山地城市地下污水處理廠建設模式探索

劉亞麗，羅翔，陳治剛，范海英，吳君煒，楊毅

（重慶市規(guī)劃設計研究院，重慶401147）

山地城市地下污水處理廠建設模式探索

劉亞麗，羅翔，陳治剛，范海英，吳君煒，楊毅

（重慶市規(guī)劃設計研究院，重慶401147）

依托國內外先進的地下污水處理廠建設理論基礎和實踐經驗，對山地城市重慶地下污水處理廠建設模式進行探討。重慶市主城地質條件好，在經濟技術可行的條件下，可合理開發(fā)利用地下空間，適當選擇地下或地上地下相結合的污水處理廠建設模式。在建設中，應采用合理工藝，滿足污水和氣體排放要求；充分利用地下空間，集約緊湊布局；地下與地上建設相結合，減小施工難度和運行動力消耗；結合城市地形地貌，豐富山地城市景觀特色；污水處理廠與再生水廠適當合建，促進水資源循環(huán)利用，有效提升山地城市經濟、社會、環(huán)境效益。

山地城市；地下；污水處理廠；城市規(guī)劃

地面污水處理廠具有諸多優(yōu)點，但存在土地資源浪費及二次環(huán)境污染問題，還會導致周邊土地資源貶值。隨著我國城市化進程加速和宜居城市建設需求，封閉性強、二次污染少、易與周邊環(huán)境協(xié)調的地下污水處理廠將逐漸成為城市污水處理設施建設發(fā)展趨勢之一[1]。本研究通過國內外地下污水處理廠建設實例研究，探討山地城市重慶污水處理廠建設新模式，旨在集約利用土地資源、維護城市環(huán)境，促進經濟、社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

1 國內外地下污水處理廠建設實例探討

1.1 國外相關污水處理廠建設實例

歐美發(fā)達國家城市十分注重地下空間的利用，城市地下污水處理系統(tǒng)建設也取得了很好的發(fā)展。芬蘭于1932年首次建造地下污水處理廠；至1991，地下空間開發(fā)技術已經比較成熟。該國又用新建的一座中心地下污水處理廠替換了現(xiàn)有的7座地上污水處理廠（圖1），從而加速了芬蘭地下污水處理廠的發(fā)展，有效實現(xiàn)了環(huán)境保護、土地資源節(jié)約和經濟效益提高。

目前，美國、英國、瑞典、日本、馬來西亞等國地下污水處理廠建設在世界上處于領先地位，取得了巨大的經濟、社會和環(huán)境效益。

圖1 芬蘭赫爾辛基市維金麥基地下污水處理廠平面布置圖

本文以集工藝合理、用地集約、環(huán)境美化、污水再生回用于一體的馬來西亞PANTAI污水處理廠為例進行簡要介紹。馬來西亞PANTAI污水處理廠位于吉隆坡市，采用處理構筑物全地下的建設方式，設計規(guī)模處理污水32萬m3/d，占地面積10.5ha。該工程采用運行穩(wěn)定、系統(tǒng)妥善可靠、成本低、對城市污水水質具有較強針對性的改良A2/O脫氮、除磷工藝，在低負荷的二沉池出水后采用ClO2的消毒方案，出水水質、大氣污染物、廠界噪聲排放達到馬來西亞《城市污水處理廠污染物排放標準》；污泥經消化濃縮后脫水外運處置，沼氣發(fā)電工廠內使用，余熱利用制冷；再生水利用通過“超濾膜”過濾臭氧消毒脫

色供地面景觀水體循環(huán)使用。為保護環(huán)境和有效利用污水廠上部空間，PANTAI污水處理廠工程功能分區(qū)明確、布局合理、緊湊，滿足生產、生活、消防要求，并與上部休閑公園銜接協(xié)調，生產區(qū)與公園休閑區(qū)能截然分開管理。可提供近14萬m2的休閑公園、綠色景觀。

1.2 國內相關污水處理廠建設實例

我國地下污水處理廠建設較少，該項技術起步也較晚。上世紀90年代起，由于城市對土地集約利用和環(huán)境景觀需求逐漸提升，地下污水處理廠建設得到了一定程度的推廣。目前，香港、臺北、北京、廣州、深圳等城市正在積極建設地下污水處理廠，并與再生水廠合并建設，為城市污水處理設施建設、資源環(huán)境保護利用提供新模式。

