基于面板数据分析的广州市生活污水处理现状与对策研究

王剑斌 琚鸿

摘 要：在面板数据分析的基础上剖析广州市生活污水处理的现状和问题。结果显示，广州市常住人口数量、污水处理能力和排水管道长度均呈现出较快的上升趋势。从全市尺度看，污水处理能力缺口已逐渐缩小，但各区域污水处理能力发展仍呈现出不平衡不充分状态。其中白云区缺口最大，达42.8万 t/d。广州市生活污水收集率、城镇化率并不高，进水污染物浓度偏低，污水处理效能未能有最大限度的发挥，生活污水处理提质增效任重道远。5个城市中广州市排水管道长度、人均排水管道长度排名首位，但生活污水处理厂设计处理能力和排水管道密度仅处于中游水平。本研究同时提出了广州市提升水环境质量针对性对策，为“十四五”加强广州市水生态环境保护，深入打好水污染防治攻坚战提供支撑。

关键词：面板数据；生活污水处理；排水管道；收集率；效能；节水城市；广州

中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1673-9655（2023）01-00-08

0 引言

近年来，广州市水污染防治工作得以大力推进，水环境质量得到明显改善。2020年，全市13个考核断面水质总体同比改善并全部达标，地表水水质优良断面比例达到76.9%，主要劣Ⅴ类水体断面首次实现全部清零，147条黑臭水体全部消除黑臭。2021年地表水环境质量持续稳步向好，16个国考省考断面水质全面达标，地表水水质优良断面比例 81.3%，同比提升 4.4个百分点，劣Ⅴ类水体（断面）比例保持为0；13条主要河流（段）水质以优良为主；8条入海河流水质全部优良。然而对标美丽广州建设生态环境目标以及人民群众对优质生态环境的期待仍任重道远。广州市重点流域部分一级支流水质仍为劣Ⅴ类，优良水体水质达标基础不牢固，城镇污水处理提质增效及排水单元达标工作还需继续深入；农业面源污染、涉河违建还需加强整治，“散乱污”工业企业整治成效还需加强巩固。

王平等人[1]结合云南省第二次污染源普查成果，分别从治理水平、城镇人口与城镇污水设计处理能力、生活供水量和生活污水处理量关系等方面探讨了污水处理设施分布不平衡及能力建设不足等问题，然而并未见有针对某一特定城市（尤其是超大城市或一线城市）采用更加详实深入的面板数据进行详细分析的相关报道。为此，本研究选择广州市污水处理的维度，在面板数据分析的基础上剖析全市污水处理的现状，为广州市提升水环境质量提出更具可行性和针对性的对策，同时与4个国内先进城市进行横向对比，为“十四五”广州市加强水生态环境保护、深入打好水污染防治攻坚战提供坚实保障。

1 方法

（1）设定参数统计

以广州市2005—2021年统计数据为基础，表征污水设计处理能力和排水管网长度，说清广州市当前污水处理及能力现状。同时，以广州市第二次污染源普查成果中的广州市人均日生活用水量数据为基准，计算得出全市及各行政区污水处理需求量，分析其与污水处理厂设计处理能力之间的差距。

（2）横向对比

利用国内5个城市的统计年鉴数据，比对广州市在5个城市中的污水处理状况。

2 结果与分析

2. 1 现状及变化

（1）总体变化

统计数据显示，广州市常住人口数量、污水处理能力和排水管道长度均呈现出较快的上升趋势。2005年，广州市常住人口为950万人，排水管道长度为4827 km，污水设计处理能力为183万t/d；2021年，常住人口增长至1881万人，排水管道长度增长至40497 km，污水设计处理能力为721万t/d，

分别增长98%、739%和294%，排水管道长度和污水处理能力增长尤为显著。

（2）增长率变化

排水管道长度增长率与常住人口数量增长率的比较见图2。排水管道长度和污水处理能力年增长率波动较大，但整体而言，上述两者增长率普遍高于常住人口数量增长率。在2008—2010年（广州亚运会周期内），排水管道长度和污水处理能力提升较快，特别是2010年排水管道长度同比上升约27%，污水设计处理能力同比上升约50%，而常住人口数量增长率仅有7%。

（3）人均变化

以排水管道长度/常住人口（即人均排水管道长度）以及污水处理能力/常住人口（即人均污水处理能力）为纵坐标作图，结果如图3所示。人均排水管道长度在2010年以前呈缓慢增长态势，2010年有较为明显的提升，而后保持一定的上升態势。2021年，人均排水管道长度均达

21.5 km/万人，约是2015年的4.2倍。人均污水处理能力则在2015年及之前增长不明显，在2016年才表现出较快的增长。2021年人均污水处理能力为0.38 t/（人·d），是2005年的2倍。相对而言，人均排水管道增长更快。

