地下式污水處理廠的價值研究

閆江龍

（深圳市浩瑞泰科技有限公司，廣東深圳 518000）

傳統(tǒng)的地上式污水處理廠投資、運行和管理成本低、建設(shè)工程周期相對短等優(yōu)點，在改善城市的生態(tài)環(huán)境、節(jié)約用水資源、提高公眾生活質(zhì)量方面發(fā)揮出了較大的作用，是市政工程和環(huán)境工程工作的重要組成部分。然而，占用土地資源、臭味與噪聲污染、污水管網(wǎng)投資巨大、與自然環(huán)境景觀不協(xié)調(diào)等問題使得地上式傳統(tǒng)污水處理廠日漸成為新的城市生態(tài)環(huán)境污染源[1]，特別是建設(shè)在城市中心的地上式傳統(tǒng)污水處理廠面臨的鄰避效應(yīng)日益明顯，因此，向城市郊區(qū)搬遷會造成資金和土地資源的巨大浪費。

在此背景下，占地面積小、節(jié)省空間、環(huán)境污染小的地下式新型污水處理凈化廠逐漸進入了公眾視野，它能解決污水處理中的噪聲和臭味對水廠周邊居民生活影響的問題，且可以就近處理，同時還能美化城市環(huán)境，符合未來城市生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展的需要。地下式污水處理廠的地上空間可用于綠化景觀、休閑娛樂等城市公共設(shè)施及辦公樓、停車場等建設(shè)用地，可實現(xiàn)顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，地下式新型污水處理凈化廠或?qū)⒊蔀槲磥沓鞘形鬯幚淼谋厝贿x擇。

然而，目前人們對于地下式新型污水處理凈化廠的功能和價值的認識有限，圍繞地下式新型污水處理廠問題的爭議比較大，對其將來的發(fā)展方向較模糊，導(dǎo)致其應(yīng)用和推廣受到限制。針對上述問題，本文基于工程實例分析，從節(jié)約占地、節(jié)省管網(wǎng)投資、提升周邊土地價值等方面進行了研究，對其存在的問題也有針對性地提出了相應(yīng)的措施，為未來地下式新型污水處理凈化廠的應(yīng)用和發(fā)展提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。

1.地下式新型污水處理凈化廠價值研究

1.1 節(jié)約占地成本

目前，城市水廠建設(shè)投資跟占地面積基本呈負相關(guān)，因而需要在其設(shè)施建設(shè)投資與土地規(guī)劃投資中間尋找新的平衡點。通常在土地資源相對豐富的地區(qū)，一般優(yōu)先選擇占地寬廣且設(shè)施建設(shè)投資較小的模式；而往往在土地資源緊張的區(qū)域，則更加傾向選擇占地面積較小且投資較大的模式進行建設(shè)，用以平衡土地成本的升高。

地上式污水處理廠的規(guī)劃用地不僅包括污水處理廠自身建設(shè)用地（包括污水處理構(gòu)筑物面積、道路面積、綠化面積以及遠期發(fā)展預(yù)留用地面積），還要包括周邊隔離帶（200m～300m）區(qū)域的占地；而地下式污水處理廠則不需要防護隔離帶，同時因采用集成共壁技術(shù)，使得構(gòu)筑物布置十分緊湊，因此大大減少了占地面積。以昆明第十污水處理廠（地下式，1.5×105t/d）為例，如表1所示，采用地下式的建設(shè)形式，可比同等規(guī)模的地上式污水處理廠節(jié)省投資約10億元，這還不包括所節(jié)省的污水管網(wǎng)投資和綠化（地上空間）帶來的環(huán)境效益。

表1 污水處理廠的建設(shè)成本統(tǒng)計

表2給出了我國幾座地上/下式污水處理廠的規(guī)劃用地面積與設(shè)計處理規(guī)模大小，通過計算可以發(fā)現(xiàn)，我國幾座地上/下式污水處理廠的噸水用地面積大小分別為0.88m2/t和0.26m2/t，前者大約是后者的3.3倍，這與相關(guān)文獻報道結(jié)果[2]一致。與此同時，地下式污水處理廠的地上空間可以被進一步開發(fā)、多用途利用，這樣就進一步節(jié)省了水廠占地面積。

