廣元空港污水處理廠科普基地和科普展館規(guī)劃設計研究

袁 凱，鄒獻兵，趙 智，黃 彬

（廣元市城市發(fā)展集團有限公司 四川廣元 628000）

1 研究背景及意義

習近平總書記高度重視生態(tài)文明建設，在黨的二十大報告中提出深入推進環(huán)境污染防治，協(xié)同推進減污降碳，持續(xù)深入打好藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)。污水處理系統(tǒng)的建設是污水收集、輸送、處理和排放綜合整治的重要手段，也是打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)的關鍵一環(huán)。污水處理被廣泛應用于建筑、能源、交通、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個領域，并逐漸走進人們的生活。由于部分人群環(huán)保意識較弱、環(huán)保知識匱乏，對于與自身沒有直接關系的環(huán)境問題采取消極態(tài)度，對政府依賴嚴重，無法正確認識自身對環(huán)境保護的重要性，缺少主人翁意識［1］。因此，加強環(huán)保科普教育工作是實現(xiàn)建設美麗中國的當務之急。習近平總書記在“科技三會”上提出，“科技創(chuàng)新、科學普及是實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，要把科學普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置［2］。”環(huán)保科普宣傳教育作為保護環(huán)境過程中追根溯源的環(huán)節(jié)，是推動全社會共同行動建設美麗中國的基礎性社會工程［3］。科普基地是普及科學知識、開展科普活動、傳播科學思想的重要陣地，在提高公民科學素養(yǎng)、傳播綠色發(fā)展和低碳生活理念等方面發(fā)揮著重要作用。

2 環(huán)保科普基地建設內容設計

2.1 環(huán)保科普基地的思政元素

堅定不移地踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，持續(xù)推進“雙碳”目標，實現(xiàn)由規(guī)模效益型向綠色低碳型轉變，全面貫徹新《環(huán)境保護法》，大力推進生態(tài)文明建設，以改善水環(huán)境質量為核心，按照“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”原則，貫徹“安全、清潔、健康”方針，系統(tǒng)推進水污染防治、水生態(tài)保護和水資源管理。堅持落實各方責任，嚴格考核問責；堅持全民參與，推動節(jié)水、潔水人人有責，形成“政府統(tǒng)領、企業(yè)施治、市場驅動、公眾參與”的水污染防治新機制，實現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益與社會效益多贏，為建設“藍天常在、青山常在、綠水常在”的美麗中國而奮斗。

2.2 污水處理科普基地的框架設計

2.2.1 環(huán)保科普基地建設原則

①整體規(guī)劃原則。將室內科普展廳、污水處理廠各個組成部分及其對應的科普設施多位一體進行整體考慮，不斷完善已有污水處理設備和建設各類實踐教學平臺，對環(huán)保科普基地進行系統(tǒng)化設計，根據(jù)情況進行不同的科普功能定位。同時，也可以在現(xiàn)行設施基礎上實踐教學與工程運營有機結合，讓污水處理廠每一處處理設施都成為科普節(jié)點，將污水處理廠整體規(guī)劃建設成“開放的活體博物館”。

②因地制宜原則。規(guī)劃設計中要充分結合地形地貌的特點，有效利用人力、物力和財力，揚長避短，因地制宜，將污水處理廠打造成以環(huán)保為主題的循環(huán)污水處理博覽園。

③共同參與原則。建設環(huán)保科普基地是一個共同參與的過程，企業(yè)各部門、專家、民間組織、環(huán)保志愿者和各高校、中小學校等根據(jù)自己的職責共同參與，充分聽取各方意見，利用各方資源創(chuàng)新宣傳方法、手段和內容為基地建設發(fā)揮作用。

④循序漸進原則。環(huán)保科普基地的建設應當是一個長期維護并發(fā)展的過程。在建設環(huán)保科普基地過程中，特別在建設基地和開展環(huán)保科普教育活動方面，應根據(jù)污水處理廠的現(xiàn)實條件和基礎狀況制定切實可行的措施，循序漸進，并逐步完善。

2.2.2 城市污水處理廠工藝過程

城市污水處理廠的工藝流程大致分為以下3個步驟。

①一級處理（格柵間、沉砂池、沉淀池）。主要去除大粒徑物質和部分有機物質，如樹葉、水中的塑料袋、沙粒。

②二級處理（生物濾池、二沉池）。主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質（BOD/COD物質）。

③三級處理（串聯(lián)工藝）。為了滿足新的排放標準要求（氨氮＜8 mg/L，磷＜0.5 mg/L），可以在處理工藝末端投加除磷劑或氨氮去除劑，利用強氧化、化學沉淀法處理確保各類指標合格。

