來源：中國給水排水-cnww1985

 

總工·心得|地下污水處理廠的適應范圍、風險分析及對策

導讀

面對傳統污水處理廠建設的用地、環保等諸多問題，甚至是難以逾越的鴻溝，地下污水處理廠提供了一種全新的選擇思路，甚至可能成為解決現實難題的的唯一方案。地下污水處理廠建設的必要性和可行性已通過許多工程實踐得以證明。地下污水處理廠具有良好的防護性、密閉性和熱穩定性，能更好地解決污水處理車間隔音、隔臭和隔熱（保溫）問題，能最大維度地利用土地資源，與周邊環境協調，具有良好的經濟、社會和環境效益。地下污水處理廠具有與傳統污水處理廠不同的優勢、劣勢，因此也具有其獨特的適應性。地下污水處理廠在當下城市設計和規劃中將體現更多的適應性，在未來“城市精細化設計”中發揮更大的綜合價值。

邱維（1975－ ），男，四川廣安人，碩士，高級工程師，廣州市市政工程設計研究總院總工程師，注冊設備工程師，注冊咨詢工程師，注冊造價工程師。從事給水排水工程設計研究20年，獲得國家、省、市工程優秀設計咨詢獎二十余項，發表學術論文十余篇，授權專利技術四項。

地下污水處理廠在結構形式上與傳統地上污水處理廠的本質區別是處理建構筑物整體或部分設置于地面以下天然形成的或人工挖掘的地下空間，并且運行人員可經常在地下空間內進行日常巡視、操作和維護等生產活動。地下污水處理廠及多種衍生形式都具有處理構筑物和操作空間的雙重封閉性共同點，均可防止噪聲、惡臭污染泄漏擴散，污染治理更為徹底。除了常規污水處理廠可能存在的一般風險外，地下污水處理廠因位于地下，其風險因素大大增多，風險發生后的危害程度也大大增加。很多時候，地下污水處理廠建設成為必然選擇，根本上緣于“城市發展”，其必要性典型邏輯“鏈條”如下：城市發展→城市化加劇（規劃失效）→人口密度增長、城區范圍擴大→過去的上游郊區變成城市密集區→城市污水量加大，但原污水干管、污水廠超負荷，且處于城市中心區難以擴容→上游新增污水廠成為最佳方案→上游土地緊張→傳統式污水廠占地較大、周邊居民反對、選址困難→占地小、環境友好的地下污水廠方案成為必需→同時污水就地收集、就地處理、尾水再生水兼做河道就地補水及周邊雜用水→廠區地面花園式環境為周邊居民提供休閑活動場所→綜合效益最優。廣州京溪污水處理廠、昆明市第九及第十污水處理廠即為典型案例。

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地下污水處理廠可行性

①國家政策面及資金的支持（資金可行性）。當前，中央和地方政府十分重視城市水污染問題，經濟的發展、政策的保證、資金的投入以及多項措施的齊頭并進，地下污水處理廠高標準的水污染治理勢必將進入了一個新的階段。

②占地小利于污水處理廠落實用地（規劃可行性）。廣州京溪污水處理廠采用占地小的全地下式，只需常規污水處理廠用地的1/5，昆明市第九、第十污水處理廠只需常規污水處理廠用地的1/3。占地小的地下式方案最終能夠在寸土寸金的城市居住區內落實污水處理廠選址，實現用地規劃調整和污水規劃調整的可行性。

③環境友好利于周邊居民接收（居民支持）。地下污水處理廠環境友好性易于獲得周邊居民的接受和支持。地下污水處理廠能最大可能地兼顧“治污”與“污染”的矛盾，在治理區域污水的同時，保持良好的廠區地面環境，同時也讓緊鄰小區遠離臭氣、噪音等污染，清澈的尾水又補充河道，全方位地創造更好的環境。我國已建成的許多地下污水處理廠地面作為廠區綠化、小區花園、城市公園、休閑健身場地、停車場、道路、活水公園等多種用途。

