1、厦门市集美污水厂地下式布置方案研究【摘要】随着经济的发展，人们对生活环境的要求越来越高，要求对生活和工业污水进行处理。而目前，一般污水处理厂仍以地面的为主，对于地下污水处理厂的情况还涉及的不多。因此，通过对地面与地下污水处理厂的特性和投资的对比分析，表明地下污水处理厂在节约城区土地，改善环境等方面具有明显优点，并对集美污水厂现状条件进行分析，表明集美污水厂开发利用地下空间具有很多有利条件，因此，将集美污水厂发展成地下污水处理厂的是可行的。 关键词：地下式污水厂，地面式污水厂，集美污水厂，环境要求 中图分类号：R123.3 文献标识码：A 文章编号： 1、引言 近年来，随着我国经济的不断发展，人
2、民生活水平的不断提高，环境污染问题却日趋严重，与此同时人们对环境的要求也越来越高。为解决现在日益尖锐的经济发展与环境保护之间的矛盾，我国出台了一系列环境保护的措施，其中污水处理厂的建设是水环境保护的一条基础措施。故我国近年来为改普水污染的现况， 优化生活与投资环境， 建设了一大批污水处理厂。其工艺组成和建设规模各异。但在建设模式上。绝大多数的污水处理厂均采用地面式随着我国城市化水平和对生活环境要求的不断提高。特别是大型城市，其土地资源短缺及环境污染的问题日益突出，建设占用空间少、节省土地资源、环境污染小，并能与周边环境相协调的地下式污水处理厂将成为大型城市污水治理工程新的发展趋势和发展方向。
3、2、地面式污水厂存在问题 如今，地上污水处理厂在改善城市生态环境、节约水资源、提高居民生活质量方面发挥了巨大的作用，已经成为市政和环保工作的重要组成部分。但由于其自身的特殊性， 绝大多数地上污水处理厂在净化污水的同时， 又成为新的污染源， 对周边环境造成不同程度的污染，主要表现为恶臭、噪声、污泥和出水不能达到城镇污水处理厂污染物排放标准的排放标准等方面。这不仅影响了居民的正常生活， 而且在一定程度上制约了周边地区的经济发展， 对商业、房地产业、服务业的影响尤其明显。 恶臭 城市污水处理厂内臭气的主要来源于粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池、初沉池、生物反应池、污泥浓缩池、贮泥池和污泥脱水机房等构
4、筑物。虽然现各个污水处理厂已考虑各种除臭方案，并在一定程度上解决了恶臭问题，但是除臭工艺会增加污水的处理成本，同时将会影响部分处理工艺的正常运行。 噪声 地上污水处理厂的噪声主要是在污水处理过程中设备、管道和水流所产生的。噪声对人体健康的危害是多方面的， 尤其是对听觉器官的损伤， 长期在强噪声环境下工作可能导致噪声性耳聋，而且对人体中枢神经系统、植物神经及心血管系统方面的损害也非常严重。 占用土地资源 在地面式污水处理厂工程建设中，不仅需考虑污水处理构筑物的基本用地，还需从污水处理厂绿化和防止污水处理厂污染角度考虑，在征地时将设置一些绿化带和隔离带用地。 与自然景观不协调 地面式污水处理厂存在
5、着美观性差的弊端，特别是污水的颜色会带来视觉污染。其外观与周围的自然景观很难融合，对市容、市貌会产生较大的负面影响。随着城市规模的不断扩大，建设在城市郊区的污水处理厂也不断对城市的自然环境构成威胁。 3、地下式污水厂简介 自从 1932 年芬兰开始建造地下污水处理厂以来，地下污水处理厂得到了缓慢的发展，但是限于当时的技术条件，未能进一步发展，但是在1991 年从环境保护、土地资源和经济效益的前提出发，同时又考虑到地下空间开发技术已经比较成熟，芬兰又决定用新建的一座中心地下污水处理厂替换现有的七座地面污水处理厂。1942 年瑞典的首都斯德哥尔摩利用当地优越的地质条件和先进的开挖技术，建造了第一座
6、现代化的岩石地下污水处理厂，整个厂区地面布置成为一个公园，地下污水处理厂的进口，采用巧妙的建筑艺术，大大美化了市容，同时又为城市增加了绿化面积，因而引起了全世界的注意。目前在世界的许多国家都在开发地下污水处理厂，如日本、英国、美国等，在这些国家的地下污水处理厂均取得了巨大的经济和社会效益。近年来，我国部分城市，如北京、深圳、广州、合肥、青岛等也相继建成(或拟建)了多座地下式污水处理厂。地下式污水厂相对地面式污水厂有着以下的优缺点： 优点： 占用空间少 在地下式污水处理厂设计中考虑到地下空间和投资的限制，构筑物设计都比较紧凑，技术上也尽量选用占地面积小的处理工艺，而且地下污水处理厂不需考虑绿化及
