朱峰

（上海市城市排水有限公司，上海市 200090）

1 概述

隨著我國城市工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，土地資源越來越緊缺。與此同時(shí)，隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)生活環(huán)境的質(zhì)量提出更高的要求。在我國面臨的各種環(huán)境污染問題之中,水環(huán)境污染是其中的重要問題之一。污水處理廠的建設(shè)是解決水環(huán)境污染問題的基本舉措。污水廠作為市政及環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在節(jié)約水資源、改善人們生活質(zhì)量等方面起著巨大的作用，但同時(shí)應(yīng)看到，地上污水處理廠的建設(shè)，一方面存在土地資源浪費(fèi)及環(huán)境污染的問題，另一方面還會(huì)造成到周邊土地資源的貶值。

目前，我國絕大多數(shù)污水處理廠建設(shè)均采用地上式，但隨著城市化水平和對(duì)環(huán)境要求的不斷提高，地下污水處理廠建設(shè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。因其節(jié)地、環(huán)保、科學(xué)合理地利用地下空間而占用空間小、對(duì)地上景觀無影響而提高周圍房地產(chǎn)價(jià)值、無地上污水處理廠污濁氣、噪音等優(yōu)點(diǎn)，近來，我國北京、桂林、廣州、深圳、蘇州、昆明、煙臺(tái)、青島、合肥等地陸續(xù)建設(shè)了地下式污水處理廠。然而地下式污水處理廠能否成為未來污水處理廠的主要建設(shè)形勢(shì)，則令人深思。

2 國外地下式污水處理廠發(fā)展現(xiàn)狀

國外地下空間的發(fā)展已經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間.城市地下大型排水及污水處理系統(tǒng)也取得了很好的發(fā)展。如在日本、韓國、美國、歐洲等些發(fā)達(dá)國家或地區(qū)建設(shè)了多座地下式污水處理廠。為改善當(dāng)?shù)氐纳瞽h(huán)境及防治環(huán)境污染都具有重大的意義。

2.1 日本

神奈川縣葉山町污水處理廠是一座完全的地下式污水處理廠，該處理廠設(shè)計(jì)服務(wù)面積為610 hm2，服務(wù)人口26.6萬人，設(shè)計(jì)處理污水量2.47萬m3/d，處理廠占地面積為2.95萬m3。該廠位于神奈川縣葉山町，東北南三面有山，西面靠海，僅有不多的平地也并非完全平坦，而是與神奈川縣小田原市森戶川河口下游保持一致的傾斜度。同時(shí)，葉山町沿著海岸線形成市區(qū)，沿海的平地有稠密的居民區(qū)，丘陵區(qū)是近郊的綠地和風(fēng)景區(qū)。葉山町污水處理廠建成地下式的主要原因是沒有足夠的占地，另外也考慮到了當(dāng)?shù)氐奶厥獾匦危３衷械孛簿坝^的一致性，對(duì)景觀的影響控制在最小限度之內(nèi)。

2.2 韓國

隨著韓國的城市化和發(fā)展，建設(shè)地下式污水處理廠已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。近年來陸續(xù)建設(shè)了大邱智山污水處理廠(規(guī)模為4.5萬 m3/d)、龍仁污水處理廠(規(guī)模為11萬m3/d)、仁川污水處理廠(規(guī)模為13萬m3/d)等一系列地埋式污水處理廠。污水處理工藝包括A2O、多段BNR等。其處理構(gòu)筑物位于地下，箱體頂部開發(fā)綠化或運(yùn)動(dòng)設(shè)施，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。釜山是韓國第二大城市，人口超過350萬。舊污水工廠周圍坐落著大片居民區(qū)。居民們希望將舊工廠改造成為環(huán)保型的娛樂設(shè)施，為此，新工廠被設(shè)計(jì)為全地下式建筑，地面上修建了一座居民區(qū)公園。工廠的初期建設(shè)規(guī)劃為建成一座處理能力為10萬m3/d的地下污水處理廠。該污水廠位于釜山東部，Onchun河和水營河于此處匯入東萊區(qū)。污水被直接排入水營河，向南流經(jīng)5 km后流入海云臺(tái)和廣安里沿岸入?？?。