深圳布吉污水處理廠就是全地下污水處理廠、地上公園工程（圖2），設計規(guī)模處理污水20萬m3/d，占地5.95ha，總投資約8.84億元。其中污水處理廠部分投資約5.71億元。其污水處理采用改良A2/O活性污泥工藝、后接雙層沉淀池出水；深度處理工藝采用投加PAC兼有輔助化學除磷功能的快速D型濾池；污泥處理采用機械濃縮脫水一體化機械方案；除臭采用生物除臭工藝；出水水質達到一級A類及景觀用水標準。

圖2 布吉污水處理廠地面配套綠化設計

廣州京溪污水處理廠是廣州市河涌整治重點工程項目之一（圖3），位于沙太路旁金湖貨運場內，設計規(guī)模10萬m3/d，占地約28畝。服務范圍包括沙河涌上游流域的左、右支流及南湖流域，服務面積為15.7km2，服務人口13.3萬人。該污水處理廠采用膜生物反應器(MBR)工藝，其出水排入沙河涌，作為沙河涌的景觀補水水源。京溪污水處理廠總體布置采用全地下式組團布置形式，主要處理構筑物設于地下，地上用作綠化景觀，從根本上突破傳統(tǒng)污水處理廠的高程設計理念，創(chuàng)造優(yōu)美的花園式廠區(qū)環(huán)境。

圖3 京溪地下污水處理廠實景照片

1.3 地下污水處理廠建設經濟技術環(huán)境分析

目前，隨著污水處理技術和地下空間開發(fā)技術的發(fā)展，特別是地下連續(xù)墻挖槽機、大型混凝土輸送泵、大型鉆孔機的使用，地下污水處理廠建造規(guī)模、質量及施工速度不斷提高，現(xiàn)代科技發(fā)展為地下污水處理的建設提供了強大的技術保障。地下污水處理廠的投資成本較高，但針對可利用土地資源日趨減少的城市，地下污水處理廠建設優(yōu)勢凸顯。一般來說，若綜合考慮污水處理廠建設成本和周邊土地價值，地下和地面污水處理廠的造價可能相差無幾；同時地下建筑還具有受氣候影響較小、節(jié)能效果好、運營費用低的經濟優(yōu)勢；如果再考慮環(huán)境價值，地下污水處理廠的“性價比”明顯要高于地面污水處理廠。經分析，地下污水處理廠建設具有如下優(yōu)點：

1.3.1 節(jié)省城市土地資源

在地下污水處理廠設計中，考慮到地下空間和投資的限制，構筑物設計都比較緊湊，技術上也盡量選用占地面積小的處理工藝；地下污水處理廠無需考慮綠化及隔離帶等要求，一般占地面積較少。同時地下污水處理廠由于只有部分輔助建筑物建在地面，節(jié)省了城市開闊空間；污水處理廠上部空間利用價值亦較高，可用于綠化、公園等公益事業(yè)，也可用于商業(yè)開發(fā)，達到集約利用土地的目的。

1.3.2 環(huán)境污染小，可合理解決臭氣擾民問題

由于處于地下全封閉管理，地下污水處理廠可對產生的臭氣進行全面處理，對環(huán)境和城市居民生活產生影響小。地下污水處理廠的主要處理設備均處于地下，許多機械噪聲和振動對地面的建筑和居民基本不會產生影響，有效地防止了噪音污染。

同時，污水處理廠臭氣擾民問題一直是困擾政府和建設單位的大問題。污水處理廠可通過地下封閉布置構筑物、臭氣集中收集和處理，為解決此類問題提供新思路。

1.3.3 地下條件恒定，安全性好，利于穩(wěn)定運行

地下污水處理廠位于地下，除受污水水質條件影響外，基本不受外部環(huán)境因素影響，特別是地下常年溫差較地面溫差要小，溫度比較恒定；同時地下建筑防災能力強，防爆炸、防細菌及防外部火災都能起到一定作用[2]，也不必過多地考慮由風、冰、雹、雨、雪或其它自然因素的侵襲。這些特點都有利于污水處理設施穩(wěn)定運行。

