地埋式污水處理廠技術及應用前景研究

廖之堅

（福州恒友水務有限公司，福建 長樂 350200）

0 引言

地埋式污水處理廠與地面式污水處理廠最為顯著的差異在于將污水處理的大部分、甚至全部構筑物集中在構筑物箱體，并將箱體埋設在地下，不僅大幅減少了占地面積，還降低了對附近環境的影響[1]。不僅如此，由于地下處于恒溫狀態，所以污水處理不會受到外界環境的干擾。因為上述優勢，地埋式污水處理廠如今發展為生態文明建設的可持續綠色污染處理方案。但是地埋式污水處理廠在建設與運行的過程中也有許多問題尚未解決，如建設成本較高以及運營管理難度大等[2]。因此，地埋式污水處理廠積極進行技術升級，才能獲得良好的發展前景。目前，地埋式污水處理廠技術及其應用前景是許多學者關注的重點。

1 地埋式污水處理廠的主要優勢

1.1 減少對附近環境的危害

地埋式污水處理廠（圖1）的所有污水處理設施均埋設在地下，所以設備在實際運行期間產生的噪聲、振動對人們不會產生明顯的干擾，對減少城市噪聲污染具有積極的作用[3]。另外，由于地埋式污水處理廠處于地下，具有較強的空間密閉性，可以減小臭氣對正常污水處理工作的影響，減少污水處理期間形成的臭氣對附近環境的污染。特別是從城市附近區域的發展角度來說，傳統的地面式污水處理廠需要設立一些隔離帶，導致附近城市配套硬件設施受到影響。而地埋式污水處理廠頂部全部覆蓋泥土，附近的公園、停車場以及商業設備自然不會受到地埋式污水處理廠的影響。

圖1 地埋式污水處理廠的基本設計

1.2 節省占地面積

地埋式污水處理廠相較于傳統的地面式污水處理廠而言，最為顯著的優勢便是節省占地面積。如今，城市用地十分緊張，所以科學地應用地下空間開展污水處理廠的建設、經營以及管理是城市用地規劃十分關注的內容。相較于地面式污水處理廠，地埋式污水處理廠可以減小占地面積以及必要的衛生防護距離，有助于提高附近土地的利用效率。調查統計顯示，我國當前的地面污水處理廠占地指標通常在8000～10 000 m2/（104m3·d），而地埋式污水處理廠的占地指標則僅在3000～5000 m3/（104m3·d），用地面積節省率達到37%～60%。

1.3 運行穩定

地埋式污水處理廠的大部分構筑物處于地下，不會遭受外界環境的干擾，水溫基本處于恒定的狀態，為污水生物處理工作提供了良好的環境與條件，使污水處理工作的運行更為穩定。

2 地埋式污水處理廠技術的應用情況

2.1 多級多段AAO的脫氮除磷處理方法

我國在20世紀就已經開展了分段進水厭氧-缺氧-好氧法（anaerobic-anoxic-oxic,AAO）技術的研究、開發以及應用。我國學者提出了許多有效的工藝技術，得到了十分廣泛的應用[4]。例如，我國學者積極研發了多級多段AAO技術，該技術具有處理效率高、可以高效應用碳源完成脫氮操作、抗沖擊負荷能力優秀以及可以節省碳源投入等優勢，通過應用該技術，不僅可以顯著提高污水處理工作的效率，同時能夠有效節省企業投入的成本。

以我國某地埋式污水處理廠為例，該工程1期規?？傆?0 000 m3/d，是所在城市的首個地埋式污水處理廠，出水水質滿足本地《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB 11/890—2012）內的B標準，且核心指標均符合IV類水水質的需要。生化池引入了3段AAO脫氮除磷技術，污水總停留時長為19.154 h，有效容積總計64 149 m3，污泥平均濃度可達到4500 mg/L，好氧泥齡為9 d，產泥系數定為0.85，氣水之間的比值為6.5:1。生物池中各個分段好氧區的消化液可直接流進之后分段的缺氧區?？梢姡@種技術可以精簡傳統AAO技術的內回流設備，最大限度減少運行投入的成本。該地埋式污水處理廠建成之后每日的污水處理量較為穩定，經過脫氮除磷后的污水滿足相關文件規范的要求。

2.2 生物除臭方法

結合實際調查情況可知，污水處理設備實際運行中產生的臭氣主要源自如下位置和工序：①進水區域，該區域的臭氣氣味值為45，浮動范圍為25～80。②格柵井以及泵站集水池，該區域的臭氣氣味值為85，浮動范圍為32～136。③沉砂池，該區域的臭氣氣味值為60，浮動范圍為30～90。④生化池，該區域的臭氣氣味值為50，浮動范圍為21～101。⑤二沉池，該區域的臭氣氣味值為30，浮動范圍為12～50。⑥二襯污泥提升工序，該工序形成的臭氣氣味值為45，浮動范圍為26～82。⑦生污泥堆放區域，該區域的臭氣氣味值為200，浮動范圍為30～800。⑧機械污泥脫水室，該區域的臭氣氣味值為400，浮動范圍為50～770。通過分析上述數據可知，臭氣值較高的區域主要集中在污水初期處理環節，包括沉砂池、提升泵房集水池等區域，同時包括污泥處理部分，包含脫水間以及儲泥池，這些都是除臭的核心區域[5]。