④與周邊小區環境兼容實現利益共享（企業支持）。地下污水處理廠理念更好地契合周邊地塊開發建設理念，易于獲得周邊開發企業的支持，實現多贏。如位于中心城區的昆明市第九、第十污水處理廠周邊建筑密集，因地下式方案用地節省、地面景觀與周邊地產開發的地面環境相協調等顯著優點，最終促成昆明市政府、業主與房產商的成功談判合作，打破多年用地僵局問題，實質性地推動了兩座地下污水處理廠建設。如今，這兩座地下污水處理廠建成后的地面為城市公園，成為周邊居民小區花園和休閑場所。

⑤技術可行性（技術支持）。現有污水處理技術、地下空間建造技術和管理技術已完全滿足地下污水處理廠的設計、建設、運行。例如，廣州市京溪污水處理廠已投產6年多，運行良好，社會反響較好。目前，我國數十座地下污水處理廠相繼成功建設和運行，均表明地下污水處理廠相關技術方面不存在壁壘。而且，隨著技術的不斷進步，地下污水處理廠將越來越體現更好的經濟可行性。

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地下污水處理廠優勢、劣勢關聯性

地下污水處理廠具有占地小、隔臭、隔音、隔熱（保溫）、地面景觀好、與周邊環境協調等優勢，而且還能提高區域整體開發綜合價值。但是其劣勢也很明顯，如設計、施工難度相對較大，直接投資和運行成本相對較高，而且土建擴建難度大，風險因素增加。因此，建設地下污水處理廠時不能單獨考慮或過分強調某一個或幾個因素，因為各個因素一般存在內在的關聯，相互交叉。

①設計、施工難度加大的同時，征地拆遷難度減小。污水處理廠向地下空間拓展，地下深度變深，施工難度增加，平面組團和分層疊加因素倍增，精細化設計復雜；同時，平面占地變小，規劃落地變易，征地拆遷量變小，場地平整工作更易。綜合實施難度方面需要比選。

②工程直接費增加與征地拆遷等工程間接費降低并存。地下污水處理廠工程直接造價增加，同時，占地小帶來的減小征地拆遷費用等間接費用的好處，進而再考慮周邊環境改善、周邊土地增值帶來的經濟效益，其好處更加凸顯。項目經濟性方面需要比選。

③地面污染控制良好與運行成本增加正相關。惡臭、噪音等污染源控制在相對密閉的地下空間內，利于有效治理，避免逸散，必要的成本實現地面環境的保護，其投入、產出需要權衡。

④功能提升通常會導致工程投資增加。地下污水處理廠能實現地面功能的大大提升，必須同時面對投資、成本“價格”的增加，提升額外功能后“價值”在單一治污項目中的比較不在同一維度。例如，土地資源的節約和生態環境的改善等因素在生命周期尋優比選中不容忽視。因此，“價格”與“價值”需要權衡。

⑤技術進步推動優勢更突出而劣勢更弱。上述優勢、劣勢在不同的地區、不同的時期表現的權重各不相同。隨著經濟水平提高，技術在發展，地下污水處理廠方案的投資增幅越來越小，成本增量逐漸在經濟發展能承受范圍，各類風險因素可防可控，所以，地下污水處理廠作為一種選擇，將會越來越凸顯優勢，弱化劣勢，也必然推動地下污水處理廠的進一步發展。

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地下污水處理廠適應性

污水處理廠采用地上式或地下式方案，應綜合考慮地區經濟發展水平、城市發展需求、污水處理廠標準定位、土地制約因素、環境約束條件等各個方面，在各個因素中尋求特定區域、特定時期的“平衡點”。總之，應貫徹“因地制宜”原則。

一般來說，地下污水處理廠具有以下方面的適應性：

①適應于城市快速發展的土地稀缺城區必須“見縫插針”新增污水處理廠。發展迅猛、規劃滯后造成城市上游必須新增污水處理廠，污水分散處理成為一種新的趨勢，面對土地稀缺，“被動”采用地下污水處理廠方案可能是唯一選擇。目前建成的很多地下污水處理廠包括廣州市京溪污水處理廠即為典型案例。

