朱石清¹，唐建國²

（1. 上海市水務局，上海 200040；2. 上海市排水管理處，上海 200001）

　　上海是中國最早建設近代排水設施的城市，140多年前就開始埋設排水管道，1921年建設了全國第一座污水處理廠。解放以后，特別是改革開放以來，市委、市政府十分重視本市的水環境治理，投入大量財力和物力，先后建成并投入使用了一大批污水治理設施，為改善上海的水環境質量提供了有力的保證。自行設計、施工、管理了一大批污水處理設施；完成了一大批科研和革新成果；培養了一大批水環境領域的技術人才。在污水處理、深海排放、檢查維護以及材料、設備等方面的國內外先進技術在上海均得到應用。無論是在建設方面，還是在運營方面均積累了豐富的經驗，同時也為全國污水處理同行提供了許多寶貴的經驗。目前又在污水處理市場化、產業化方面做了許多有益的探索和實踐。

　　1 歷史的回顧

　　上海市最早是在租界內采用化糞池處理生活污水。1921年在上海北區建設了第一座污水處理廠—北區污水處理廠，解放初期的運行規模達4700 m³/d，解放后經過數次擴建，在90年代初廢除時，其運行規模已達1.8萬m³/d。在1926年前后又建設了東區污水處理廠和西區污水處理廠，其中東區污水處理廠至今還在運行。五十年代配合居住區、工業區的建設，建造了曹楊、彭浦、閔行三座二級污水處理廠和東昌、日暉兩座一級污水處理廠。六十年代結合援外工程試驗建設了北郊污水處理廠。七十年代基于減少內河污染、充分利用大水體環境容量的思路，分別建成了南區污水輸送總管（南干線）和西區污水輸送干線（西干線），將污水分別輸送白龍港和石洞口，排放至長江，同時建設了嘉定污水處理廠。八十年代開始陸續建設規模較大的曲陽、天山、龍華及泗塘、吳淞、程橋、長橋4座污水處理（凈化）廠。隨著郊縣城市化的發展，上海郊縣也陸續建造了青浦、金山、朱涇、南匯周浦、奉賢南橋、松江、嘉定、安亭等多座污水處理廠。同時隨著歷史的變遷，陸續廢除一些設施老化，不堪重負的陳舊污水處理廠。九十年代上海主要建設了桃浦工業區污水處理廠和松江污水處理廠二期擴建。到二十世紀末全市擁有污水處理廠31座，設計規模為100.65萬m³/d，實際處理量為79.3萬m³/d。

　　特別值得一提的是，為解決黃浦江、蘇州河等河道的污染問題，上海市政府于1988年投資16億元人民幣（其中利用世界銀行貸款1.45億美元）進行合流污水治理一期工程的建設，該工程于1993年12月主體工程建成通水。在開工時，時任上海市市委書記的江澤民同志欣然揮毫，寫下了“決心把蘇州河治理好”的題詞。據環境監測，合流一期主體工程通水后，遏制了蘇州河水質惡化的勢頭，并有改善。1994年三季度蘇州河市區段水質中的主要污染指標低于1992年同期水平。1994年底起，蘇州河水色由黑轉灰，沿河單位、居民反映原有的臭味明顯減少。正是截流了蘇州河流域140萬m³/d的污水，為以治水為核心的蘇州河整治提供了基本前提；同時，蘇州河整治一期的兩港截流工程、二期的雨水放江削減工程，或是利用了合流一期的旱天時富裕容量，或是利用時間差調節接納污水能力，都依托于合流一期工程。

表1  已建分散污水處理廠情況

　　上海市污水治理二期工程是繼一期工程之后，又一大型環境保護項目，也是二十世紀末國內利用世界銀行貸款建設的最大污水治理工程項目。工程投資為48億元人民幣，其中利用世界銀行貸款2.5億美元。該工程于1997年6月開工，1999年12月主體工程建成通水，2000年4月投入試運行。這兩大工程的建成投入使用，不但為治理蘇州河，治理黃浦江奠定了基礎，而且也為上海城市污水治理的可持續發展創造了條件，目前建設的竹園第一污水處理廠和白龍港污水處理廠既是這兩大污水治理工程的延續，也是上海污水治理大踏步前進的基礎。在建設這兩大污水治理工程的基礎上，郊區也先后建設了奉賢星污水火排海（杭州灣）、南匯污水外排長江口、奉賢污水南排（杭州灣）等大型污水治理工程。

　　2 污水處理現狀

　　2003年上海污水產生量為530萬m³/d，污水治理率為62.8%。擁有34座污水處理廠（詳見表1），污水處理廠設計總規模為144.62萬m³/d，污水處理量為116.83萬m³/d，污水經二級污水處理廠的處理率為19.8%（扣除地下水滲入量后計）。

