在前不久舉辦的清華大學(xué)工程博士高峰論壇上， 地下污水處理廠(chǎng)建設成為熱議話(huà)題。污水處理專(zhuān)家結合工程案例， 從不同的角度分析了地下污水處理廠(chǎng)建設的利弊。
工藝： 兼顧各專(zhuān)業(yè)需求
全地下式污水處理廠(chǎng)的操作層位于地下， 布置緊湊、節省占地， 地上景觀(guān)效果好， 但現實(shí)問(wèn)題不容回避， 比如通風(fēng)問(wèn)題、消防問(wèn)題、防洪問(wèn)題、運輸問(wèn)題、設備檢修以及以后改造擴建問(wèn)題。北京市政設計研究總院有限公司副總工程師程樹(shù)輝認為， 由于地下式污水處理廠(chǎng)的特點(diǎn)（投資高、實(shí)施難度大、運行管理不便、改擴建難度大）， 使得工藝之外的其他因素在設計中的權重大幅提升， 需轉變以工藝專(zhuān)業(yè)為主導的設計理念， 在保證工藝前提下， 盡可能多地兼顧各專(zhuān)業(yè)需求。以地下式污水處理廠(chǎng)工藝設計來(lái)說(shuō)， 處理工藝是基礎， 設計參數為核心， 池型選擇做優(yōu)化， 輔助系統求簡(jiǎn)化。這類(lèi)廠(chǎng)結構復雜、管線(xiàn)密集， 各專(zhuān)業(yè)在有限空間內實(shí)現各自功能， 不同于以往的專(zhuān)業(yè)配合， 必須采用新的設計手段， 也是適應大數據時(shí)代發(fā)展的要求。比如豎向設計與平面布局要有機結合， 同時(shí)注意防洪設計、通風(fēng)設計、消防設計以及發(fā)生運行事故時(shí)的應急處理。
鑒于地下式污水處理廠(chǎng)的特殊性， 采用數字化的設計手段， 對于提高設計效率、優(yōu)化設計成果、控制工程投資、指導施工監理、方便運行管理都具有獨特的優(yōu)勢。多維的數據支持， 特別適合集中化程度很高的地下式污水處理廠(chǎng)。如采用BIM+三維有限元結構計算。地下式污水處理廠(chǎng)箱體結構較為復雜且工程混凝土用量巨大， 采用傳統的拆分構件的計算模式無(wú)法準確協(xié)調各相連構件的互相影響， 在構件拆分和邊界條件的確定中也難以與實(shí)際受力情況協(xié)調一致， 從而造成較大的設計誤差， 可能存在部分構件的受力考慮不足的現象， 造成設計隱患。所以將整體模型導入三維有限元計算軟件進(jìn)行三維整體計算， 各結構單元之間的內力可以相互協(xié)調， 避免傳統單獨構件計算的種種弊端。此外通過(guò)CFD （計算流體動(dòng)力學(xué)） 模擬優(yōu)化， 可以對池內不同水深的流速分布進(jìn)行分析， 優(yōu)化攪拌器位置、功率， 調整池體形狀， 長(cháng)寬比、減少污泥淤積。
出水： 河流重要生態(tài)補水
中國水環(huán)境集團董事長(cháng)侯鋒認為， 地下污水處理廠(chǎng)建設很好地體現了環(huán)境友好、土地節約和資源利用。高品質(zhì)出水是下沉式污水處理系統對水環(huán)境治理的重要作用。表現在除外源截污治污與內源清淤外， 可以向河流提供高質(zhì)量的生態(tài)補水且大幅削減外源污染負荷， 解決臭氣、噪聲等問(wèn)題， 可與周邊城市建成區協(xié)調融合。把一個(gè)穩定的資源即處理后的城市污水， 轉化成對河流生態(tài)修復、恢復自然凈化能力有用的水， 這是不少城市污水處理廠(chǎng)應該發(fā)揮的重要作用。以貴州省貴陽(yáng)市青山下沉式再生水廠(chǎng)為例，它是南明河流域綜合整治配套工程， 因選用下沉式模式， 水廠(chǎng)造價(jià)比傳統地面廠(chǎng)高約80%， 但因其環(huán)境友好、土地節約、資源利用的優(yōu)點(diǎn)， 大大節省土地與管網(wǎng)費用， 總投資較傳統地面廠(chǎng)節省3.32 億元。其出水水質(zhì)指標（COD、氨氮、總磷） 達地表水IV 類(lèi)水體水質(zhì)標準， 其余水質(zhì)指標達到一級A 標準， 尾水用于南明河河道景觀(guān)生態(tài)補水。節約衛生防護帶用地207 畝（按《城市排水工程規劃規范（GB50318-2000）》300 米防護距離）， 節省征地費用1.04 億元（按50 萬(wàn)元/畝）。地面置換一座景觀(guān)活水公園， 提升了土地利用價(jià)值； 污水就近收集處理、就地回用， 與原規劃20 公里外建設同等規模污水處理廠(chǎng)相比，節省污水收集管網(wǎng)投資2 億元（按1000 萬(wàn)元/公里）， 節省再生水回用管網(wǎng)投資1.8 億元（按900萬(wàn)元/公里）， 同時(shí)也節省了再生水回用管網(wǎng)運行費用。
