污水處理廠可以有效解決短期或者一定范圍內的污水處理問題，但是從長遠和全局角度看，必然會造成能量和物質損耗，即使是最有效的污水處理廠，也存在超過20％的氮、5％的磷以及超過90％的鉀流失；再次，各種廢水和雨水的混合導致污染物種類十分復雜，污染物質成分和濃度波動很大，有效去除污染物會變得比較困難，同時污水處理過程中產生的污泥污染很嚴重，多與致病生物、家用化學物、藥物和重金屬等有害物質混雜，要轉化為有用產品困難較大。最后，污水處理廠建設與城市新區的環保配套建設不能同步進行，特別是在城郊結合部，因市政管網不能到達，給污水集中處理造成困難，甚至造成新的污染。
　　1.2城市分散式污水廠建設的相關概述
　　一般來講，同一類型的排水工程，水量越小，單位水量的工程造價越大。所以，規劃應考慮大范圍或區域集中處理。但建設集中式的污水處理廠涉及到相當數量的管道和泵站，建設周期長，造價高，一般難以承受。可以適當縮小系統規模，可以爭取有限的資金建成初步系統。
　　1）分散式建設的優缺點。建設方式較靈活。每個鎮建一個污水處理廠，有利于污水處理廠的分期、分批建設。分散建設模式有利于污水就地回用，回用投資少，回用方式靈活，回用范圍廣、成本低。分散排水，對當地的防洪影響小。近期投資少，可操作性強。可以完全按照各鎮自己意愿進行規劃，選址容易。
　　2）污水處理廠分散式建設的缺點主要有以下幾點：污水廠數量多，總的運行成本偏高，總的占地面積較大，難以形成規模效益。污水廠建設的總投資較大，分散的污水廠有些設在居民區附近，人口稠密，衛生條件較差，各自為主，容易引起環境問題糾紛，尤其是在上下游之間的鎮區，不利于徹底解決水體污染問題。
　　1.3城市污水廠建設模式的確定
　　從污水處理廠集中式建設和分散式建設的分析來看，適度的集中建設模式具有規模效益，污水廠建設的總投資較少、運行成本較低、占地面積較少、所需管理人員少、運行維護管理較方便。因此，為了使污水處理廠建設經濟合理，本文在各區的范圍內收集各自的污水，并利用臨界距離的優化城市污水處理廠布局的方法盡量考慮在相鄰近的各區合并集中建設的可行性，在總體方案中比較分散建設模式和集中建設模式的優缺點，從而確定一個最合適的建設模式。第一步是分析各區獨立收集和處理污水的可能性；第二步是分析相鄰近的區在獨立收集污水的基礎上合并建設污水廠集中處理；第三步是對可實施性較強的方案進行比較，確定建設模式。總之，城鎮污水集中式建設與分散式建設各有特點，具體到某個城鎮應結合城鎮的經濟發展、城市建設、人民生活水平等城鎮發展狀況，因地制宜、因水制宜、因用制宜地選擇，規劃建設具有城鎮特點的污水處理系統，逐步緩解城鎮水危機。
　　2基于污水集中或分散式建設的實例分析
　　以某市為例，運用本文提出的污水處理廠的優化方法和理論，對該市污水處理廠的布局規劃進行研究。由于本課題沒有項目支撐，很多資料和數據難于獲得，旨在通過實例分析，對城市污水處理廠的布局進行初步的探討，推動城市污水處理廠布局的理論研究和方法實踐的完善。
　　2.1方案提出
　　在污水處理規模確定的基礎上，按污水集中式建設和分散式建設的不同，考慮地勢、行政區劃等因素，設計集中、分散和相對集中三種方案進行比較，并選出最優方案。根據污水處理廠分散式建設的優勢，采用污水處理廠布局規劃優化方法，合理重組各區設計方案一，其不是完全分散的，屬于污水的相對集中式處理。根據污水集中式處理的優勢，其能夠利用區域供水提供的有利收費條件以及能有針對性的解決重點環境問題，設計方案二。在每個區各建設一個污水處理廠確定方案三，屬于污水的分散式處理。

