開發(fā)應用于城市河道綜合整治中超大地下空間一體化工程技術研究

張義周，馬永志，朱 磊

（中建生態(tài)環(huán)境集團有限公司，北京 100037）

0 引言

由于城市不斷發(fā)展，市政設施用地逐漸局促，規(guī)劃建設中大型、集中的污水處理站在用地上已經(jīng)難以得到保證和落實。隨著污水處理工藝的不斷進步，目前分散式地下調蓄池及水質凈化站逐步在國內外許多城市普及，如珠海、廈門等城市，且應用效果較好。分散式調蓄池和水質凈化站通過與城市公共綠地、公園等公共設施合理銜接，可完全避免大型污水處理廠對周邊居民及環(huán)境的影響，同時由于新工藝的應用，新的污水處理工藝占地面積較傳統(tǒng)工藝大幅減小。由于占地少，且為完全地下式，用地選址較為簡單，因此，分散式地下調蓄池及水質凈化站是城市河道綜合整治發(fā)展的總體趨勢。

對城市化建設進程中的城市雨水調蓄能力下降、易出現(xiàn)洪澇以及雨水利用率低等問題，提供一種可以規(guī)避城市雨水洪峰、實現(xiàn)雨水循環(huán)利用、避免初期雨水污染受納水體的分散調蓄系統(tǒng)。傳統(tǒng)的雨污水調蓄技術的排水系統(tǒng)無法滿足地面排水需要，會造成降雨時雨水排出不暢、易出現(xiàn)洪澇等問題。

調蓄池類型根據(jù)收集的水體類型可以分為混合污水調蓄池和雨水調蓄池。混合污水調蓄池設置于合流制排水系統(tǒng)中，用于臨時貯存合流制排水系統(tǒng)收集的混合污水，減少混合污水溢流入河；降雨過后，調蓄池中的混合污水排至截污干管中，輸送至污水廠進行處理，經(jīng)處理后排入水體。雨水調蓄池設置于完全分流制的雨水排水系統(tǒng)中，臨時貯存暴雨后期雨水排水系統(tǒng)中的清潔雨水，規(guī)避城市雨水洪峰；降雨過后，調蓄池中的清潔雨水可用于城市道路清潔用水和園林景觀澆灑用水，從而提高雨水利用率[1]。

1 工程設計特點

污染的初期雨水進入河道是造成河道水質污染的重要原因之一，調蓄池則是處理初期雨水污染的重要措施。本文以深圳市坪山河綜合整治工程為例，提出在坪山河沿河新建7座分散式調蓄池收集前30 min的初期雨水，減少初期雨水溢流對河道的污染，并進行初期雨水收集率及污染物削減率分析。調蓄池水一部分通過沿河截污系統(tǒng)輸送至污水處理廠，一部分通過凈化站處理后直接回補河道，為沿河景觀、凈水公園及人工濕地等提供用水。初期雨水調蓄池在削減污染物入河量以及改善流域水環(huán)境等方面發(fā)揮了重要作用，同時本工程初期雨水治理方式也將為以后類似項目提供有意義的借鑒[2]。

坪山河治理采用全地埋式調蓄池（22萬m3）及凈化站（4萬m3）（圖1），為共計26萬m3的超大地下空間一體化工程。水質凈化站采用A2O+MBR工藝，每個凈化站處理規(guī)模為2萬m3/d，共4萬m3，與下游既有上洋污水處理廠形成均衡布局。通過精準截污系統(tǒng)收集污水，將污水就近輸送至水質凈化站處理，避免污水處理全部集中在下游，減少下游凈化站的壓力。調蓄池為控制截污系統(tǒng)真正收集到的前30 min污染負荷較高的初雨水，在坪山河干流沿線及支流河口新建7座調蓄池，總調蓄容積為22萬m3。采用分散調蓄模式，打破了傳統(tǒng)“大截排，全截污，集中調蓄，集中處理”模式，減輕了下游水質凈化站的處理負荷，同時減少了占地，節(jié)省了投資[3]。