2.3 荷蘭

荷蘭鹿特丹DOKHAVEN市政污水處理廠始建于1979年,負(fù)責(zé)處理來自鹿特丹市中心、南部與西部部分地區(qū)城市污水。其主體污水處理工藝構(gòu)筑物完全置于地面附近存在大量居民住宅的地下,它的總占地面積僅相當(dāng)于普通處理廠的1/4，使之成為荷蘭,乃至世界污水處理廠建設(shè)史上為數(shù)不多的經(jīng)典工程之作。污水處理工藝施工采用干式法。處理構(gòu)筑物現(xiàn)場(chǎng)原為碼頭,而現(xiàn)今已變成一個(gè)擁有5 hm2面積的公園。全地下污水處理工藝構(gòu)筑物占據(jù)兩層,總平面面積為4 hm2。該污水廠的處理能力為47萬人口當(dāng)量,其中大約30%來自于服務(wù)區(qū)域內(nèi)商業(yè)污水，設(shè)計(jì)規(guī)模為34萬m3/d。同時(shí)，因其污水與污泥處理工藝升級(jí)時(shí)不斷采用世界上最先進(jìn)的工藝流程,如SHARON(中溫亞硝化)與ANAMMOX(厭氧氨氧化)等現(xiàn)代技術(shù)已生產(chǎn)化應(yīng)用于其污泥消化液的脫氮處理之中,從而使它成為世界上技術(shù)裝備最為先進(jìn)的污水處理廠。

2.4 瑞典

瑞典在地下污水處理廠方面有著悠久而豐富的經(jīng)驗(yàn)，把污水廠設(shè)在地下的目的是為了應(yīng)對(duì)寒冬地區(qū)冬季厚重的積雪、濃霧及結(jié)冰問題。而其大型地下排水系統(tǒng)無論在數(shù)量上還是處理率上，更在世界上均處于領(lǐng)先地位。瑞典排水系統(tǒng)的污水處理廠僅斯德哥爾摩市就擁有大型污水處理廠6座，處理率為100%。在其他一些中、小城市也都有地下污水處理廠。比較為人熟知的是斯德哥爾摩市Henriksdal污水處理廠，為該市最大的地埋式污水處理廠，服務(wù)人口75萬人，處理國模為14萬m3/d。斯德哥爾摩市還有一座Kappala污水處理廠，建在地下隧洞中，服務(wù)人口為41萬人，處理規(guī)模為13萬m3/d。該廠始建于1957年，是斯德哥爾摩市最主要的3座污水廠之一，坐落于斯德哥爾摩著名的Lidingo群島的隧洞之內(nèi)，建設(shè)目的是為了治理污水系統(tǒng)相連的11個(gè)城市的污水[1]。

2.5 馬來西亞

原Pantai污水處理廠位于馬來西亞首都吉隆坡Pantai Utama區(qū)，總處理能力22萬m3/d，服務(wù)人口87.7萬人，實(shí)際服務(wù)人口已達(dá)118萬人，處理能力嚴(yán)重不足，污水收集管線滲漏現(xiàn)象十分嚴(yán)重，未封閉的建筑結(jié)構(gòu)也對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響。基于上述問題，在原廠址上對(duì)Pantai污水處理廠進(jìn)行改建，建成地下式污水處理廠。改建后的Pantai第二污水處理廠為全地下式結(jié)構(gòu)，服務(wù)人口140萬人，設(shè)計(jì)規(guī)模為32萬m3/d，主要污水處理設(shè)施位于地下，地上建成景觀公園。污水處理采用改良A2O工藝，其中部分消毒出水經(jīng)膜組件過濾后再生回用。污泥采用厭氧消化工藝處理，生物能源沼氣用于發(fā)電。此外，該廠還采用太陽能發(fā)電、水源熱泵等多項(xiàng)綠色節(jié)能新技術(shù)[2]。

2.6 挪威

挪威的VEAS污水處理廠是其最大的地埋式污水處理廠，建在首都奧斯陸以南30公里Bjerkas地區(qū)，于1995年投入使用，設(shè)計(jì)規(guī)模為24萬m3/d，服務(wù)人口30萬人。除管理辦公用樓外所有處理設(shè)施均位于地下，處理工藝采用BIOFOR曝氣生物濾池工藝，出水通過隧道排放奧斯陸峽灣。