2.2.3 科普知識點設置

由于科普基地項目是面向公眾開放，大部分人對相關專業(yè)知識的了解程度低，所以普及相關的理論知識是非常必要的。一個科普基地普及的理論知識應該包括行業(yè)相關和擴展的知識點，并且為了達到科普基地想要達到的教育效果，展示的知識要具備全面、通俗易懂和結合實際等特點。

2.2.4 呈現(xiàn)方式

以本研究相關的污水處理廠為例，向大眾普及污水處理常用的概念和污水處理的流程。在普及一些專業(yè)術語時，要做到簡潔、精確；在普及相關流程時，盡量做到圖文結合，并且盡可能地簡化相關流程。同時，可以通過模型搭建、實際流程參觀等方式來進行相關知識的普及。

3 廣元空港污水處理廠科普基地規(guī)劃

3.1 污水處理廠建設背景

隨著近幾年四川廣元石龍工業(yè)園內各引進企業(yè)相繼投產(chǎn)，特別是某啤酒廠正式生產(chǎn)后，該園區(qū)內污水排放已成為亟待解決的環(huán)境問題，加之冒包梁片區(qū)、肖家片區(qū)、坪霧村片區(qū)、土基壩片區(qū)開發(fā)進度的不斷加快和石盤工業(yè)園區(qū)的形成，廣元空港污水處理廠在這樣的背景下應運而生。為了貫徹落實黨的十九屆五中全會精神和習近平總書記關于科技創(chuàng)新和科學普及工作的重要講話精神，以及響應四川環(huán)保科普平臺建設號召［4］和推進廣元科普基地體系建設，廣元空港污水處理廠發(fā)揮自身技術優(yōu)勢，聚焦“循環(huán)”理念，構建了廣元空港污水處理廠科普基地。廣元空港污水處理廠的現(xiàn)場照片如圖1所示，包括污水處理廠大門、調節(jié)池、污泥脫水機房等。

圖1 廣元空港污水處理廠現(xiàn)場照片F(xiàn)ig.1 Photo of Guangyuan Airport Sewage Treatment Plant

3.2 污水處理廠科普展館

污水處理廠科普展館是科普基地的重要組成部分。設計流程如圖2所示。展館根據(jù)中小學生的喜好，以文字、圖片、動畫、3D模型等豐富的呈現(xiàn)形式，通過墻面互動投影等多種互動方式展示水環(huán)境治理及保護的重要性。該科普基地將“循環(huán)”理念深入貫徹于科普展館建設中，運用聲、光、電、影、觸手段讓參觀者融入進去。參觀者在工作人員的引導下觀看污水處理科普視頻，并進行現(xiàn)場參觀學習，系統(tǒng)地將課堂所學與生產(chǎn)現(xiàn)場結合起來，對污水處理和污泥處置有了一個更直觀的認識。同時，通過參觀交流增強大家的節(jié)水意識和水資源保護意識，引導人們養(yǎng)成節(jié)水、愛水、惜水、護水和科學用水的習慣。

圖2 污水處理廠科普展館設計流程圖Fig.2 Design flow chart of sewage treatment plant science popularization exhibition hall

3.3 污水處理廠工藝流程

結合實際是一個重要的學習方式，在科普展館了解完污水處理整個流程后將安排參觀者進行實地參觀。科普人員將從入水口到出水口，給參觀人員一一介紹每個細微的流程，以達到最終了解和學習的目的。整個污水處理的可視化過程如圖3所示。廣元空港污水處理廠污水處理采用CASS生產(chǎn)工藝。CASS工藝稱為周期循環(huán)活性污泥工藝，其基本結構是在序批式活性污泥法（SBR）的基礎上發(fā)展起來的，即在SBR池內進水端增加了一個生物選擇器。反應池沿池長方向設計為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)，其主反應區(qū)后部安裝了可升降的自動撇水裝置，整個工藝實現(xiàn)了可連續(xù)進水和間斷排水。

圖3 污水處理可視化流程圖Fig.3 Visualization flow chart of sewage treatment

3.3.1 預處理設施

參觀的路線跟隨著污水流動的軌跡進行，預處理環(huán)節(jié)如圖4所示。首先通過集水井中的格柵，這是處理污水的第一步。粗格柵用來去除可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大懸浮物，細格柵用于連續(xù)清除流體中細小的顆粒及懸浮物。

圖4 預處理環(huán)節(jié)科普效果圖Fig.4 Science popularization effect diagram of pretreatment link