1.3.4 利于城市景觀構建

地下污水處理廠區(qū)的地面部分可建設成公園、綠地；地下污水處理廠進口也可采用巧妙的建筑藝術小品加以美化，以此增加城市綠地面積，美化市容，豐富城市景觀。

1.3.5 提升周邊經濟、社會、環(huán)境效益

在污水處理廠頂部建設公共綠地或城市公園，為居民提

供休閑、游憩或娛樂設施或用地，可有效提高人居環(huán)境質量，增加周邊土地資源使用價值，從而提升經濟、社會、環(huán)境效益。

但勿容置疑，地下式污水處理廠具有一定缺點：如果不考慮周邊土地利用價值，地下式污水處理廠的建設投資費用要高于地面污水處理廠30%以上；同時由于地下施工難度大、強度高，施工建設周期長，以及地下污水處理構筑物通常需要分層布設，可能會增加污水提升費用。在城市發(fā)展中應根據城市自身特點、經濟實力和發(fā)展需求確定污水處理廠建設模式。

2 山地城市重慶地下污水處理廠建設的啟示

2.1 重慶主城污水處理廠建設存在問題分析

重慶市是我國重要的中心城市，國家歷史文化名城，長江上游地區(qū)的經濟中心。隨著城市化進程加快，強化污水處理設施建設，是維護區(qū)域水環(huán)境的必要途徑。目前重慶市主城區(qū)正在建設環(huán)保模范城市，著力打造生態(tài)示范區(qū)，但在污水處理設施建設上還存在著一定的問題。

2.1.1 污水處理廠建設和規(guī)劃概況

目前，重慶市主城區(qū)已建16座污水處理廠，總處理能力為198.7萬m3/d。絕大部分污水處理廠采用了二級生物處理工藝，主要包括傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝、奧貝爾氧化溝、CASS和CAST、A2O等處理工藝，出水能夠滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的二級或一級B類排放標準。根據《重慶市城鄉(xiāng)總體規(guī)劃（2007-2020）修改》，至2020年，重慶主城將規(guī)劃建成35座污水處理廠，總處理能力達到542萬m3/d。

2.1.2 存在問題分析

目前，主城區(qū)污水處理廠主要存在以下問題。

（1）尚未滿足創(chuàng)建環(huán)保模范城市污水排放要求

根據《重慶市創(chuàng)建國家環(huán)境保護模范城市考核指標任務分解表》，至2012年，主城區(qū)城市污水集中處理率≥95%，新建及現(xiàn)有城市污水處理廠出水水質達到《國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放》一級標準的A標準。目前，主城絕大部分污水處理廠已建設二級生物處理工藝，為滿足更高的污水排放標準，需要加強深度處理設施建設。

（2）處理規(guī)模不能滿足城市發(fā)展需求

隨著城市化進程加快，重慶市主城區(qū)的很多污水處理廠原有規(guī)模已不能適應城市發(fā)展需求，亟需擴建和新建污水處理設施。

（3）污水處理廠用地矛盾突出

就目前來看，重慶主城未來需要新建一批污水處理廠；已建污水處理廠不僅需要擴大規(guī)模，而且需要建設污水深度處理設施，這就需要一定的土地資源作支撐。作為山地城市，重慶主城土地資源極為有限；尤其是靠近城市中心區(qū)域的地方，難以劃出合適地塊，用于新建或改擴建污水處理廠，由此導致污水處理廠用地矛盾突出。

（4）臭氣擾民問題未得到根本解決

重慶市主城區(qū)已建的污水處理廠大多沒有對臭氣進行收集和處理，采用無組織的方式進行排放。隨著開發(fā)建設的進行，部分污水處理廠已處于城市建成區(qū)，污水處理廠的臭氣排放已經成為了一個備受關注的問題。如唐家橋污水處理廠的大氣環(huán)境防護距離僅為50m，已經嚴重影響周邊居民的生活；又如雞冠石污水處理廠的大氣環(huán)境防護距離環(huán)評原為140m，現(xiàn)要求為500m，若不及時進行整改，將會影響周邊居民生產生活。