2.7 美國

芝加哥市污水和防洪工程也是一個(gè)地下空間開發(fā)利用方面經(jīng)典之作。當(dāng)暴風(fēng)雨期間或春季雪融化季節(jié)，地面徑流較大，可能會(huì)超過污水處理廠的處理能力，但是由于當(dāng)今的環(huán)境保護(hù)不容許直接排入江河，因而建造了該大型的地下污水貯庫，用以緩和流人污水處理廠的高峰流量。該貯庫能有效地防止對(duì)密執(zhí)安湖造成污染。

2.8 英國

伊斯特本地區(qū)新奇地下污水處理廠是由英國Biwater國際公司投資3 003萬英鎊建造的。在設(shè)計(jì)上滿足了歐洲共同體制定的海洋排放標(biāo)準(zhǔn)，由于伊斯特本是旅游區(qū)，旅游業(yè)是其主要的支產(chǎn)業(yè)，但是由于污水的排放使得海濱浴場(chǎng)受到嚴(yán)重的污染，故地方當(dāng)局和社團(tuán)研究，南部供水管理中心決定有必要建設(shè)一座新的污水處理廠。出于對(duì)景觀的保護(hù)，污水處理廠全封閉建在地下，人們看不到處理廠，諸如進(jìn)口設(shè)施、沉淀池、污泥去除設(shè)備以及輔助設(shè)施等全部都建于地下，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)長(zhǎng)度為130m、寬度為40m的矩形混凝土箱體。該處理廠處理旱季流量為3.5萬m3/d、最大流量為21.6萬m3/d的污水。

2.9 法國

法國非常重視地埋式污水處理廠的建設(shè)和研究，建有多座地埋式污水處理廠，如土倫污水處理廠和安提普污水處理廠等。全球最大地下式污水處理廠之一是法國馬賽的Geolide污水處理廠，服務(wù)人口當(dāng)量為186萬，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為24萬m3/d。1987年投入運(yùn)行，最初是物化處理技術(shù)，2008年上馬了生物處理。

3 國內(nèi)地下式污水處理廠發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國絕大多數(shù)污水處理廠建設(shè)均采用地上式，但隨著我國城市化水平和對(duì)環(huán)境要求的不斷提高，地下污水處理廠建設(shè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。近年來，我國北京、桂林、廣州、深圳、蘇州、昆明、煙臺(tái)、青島、合肥等地陸續(xù)建設(shè)了地下式污水處理廠，見表1。

3.1 深圳布吉污水處理廠

表1 我國部分地下污水處理廠基本情況

深圳布吉污水處理廠目前為全國最大的全埋式污水處理廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬m3/d，位于深圳市龍崗區(qū)布吉街道粵寶路西側(cè)，占地面積5.95 hm2。采用地下式污水廠設(shè)計(jì)，污水處理廠地面作為綠地休閑公園，公園式外觀環(huán)境設(shè)計(jì)，功能分區(qū)明確，布局合理、緊湊，廠區(qū)內(nèi)外道路交通設(shè)計(jì)合理，滿足生產(chǎn)、生活、消防要求，并與上部休閑公園銜接協(xié)調(diào)，生產(chǎn)區(qū)與公園休閑區(qū)能截然分開管理。設(shè)計(jì)污水處理水質(zhì)達(dá)到國家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 內(nèi)湖污水處理廠

內(nèi)湖地下污水處理廠是臺(tái)灣第一座地下污水處理廠始建于1998年2月，于2002年11月投入運(yùn)營，位于臺(tái)灣省臺(tái)北市，其目的主要是為了緩和日益增加的污水，并改善基隆河的自凈能力。除收集基隆河以北及內(nèi)湖地區(qū)外，兼收部分地區(qū)家庭污水，該廠設(shè)計(jì)處理能力為24萬m3/d。

3.3 高新區(qū)污水處理廠

山東青島市高新區(qū)污水處理廠總占地面積為110 hm2，相當(dāng)于10個(gè)足球場(chǎng)大，是國內(nèi)北方地區(qū)首座全地下式污水處理廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為18萬m3/d，分兩期建設(shè)，一期工程為已基本完工。該廠污水處理工藝為投加填料的改良A/A/O工藝+轉(zhuǎn)盤過濾+紫外消毒，處理后的尾水排入墨水河，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 昆明第十污水處理廠

昆明第十污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模15 m3/d，采用集成式、集約化設(shè)計(jì)理念，選用國產(chǎn)膜生物反應(yīng)器（MBR）先進(jìn)污水處理工藝，進(jìn)水依次通過格柵、沉砂池、精細(xì)格柵、生化池、膜池處理，最后經(jīng)消毒后外排，出水指標(biāo)優(yōu)于國家城鎮(zhèn)污水廠一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 廣州市京溪地下凈水廠

