地下式污水處理廠的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問(wèn)題分析

【亞洲過(guò)濾網(wǎng)】地下式污水處理廠從誕生至今已有80多年的歷史，隨著相關(guān)研究的不斷深入及工程技術(shù)的日漸成熟，地下式污水處理廠在全球范圍內(nèi)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前，世界上10多個(gè)國(guó)家穩(wěn)定運(yùn)行的地下式污水處理廠有200余座，其中以芬蘭、瑞典、韓國(guó)、日本等國(guó)家應(yīng)用最多;我國(guó)也有20多座地下式污水處理廠處于穩(wěn)定運(yùn)行中，取得了較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

地下式污水處理廠的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問(wèn)題分析

地下式污水處理廠常用工藝類型

MBR工藝

MBR工藝具有出水優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)量少、占地面積小、脫氮除磷效率高、可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，因而特別適用于占地面積有限、對(duì)自動(dòng)化要求程度高的地下式污水處理廠。該工藝集約化程度高、對(duì)周邊環(huán)境影響小、處理后的出水可直接用于景觀河道補(bǔ)水。除此之外，采用MBR 膜過(guò)濾工藝代替二沉池進(jìn)行深度處理，在節(jié)省占地的同時(shí)可提高生化池中的污泥濃度，從而提高系統(tǒng)的處理效率。目前，我國(guó)采用MBR技術(shù)的地下式污水處理廠如表1所示。

AAO及其改良工藝

AAO工藝及其改良工藝，如Anoxic-AAO工藝、分段進(jìn)水AAO工藝、多級(jí)A/O工藝等，具有脫氮除磷效率高、有效抑制絲狀菌膨脹、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)。為獲得更高、更穩(wěn)定的出水水質(zhì)，在設(shè)計(jì)地下式污水處理廠時(shí)，常把AAO工藝與其他工藝設(shè)備組合使用，例如MBR、MBBR、深床濾池、纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池等。目前，我國(guó)采用AAO工藝的地下式污水處理廠如表2所示。

其他工藝

MBBR工藝是通過(guò)向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體用于微生物著床形成生物膜以實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷和有機(jī)物去除的工藝，該工藝兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點(diǎn)，投資少、運(yùn)營(yíng)管理方便、污泥產(chǎn)率低，可不設(shè)置污泥回流設(shè)備，不需要填料支架，克服了傳統(tǒng)活性污泥法及固定式生物膜法的缺點(diǎn)及限制，我國(guó)青島高新區(qū)地下式污水處理廠就是最有代表性的MBBR工程案例之一。

地下式污水廠存在的問(wèn)題

施工難度大、建設(shè)成本高

地下式污水處理廠的建設(shè)需要深基坑開(kāi)挖施工和分層布設(shè)，難度大且建設(shè)成本較高。一般情況下，地下式污水處理廠的投資成本(4 000～6 000元/m3)是同等規(guī)模地上式污水處理廠的2～3倍，與此同時(shí)，地下需要增加除臭和通風(fēng)等設(shè)備，運(yùn)營(yíng)成本也較高，這兩項(xiàng)的電耗可能達(dá)到全地下廠總電耗的30%～50%。

風(fēng)險(xiǎn)性高、安全隱患大

有研究指出，地下式污水處理廠污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的硫化氫、氨以及諸如甲硫醇、甲硫醚等揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害，而污水處理過(guò)程中的噪聲污染也會(huì)對(duì)工作人員的健康產(chǎn)生影響。地下式污水處理廠存在的安全隱患也不容忽視，水廠斷電或是遇到強(qiáng)降雨時(shí)，可能會(huì)發(fā)生水倒灌、污水泄漏等情況，導(dǎo)致水廠存在被淹隱患。據(jù)稱，地下式污水處理廠至少要設(shè)置3道閘門(mén)保障污水處理廠的防澇。與此同時(shí)，地下式污水處理廠由于采用地下密閉的建設(shè)形式，因而也存在火災(zāi)隱患。

地上景觀設(shè)計(jì)單一

地下式污水處理廠的地上空間除部分留作采光使用外，大部分都可用于進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)，一般包括公園、濕地、園林以及文體娛樂(lè)等設(shè)施。但總體而言，雖然目前地下式污水處理廠的景觀設(shè)計(jì)取得了一定的發(fā)展，但仍存在著設(shè)計(jì)理念相對(duì)落后、模式比較單一、功能不夠完善、綜合效益較低等問(wèn)題，尚有很大的提升空間。