　　2.1 現狀格局

　　從二十世紀八十年代中期以來，市政府在污水治理方面投入了巨額資金，在污水治理、水環境整治方面取得了一定的成績，水環境面貌得到了改善，基本形成了西干線、合流一期干線、合流二期干線、奉賢星污水火排海、南匯污水外排長江口、奉賢污水南排六條干線為基礎的六大集中污水處理系統：即石洞口污水系統、竹園污水系統、白龍港污水系統、奉賢污水外排系統、星火工業區污水外排系統、南匯區污水外排系統與34座分散處理污水處理廠并存的格局，各系統情況詳見表2。

表2  集中污水處理設施情況

　　2.2 現狀特點

　　上海盡管二級生物處理污水處理廠已達34座，但大都規模小、建設年代早、工藝水平不能夠滿足目前出水水質標準的要求；污泥沒有達到穩定化、無害化、資源化的要求，具體表現在：

　　① 上海與國內一些城市和國外發達國家的差距

　　建設城市污水處理廠對改善城市水環境，保障城市社會經濟發展起著舉足輕重的作用。上海污水處理現狀與國外發達國家的差距主要表現在三個方面：一是在污水處理率上的差距，上海目前污水量已達530萬m³/d，進入二級污水處理廠處理的污水僅約為116.83萬m³/d，實際的二級處理率僅為19.8%左右。其不僅低于我國平均污水處理率水平，更低于國外發達國家的水平。在歐美、日本等發達國家污水已經得到了普遍處理，如美國平均一萬人一座污水處理廠，歐洲國家平均污水處理率達73%，國內北京和天津污水處理率也分別達32%和58%，對比情況詳見表3。二是在處理程度上的差距，上海目前污水處理主要以去除有機物（碳源）為主，尚不能達到國家新頒布《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）規定的要求；而國外發達國家已普遍進行除磷、脫氮，有的甚至以去除不可生化去除的COD為目標；三是在污泥減量化、穩定化、無害化方面的差距，上海目前污水處理過程產生的污泥，除個別污水處理廠經過了厭氧消化穩定，絕大部分僅做到了濃縮和機械脫水，甚至僅是濃縮，因而出廠污泥未加穩定和衛生化，含水率較高，體積大，其出路大多是濕污泥船運郊區做肥料或者填埋。近年來，由于化肥的使用及河道管理使該渠道受一定的限制，故污泥的出路是制約污水處理廠正常運行的因素之一；而國外發達國家對污水處理廠的污泥處理、處置系統的裝備，在20世紀60年代就已達到先進的成套化水平，目前如污泥消化系統設備、污泥濃縮脫水設備、污泥干燥焚化設備、沼氣綜合利用設備、污泥高溫堆肥系統裝備以及污泥固化工業利用技術與設備、濕式氧化技術等均得到了較廣泛的應用。

表3  國內外污水處理率情況一覽表

　　② 現有中小型污水處理廠的改造

　　由于水環境污染和水質富營養化問題的尖銳化以及公眾環境意識的增強，迫使越來越多的國家和地區制定嚴格的污水處理和排放標準，其涉及的水質控制標準、內容和數值不斷改進，而且越來越嚴。我國2003年7月1日將開始實施的國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002），對城鎮二級污水處理廠的排放水質不僅有更加明確和詳細的規定，而且要求出水進行消毒，污泥進行穩定，臭氣和噪音要達標。上海市區現共有污水處理廠34座，均采用生物法工藝。除兩座廠為新建廠外，這些污水處理廠，特別是中心城的污水處理廠，因建設年代久、設備陳舊、設施老化，而且按照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002），大部分污水處理廠出水指標總磷和氨氮不能滿足要求；污泥處理指標、臭氣、噪聲指標、出水在線監測也不能滿足新頒標準的要求。這就意味著我市現有污水處理廠將需要全面改造。其需要的投入將是巨大的，而且隨著城市的發展，許多污水處理廠被包圍在市區建筑群之中，這不僅對周圍環境有一定的影響，而且給改造、擴建（用地）帶來很多困難。

　　③ 污水治理設施需進一步合理布局和建設

　　隨著城市化進程的不斷加快，上海郊區一些城市化地區、集鎮，人口和工業不斷集中，污水的排放量也隨之增加。由于污水收集和處理措施不完善或者能力不足，不僅造成本身的環境污染日益嚴重，而且成為區域性水環境的重要污染源。上海目前除中心城、寶山、閔行及嘉定地區污水系統的設施規模超過污水量規模外，其余地區污水系統設施規模均不能夠滿足現有污水產生量的要求，所以污水系統的設施在空間分布不均勻。而且即便是中心城內，污水系統設施分布也不均勻。加之由于產業結構、工業布局、行政區劃的調整、污水量規模的修正，我市排水系統和污水處理設施的布局需進一步調整和建設。