地埋式污水處理廠的核心處理設施均處于地下較為密閉的空間中，因此施工人員必須第一時間處理污水加工期間產生的臭氣，以實現地下空間日常生產以及養護，所以除臭系統是地埋式污水處理廠最為核心的構成部分[6]。如今，地埋式污水處理廠普遍采用生物除臭技術，即運用硫磺氧化細菌和硝化細菌等好氧性微生物分解污水中的硫化物以及氨等臭氣物質，達到除臭的效果。臭氣中留存的惡臭物質因填料表層的水分而溶解、吸收以及附著，繼而被填料表層存在的微生物、氧化，形成不含臭味的氧化物。該技術具有抗沖擊負荷強度高、適用范圍廣泛以及運轉費用較低等優勢，如今，大部分地埋式污水處理廠均開始嘗試應用生物除臭技術，獲得了十分理想的應用效果。

2.3 雙層沉淀池技術及其運用

雙層沉淀池技術是通過添加一層沉淀池底板，將原本的平流沉淀池隔斷為兩座并不深的平流沉淀池的技術。該技術在提高沉淀池處理效率的同時，能進一步加強祛濁的效果，同時可以有效縮短沉淀池中廢水的停留時長[7]。因為適當加深了沉淀池的水深，雙層沉淀池的池長得到縮減，占地面積也隨之減少，滿足地埋式污水處理廠的建設需求。

以地埋式污水處理廠為例，該污水處理廠最初的設計規?？傆嫗?00 000 m3/d，出水水質符合我國《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級標準的有關要求，該廠沉淀池選用雙層沉淀池技術。地埋式污水處理廠將二沉池分為16個格，將表面負荷設定為0.9 m3/（m2·d），污水在該池子內停留時長平均為2.57 h，雙層沉淀池容積總量為27 660 m3，上層沉淀區總長度為60 m，下層沉淀區總長度達到55 m，有效水深可達到3 m。現場設備的實際運行數據顯示，當前二沉池固體懸浮物濃度去除率基本處于85%～99.2%，去污效果理想，運行十分穩定。由此可見，該技術顯著提高了地埋式污水處理廠的工作效率及質量。

2.4 其他綠色技術

地埋式污水處理廠把污水處理的構筑物集中埋設在地下，所以地面空間與利用空間增加，大量的地面空間可以用于修建休閑生態公園，為城市居民提供更多的休息與服務空間。這些區域可以引入綠色技術，例如光伏發電及自然采光等技術，如此不僅能使得場地得到充分運用，同時能提高能源的運用效率，減少污水處理廠的能源損耗，節約投入成本。

3 地埋式污水處理廠的發展前景

我國曾將大型化、集中化視為污水處理廠建設的主要導向。從經濟角度而言，大規模污水處理廠有一定的優勢，例如，單位投入成本以及管理費用相較于小規模污水處理廠更低。但是大規模污水處理廠使用的排水管網系統規模需要擴大，埋深需要開挖更深的土層，且泵站提升費用增加，所以通常需要投入更高的成本，成本甚至超出污水處理廠的建造費用，這對于部分政府資金不足的區域而言，實施難度較高。我國大規模城市污水處理廠的建設同時容易受到城市規劃的干擾，一方面，部分地區的城市整體規劃設計不科學，城市排水管網系統沒有依照預期規劃的方向發展，所以在設計與修建污水處理廠的過程中，由于處理水量比預測水量高，水廠設計的整體規模增加，需要更多的資金。另一方面，部分城市政府部門僅著眼短期規劃，在挑選污水處理廠建造位置時，傾向于選擇城鄉接合部或居民數量較少的區域，或是挑選一些尚未被納入發展規劃的區域，希望節約大規模污水處理廠的構建成本。由于對經濟發展的預估出現問題，污水處理廠附近區域的發展速度加快，而污水處理廠的存在反而限制了當地的進一步發展。

因此，污水處理廠的建設應遵守因地制宜、從點至面的基本原則，即可以在源頭或小范圍內實現治理的污水，不建議擴大治理范圍，尤其是含有重金屬或是存在毒害污染物的工業廢水，若不在“點”上治理，將嚴重影響大規模城市污水處理系統的正常應用。城市污水處理廠的建造必須結合當地的實際情況，如果地方政府沒有足夠的資金支持當地建立大規模的排水管網，可以修建小規模的地埋式污水處理廠。在建設小規模地埋式污水處理廠的過程中，要遵守就近處理、就近回收利用的原則。小規模地埋式污水處理廠的污水收集以及中水回用管網規模小，可節省資金，同時可以結合不同區域污水的質量，設計具有針對性的技術方案，加強處理效果。我國地埋式污水處理廠從集中向分散發展是必然趨勢，許多發達國家的污水處理廠基本呈小規模化發展，如日本很多大城市中建設了20 000 t或30 000 t的處理廠。目前我國開始加快小城市的發展速度，而小城市適合建設小規模的污水處理廠。因為受到地形和環境的約束，部分小規模污水處理廠必須建于居民區或是商業中心鄰近區域，如果希望避免或是減少污水處理廠對附近區域的影響，節省城市用地，則地埋式污水處理廠是最佳的選擇。

另外，城市建設地埋式污水處理廠還可實現冬季保溫，這對于我國北方相對寒冷的區域具有十分重要的現實價值。我國北方地區進入冬季之后，氣溫驟降，而地埋式污水處理廠在生化處理過程中會產生一定的熱量，在保證處理效果的情況下，還能夠節省由于保溫而損耗的大規模能源。

4 結語

如今，地埋式污水處理技術較為完善，在國外得到廣泛的應用。我國應意識到地埋式污水處理廠節省用地以及對附近環境影響小等優勢，積極應用生物除臭方法以及雙層沉淀池技術等污水處理技術，并明確我國城市污水處理廠的發展前景，結合本地環境修建高質量的地埋式污水處理廠，保證我國污水處理工作的質量。