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地下污水厂关键技术及生态综合体实践
城市：
上海
关键词：
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新闻分类：
活动策划
日期：
2022-04-05 20:32:08
发布者：
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浏览次数：
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在JIEI产业研究院日前举办的“走进水专项”系列研讨会上，中国水环境集团工程技术中心常务副主任庞洪涛介绍了地下污水厂关键技术及生态综合体实践，本文根据庞洪涛发言内容整理。

 

AI 如何应对水与环境领域的巨大挑战？

 

地下污水处理厂蕞早出现在气候寒冷的北欧地区，距今已有80多年的历史。目前，在全球十几个国家，已经建设了两百多座地下污水厂。芬兰赫尔辛基污水厂、挪威奥斯陆水厂，主要是由于平原少、紧靠峡湾等用地条件限制，利用天然的地理条件建设在山洞中；荷兰鹿特丹水厂、法国马赛水厂，则主要由于位于市中心，用地紧张、对环境要求较高，遂采用地下形式；在亚洲地区，日本的地下污水厂应用较多，建设原因包括用地紧张、周边环境要求高等。

 

2019年，课题组前往东京有明水回收中心进行了实地调研。这座水厂建于1996年，设计规模12万吨/天，其中4万吨实现再生回用。在当时的日本，这座水厂的定位是“面向21世纪的未来污水处理厂”，因而它的整体造型设计参照宇宙飞船，颇有未来感。

 

 

特别值得介绍的是，有明水回收中心地上的综合利用设施十分完善。该水厂的地面上有两栋构筑物，有着宇宙飞船造型的A栋，包含体育馆、餐厅、对外营业的会议室，还建有东京都彩虹水科学馆，是主要面向儿童和中小学生的科普学习基地；B栋是体育中心，位于深度处理区上层，建有温泉游泳馆、健身中心、亲子中心等，其中温泉游泳馆对水厂的余热进行了回收利用；此外，水厂沉淀池的上方，还建有16块标准化网球场。

 

总体来看，很多发达国家的地下污水厂建设高峰期集中在上世纪的80、90年代。随着环境污染治理系统的逐渐完善，近年来，发达国家关于地下污水厂的研究及建设反而不是很多。

 

而我国对于地下厂的关注，主要集中在近十年。2013年之前，国内的地下污水厂建设数量还非常少，主要集中在北上广等经济发达地区；近几年来，随着环境要求的提升及技术的探索，我国建设了大量的全地下、半地下污水厂，地域分布已延伸到了二三线城市，甚至是经济欠发达地区。目前国内已经建成的大概有70多座，总规模超过700多万吨，数量和规模还在快速增长。这些地下水厂的单体规模以中小规模居多， 77%在十万吨/日以下， 48%在五万吨/日以下。

 

随着地下污水处理厂工程建设的推进和研究的深入，其建设规模、学术关注度、媒体关注度都在不断提高，地下污水厂建设模式逐渐被学术界与用户接纳。总体来看，地下污水处理厂在国内的快速发展，根本原因在于，近年来我国快速的城镇化对生态环境提出更高要求，而地下污水厂的三个特点与环境治理需求能够较好地契合。

 

一是环境友好，变邻避效应为邻利效应。由于地下水厂是全封闭的箱体，且全厂臭气统一收集处理，因而噪声、臭味能够得到有效控制；在控制污染的同时，对周边环境起到质量提升的作用，增加城市绿地，为市民提供休闲空间。这也使地下水厂的选址非常便利。

 

二是土地集约，占地不到传统水厂的1/3。传统的地上水厂，道路以及绿化大约可占全厂面积的50%；地下水厂基本不需要卫生防护距离，通过分层结构把操作层、生化池等放到地下，把绿地和道路放到地上，这样至少节省一半的厂区面积；此外，通过池体分布集约设计，还会使占地面积进一步缩小。

 

三是资源利用。一般地下厂处理水质优于一级A，可以达到准IV类水标准，不仅可以用作市政绿化及工业冷却水，还可以作为河道生态补水。现在很多城市的河流黑臭严重，缺乏补水是重要原因之一。传统的地上厂一般在城市的远郊，如果进行再生水回用，管网投资和运行成本很高。地下厂环境友好的特点，可以直接建在城市的中心，更加有利于使用再生水资源进行中水回用和河道补水，提升周边的土地价值。

 

纵观地下污水厂的发展历史，也可以发现，地下污水厂在具备环境友好、土地集约、资源利用等显著优势的同时，也存在一些问题需要完善。如建设运营成本相对较高、地上利用形式比较单一，缺少规范性文件等。

 

针对这些问题，在“十三五”水专项“北京城市副中心高品质水生态建设综合示范”项目中，特别设置了“地下污水厂建设模式创新与生态综合体示范”课题，以期从技术和模式方面加以创新，实现深度脱氮除磷，节省占地投资，改善周边水生态质量，综合开发地面空间，提升土地价值。课题由国投信开水环境投资有限公司牵头，参与单位包括清华大学、北京工业大学、四川省科学城天人环保有限公司、北京信通碧水再生水有限公司。

 

地下污水处理厂的关键技术研究

 

污水处理厂从地上到地下，不是简单的下沉，模式的转变带来了更多新的技术需求，包括高效节地污水处理技术、高效生物除臭技术、污泥深度脱水和资源化利用、智能化管理系统等。在本课题中，主要聚焦于高效节地型污水处理技术研究，并结合实际工程对其他技术进行不断优化。

 

课题研究的高效节地技术为HBR，是一种复合式的生物膜反应器。在研究过程中，课题组进行了新型填料的开发以及反应器开发和优化，在此基础上形成了HBR高效生物膜技术。该技术采用新型的轻质、大孔隙率悬浮填料，纳污量大，不易堵塞，可防止滤料板结；填料比表面积大，使生物膜生长空间充足，生物量高；填料填充率高（70%-90%），正常运行时为固定床，起到过滤截留的作用，出水SS低；反洗时加大曝气使填料流化，老化生物膜脱落后可随水排走。

 

 

基于HBR技术，共形成了两条技术路线，一是纯生物膜HBR技术，这项技术已经完成了试验研究、工程示范和推广；二是泥膜一体HBR技术，这项技术正依托碧水地下污水厂，开展相关的示范建设和研究。

 

纯生物膜HBR技术，首先在贵阳某地上污水厂进行了工程示范，规模为三万吨/日。该水厂的原有工艺是采用改良A2O加二沉池，使用新的高效HBR工艺以后，它的停留时间缩短为原有工艺的40%以下，大大节省了占地，如下图所示。

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