②適應于經濟條件較好的大中城市新建高標準污水處理廠。對于經濟條件較好的大中城市，地下污水處理廠建設將逐漸從“被動”發展到“主動”，包括城市規劃層面提前謀劃地下污水處理廠。預期未來，地下污水處理廠將從一種技術選擇發展為一種發展趨勢，是前瞻性建設高標準污水處理廠的體現。

③適應于城市綜合體、CBD、住宅區等成片新建或改造中配套建設高標準污水處理廠。污水處理廠的規劃設計提升至城市經營的更高高度成為城市設計新的方向。與城市綜合體、CBD、住宅區結合配套，提升區域整體標準和綜合價值，地下污水處理廠大有作為。例如，昆明第九、第十污水處理廠就是與緊鄰地產項目結合開發的項目，貴陽市彭家灣五里沖棚戶區改造污水處理綜合工程位于CBD中心。

④適應于城市公園、綠地等用地性質地塊上新建污水處理廠。市政設施與城市公園、綠地均為城市規劃用地的重要內容。地下污水處理廠與與城市公園、綠地能有機結合，土地共享，實現資源更大的利用價值。目前建成的很多地下污水處理廠地面都作為城市公園、休閑場地。

⑤適應于結合停車場、運動場、公共休閑場地、道路、廣場、公交站場、再生水廠等市政實施和其他地下空間合建多功能地下污水處理廠。污水處理廠與其他市政設施、公共設施結合建設，打造綜合功能的“市政設施群”，實現城市用地性質的跨界和融合，是未來“城市精細化設計”的一個方向。例如，貴陽市彭家灣五里沖棚戶區改造污水處理綜合工程采用全地下式，集地面公園、停車場及商場、公交車首末站、污水處理廠為一體的地下四層綜合工程。

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地下污水處理廠風險分析

地下污水處理廠與常規地上式污水處理廠相區別，運行人員主要在地下空間內進行巡視、管養，除了保持正常運行中良好的地下空間環境外，設計還應特別關注潛在的風險因素，采取相應工程對策，指導污水處理廠的規范運行、管養，以確保地下污水處理廠的長期安全、穩定運行。

①洪水與池體漏水。地下污水處理廠因全部位于地下，易受洪水淹沒，也可能存在地下池體泄漏淹沒地下空間的風險。地下污水處理廠防洪標準一般應高于常規污水處理廠，除了廠區地面標高滿足基本的防洪要求外，還要再額外考慮超標洪水的風險控制，對于進入地下的道路通道、地面開口等存在洪水涌入的地點，均需特別加高（不少于0.5米安全超高），阻止遠超防洪標準的廠外洪水泄入地下空間。另外，還要考慮地下池體意外漏水，在地下最低點設置排水泵井，應對非常洪水、漏水的即時排干，避免淹沒地下空間。

②事故超量進水。地下污水處理廠處理能力限制在一定范圍，故超量進水大大超過設計處理能力，若不加控制或控制不當，可能造成地下空間淹沒風險。對于廠外污水收集系統，尤其是截流式合流制系統，應設計可靠的雨污合流水溢流措施；地下污水處理廠設計時應特別考慮進水事故限流措施，對于自流進水的地下污水處理廠在進水管上至少應設置兩道以上的安全截斷閘閥，如采用快速刀閘閥、液壓閥能快速進水水流；設計可靠的進水水位、水量自動監測和報警系統；采購可靠安全的進水閘閥設備，并保證安裝質量；除了常規雙電源外，另設消防備用電源進行關鍵進水閘閥的自動控制；加強常規的監控管理；進水泵房可優先考慮設在地下空間以外。

③工藝運行異常、設備設施故障。污水處理廠工藝運行異常造成不達標排放會形成重大的環保風險；可能面對水質、水量的沖擊負荷風險；可能存在生化池活性污泥膨脹、污泥中毒等工藝運行風險；設備故障造成少產、停產風險；通風除臭設備故障造成地下空氣惡化等。上述風險隱患一旦出現，對于規模較大的污水處理廠，后果非常嚴重。地下污水處理廠設計中應保證充足的安全性、可靠性，設計留足余地，保證工藝過程及關鍵設備在日常運營中的可靠運行，減少、避免并及時修復其出現的異常和故障，防患于未然。采用安全可靠工藝，并能應對沖擊負荷；加強水質、水量的在線監測，加強自動控制應對各種工況；重要設備均需要設置備用，必要時設置倉庫備用；設備定期安全檢測，定期保養，對起重機等特種安全設備，須由專業資質的機構進行定期檢測。