表2 地上式污水處理廠與地下式污水處理廠參數(shù)對比分析

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，地下式污水處理廠地上部分中，被用作通風(fēng)口、控制室以及實驗室等功能區(qū)的占地還不到地下式新型污水處理凈化廠總建設(shè)用地的2%，也就是說，有98%的地上空間可被用作城市用地[3]?？梢哉J為，隨著地下式新型污水處理凈化廠地上景觀設(shè)計的進一步發(fā)展和普及，地下式新型污水處理凈化廠的占地將趨近于零。因而，地下式污水處理廠在節(jié)省城市土地資源方面具有巨大優(yōu)勢，如北京、上海、廣州、深圳等。

1.2 節(jié)省管網(wǎng)投資

污水處理過程中會產(chǎn)生臭味、噪聲和視覺上的環(huán)境污染問題，故地上式建設(shè)需在城市郊區(qū)選址，直接導(dǎo)致配套管網(wǎng)長度大大增加。據(jù)估算，城市污水處理廠配套污水管網(wǎng)和再生水（WRP）回用管網(wǎng)的建設(shè)成本分別約為1000萬元/km和900萬元/km。而地下式污水處理廠則可建在城市中心居民區(qū)附近，在投資和防止泄露和污染方面的優(yōu)勢十分明顯。以貴陽某再生水廠的選址（5×104t/d）為例，若建于市中心區(qū)，地處南明河上游，水廠的出水可用于補給河道。若采用地上式設(shè)計，則需遷至南明河下游郊區(qū)地帶。污水處理與就地回用，與原規(guī)劃20km外建設(shè)同等規(guī)模污水處理廠相比，合計可節(jié)省管網(wǎng)投資約3.8億元（收集管網(wǎng)節(jié)省2億元，再生水回用管節(jié)省1.8億元）。

1.3 提升周邊土地價值

地下式污水處理廠的生態(tài)環(huán)境價值主要體現(xiàn)在可以通過地上水體、休閑公園、綠地等景觀建設(shè)提升水廠周邊的土地價值。且配套休閑娛樂景觀與設(shè)施自身也具備價值，且建設(shè)成本可不計入總體成本。地上式污水處理廠則需配備相應(yīng)的公園、綠地等景觀維護周邊的環(huán)境質(zhì)量，從而增加了水質(zhì)凈化廠的總體建設(shè)費用。

在城市水體、景觀、公園提升周邊土地價值方面，南京市某公園一和公園二表現(xiàn)十分明顯，表3給出了這兩個公園周邊不同距離范圍內(nèi)商品住宅的成交價，可以看出，離公園距離越遠，商品住宅的成交價格越低。若在南京市內(nèi)建設(shè)地下式污水處理廠，其地上設(shè)計成景觀公園，即能提供更多的休閑娛樂活動場所，又能顯著提高水廠周邊的土地價值。

表3 公園周邊地價變化規(guī)律分析

簡言之，單從污水處理廠的建設(shè)與運行成本方面考慮，如果按照相同出水水質(zhì)達標情況計算，消耗費用越小，其就更趨于合理化，那么地下式的污水處理并非首選。但當(dāng)考慮整體以及配套成本時就會具備顯著優(yōu)勢。隨著用地資源的日漸緊缺以及生活環(huán)境要求的不斷提高，地下式新型污水處理凈化廠將更加值得青睞。

2.地下式新型污水處理凈化廠存在問題分析

2.1 建設(shè)與運行成本高

地下式新型污水處理凈化廠的建設(shè)需要深基坑開挖施工和分層布設(shè)，難度大且建設(shè)成本較高。一般情況下，地下式新型污水處理凈化廠的投資成本（4000元/t～6000元/t）是同等規(guī)模地上式傳統(tǒng)污水處理凈化廠（2000元/t）的2～3倍。此外，地下式新型污水處理凈化廠占地有限，故要求結(jié)構(gòu)緊湊而且處理效率高、運營要求高的工藝跟設(shè)備，故而會增加整體設(shè)備與運營費用以及相應(yīng)配套設(shè)備費用，預(yù)計運營電耗可達到整體地下式污水處理凈化廠的30%～50%。在出水水質(zhì)相差不大的前提下，地下式噸水運行成本約為1.5元/t左右，而地上式（采用BOT模式）的噸水運行成本為1.1元/t～1.2元/t。