　　3 上海市污水處理規劃設想

　　為了和國際化大都市相適應，上海在2001年重新修編了《上海市污水處理專業規劃》。規劃成果反映了以下特點：在水資源和水污染源普查的基礎上，理清和核實了本市污水系統的現狀；供水、排水和水利系統考慮，科學預測污水量，優化了截污治污處理設施的布局；注重工程效益，完善收集系統，發揮現有設施效益，減少污水直排水體污染；科學、合理利用水體自凈能力，提高水體景觀水平和水源地的安全；從實際出發，實行分流制為主體與合流制并存的排水體制；妥善處置污泥，減少二次污染；評價指標體系體現了國際現代化大都市水平。

　　3.1 規劃的指導思想、規劃方針、規劃目標

　　① 指導思想

　　為實現上海市城市總體規劃服務，“安全、資源、環境”三位一體，建立完善的城市污水系統，逐步實現水資源的有效利用，支持上海社會經濟的持續發展，優化城市綜合發展環境，提高上海的城市綜合競爭力。

　　② 規劃方針

　　以“三個提高、二個加強、一個利用”為核心，全面規劃，遠近結合，突出重點，分步實施。提高污水收集率、提高污水處理率、提高處理設施利用率，實現工程效益，體現服務水平；加強水源保護力度、加強中心城區河道治理力度，確保水源地安全，改善城市水域的景觀水平；科學、合理、適度利用水體自凈能力，達到治理污水和有效利用水資源的目的。

　　③ 規劃目標

　　近期至2005年：污水收集率70%，污水處理率70%，設施利用率75%；污泥穩定減量化率70%，從源頭抓起，盡可能實現污泥的資源化利用。

　　中期至2010年：污水收集率80%，污水處理率80%，設施利用率80%；污泥穩定減量化率80%。

　　遠期至2020年：污水收集率90%，污水處理率90%，設施利用率90%；污泥穩定減量化率90%。

　　3.2 污水量預測

　　根據上海市的城市總體規劃，人口規模和發展及城市用水量情況，預測上海市各期污水量情況如表4所示。

表4  納入污水系統的污水量預測

　　到2020年，進入上海城市污水系統的污水量為588萬m³/d。

　　3.3 規劃污水系統布局及方案

　　污水量分布對污水系統的規劃至為重要，多年的建設，已基本形成了上海的污水處理格局。按統一規劃，分期實施的原則，同時考慮城市給水水源、岸灘功能布局、長江口河道整治、水文條件及環境容量、現有外排設施情況等因素進行綜合分析、比較，將上海污水治理系統劃分成6個片區。這6個片區分別是：

　　① 石洞口片區：合流一期以北地區，西至寶山區界、東北為長江。分屬寶山區、閘北區、普陀區、及嘉定區的南翔、江橋地區。

　　② 竹園片區：石洞口片區以南，浦西蘇州河、浦東趙家溝及合流一期以北地區（含合流一期）。分屬楊浦、虹口、黃埔、閘北、普陀、靜安、長寧及浦東新區。

　　③ 白龍港片區：竹園片區以南，西至閔行區界，南為閔行區界及南匯周祝公路，東至長江。分屬黃埔、靜安、盧灣、徐匯、長寧、閔行區、浦東新區及南匯區。

　　④ 杭州灣沿岸片區：杭州灣沿岸地區，分屬金山、奉賢、南匯區。

　　⑤ 嘉定及黃浦江上游片區：分屬青浦、松江、金山、嘉定區。

　　⑥ 長江三島片區：分屬崇明縣、寶山區。

　　上海的城市污水治理形式主要由集中處理外排系統和分散就地處理系統兩部分組成。

　　除了中心城的“三線三廠”集中處理格局外。中心城及新城、中心鎮、集鎮還有一些分散處理的污水治理設施。其中，中心城共有12座污水處理廠，這12座污水廠規劃去向應根據上海市的總體規劃進行綜合考慮確定。對那些靠近污水排放系統總管、周圍環境要求高、污水廠處理規模小、處理工藝落后、運行成本高、改造后投資效益差、處理效率低的污水處理廠，應予以廢棄。中心城保留的分散污水處理設施規模約40萬m³/d。新城、中心鎮、集鎮地區除原來已建的污水處理廠規模在2000m³/d以上予以保留，同時，對目前尚未解決污水出路的地區在規劃上進行總體布局，黃浦江上游地區、長江三島地區以分散建設組團式污水處理廠為主，杭州灣片區則以處理外排長江、杭州灣為主，配以分散組團式污水處理廠為輔。