2. 2 污水处理需求统计分析

（1）全市

根据广州市统计年鉴，广州市2019年人均日生活用水量为263.86 L；根据广州市第二次全国污染源普查结果，广州市人均日生活用水量为314.61 L，均比王湘晋[2]等人研究得出华南地区人均日生活用水量170～190 L要高出不少，这无疑会让重度缺水的广州[3]捉襟见肘。为了能最大限度地估算当年污水处理需求量，以人均日生活用水量为314.61 L为基准，污水收集率为100%、广州市常住人口数量以及污水处理厂设计处理能力（满负荷运行）进行测算。2005—2021年当年污水处理需求量以及当年污水处理厂设计处理能力关系见图4和图5。

由图可知，随着广州市常住人口的逐年增加和广州市对污水处理的重视及加大投入，污水处理需求量和污水处理厂设计处理能力总体呈稳步上升趋势。2005—2009年，广州市污水处理厂设计处理能力存在较大缺口，缺口达100万t/d以上。而2010—2011年，缺口大幅缩小，仅有10余万t/d

的缺口。事实上，2010年对于广州市而言是个特殊的年份。2010年广州市举办了第十六届亚运会和亚残运会。乘着亚运会的东风，广州市提出“以大干促大变迎亚运”的方针，着重加大了空气环境、水环境、交通环境、人居环境等环境综合整治力度。藉此，2010—2011年广州市污水处理厂设计处理能力大幅提升。2012—2021年，广州市污水处理厂设计处理能力继续提升，其盈余亦稳步增长。2021年，当年污水处理厂设计处理能力盈余129万t/d。总体而言，从全市尺度看，污水处理能力缺口已被逐步填补。

（2）各行政区

以2015—2021年数据探究各行政区的污水处理需求量的变化，因越秀、荔湾、天河和海珠四区生活污水通常为中心城区内收集处理，因此将上述四区合并统计，详见图6。单个行政区而言，白云区一直是污水处理需求最旺盛的行政区，这也是由于白云区的常住人口数量最多。中心城区由于较大的常住人口数量，其产生的污水处理需要也较大。

以2020年为例，分析广州市各区污水处理需求量和污水处理厂设计处理能力之间的差距，结果如图7、图8所示。单个行政区而言，白云区和番禺区2020年污水处理厂设计处理能力最大，分别为75.0万t/d和61.0万t/d。而中心城区的处理能力达到245万t/d。从各区域的污水处理厂设计处理能力来看，污水处理能力发展不平衡。中心城区处理能力最大，白云区、番禺区相对较高，从化区、南沙区、增城等区较小。但白云、番禺、从化、南沙、增城等5个区的污水处理需求量均大于其污水处理能力，存在不同程度的处理缺口。其中，白云区缺口最大，达42.8万t/d，缺口率达36.3%；从化区缺口率最大，达到43.8%。花都区、黄埔区和中心城区则存在不同程度的盈余。其中，中心城区盈余最大，达45.6万t/d；黄埔区盈余率最高，为47.1%。

因此，各区域污水处理能力发展仍呈现出不平衡不充分状态。

（3）生活污水集中收集率

虽然在广州市统计年鉴等相关资料中广州市目前暂时并未公布生活污水集中收集率，但《广州市城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019—2021年）》提出，2019—2021年，城市生活污水集中收集率分别达到74.5%、76%和80%。《广州市污水系统总体规划（2021—2035年）》（征求意见稿）中规划到2035年城市生活污水集中收集率达到90%。可见，在2021年排水管道长度达40497 km、污水设计处理能力达721 t/d的情况下，生活污水集中收集率目标仍然只能设定为80%左右。即使到2035年城市生活污水集中收集率也仅有90%。生活污水处理提质增效仍任重而道远。

（4）污水处理厂进水氨氮浓度

表1展示了2020年广州市52家污水处理厂进水氨氮浓度及其设计能力。其中，43家污水处理厂进水氨氮浓度不足20 mg/L。进水氨氮浓度偏低的43家污水处理厂，占2020年52家污水处理厂的82.7%，而这43家设计处理能力总和达533.48万 t/d，是广州市2020年污水处理厂设计处理能力的95.1%。城镇污水处理厂进水污染物浓度偏低，导致集中式污水处理设施的污染物削减效能有限，成为影响广州市污水处理效能的重要限制因素。

（5）常住人口城镇化率

数据显示，广州市的城镇化率自2006年以来处于持续提升阶段。2006年城镇化率为82.04%，2021年为86.46%，提升了4.42个百分点。但2020年广州市仍有14%左右的常住人口居住于农村，农村区域的污水收集、处理是当前广州市能否有效提升污水处理效能的限制性因素，农村区域的污水收集、处理等基础设施建设缺口还需进一步补齐。

2. 3 横向对比

为了更好地把握广州市污水处理厂和市内排水管道的建设和投入力度，选取上海市、北京市、深圳市和苏州市等四个国内相对发达城市进行对比，相关数据来源于上述4个城市2019年统计年鉴。