格柵井連接泵房，泵埋在地下，離心泵利用螺旋離心原理把水打高，然后從地下輸送到曝氣沉砂池。沉砂池以重力分離為基礎，故可通過控制沉砂池的進水流速使得比重大的無機顆粒下沉到漏斗，而有機懸浮顆粒能夠隨水流帶走，然后進入后續(xù)處理的工藝池。

3.3.2 CASS生化反應系統(tǒng)

預處理后的污水中主要剩下一些易降解的有機物，可以通過CASS生化反應系統(tǒng)去除，如圖5所示。每座CASS池中均設置2個區(qū)，第一區(qū)為生物選擇區(qū)，第二區(qū)為主反應區(qū)，污水首先進入生物選擇區(qū)，然后再進入主反應區(qū)。設置生物選擇區(qū)的目的是防止系統(tǒng)出現(xiàn)污泥膨脹和保證磷在選擇區(qū)中釋放。在主反應區(qū)內完成去除有機物、硝化/反硝化等生物處理過程，沉淀后，清水由潷水器潷出。

圖5 CASS生化反應系統(tǒng)科普效果圖Fig.5 Science popularization effect diagram of CASS biochemical reaction system

3.3.3 深度處理系統(tǒng)

CASS池出水后通過二沉池、高效沉淀池、過濾池分離污泥及過濾細小雜質，然后再進入消毒池進行深度處理，經(jīng)消毒處理后的尾水溢流進入排放水池后排入受納水體，如圖6所示。深度處理系統(tǒng)的作用是提高污水處理廠出水水質，從而使得處理水各項指標能達到排放標準。

圖6 深度處理系統(tǒng)科普效果圖Fig.6 Science popularization effect diagram of advanced treatment system

3.4 污水處理廠實驗室

參觀完整個污水處理流程后帶領參觀者來到實驗室，如圖7所示，工作人員會和大家一起進行簡單的水質檢測小實驗。

圖7 污水處理小實驗科普環(huán)節(jié)設計圖Fig.7 Design drawing of science popularization link of small experiment of sewage treatment

①酸堿物質檢驗實驗：實驗過程中，由工作人員帶領參觀者對生活中的酸堿物質進行檢測，此過程可以向大家普及生活中酸堿性較強的物質及它們對人體產(chǎn)生的影響。通過實驗，讓參觀者明白在日常生活中經(jīng)常會產(chǎn)生酸堿等物質，因此，為了保護我們的水資源，一定要養(yǎng)成珍惜意識，以避免水資源的浪費和污染。

②過濾實驗：污水流經(jīng)花崗巖石子時，大污垢顆粒都已被過濾掉。流經(jīng)瓷砂時，瓷砂具有多孔性，能吸附污水中的鐵、錳、氟、油及其他有機污染物。流經(jīng)活性炭時，活性炭表面有很多小孔，可吸附水中顏色顆粒和氣味顆粒，最后經(jīng)過石英砂再過濾一下“漏網(wǎng)”的懸浮物。

③制作污水凈化裝置：活動現(xiàn)場準備一套模擬污水處理的教學道具，讓參觀人員自己動手，用剛才學習到的污水處理知識將教具組裝起來，看看自己動手的實踐效果。講解人員在旁進行指導，讓他們將教具組裝好和完成污水處理模擬實驗。此模擬實驗是為了讓參觀人員體會到污水處理在生活中的重要性。

3.5 污水處理知識互動問答

現(xiàn)場參觀講解結束后，參觀者回到最初的科普展廳，在這里，參觀者們可針對剛才參觀過程中不懂或有疑問的地方進行提問，由講解員一一解答，如表1所示。

表1 污水處理知識講解問答一覽表Tab.1 Questions and answers for explaining sewage treatment knowledge

4 總結與展望

本項目結合了多種形式的科學知識展示方式，深入地傳播了污水處理的相關知識，是黨的二十大生態(tài)文明思想的鮮活實踐。不斷開創(chuàng)中國特色社會主義理論體系中生態(tài)文明建設新局面，在普及知識的同時圍繞國家環(huán)保理念，將保護環(huán)境和節(jié)約用水等知識深入普及。預期達到了傳播相關科學內容的目的，參觀對象從學生到老人，涉及各個年齡段的群體。該項目在發(fā)揮污水處理廠作用的同時充分利用了它的科普價值，使得人們通過這種有趣多維的科普形式學習了理論知識、加深了環(huán)保理念。可為后續(xù)的一些相關行業(yè)提供參考，有較大的發(fā)展前景。