廣州京溪污水處理廠，位于廣州市天河區(qū)北部城鄉(xiāng)結(jié)合部，2010年9月投入正常運(yùn)行。采用地下式組團(tuán)布置形式，占地面積1.8 hm2，處理規(guī)模為10萬m3/d，污水處理采用A/A/O+MBR工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 鄭州南三環(huán)污水處理廠

鄭州南三環(huán)污水處理廠位于鄭州市中州大道南三環(huán)交匯，服務(wù)區(qū)域?yàn)槟先h(huán)以南，設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬m3/d，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.7 張家港金港片區(qū)污水處理廠

張家港市金港污水處理廠，是江蘇省首座全地下式污水處理廠，位于張家港保稅區(qū)，2013投入正常運(yùn)行，占地面積2.5 hm2，設(shè)計(jì)規(guī)模5.0萬m3/d，一期規(guī)模2.5萬m3/d，土建按遠(yuǎn)期一次建設(shè)，設(shè)備按一期配置，分地下兩層，地下負(fù)二層主要為池體無人區(qū)，地下負(fù)一層為工藝操作用房。污水處理工藝采用A/A/O+MBR工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.8 天堂河污水處理一期

天堂河污水處理廠是我國第一個(gè)全地下污水處理廠，2009年已投入運(yùn)行。污水廠位于大興新城南側(cè)，占地5.04 hm2，規(guī)劃設(shè)計(jì)總規(guī)模8萬m3/d，其中一期工程建設(shè)規(guī)模為4萬m3/d。該廠服務(wù)人口15.82萬人，一期工程采用A/A/O工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.9 香港赤柱污水處理廠

香港建造的赤柱污水處理廠是亞洲第一個(gè)建于巖洞內(nèi)的地下污水處理廠。該污水處理廠始建于1990年11月，1995年2月完工，處理水量為1.2萬m3/d，。該處理廠服務(wù)赤柱半島、大潭等地區(qū)，服務(wù)人口2.7萬人。

4 地下式污水廠分類及技術(shù)特點(diǎn)

4.1 地下式污水廠分類

與地上式污水處理廠相比，地下式污水處理廠發(fā)展相對(duì)較晚。隨著人口數(shù)量的大爆發(fā)和城市的擴(kuò)張，地上式污水廠的種種缺陷促使發(fā)達(dá)國家研究并建設(shè)地下式污水處理廠，地下式污水處理廠分類及優(yōu)缺點(diǎn)見表2。

4.2 地下式污水廠的優(yōu)勢(shì)

表2 地下式污水處理廠分類

地下式污水處理廠在中國作為一種新興污水處理廠建設(shè)模式，相比地上式具備了以下的優(yōu)點(diǎn)。

（1）節(jié)省土地資源：地下污水處理廠突破傳統(tǒng)污水處理廠用地觀念，科學(xué)合理地利用了地下空間。通過緊湊的建筑物設(shè)計(jì)，小空間占地的處理工藝的采用，從而大大節(jié)省了土地資源。

（2）美化周圍環(huán)境：傳統(tǒng)的露天集中污水處理廠對(duì)周邊的環(huán)境造成了很大影響，而地下建設(shè)污水廠，地上建設(shè)公園，則極大地美化了周圍景觀環(huán)境。臭味少、噪音小：由于主要處理設(shè)施處于地下，徹底解決了污水處理過程中產(chǎn)生的污濁氣、噪音等問題，對(duì)周圍居民和環(huán)境產(chǎn)生“零影響”。

（3）提升土地價(jià)值：提高周圍土地價(jià)值，地下污水場(chǎng)對(duì)周邊環(huán)境影響小，從而避免周圍土地資源貶值。

（4）溫度較恒定：地下式污水處理廠由于處理構(gòu)筑物均位于地下，除受污水水質(zhì)條件的影響外，基本不受外部環(huán)境因素的影響，特別是地下常年溫差較地面溫差要小，故水溫相對(duì)比較恒定，有利于污水生物處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

（5）長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展：從長(zhǎng)遠(yuǎn)看也符合資源節(jié)約、人與自然和諧發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀的要求。

4.3 地下式污水廠的劣勢(shì)