（5）影響城市景觀風貌

在城市中心區(qū)域附近或沿江地區(qū)建設的城市污水處理廠，若其一級、二級或深度處理等構筑物暴露在地表，不加美化或修飾，將對城市景觀風貌構成一定影響。需要采取相關措施，避免污水處理廠建設影響城市整體形象。

2.2 重慶主城地下污水處理廠建設模式的探討

地下污水處理廠具備節(jié)約土地資源、密封式構造、利于城市景觀構建等優(yōu)點。重慶市境內地層多為紅色砂頁巖，其次為三疊系和古生介二疊系砂頁巖，強度均較高，在重慶市主城區(qū)建立地下污水處理廠具有有利的地質條件。因此有必要在經濟技術可行的條件下，對山地城市重慶地下式污水處理廠建設模式進行探索，以期合理利用空間資源，有效提升城市經濟、社會、環(huán)境效益。

2.2.1 合理選擇污水處理廠建設方式

至2020年，重慶主城共需規(guī)劃或改擴建35座污水處理廠，鑒于地下污水處理廠建設投資費用較高，所以地下建設方式的采用應格外慎重。宜根據重慶主城現(xiàn)狀特征、經濟實力以及未來發(fā)展需求，確定污水處理廠建設方式。建議在土地資源奇缺或對景觀要求較高的區(qū)域，適當考慮地下或半地下的污水處理廠建設方式。如唐家橋污水處理廠位于城市中心區(qū)附近，其臭氣擾民問題已引起廣泛關注，此類污水處理廠改擴建工程即可采用地下或半地下方式；悅來污水處理廠作為生態(tài)城的示范工程，位于沿江地區(qū)，該區(qū)域對生態(tài)景觀要求很高，在污水處理廠建設方式上也可以適當考慮地下或半地下式的建設方式。

2.2.2 采用合理工藝，滿足排放標準

地下污水處理廠一般建在城市中心區(qū)域附近或對環(huán)境要求較高的區(qū)域，尤其應注重其對周邊環(huán)境的影響。更應因地制

宜地采取一級處理、二級生物處理、深度處理工藝、污泥處理方案和生物除臭工藝，使出水水質滿足一級A類排放標準，氣體排放滿足一級排放標準。避免對城市環(huán)境產生不利影響，合理解決污水和臭氣排放擾民問題。

2.2.3 地下與地上建設相結合，減小施工難度和運行動力消耗

重慶市主城是著名的山城，地形復雜，高差較大，尤其是在山地或沿江區(qū)域難以找到平坦的用地。在污水處理廠建設中，應充分結合城市用地地形，適當采用地上與地下相結合，或半地下的方式進行建設，盡量減少土石方量，減小施工難度。結合地形錯落有致地布置各級污水處理構筑物，還可有效減少污水處理廠運行過程中的動力消耗。

2.2.4 充分利用地上地下空間，集約緊湊布局各水處理構筑物

根據國內外相關經驗，應集約利用地下空間，充分利用地上環(huán)境條件，緊湊布局污水處理和深度處理構筑物及相關水處理設施，盡量節(jié)約土地資源和空間資源。

2.2.5 結合城市地形地貌，豐富山地城市景觀特色

結合城市地形地貌，污水處理廠采用地下或半地下式建設模式，可在頂部配套建設公共綠地、綠化工程或建筑小品；還可充分利用地形，錯落有致布局，從而改善污水處理廠周邊總體風貌，豐富城市景觀。

2.2.6 促進水資源循環(huán)利用

根據重慶市創(chuàng)建國家環(huán)境保護模范城市要求，主城區(qū)城市污水處理廠出水水質應達到一級A標準。該標準的出水再經適當處理即可滿足再生水回用標準。通過在后續(xù)建設中，建設污水深度處理設施和再生水回用配套管道系統(tǒng)，將再生水回用于景觀水體、道路綠化澆灑等，不僅節(jié)約了寶貴的水資源，而且促進了城市水資源循環(huán)利用，還有效地保護了區(qū)域水環(huán)境，對城市經濟、社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展起到積極作用。