（1）GDP与土地面积

图10展示了5个城市2019年的GDP及其面积，图11展示了5个城市2019年的单位面积GDP产出和人均GDP。

北京市面积最大，深圳市面积最小（不含深汕合作区）。上海市GDP最高，达到了3.8万亿。而深圳市以1997 km2的面积（约为广州市的1/3.7倍）创造了2.7万亿的GDP（与广州市持平），同时以13.5亿/km2的单位面积GDP产出在5个城市中排名首位。另外，深圳市的人均GDP亦在5个城市中排名首位，而广州市则排在最后一名。由此可推論，广州市在污水处理厂和配套污水管网建设方面的投入相比于深圳市应存在较大财政压力。

（2）污水处理情况

5个城市中，广州市排水管道长度最长，基本与上海持平，约是深圳的1.9倍（但广州土地面积是深圳的3.7倍）。污水处理设计处理能力则是上海最高，北京次之，广州与深圳基本持平。

5个城市中，广州市人均市内排水管道长度最高，为18.8 km/万人，约为深圳市的1.7倍；而市内排水管道密度则是深圳市最高，达7.61 km/km2，约为广州市的2倍。

即广州市排水管道长度和人均市内排水管道长度虽在5个城市中最长，但污水处理厂设计处理能力和市内排水管道密度仅位于中游水平。

（3）人均生活用水量

无论是年鉴统计数据还是全国第二次污染源普查数据，广州市的人均每日生活用水量均是5个城市中最高的，这对于重度缺水的广州市而言无疑是很重要的限制发展因素。而更高的人均每日生活用水量意味着在同样人口数量的前提下，会产生更大的污水处理需求，继而导致在污水处理设施、排水官网等方面投入更多的资金。同时也反映出广州市节约用水工作还有较大提升空间。

3 对策建议

（1）继续加快污水处理厂建设营运，以满足极端条件下的污水溢流以及广州市常住人口持续增长的需求，特别是对白云、番禺、从化等三区污水处理能力进行针对性补齐。

（2）继续加快推进管网建设，提高污水收集率。加强农村、老旧城区和城乡结合部等薄弱地区的污水管网配套工程建设，逐步消除生活污水收集处理设施空白区，切实提高污水收集率。

（3）强化排水户源头管控。高标准、高质量分批加快推进改造合流渠箱、大力开展污水管网“挤外水”等措施，强化城镇污水厂氨氮、生化需氧量等主要污染物進水浓度的监控，提高污水处理厂污染物进水浓度，充分发挥城市生活污水处理厂污染物削减效能。

（4）统筹推进“一体化”模式。推行建管一体化、厂网一体化、城乡一体化模式，统筹各行政区污水收集、处理负荷，推进有条件的污水厂间实行互联互通、优化水量调度，强化污水溢流管控。

（5）大力推进节水城市建设。通过加大宣传、阶梯水价等方式不断强化水资源管理，减少水资源浪费，切实提高水资源利用率，营造规范合理的用水环境。

（6）摸清已建管网老旧破损等底数。强化管网运行维护，大力推进管网隐患修复和错混接整改，有效控制溢流污染，切实提高基础设施建设的经济性、精准性和有效性。

4 结论

广州市常住人口数量、污水处理能力和排水管道长度均呈现出较快的上升趋势。从全市尺度看，污水处理能力缺口已逐渐缩小，但各区域污水处理能力发展仍呈现出不平衡不充分状态。白云、番禺、从化、南沙、增城等5个区均存在不同程度的处理缺口。其中，白云区缺口最大，达42.8万t/d，缺口率达36.3%；从化区缺口率最大，达到43.8%；而中心城区则有盈余。

（2）广州市生活污水集中收集率、城镇化率并不高，进水污染物浓度偏低，污水处理效能未能有最大限度的发挥。生活污水处理提质增效任重道远。

（3）广州市排水管道长度、人均排水管道长度在5个城市中排名首位，但生活污水处理厂设计处理能力和排水管道密度则处于中游水平。广州市在生态环境保护方面的投入存在较大财政压力。

（4）应加快污水处理厂、污水管网等基础设施建设，摸清污水处理底数，系统谋划污水处理提质增效，大力推进节水城市建设，提高基础设施建设的经济性和有效性，为“十四五”广州市加强水生态环境保护、深入打好水污染防治攻坚战提供保障。

参考文献：

[1] 王平，顾济沧，刘艳，段友爱.云南省集中式污水处理设施现状分析与建议[J].资源节约与环保，2022（1）：63-66.DOI：10.16317/j.cnki.12-1377/x.2022.01.018.

[2] 王湘晋，许萍，师林蕊，石炼.城市居民家庭生活用水量及其时空差异性研究[J].给水排水，2021，57（7）：93-101.

[3] 吴盼，赵信文，顾涛，江拓，王旭升，冯雨晴.粤港澳大湾区水资源现状及其与社会经济协同演化趋势——与国际湾区对比研究[J/OL].中国地质：1-12[2021-08-10].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1167.P.20210527.1458.006.html.