雖然近幾年來，地下式污水廠因其諸多優(yōu)點(diǎn)，在我國有興起之勢(shì)，但也絕不能忽視其缺陷。

（1）成本高：投資成本高，地下污水廠建設(shè)需深基坑開挖施工，建設(shè)成本較高，且在地下需要增加通風(fēng)等設(shè)備，后期的運(yùn)營成本也較高，一般情況下，地下污水廠的投資成本是地上式的2～3倍。

（2）運(yùn)營管理難：污水穩(wěn)定運(yùn)營方面，日常目測(cè)預(yù)檢、取樣檢測(cè)、運(yùn)營維護(hù)、定期檢修等運(yùn)營管理方面，地下式明顯不如地上式。

（3）事故風(fēng)險(xiǎn)高：停電時(shí)有淹水風(fēng)險(xiǎn)，滲透問題也暫時(shí)無法解決，同時(shí)出了事故更加難以處理。

（4）健康影響大：由于廠區(qū)建在地下，相對(duì)地上式污水廠來講，地下式對(duì)工作人員的身體健康影響較大。

（5）因地制宜：地下式污水處理廠比較適合在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、土地資源高度緊張、環(huán)境要求高的地區(qū)建設(shè)。

5 結(jié)論和建議

雖然地下污水處理廠在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，在國外應(yīng)用也相當(dāng)廣泛[4]，像瑞典、挪威等國，已經(jīng)有數(shù)十年的應(yīng)用管理經(jīng)驗(yàn)，瑞典甚至所有的污水廠均采用地下式，但是須知像瑞典、挪威等國地處寒冷地帶，建設(shè)地下污水處理廠很多時(shí)候是“不得已而為之”，他們采用地下式污水廠主要目的是為了應(yīng)對(duì)寒冬地區(qū)冬季厚重的積雪、濃霧及結(jié)冰問題。而日本則更多的是從經(jīng)濟(jì)上或“因地制宜”的策略上考慮如何規(guī)劃建設(shè)污水廠。該國一些采用地下式的污水處理廠主要和排水管網(wǎng)以及尾水排放的水位有密切關(guān)系，受到進(jìn)水和排水水位的制約，只能在這個(gè)條件下選擇最經(jīng)濟(jì)的高度。在日本，污水處理廠的總體建設(shè)費(fèi)用中，處理廠本身的建設(shè)費(fèi)占30%，管網(wǎng)站70%。因此，大部分地方政府不是太關(guān)注選擇地下還是地上。

我國在近年來也開始在多個(gè)城市開始建造和使用地下式污水處理廠，但總體發(fā)展還處于起步階段，相關(guān)設(shè)計(jì)及運(yùn)行的規(guī)范也不健全。盡管地下污水處理廠擁有對(duì)周圍環(huán)境的影響較小，與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性強(qiáng)，可節(jié)約土地資源，防止周邊土地貶值等諸多優(yōu)點(diǎn)，比較適合在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、土地資源高度緊張、環(huán)境要求高的地區(qū)建設(shè)[3]。然而其缺點(diǎn)同樣明顯，因此切勿將地下式污水處理廠作為有一定宣傳的亮點(diǎn)，盲目跟風(fēng)，一窩峰地建設(shè)，這樣容易起到適得其反的效果。在選擇采用地上式或地下式時(shí)，應(yīng)將投資建設(shè)成本、運(yùn)營管理、事故風(fēng)險(xiǎn)、建造區(qū)域等眾多因素進(jìn)行綜合考慮后，再做出合理選擇才是正道?？偟膩碚f，建設(shè)占用空間少、節(jié)省土地資源、環(huán)境污染小，并能與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的地下式污水處理廠[4]，可以成為我國大型城市污水治理工程一種新的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展方向，但還不是主流發(fā)展趨勢(shì)。

[1]Astrid P T.Optimization of the biogas production at Kappala wastewater treatment plant[D].Stokholm:Royal Institute of Technology,2007:7-9.

[2]邵彥青,侯峰,薛曉飛,等.馬來西亞Pantai地下式污水處理廠工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].中國給水排水,2014,40(9):24-25.

[3]譚學(xué)軍,唐利,郭東軍.地下污水處理廠優(yōu)勢(shì)分析與前景展望[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2006,2(8):1316-1319.

[4]周建忠,張學(xué)兵,靳云輝.地下式污水處理廠建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)[J].西南給排水,2012,34(1):24-27.