地下污水處理廠(chǎng)節省廠(chǎng)區邊界環(huán)境衛生防護距離（300 米） 的占地， 且高品質(zhì)出水可就地河道補水， 節省水資源費用與再生水管網(wǎng)敷設成本， 地面景觀(guān)與商業(yè)協(xié)同， 提升了區域環(huán)境質(zhì)量。但是地下污水處理廠(chǎng)建設目前還需要解決工藝優(yōu)化問(wèn)題。侯鋒認為， 一要通過(guò)高效低成本的新技術(shù)新工藝的應用， 進(jìn)一步縮小占地， 節省投資， 使其土地節約的特點(diǎn)更加突出， 比傳統地面廠(chǎng)更具競爭力。二要解決污水處理系統的安全問(wèn)題、防洪排澇問(wèn)題、防爆問(wèn)題， 地面景觀(guān)公園等公共設施如何與生產(chǎn)設施進(jìn)行人性化的有效隔離。三要盡快制定針對地下污水處理廠(chǎng)設計、施工、運營(yíng)的相關(guān)標準、技術(shù)規范， 如明確地下污水處理廠(chǎng)區消防標準等。
廠(chǎng)建： 產(chǎn)學(xué)研用實(shí)踐創(chuàng )新平臺
根據城市污水處理廠(chǎng)提標、改擴建要求， 要因地制宜采用不同的建設模式與技術(shù)路線(xiàn)。桑德國際執行董事張景志認為， 應將地下污水廠(chǎng)作為產(chǎn)、學(xué)、研、用全方位聯(lián)合開(kāi)發(fā)實(shí)踐平臺， 強化工程性實(shí)驗研究， 持續加大應用性、改進(jìn)型研究。
以肖家河污水處理廠(chǎng)為例， 其建成于2002年， 是北京市首家由民營(yíng)企業(yè)投資建設的BOT項目。2013 年， 北京市“污水治理三年行動(dòng)方案” 正式發(fā)布， 提出升級改造要求， 即在不新增占地的情況下， 將日處理規模由2 萬(wàn)噸提高到8萬(wàn)噸， 改造后出水水質(zhì)主要指標滿(mǎn)足地表水IV類(lèi)水體標準， 并提供優(yōu)質(zhì)、安全的再生水源， 要實(shí)現“不增加一寸土地， 處理能力增４ 倍， 升級改造不停運” 的目標。
該項目難點(diǎn)包括： 污水處理廠(chǎng)占地面積小，僅為22000 平方米， 改造用地非常緊張； 冬季水溫低， 進(jìn)水氨氮含量指標高、碳源較低， 不利于脫氮， 需考慮與原廠(chǎng)工藝銜接。如何盡可能利用原有設施， 優(yōu)化改造設計是個(gè)很大的挑戰。為了改造期間不停水、保證污水處理廠(chǎng)的連續運行，減少改造期間的環(huán)境污染， 污水處理廠(chǎng)改造采用半地下式， 即污水處理系統的構筑物均建于地下， 生產(chǎn)性建筑物及辦公、生活區統一建于地上。
肖家河污水處理廠(chǎng)升級改造項目將處理水量從2 萬(wàn)噸/日提高到8 萬(wàn)噸/日， 項目占地22000平方米， 比標準占地節約了62000 平方米， 土地費用節約近10 億元； 項目采用自主研發(fā)的節能型MBR 工藝， 在保證處理效果與膜沖刷效果的前提下， 可節省膜系統風(fēng)機能耗30%~50％； 出水采用臭氧紫外聯(lián)合氧化消毒方式， 并設有臭氣收集與生物除臭裝置。項目建成投產(chǎn)后， 為清河上游每天補給8 萬(wàn)噸再生水， 為河道景觀(guān)和沿岸綠化等用水提供水源， 并為周邊單位提供再生用水。由于該廠(chǎng)采用半地下式設計， 所有構筑物全封閉， 對環(huán)境的有害影響降至最低， 建成后廠(chǎng)區綠化率大于30%， 環(huán)境優(yōu)美。該項目的建設為提標擴建需求迫切、但用地緊張的污水處理廠(chǎng)建設提供了一個(gè)樣本?？傊?， 從技術(shù)角度看， 城市地下式污水處理廠(chǎng)優(yōu)缺點(diǎn)并存， 應綜合各方面因素（土地價(jià)值、周邊環(huán)境等）， 在全地下、半地下、地埋等形式空間， 尋找一個(gè)最佳方案。
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