7、隔离带等要求。 噪音污染小 地下污水处理厂的主要处理设备均处于地下，许多机械的噪声和振动将对地面的建筑和居民基本不产生影响，有效地防止了噪音对周围居民生活与工作的影响 臭味污染小 由于处于地下全封闭管理，地下污水处理厂可以对产生的臭气进行全面的处理，对环境和城市居民生活不产生影响。 节省土地资源 地下污水处理厂由于只有部分辅助建筑物建在地面， 占用土地资源很少节省了城市开阔空间，不会使周边土地贬值，对于周边区域的未来发展没有障碍。地下污水处理厂上部空间利用价值亦较高，可用于绿化、公园等公益事业，也可用于商业开发。 温度较恒定 地下污水处理厂由于处于地下，除受进水水质条件的影响以外，基本不受外部
8、环境因素的影响。特别是地下常年温差较地面温差要小，温度比较恒定，有利于各种污水生物处理工艺的稳定运行。 美观性好 由于地下污水处理厂是不可见的，因此既不会对自然景观产生影响。也不会影响到周围建筑的整体视觉效果。 缺点： 需要有较完善的安全措施 由于地下式污水厂处于地下，发生紧急情况时的安全措施将对整个污水厂的事故应急预案有较强的要求，来避免各种事故的发生。 对消防及通风等要求较高 由于地下式污水厂常年处于地下，这样对整个污水厂的消防（需按照地下室消防考虑）及整个场地的通风排气要求较高。 工程造价较高 将整个污水处理厂放在地下将增加整个污水厂的土建费用及施工期间的施工措施费用（如基坑支护等） 。
9、 运行费用较地面略高 由于整个污水厂处于地下，对于通风，排气及设备维护费将增加。 4、厦门市集美污水厂布置方案简介 4.1 集美污水厂概况 厦门市集美污水处理厂于 2000 年完成了一期工程建设，厂址位于集美区凤林村，占地面积 6.0 万 m2，一期设计规模 4.5 万 m3/d，污水处理采用二级生物处理改良的 orbal 氧化沟活性污泥工艺。根据当时的规划，集美污水处理厂总规模为 9.0 万 m3/d，并预留了远期 4.5 万 m3/d 的用地方向。在运行期间，根据外部条件的变化及实际运行经验，污水厂将加氯消毒工艺改造成了紫外线消毒工艺，并拟增加了化学除磷的设施。经过现有处理工艺，出水水质各
10、项污染物指标均能达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）中的一级 B 标准的要求。处理后出水排入同安湾。 由于集美区快速的发展，规划将集美污水厂总规模调整至 18.0 万m3/d，扩建工程共分为三期，每期扩建规模 4.5 万 m3/d，现即将实施的为扩建一期，其规模为 4.5 万 m3/d。调整后的规划用地面积约158308.541m2，其中已建用地面积为 43165.073m2，一期扩建用地面积为40244.689m2，二、三期扩建用地面积为 74898.779m2。 4.2 集美污水厂周边环境 集美污水厂位于集美区凤林村，处于厦门集美区环东海域海景第一排，西侧即为稀缺
11、自然生态景观红树林，并且紧邻 BRT 集美第一站，占据集美老城区最优越的地理位置。 正是在如此优越的地理位置的烘托下，形成了集美区环东海域高档居民区，污水厂西侧在售的碧海蓝天售价在 1.5 万元/平方米以上，周边已建的大学湾、大唐世家、古龙明珠、天鹅美苑等楼盘的二手价格也都在 1.0 万元/平方米以上。 4.3 集美污水厂地面式布置方案 按照常规做法，集美污水厂将沿用已建的布置方式，采用地面式布置。虽然地面式污水厂工程造价较低，运行管理经验丰富，但地上式污水处理厂会在一定程度上影响了周边居民的正常生活。 集美污水厂一期扩建工程规模为 4.5 万 m3/d，处理方案拟采用格栅+预处理池+AAO
12、生化池+辐流式沉淀池；除臭采用生物除臭方案；污泥采用重力浓缩池+板框脱水机脱水+外运进行处理；远期深度处理拟采用活性砂滤池过滤。 地面式图框流程图如下： 4.4 集美污水厂地下式方案 考虑到集美污水厂周边对环境要求高，故考虑将集美污水厂建设为地下式污水处理厂： 4.4.1 上部公园方案 上部地面建设成一座开放式公园，这样可以从根本上改变人们对污水处理设施的固有不良看法，极大地提升周边土地价值，其社会效益、环境效益和经济效益是十分显著的。地面开放式公园的建设，在为当地市民提供一个优美的休闲环境同时，也最大限度实现该地块原为规划绿地的功能要求，减轻了区域内绿化用地指标要求的压力，可将其它原本需要调