　　六個片區污水排放系統污水量分布詳見表5。

表5  六個片區污水排放系統一覽表

　　按照規劃，上海市在2005年前將有石洞口（40萬m³/d，兩級生物處理，該廠已投產）、竹園污水處理廠（170萬m³/d，一級強化處理）、白龍港污水處理廠（120萬m³/d，一級強化處理）和20余座區縣集鎮污水處理廠建成，增加設計規模454.2萬m³/d，污水處理廠數量將達到42座，屆時上海的污水處理率將達到70%，詳見表6。

表6  實現污水處理率分年度目標

　　按照規劃，污泥減量化、穩定化、無害化處理率要求達到70%。為了實現這一目標，我市結合《上海市（2003～2005年）環境保護和建設行動計劃》等正在建設和改造一批污泥處理處置項目。

　　上海2003年包括外排干線輸送的污水治理率為62.8%，其中二級生物處理率為19.8%。2005年實現污水處理率70%，由于屆時污水處理率是指采用一級化學強化以上的處理，所以70%不但是數量上的提高，更是處理質量上的提高。加之屆時污泥得到同步減量化、穩定化和無害化，所以2005年后我市的污水處理將能夠基本實現滿足國家新頒《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的目標。

　　4 依靠科技進步，推動上海市污水處理事業的發展

　　針對上海市在城市化和工業化進程中出現的水體污染，甚至嚴重污染和水質富營養化（氮、磷污染）、分流制和合流制并存，但分流制地區雨污混接嚴重、雨季有大量雨污混合水溢流至內河水體、分散處理和集中處理并存，但污水處理率比較低、污水處理廠污泥尚未得到妥善處理、具有大水體可以利用，經一定程度處理的污水通過深水排放管排入大水體中、市區污水處理廠處理達標和擴容改造用地困難等問題，圍繞我市污水的水質、水量、排放條件等特點，在已有成熟技術的基礎上，《上海市排水行業（2002 ~ 2020）技術進步規劃》提出污水處理和污泥處理方面的技術進步的主攻方向是：

　　① 以研究開發和攻克關鍵技術、著重提高處理率、處理效率、處理功能、處理性能，降低工程投資、能耗和運行費用為突破口；

　　② 探索適合上海地區水質特點、內河和外排不同水質要求、分散和集中不同規模等級的高效低耗的城市污水組合式處理工藝；

　　③ 高性能的除磷脫氮技術；污泥減量、穩定、無害化處理和處置技術的主攻方向；

　　④ 結合有代表性區域的污水處理廠建設和運行，建立示范性工程，形成一套高效低耗的污水處理、污泥處理工程建設和運行集成化技術及示范；

　　⑤ 提高現有污水處理廠自動化控制水平，提高污水處理技術和管理水平。

　　5 對近期排水工程的幾點思考

　　① 完善污水總管系統，解決中心城現存空白地塊污水出路問題

　　近期至2005年，污水治理重點以改善上海市蘇州河、黃浦江中上游水質為目標，提高污水收集率，建成白龍港、竹園第一一級強化污水處理廠，完善白龍港污水排放系統收集管網，建設污水治理三期工程，初步形成中心城區污水輸送和排放系統的框架。加快中心城內污水處理廠的達標改造及地區污水收集系統的建設，以提高城市水環境質量。

　　② 減少市政管網雨污水管道混接

　　目前中心城合流管及污水管全長2430 km，污水管網的普及率約為64%。已建67個分流制排水系統中有39個排水系統的40座雨水泵站存在雨污水混接現象，泄水面積約104.49 km²，混接的旱流污水量約為41.69萬m³/d。中心城內環線與外環線間及外環線外仍有相當地區污水系統屬空白，地區污水隨意排放河道及混接雨水管道現象較為嚴重，影響了水域環境和地區投資環境。

　　雨污混接方式主要有建筑物內部洗滌水接入雨水管、建筑物污、廢水出戶管接入雨水管、街坊化糞池出水管接入雨水管、市政污水管接入雨水管等，其中街坊內部的混接現象最為嚴重，是改造的難點和重點。