3 結語

綜上研究，要建立山地城市重慶污水處理廠建設新模式，就應采取以下六條措施，真正杜絕土地資源浪費及二次環(huán)境污染等問題，實現(xiàn)城市經濟、社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展：（1）重慶市主城地質條件好，在技術可行的條件下合理利用地下空間，可適當選擇地下或地下地上相結合的污水處理廠建設模式。（2）采用合理工藝，滿足污水和氣體排放標準。（3）地下與地上建設相結合，減小施工難度和運行動力消耗。（4）充分利用地下空間，集約緊湊布局。（5）結合城市地形地貌建設污水處理設施，豐富山地城市景觀特色。（6）污水處理廠與再生水廠適當合建，促進水資源循環(huán)利用，有效提升山地城市經濟、社會、環(huán)境效益。

[1]包太，朱可善，劉新榮.國內外城市地下污水處理廠概況淺析[J].地下空間，2003（09）：336-340.

[2]李至時，關艷珠.赫爾辛基市中心污水處理廠[J].給水排水，1998（03）：14-16.

[3]重慶市創(chuàng)模領導小組辦公室.重慶市2010年創(chuàng)建國家環(huán)境保護模范城市補充目標任務分解[Z].

責任編輯：孫蘇，李紅

施工經驗

現(xiàn)場混凝土試件制作留堵

工程施工中，需要留置試件進行同條件養(yǎng)護。試件制作過程按照常規(guī)的"一定、二裝、三查、四測、五選、六拌、七搗、八排、九蓋、十養(yǎng)"等十步程序操作。

1.存在問題

現(xiàn)場混凝土試件制作經常存在以下問題：制作人員不確定尺寸；試件制作的偏差較大；同條件養(yǎng)護不到位；過長時間未拆模；拆模困難，拆模時易損壞試件，達不到試件制作的要求；同條件養(yǎng)護過程中試件散亂容易丟失等。

2.解決措施

非專業(yè)人員制作試件時，必須做好技帶交底；同條件養(yǎng)護務必與實際情況相符，在試件制作好后適宜24 h左右拆模。同條件養(yǎng)護，待達到預計強度時進行強度試驗。

現(xiàn)場施工時，人員多、場地情況復雜。為防止試件丟失破壞，現(xiàn)場可用廢舊的鋼筋焊接鋼筋籠子，將同條件養(yǎng)護的試件放入制作好的鋼筋籠子內。同時鋼筋籠子上可標注如下信息：工程名稱，澆筑部位，強度等級，試件組數(shù)，澆筑日期，試件制作人等。

工程中使用的模具是底部開孔的塑料試模。在進行試件制作時，先涂刷隔離劑，然后在底部滿鋪一張紙，蓋住塑料試模底眼，防止混凝土與試模底孔直接接觸，粘在一起難以拆模，同時也保證了試件的完整性。

(摘自《建筑工人》，作者：孫靖，原磊，謝成啟。請速與本刊聯(lián)系支付稿費)

Construction Mode of Underground Sewage Treatment Plant in Mountainous City

Based on relevant theory and implementation experience of the construction of underground sewage treatment plant at home and abroad,construction modes of underground sewage treatment plant in Chongqing,a mountainous city,are discussed.The geological condition in the main urban districts of Chongqing is quite good,so underground space can be reasonably developed and used and the properly combined construction mode of overground and underground sewage treatment plant can be adopted within the existing technology capability.Under construction,reasonable technology should be applied to meet the requirements of sewage and gaseous emission.Underground space should be fully exploited to compact the layout.overground construction and underground construction should be combined to reduce construction difficulty and power consumption.Urban landscape should be taken into consideration to enrich city landscape.Sewage treatment plant and recycled water plant should be properly jointly built to foster the recycle of water resources and effectively promote the economic,social and environmental benefit of mountainous city.

mountainous city;underground;sewage treatment plant;city planning

TU984.1

A

1671-9107（2013）06-0003-04

2013-06-05

劉亞麗（1974-），女，河北常德人，博士，注冊城市規(guī)劃師，教授級高級工程師，主要從事城市規(guī)劃研究工作。

10.3969／j.issn.1671-9107.2013.06.003