                                                     
                                                                                                                                                                                        　　
　　                                                                                         圖1實例草圖
　　1）方案一（相對集中式）。采用污水處理廠布局規劃優化方法，選擇污水相對集中式處理，在得到污水處理規模的基礎上，規劃以中、小型污水處理廠為主的污水處理系統。每個污水源的標高可以根據現存的下水道系統很容易地計算出來。最低處理廠的高程亦可以從區域地形圖中獲得，即根據區域地形圖，初步分析就非常準確。
　　2）方案二（集中式）。選擇污水集中式處理，規劃以大型污水處理廠為主的污水處理系統。故方案二在該市內設置一個污水廠，并將此污水廠位置布置在污水量最大的1區。污水廠的水量為各區的設計污水量之和。
　　3）方案三（分散式）。以每區各建一個污水處理廠作為第三方案，每個污水處理廠的污水量為各自的設計污水量。具體見表4.4。
　　2.2方案比選
　　1）環境效益
　　由于方案二須建設一個龐大的污水收集系統與污水處理廠相配套，必然造成污水收集系統的投資過高，進而造成污水收集系統建設嚴重滯后，嚴重影響污水處理廠的正常運行，而污水管網分期實施的結果將導致遠離污水處理廠地區的水環境污染問題近期不能得到很好的解決。方案三通常是各個地方政府為了各自的形象工程而采取的方案，對污水廠建設的重視程度必將高于對污水收集系統的建設，會帶來污水收集系統滯后的問題。故方案一的環境效益高于方案二和方案三。
　　2）經濟效益

表2 污水處理廠綜合指標

　　　　根據類似污水廠的工程經驗，方案一、三的污水收集系統投資以占污水處理系統建設總投資的60%計，由于集中污水處理廠需要設龐大的污水管網和多個中途提升泵站與之相配套，故方案二污水收集系統的投資以占污水處理系統建設總投資的70%計。由此計算三個方案的污水處理系統投資，方案一與方案二在污水廠和管網的總投資方面相差甚小，沒有優劣之分，分別為87245萬元和83353萬元，而方案三由于其過于密集的污水處理廠布置，使得總投資遠高于其他方案，為95009萬元。考察運行成本，雖然方案二的大型污水廠可以節省人工工資，但龐大的管網及多個污水提升泵站也需要高昂的維護費，而隨著污水廠自動化程度的逐漸提高，人工費方面的差異將越來越小。所以，總的來說方案一比其他兩方案的經濟效益好。
　　3）社會效益
　　隨著現今水環境污染問題的日益嚴重，給水水源正受到威脅，尋找新水源的重要性日益凸顯。由于污水水源充足可靠、回用水質能滿足需求、中水價格較低廉，所以無論在技術上，還是經濟上，污水回用都顯示出其在眾多新型水源中的分量。而污水分散式處理的最大優勢就在于城鎮污水就近處理后能就近回用，方案一和方案二可以依據各區的需要，建立相應的污水回用管道，將污水廠尾水回用至各個居民用戶具有一定的可行性。但方案二是集中式大型污水廠，通過這一個污水廠建立該市的污水回用管道就顯得十分不經濟，污水廠尾水回用僅能用于污水廠周邊城鎮，對于遠離污水廠地區，由于管網長，不經濟且回用水質易受污染，污水回用作為新水源幾乎不可能。
　　4）運行管理
　　影響污水處理廠運轉率的三大主要因素是：工程系統、運營費用及監控體制。污水集中式處理由于污水廠設置個數少，所以比分散式更易管理。但管理是人為因素占主導，只要管理方式恰當，無論是污水集中式處理或是污水分散式處理都可以很好的運行。
　　2.3最優方案確定
　　通過對環境效益、經濟效益和社會效益及運行管理等方面的比較，說明只要運行管理方式得當，方案一能在環境效益、經濟效益、社會效益等方面體現出優勢，故選擇第一方案為實施方案。
　　3結語
　　論文對城市污水處理廠集中式和分散式建設進行研究，污水的集中式處理與分散式處理的確定將決定排水分區的范圍及污水處理廠的規模，而污水處理廠的分散式處理更有利于污水回用，基于污水集中或分散式處理的不同，采用本文所提出的布局規劃優化方法得到集中式、相對集中式、分散式等三種方案，通過方案比選，說明優化方法可行，在運行管理方式得當的前提下，該市污水適宜相對集中式處理，即相對集中的建立中、小型污水處理廠。
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