2.2 風(fēng)險系數(shù)與安全隱患都相對較大

地下式新型污水處理廠在污水處置凈化過程中會伴隨有毒有害氣體的產(chǎn)生，因場地采用全地下封閉設(shè)計，所以存在泄露風(fēng)險及工作人員健康安全隱患[4]。一些科學(xué)研究表明，地下式新型污水處理凈化廠在污水凈化處理過程中會產(chǎn)生對人體安全健康有嚴重傷害的揮發(fā)性有機物質(zhì)，如甲硫醚等。與此同時，像遇到強降雨引起水倒灌、污水泄露亦或水廠斷電或是地下密閉建設(shè)模式導(dǎo)致的水情、電情、火情等安全隱患[5-6]。據(jù)報道稱，地下式新型污水處理凈化廠需要設(shè)置多道閘門防澇且需要按地下構(gòu)筑物不同分區(qū)設(shè)置相應(yīng)的防火區(qū)。

2.3 設(shè)計單一的地上景觀

地下式新型污水處理凈化廠的地上空間一般會用于園林、濕地、公園以及文體娛樂等設(shè)施設(shè)計（部分地下式污水處理廠的采光、通風(fēng)等功能區(qū)除外）。文獻報道如馬來西亞Pantai污水廠就提供了14萬平方米左右的綠色自然景觀以及休閑公園，做到了布局合理且緊湊，功能分區(qū)明確，滿足了日常的生產(chǎn)、生活需求，但總體而言針對地上自然景觀設(shè)計與建設(shè)方面還是略顯單一，上升空間比較大。

3.應(yīng)對措施

3.1 關(guān)鍵技術(shù)提升與突破

污水凈化處理地下運營模式的建設(shè)對目前污水處理技術(shù)提出來全新的挑戰(zhàn)，同時也是機遇，像污水廠運行過程中的與處理技術(shù)生物處理技術(shù)以及污水污泥深度處理技術(shù)的深入研究與突破，都是對污水處理效率的大大提升，從而節(jié)省污水的噸水處理與建設(shè)成本。例如，當(dāng)前應(yīng)用的主流厭氧氨氧化技術(shù)、好氧顆粒污泥技術(shù)以及膜濃縮等技術(shù)，不僅針對污水的處理效果好而且還可以大大減小反應(yīng)容器的體積從而實現(xiàn)減小占地面積。

3.2 地下式污水處理廠設(shè)計理念的創(chuàng)新

隨著社會的不斷發(fā)展，技術(shù)的不斷革新，生態(tài)文明理念的不斷深入，污水處理廠的建設(shè)模式也在不斷開拓與創(chuàng)新，當(dāng)前以污水處理為核心載體的海綿城市生態(tài)綜合體與自然景觀，人工濕地公園等形成有機的統(tǒng)一體，積極響應(yīng)國家號召，打造形成低碳的資源回收、零排放的生態(tài)中和處理系統(tǒng)，積極實現(xiàn)為社會生產(chǎn)、為民眾生活、為自然服務(wù)的屬性功能，推動污水處理廠向社會生態(tài)正資產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。

3.3 投資與運行模式多樣化

原來污水廠都是由政府投資并且進行運營管理的模式，方式單一，無論從建設(shè)、運行還是管理方式方面來看，都不利于投融資渠道的拓寬，無法促成多元化投資。像the Bulid-Operate-Transfer (BOT) model, the Build-Transfer (BT) 模式、OT模式、TOT模式、托管運營模式和供排水一體化模式等都陸續(xù)開始應(yīng)用到地下式新型污水處理廠的建設(shè)和運行管理中，并且發(fā)揮著積極的作用。

4.結(jié)語

地下式新型污水處理凈化廠可以做到充分利用土地空間資源、節(jié)約地上空間資源，節(jié)省地下管網(wǎng)的投資、提高水廠周邊土地資源價值等優(yōu)勢，同時也存在著工程建設(shè)和運行成本費用高、風(fēng)險性高、安全隱患相對大、自然景觀設(shè)計單一等問題。關(guān)鍵技術(shù)開拓與突破、理念設(shè)計創(chuàng)新、投融資多元化等將有助于地下式新型污水處理凈化廠的廣泛應(yīng)用和長效發(fā)展。