　　減少雨污混接對河道的污染，近期可在分流制排水系統的雨水泵站內增設截流設施，旱季將混接的旱流污水全部截流，納入污水排放系統處理后排放；遠期這些截流設施可作為分流制排水系統初期雨水截流設施的組成部分予以保留。目前正在對梅隴、長橋兩個排水系統進行雨污混接改造試點，改造后兩個系統將成為完全分流制系統。結合試點成果，逐步將改造其它未完全分流的分流制排水系統，進一步解決雨季仍有部分旱流污水隨雨水排放河道的現象。

　　③ 合流制系統初期雨水的影響應引起關注

　　目前上海市已建合流制排水系統67個，泄水面積115 km²，雖然合流一期、污水二期工程對旱流污水和初期雨水進行了截流，但合流一期截流倍數（總管1.5倍）過小，另外兩港地區雨天截流污水近期無出路（旱流污水暫進合流一期過渡），一旦下雨，溢流的合流污水仍對蘇州河、黃浦江水體造成污染。

　　對于合流制排水系統，提高截流倍數和增加截流量，可以有效地減少溢流次數和合流污水直接污染水體。通過增大截流泵、改造、增加截流支管等方法可將截流量提高，減少雨天溢流次數和溢流量。此外還可采用建造合流污水池的方法，如合流污水截留池，將降雨初期超出截流量的合流污水暫時貯存起來，待旱季污水系統設施空余時，納入污水系統處理后排放；合流污水溢流池，將降雨初期超出截流量的合流污水暫時貯存起來，進行沉淀處理，沉淀后的上清液溢流到水體。對于完全分流制排水系統，雖然泄入水體是雨水，但污染負荷仍然很高，有條件的地區也可建造雨水凈化池，將初期雨水經過沉淀后再排入水體。

　　近期結合蘇州河環境綜合整治二期工程的建設，選擇夢清園、昌平、成都、芙蓉江等排水泵站進行試點，先做小型合流污水截留池，貯存超過截流量的合流污水，為上海在處理初期雨水方面積累經驗。

　　④ 污水處理廠污泥的處理處置

　　正在興建的白龍港和竹園第一污水處理廠建成后，每天將產生近600噸干重的污泥。污泥處理處置不當，將造成嚴重的二次污染。應盡快探索、開發污泥處理、處置的途徑和方法，加快污泥處理、處置的投入，兼顧環境效益與經濟效益，使污泥的產生、處置與環境保護之間達到平衡，逐步實現污泥的減量化、無害化、穩定化和資源化。

　　結合上海污水治理系統的布局，確定污泥處理、處置的基本原則：以集約化處理為主，分散處理為輔，近遠期結合，分期、分步實施，污泥處置方式為“填埋一點，焚燒一點，利用一點”，處置方式決定處理方法和處理程度。

　　當用地緊張、污泥中有毒有害物質含量較高，難以填埋，也無法綜合利用時，可以考慮污泥的焚燒。城市二級污水處理廠污泥具有較高的熱值，在一定的含水率以下，可以自持燃燒。焚燒能最大限度地對污泥進行減量，燃燒產生的熱量可以用于干燥濕污泥，也可以作為其它能源被再利用。燃燒場應遠離城市中心城區，并應嚴格控制尾氣成分，達標排放。

　　由于污泥填埋具有投資省，實施快，方法簡單，處理規模大等特點，近期填埋將是上海市污泥處理、處置臨時方法之一。為避免污泥填埋對地下水、土壤等造成二次污染，應選擇污泥穩定化后衛生填埋或安全填埋，并結合灘涂規劃，選擇填埋場位置。

　　污泥的綜合利用因其兼顧了環境生態效益和處理、處置成本等經濟效益，是一種較好的方法。污泥的綜合利用，必須經過無害化和穩定化。結合上海的實際情況，可采用厭氧消化+干化的方案，通過消化回收部分能源，作為干化的能源需要；可在填埋前采取加速穩定無害的措施，填埋若干年后，將污泥挖出進行綜合利用；可采用污泥熔融技術，建設污泥發電廠等。污泥綜合利用的出路，可用于垃圾填埋場的覆蓋土、園林綠化的介質土、污泥有機肥的原料、鹽堿地改良、灘涂填土和制作建材等。

　　⑤ 以治水為中心，加強源頭管理

　　以治水為中心，采取截污、調水、清淤、治岸和長效管理、完善機制等綜合治理措施，改善水環境質量；區縣政府應重視地區收集系統的建設，提高污水收集率，減少污水直排、雨污混接的現象；探索從排水戶到污水廠一體化系統管理的新機制。

　　經過20年的努力，上海污水系統的整體水平將有大幅度的提高，達到現代化國際大都市同類水平。市區主要河道全面消除黑臭，水環境功能區水質全面達標，河中有魚，水景怡人，形成良好的生態環境。