分散式調蓄池及凈化站可分區(qū)域、分段對水量和水質進行實時監(jiān)測，根據(jù)每個區(qū)域、每條支流不同的水量和水質變化情況進行有針對性的控制收集，做到有的放矢。一方面可以最大限度收集污染物濃度高的污水，另一方面可以最大限度降低無效的收集。根據(jù)以上思路，本工程在干流沿河所有較大的排放口設置了水質在線監(jiān)測設備及水質閘門，并在每個調蓄池入口設置了水質在線監(jiān)測設備及水質閘門。通過這些措施，可以實現(xiàn)對主要排放口在整個降雨過程中水量和水質變化的實時監(jiān)測，并通過中控平臺實現(xiàn)遠程自動化控制和精準截污。

2 關鍵技術

2.1 首創(chuàng)水質閘門，精準截流初期雨水

按照“精準截污，分散調蓄，分布處理，就近回用”的總體思路，通過“水質閘門+在線水質儀表”實現(xiàn)精準截污。建設分散式調蓄池和分布式水質凈化站，構建“截流-調蓄-處理-回用”的水質達標體系，旱季污水和雨季初期雨水處理達標后就近回補河道。

2.2 調蓄池及凈化站聯(lián)動

調蓄池水一部分通過沿河截污系統(tǒng)輸送至污水處理廠，一部分通過凈化站處理后直接回補河道、沿河景觀和人工濕地用水。其中碧嶺調蓄池及凈化站上方為碧嶺凈水公園，錦龍調蓄池全位于河道河床底部，湯坑調蓄池上方為坪山公園，南布凈化站上方為南布凈水公園，南布調蓄池上方為南布濕地，墩子河調蓄池上方為墩子河濕地，石井調蓄池上方為石井濕地，上洋調蓄池上方為坪山濕地公園。實現(xiàn)了地下空間與地上景觀一體化建設，通過截污系統(tǒng)、補水系統(tǒng)及智慧平臺一體化實現(xiàn)了河道全流域聯(lián)動。

2.3 新型垂直流人工濕地群

調蓄池及凈化站上方采用8塊垂直流人工濕地群技術，創(chuàng)新優(yōu)化濕地填料，深度處理原有上洋污水廠一級A出水，水質達地表水Ⅳ類標準后，就近回補河道，確保維持河道生態(tài)基流，實現(xiàn)水資源的再利用，既節(jié)約用地，又美化景觀。

2.4 首創(chuàng)全流域水務設施遠程集中管控，構建智慧水務平臺，更高效利用地下空間

智慧平臺一體化如圖2所示。

3 主要創(chuàng)新點

（1）采用地埋式分散調蓄池系統(tǒng)，減少了占地，提高了土地利用率[4]。配合城市地下排水系統(tǒng)設置，其規(guī)模、大小、數(shù)量根據(jù)排水系統(tǒng)的服務范圍、城市發(fā)展規(guī)模、降雨量等情況綜合考慮，用于提高地下排水系統(tǒng)中混合污水和雨水的收集，減少混合污水入河，規(guī)避城市雨水洪峰，提高雨水利用率，并通過水位傳感器檢測進水結合井及調蓄池的水位，以實現(xiàn)調蓄池自動調控運行。

（2）調蓄池及凈化站配合城市分流制雨水排水系統(tǒng)設置，用于收集城市雨水，規(guī)避雨水洪峰。調蓄池中的清潔雨水及凈化站處理水可用于城市道路清潔用水及園林景觀澆灑用水，提高雨水利用率。

（3）調蓄池配套結合井及調蓄池中的液位傳感器監(jiān)測進水結合井和調蓄池中的水位，實現(xiàn)自動調控調蓄池的運行及清洗，最大限度發(fā)揮分散調蓄池系統(tǒng)的作用。