缺乏規(guī)范性文件的指導(dǎo)

據(jù)了解，美國(guó)、日本、歐盟都有關(guān)于地下式污水處理廠的相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)地下式污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)只能依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)或是直接把地上式污水處理廠“挪”到地下深基坑中，尚無(wú)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)統(tǒng)一規(guī)范地下式污水處理廠的工程實(shí)施。

政府補(bǔ)貼政策與資金投入存在不足

目前，我國(guó)政府沒(méi)有出臺(tái)文件對(duì)地下式污水處理廠的建設(shè)給予明確補(bǔ)貼，只有個(gè)別地方有相關(guān)補(bǔ)貼政策，比如高價(jià)回購(gòu)地下式污水處理廠的出水或再生水作為景觀用水等。但我國(guó)對(duì)地下式污水處理廠運(yùn)行方面的補(bǔ)貼并不多見(jiàn)。在資金投入方面，雖然“十二五”時(shí)期我國(guó)地下式污水處理廠建設(shè)投資顯著增加，但和地上式污水處理廠的投資相比，仍有顯著差距，只占總投資的12%左右，提升空間十分巨大。

應(yīng)對(duì)措施

地下式污水處理廠設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新

地下式污水處理廠建設(shè)可作為生態(tài)文明建設(shè)的抓手，以污水處理為載體構(gòu)建城市生態(tài)綜合體，與景觀、濕地、公園包括都市農(nóng)業(yè)等相結(jié)合。例如，可以設(shè)計(jì)一個(gè)地下式污水處理廠，一跟現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)或都市農(nóng)業(yè)相結(jié)合，二為市民提供休閑的空間，第三建立生態(tài)濕地，這樣就同時(shí)具有為社會(huì)服務(wù)，為生產(chǎn)服務(wù)，以及為自然服務(wù)的功能，打造低碳的資源回收、零排放和生態(tài)的污水處理系統(tǒng)，將污水處理廠由變負(fù)資產(chǎn)為生態(tài)正資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)跨界思維的污水處理模式的創(chuàng)新。

污水處理關(guān)鍵技術(shù)的突破

研發(fā)出專供地下式污水處理廠使用的技術(shù)或者關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)的技術(shù)，地下式污水處理廠的處理效率將會(huì)大大提高，并會(huì)獲得更好的發(fā)展。例如采用恒溫處理等技術(shù)將會(huì)顯著提高生物過(guò)程對(duì)于污水的處理能力，從而獲得更高的容積去除負(fù)荷，而主流厭氧氨氧化、好氧顆粒污泥，膜濃縮等都可以顯著降低污水處理反應(yīng)器的體積并獲得很好的處理效果。

制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范 目前，有關(guān)指導(dǎo)和規(guī)范傳統(tǒng)地上式污水處理廠的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范已比較完善，部分污水處理廠建設(shè)要求和出水水廠要求甚至達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。相比而言，地下式污水處理廠在我國(guó)剛剛興起，目前許多指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)只能借用現(xiàn)有地上式污水處理廠或依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，這將不利于地下式污水處理廠的建設(shè)和發(fā)展。制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范用于指導(dǎo)地下式污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行，對(duì)于削減地下式污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行成本、降低安全隱患與風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)范運(yùn)行操作與檢修維護(hù)、優(yōu)化提升地上景觀設(shè)計(jì)等方面都具有十分重要的作用。

政府投入與補(bǔ)貼方式的多樣化

以北控水務(wù)投資建設(shè)運(yùn)營(yíng)的8個(gè)地下式污水處理廠項(xiàng)目為例，從污水處理廠的建設(shè)、運(yùn)行及管理方式方面來(lái)看，這些污水處理廠已經(jīng)擺脫了原有的單一政府投資和運(yùn)營(yíng)管理模式，拓寬了投融資渠道，實(shí)現(xiàn)了投資多元化，BT模式、BOT模式、準(zhǔn) BOT 模式、TOT 模式、托管運(yùn)營(yíng)模式和供排水一體化模式等，都可以應(yīng)用到地下式污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行管理中。