④火災爆炸及化學品泄漏。地下污水處理廠存在的火災爆炸風險點包括硫化氫、甲烷燃燒爆炸、電氣火宅（電纜、變壓器、開關柜）等。避免采用甲醇作為碳源（易爆），可采用乙酸等相對安全的碳源；避免地下空間儲存或使用氯酸鈉、活性炭、高錳酸鉀等甲類、乙類火災危險性化學物品；設置充足的火災監測和報警設施；地下空間內作業避免使用明火作業，嚴禁吸煙。另外，嚴格按照建筑設計防火規范進行消防設計。消毒、加藥工段可能涉及的化學品一般都有較強的腐蝕性，一旦泄漏，會造成嚴重污染。設計中盡量避開腐蝕性化學品的采用或泄漏。例如，避免采用氯氣消毒；消毒可采用紫外消毒；再生水消毒可采用次氯酸鈉溶液消毒，次氯酸鈉溶液儲罐可設于地面埋地，避免設在地下空間，密閉管路系統加藥避免泄漏；其他加藥盡量采用成品溶液，便于在密閉管路系統加藥；避免使用鹽酸等腐蝕性嚴重的化學品；作業人員應規范操作化學品的使用，采用必要的防護設施。

⑤作業人員安全風險。為避免噪音對作業人員造成傷害，設計時，對易產生噪聲的設備應選用低噪聲產品，如水泵、鼓風機、通風機等；對噪聲特別大的設備應另配隔音罩，如鼓風機；對噪聲車間采用多種降噪處理，如鼓風機房設計中考慮采用雙層隔音門窗等控制噪音的擴散，并設有吸音吊頂及吸音墻裙于建筑內部，消除噪音、對外界的干擾；作業人員進入噪聲車間應盡量限制時間，必要時應佩戴防噪設施。設計中電氣設備和電纜等盡量避免設在地下空間的最底層，保證較好的干燥環境，定期檢查、保養、維護電氣設備、設施，規范操作電氣設備，以免發生操作、檢修時的觸電危險。考慮方便的地下巡視通道，設置完善的安全設施，包括穩定的蓋板、欄桿和必要的照明、警示牌等設施。進入池體作業時臨時使用安全的臨時爬梯，并配備充足的通風措施和空氣檢測設施，保證充分的安全。

⑥管理風險。運行管理人員管理操作不當，可能造成各種風險。管理上，逐步建立污水處理廠運行管理和規范操作責任制度，建立健全突發事故應對機制，逐步完善信息監測、故障分析、風險反饋、預防保養、知識管理等在內的風險管控體系，為污水處理廠的日常運行提供安全保障。

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結語

地下污水處理廠逐漸地將從一種被動選擇發展為一種趨勢，主要從規劃層面提前統籌地下污水處理廠等地下市政設施建設；地下污水處理廠建設核心是關注與周邊生態和未來資源發展的交融以體現可持續發展的內在要求；地下空間利用技術、污水處理技術繼續發展將進一步增強地下污水處理廠經濟性、可行性，進而擴大其應用范圍；未來，地下污水處理廠設計將在提升至城市設計、城市經營的更高高度發揮更加突出的作用。

(更詳細內容參見《中國給水排水》第8期：“地下污水處理廠的適應性探討 ”、“地下污水處理廠風險分析及對策探討”，作者：廣州市市政工程設計研究總院邱維)

 

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編者按

截至目前，國內尚未發現對污水中潛能進行定量計算的報道，對于污水潛能大多引用國外數據，并引發一些質疑。為此，北京建筑大學中—荷未來污水處理技術研發中心郝曉地教授團隊試圖通過之前已建立的能量平衡與計算模型，分別定量計算污水中蘊含的化學能與熱能含量，以詮釋污水潛能的蘊藏量以及可以回收利用的價值，讓業內人士真正了解污水潛能的來源與豐量。