13、整用于绿化建设的用地用于商业开发，产生直接的经济效益。 本地下式污水厂方案布置原则：各功能分区明确，布局合理、紧凑，厂区内外道路交通设计合理，满足生产、生活、消防要求，并与上部开放式公园衔接协调，生产区与公园休闲区能截然分开管理。 提供的休闲公园（体育功能公园） 、绿色景观面积约 3.70 公顷（远期 5.28 公顷） ，考虑种植深根型大株热带植物需要，地下式构筑物顶层覆土厚 1.5 米。 由于集美污水厂采用了地下布置（包括公园方案和商建方案） ，故建议将已建污水处理厂的构建筑物加盖除臭，并进一步增强景观效果。这样才能使上部环境充分得到优化。 4.4.2 上部商建方案 集美污水厂周边有着如此集
14、中的高档居民生活区当中，但环顾周边配套的大型商业配套场所却少之又少，仅有污水厂西南侧的京闵北海湾酒店一座，其他的均至嘉庚体育馆附近才有大型的餐饮休闲娱乐场所（如味友食府及人人乐等） 。由此可见将在现状厂址上修建一座大型商业配套场所的经济价值是不可估量的。 考虑到集美污水厂周边环境的要求及本着充分利用土地资源，最大程度的发挥该土地的土地价值及经济价值的原则，将集美污水厂上部靠近原有厂区一小部分作为生产管理建筑物使用，另一部分修建成为多层建筑的商业配套场所及水务科普教育基地。 上部商业配套场所暂考虑修建为 4 层多层建筑，12 层做为停车场使用，34 层均考虑作为大型商业配套的一个综合体。 这样既
15、可以提高该土地的商业价值问题，也可以充分利用厦门集美区环东海域海景第一排的优越地理位置，使环海海域海景及稀缺红树林自然生态景观尽收眼底。同时商业建筑的租金等收入可以对地下式污水厂增加的水处理成本等进行补贴。 4.4.3 设计规模 虽然本次集美污水厂扩建规模为 4.5 万 m3/d，但考虑到地下污水厂的整体性、远期扩建的难易度及上部空间的布置，故本次集美污水厂地下式方案土建设计规模按 9 万 m3/d 考虑，设备分期安装，并预留远景4.5 万 m3/d 的扩建用地。 污泥处理考虑到已建 4.5 万 m3/d 规模，土建按照 18 万 m3/d 设计，设备按照 9 万 m3/d 安装。 4.4.4
16、 处理工艺 现国内多数地下污水厂处理工艺多采用具有出水水质好，节省占地的优点 MBR 法，但由于目前膜的造价较高，其将会造成建设费用居高不下;而且 MBR 法的运行电耗较高，膜的使用寿命较短，同时膜使用和更换对管理人员技术水平的要求较高，这将进一步增加 MBR 的处理成本。故本方案仍然推荐采用改良 AAO 工艺作为主处理工艺。 处理方案拟采用格栅+预处理池+AAO 生化池+平流沉淀池；除臭采用生物除臭方案；污泥采用重力浓缩池+板框脱水机脱水+外运进行处理；远期深度处理拟采用活性砂滤池过滤。 地下式布置流程图如下： 5、地面式与地下式布置形式的方案比较 5.1 上部利用空间对比 采用地下式污水厂
17、布置（9 万 m3/d） ，地面可节约出约 3.70 公顷用地，用于地面建筑物修建或用于公园的建设。 远期 13.5 万 m3/d 均采用地下布置，地面可节约出约 5.28 公顷用地，用于地面建筑物修建或用于公园的建设。 5.2 运行费用对比 5.2.1 能耗分析 从处理流程上看地下式仅将污水提升泵站的位置置于处理流程尾部而已。地下式增加的运行能耗仅为地下空间换气及照明等附属工程的能耗。 地面式污水厂的能耗：年总用电量 597.7 万 kWh，其中二级处理系统年总用电量 335.5 万 kWh。 地下式污水厂的能耗：年总用电量 702.8 万 kWh（其中因换气及照明等附属工程增加的能耗为约
18、120kwh，合 105.1 万 kwh/年） 。 5.2.2 药剂用量分析 从处理工艺上看地下式与地面式污水厂将采用类似工艺，这将不会增加污水处理中施工的药剂量。 5.2.3 设备折旧分析 因为地下污水厂长期处于地下，使用设备容易腐朽，这将增大设备的年折旧费。 5.3 工程造价对比 1、地面式污水厂的布置形式（4.5 万 m3/d，1 级 B 方案）： 工程总投资 11120.22 万元，其中工程费用 8950.48 万元；单位总成本 0.90 元/m3；单位运行成本 0.58 元/m3。 2、地下式污水厂的布置形式(1 级 B 处理土建按 9 万 m3/d 设计，设备分期安装)： 上部为公园：工程总投资 3.35 亿 ，污水厂部分为 2.75 亿，公园部