（4）調蓄池進出水共用進出水間，節(jié)約占地，不會產生柵渣、沉砂等附屬垃圾；無須另外安排人力清渣清砂；最大限度利用調蓄池功能，操作簡便；調蓄池出水時對沉積在進出水間的少量泥沙具有一定的自動沖洗作用。

（5）調蓄池及凈化站配合城市合流制地下排水系統(tǒng)設置，用于提高城市雨污混合污水的收集，避免混合污水溢流入河以及初期雨水對受納水體的污染，發(fā)揮聯(lián)動效應，使地下空間利用率最大化。

（6）超大地下空間一體化工程技術將分散調蓄池及凈化站系統(tǒng)應用在深圳市坪山河干流綜合整治及水質提升工程中，打破了傳統(tǒng)“大截排”，采取分散調蓄，有效調節(jié)了支流的污水流量，減小了對下游流水質凈化站的沖擊負荷。

4 社會效益

4.1 節(jié)能減排

基于各地區(qū)代表性污水處理廠典型工藝運行數(shù)據(jù)的分析及實際監(jiān)測，檢測數(shù)據(jù)低于常規(guī)深度處理方式14.4%。根據(jù)計算，8塊人工濕地群較傳統(tǒng)污水廠尾水深度凈化工藝每年可減排CO2約1566 t，節(jié)省電量692.58萬kW·h，節(jié)約電費約616.4萬元。

工程沿河截污系統(tǒng)采用精準截污措施，每年可減少入截污系統(tǒng)的清潔基流及中后期雨水約1776萬m3，助力污水系統(tǒng)提質增效，同時可減排CO2約5.5萬t，節(jié)省電量515.04萬kW·h，節(jié)約電費約463.4萬元，減少燃煤消耗106.82萬t，為國家實現(xiàn)碳達峰獻力。

本工程采用的城市河道綜合整治超大地下空間一體化工程技術對流域水環(huán)境治理、削減入河污染物、減少碳排放等方面有著重要的作用和意義，為探索生態(tài)環(huán)保領域的“雙碳”改革提供了有價值的參考。

4.2 土地價值

城市河道綜合整治超大地下空間一體化工程技術對景觀提升、城市魅力提升、土地價值提升影響巨大[5]。

坪山河綜合治理后經(jīng)濟效益、社會效益及生態(tài)環(huán)保效益顯著，主要表現(xiàn)在城市面貌變化、河道環(huán)境改善、人口數(shù)量及素質提高等。治理后河道的水清、岸綠、景美，使河道流域內的土地價值提高到了約3000億元（2020年測算），用地主要包括商業(yè)用地、工業(yè)用地、居住用地等，實現(xiàn)了坪山河建設目標——“發(fā)展的城市·流動的公園”。河道流域土地價值量如表1所示。

表1 河道流域土地價值量

5 結語

坪山河采用超大地下空間一體化工程技術，集成調蓄池及凈化站，用于城市河道污水和雨水綜合治理，效益更佳，取得了良好的河道治理效果。

坪山河流域遵循分布分散的原則，能更好地適應水質的變化過程，更準確地收集污染物濃度較高的污水，盡量減少清、濁水的混合，減少調蓄和處理的規(guī)模。本文結合未來城市的發(fā)展，對原規(guī)劃污水系統(tǒng)布局進行適當調整，新規(guī)劃分散式埋地調蓄池及水質凈化站。該工程技術對城市河道綜合治理具有重要的參考價值。

如今的坪山河流水淙淙，芳草萋萋，魚翔淺底，鷺鳥翩躚，已成為坪山區(qū)一張靚麗的生態(tài)名片。坪山河治理美化了區(qū)域人居環(huán)境，打造了生態(tài)人文特質，發(fā)揮了示范引領作用，提高了輻射價值，帶動了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，贏得社會各界的一致好評。