在前不久舉辦的清華大學工程博士高峰論壇上， 地下污水處理廠建設成為熱議話題。污水處理專家結合工程案例， 從不同的角度分析了地下污水處理廠建設的利弊。
工藝： 兼顧各專業需求
全地下式污水處理廠的操作層位于地下， 布置緊湊、節省占地， 地上景觀效果好， 但現實問題不容回避， 比如通風問題、消防問題、防洪問題、運輸問題、設備檢修以及以后改造擴建問題。北京市政設計研究總院有限公司副總工程師程樹輝認為， 由于地下式污水處理廠的特點（投資高、實施難度大、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， 需轉變以工藝專業為主導的設計理念， 在保證工藝前提下， 盡可能多地兼顧各專業需求。以地下式污水處理廠工藝設計來說， 處理工藝是基礎， 設計參數為核心， 池型選擇做優化， 輔助系統求簡化。這類廠結構復雜、管線密集， 各專業在有限空間內實現各自功能， 不同于以往的專業配合， 必須采用新的設計手段， 也是適應大數據時代發展的要求。比如豎向設計與平面布局要有機結合， 同時注意防洪設計、通風設計、消防設計以及發生運行事故時的應急處理。
鑒于地下式污水處理廠的特殊性， 采用數字化的設計手段， 對于提高設計效率、優化設計成果、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。如采用BIM+三維有限元結構計算。地下式污水處理廠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法準確協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際受力情況協調一致， 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行三維整體計算， 各結構單元之間的內力可以相互協調， 避免傳統單獨構件計算的種種弊端。此外通過CFD （計算流體動力學） 模擬優化， 可以對池內不同水深的流速分布進行分析， 優化攪拌器位置、功率， 調整池體形狀， 長寬比、減少污泥淤積。
出水： 河流重要生態補水
中國水環境集團董事長侯鋒認為， 地下污水處理廠建設很好地體現了環境友好、土地節約和資源利用。高品質出水是下沉式污水處理系統對水環境治理的重要作用。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量的生態補水且大幅削減外源污染負荷， 解決臭氣、噪聲等問題， 可與周邊城市建成區協調融合。把一個穩定的資源即處理后的城市污水， 轉化成對河流生態修復、恢復自然凈化能力有用的水， 這是不少城市污水處理廠應該發揮的重要作用。以貴州省貴陽市青山下沉式再生水廠為例，它是南明河流域綜合整治配套工程， 因選用下沉式模式， 水廠造價比傳統地面廠高約80%， 但因其環境友好、土地節約、資源利用的優點， 大大節省土地與管網費用， 總投資較傳統地面廠節省3.32 億元。其出水水質指標（COD、氨氮、總磷） 達地表水IV 類水體水質標準， 其余水質指標達到一級A 標準， 尾水用于南明河河道景觀生態補水。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 萬元/畝）。地面置換一座景觀活水公園， 提升了土地利用價值； 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相比，節省污水收集管網投資2 億元（按1000 萬元/公里）， 節省再生水回用管網投資1.8 億元（按900萬元/公里）， 同時也節省了再生水回用管網運行費用。
地下污水處理廠節省廠區邊界環境衛生防護距離（300 米） 的占地， 且高品質出水可就地河道補水， 節省水資源費用與再生水管網敷設成本， 地面景觀與商業協同， 提升了區域環境質量。但是地下污水處理廠建設目前還需要解決工藝優化問題。侯鋒認為， 一要通過高效低成本的新技術新工藝的應用， 進一步縮小占地， 節省投資， 使其土地節約的特點更加突出， 比傳統地面廠更具競爭力。二要解決污水處理系統的安全問題、防洪排澇問題、防爆問題， 地面景觀公園等公共設施如何與生產設施進行人性化的有效隔離。三要盡快制定針對地下污水處理廠設計、施工、運營的相關標準、技術規范， 如明確地下污水處理廠區消防標準等。
廠建： 產學研用實踐創新平臺
根據城市污水處理廠提標、改擴建要求， 要因地制宜采用不同的建設模式與技術路線。桑德國際執行董事張景志認為， 應將地下污水廠作為產、學、研、用全方位聯合開發實踐平臺， 強化工程性實驗研究， 持續加大應用性、改進型研究。
以肖家河污水處理廠為例， 其建成于2002年， 是北京市首家由民營企業投資建設的BOT項目。2013 年， 北京市“污水治理三年行動方案” 正式發布， 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 萬噸提高到8萬噸， 改造后出水水質主要指標滿足地表水IV類水體標準， 并提供優質、安全的再生水源， 要實現“不增加一寸土地， 處理能力增４ 倍， 升級改造不停運” 的目標。
該項目難點包括： 污水處理廠占地面積小，僅為22000 平方米， 改造用地非常緊張； 冬季水溫低， 進水氨氮含量指標高、碳源較低， 不利于脫氮， 需考慮與原廠工藝銜接。如何盡可能利用原有設施， 優化改造設計是個很大的挑戰。為了改造期間不停水、保證污水處理廠的連續運行，減少改造期間的環境污染， 污水處理廠改造采用半地下式， 即污水處理系統的構筑物均建于地下， 生產性建筑物及辦公、生活區統一建于地上。
肖家河污水處理廠升級改造項目將處理水量從2 萬噸/日提高到8 萬噸/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， 可節省膜系統風機能耗30%~50％； 出水采用臭氧紫外聯合氧化消毒方式， 并設有臭氣收集與生物除臭裝置。項目建成投產后， 為清河上游每天補給8 萬噸再生水， 為河道景觀和沿岸綠化等用水提供水源， 并為周邊單位提供再生用水。由于該廠采用半地下式設計， 所有構筑物全封閉， 對環境的有害影響降至最低， 建成后廠區綠化率大于30%， 環境優美。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建設提供了一個樣本。總之， 從技術角度看， 城市地下式污水處理廠優缺點并存， 應綜合各方面因素（土地價值、周邊環境等）， 在全地下、半地下、地埋等形式空間， 尋找一個最佳方案。
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