深圳最大污水处理厂全地下式改建思路
摘要：早期建成的城市污水处理厂离主城区较远，但随着城市发展，一方面使得公众接触市政污水设施，导致“邻避”等环境问题，另一方面促使污水处理厂向地下发展，并逐渐展示出优异的环境相容性和土地综合开发潜力。以某大型污水处理厂原址下地改建为案例，一是最大化土地利用并释放城市紧缺的土地资源，二是极大提升了片区的城市面貌，并通过综合开发提供了可供市民休闲的城市公共空间及新型产业拓展空间。改建后的生化方案拟采用多段缺氧-好氧（AO）工艺，并通过深度处理提升出水TN和SS指标。由于规模大且改建期间要求不减量、不降标，研究采用了“建一拆一、先建后拆”的分阶段实施方案，通过合理分期确保水量平衡和下地改建的可行性。改建完成后该污水处理厂吨水用地指标从现状约0.478 m2/(m3∙d)-1降至0.236 m2/(m3∙d)-1，其思路可为大型城市大规模污水处理厂下地改建提供一定借鉴。
关键词 地下式污水处理厂 下地改建 综合开发 集约化 节地
【引文格式】
胡翔. 大型城市污水处理厂全地下式改建思路与方案[J]. 净水技术, 2023, 42(11):182-190.
HU X. Ideas and schemes for fully underground reconstruction of large-scale urban WWTP[J]. Water Purification Technology, 2023, 42(11):182-190.
引言
随着我国城镇化水平快速提高，城市土地资源日益稀缺，同时，生活水平提高又使得居民对周边环境质量提出更高要求。污水处理厂作为重要的城市市政基础设施，在改善水环境、节约水资源、提高居民生活质量等方面发挥着巨大作用，但传统污水处理厂一方面因卫生防护要求须占用更多土地资源且容易产生臭气、噪音等新的环境问题，另一方面厂区整体外观一般难以与周边城市景观相融合，对市容市貌有负面影响，继而制约周边地区经济发展，并使周边土地贬值。
科技进步已使地下空间的开发利用变得十分成熟，包括地下污水处理厂在内的地下空间开发利用既是社会发展到一定程度的必然产物，也是现代化大型城市的发展趋势。国外地下空间的发展已历经相当长的时间，一些发达国家或地区的城市地下大型排水及污水处理系统都有很好的发展，如瑞典、挪威、英国、美国、日本、韩国等国家的地下污水处理厂均取得巨大经济和社会效益，地下污水处理厂在我国香港和台湾地区也经历了较长时间的发展。近年来，因平衡城市发展、环境保护和土地资源的需要，国内地下污水处理厂也迅速普及并开始爆发式增长，据不完全统计，目前国内已建和在建规模1万m3/d以上的地下污水处理厂已超过110座，分布在国内20多个不同省市，其中以经济相对发达的广东和浙江数量最多。一般来说，国内地下污水处理厂以新建为主，深圳市某污水处理厂为传统地面式且规模较大，综合种种条件，决定按“下地综合改建”思路进行原地迁建。大型污水处理厂一般为城市污水系统的重要节点，改造升级影响较大，而原址下地改建等同于“拆旧建新”，无论影响还是困难都会更大、更多。主要困难在于须研究合理可行的分期、分阶段实施方案；“新旧衔接”且过程中不能产生新的环境问题；须提前做好配套新进出水管线研究以确保满足各期及整体的规模要求等。本项目可总结相关经验为类似污水处理厂地下改建提供参考。
工程概况
该污水处理厂位于深圳市西部区域，现状规模为73.6万m3/d，分为两套系统建设，一套系统于1989年11月建成投产，后历经两次扩建，规模从5万m3/d扩大至35.2万m3/d，采用一级处理；二套系统于2004年5月完成预处理部分建设，规模为38.4万m3/d，2009年7月二级处理生化工程建成投产，规模为56万m3/d，2018年10月完成二级生化系统的提标改造，其出水水质达到一级A标准，2021年12月完成一套系统升级改造（规模降低为17.6万m3/d），提高其对SS、BOD和氨氮的去除，现状污水流程如图1所示。该污水处理厂目前是深圳市规模最大的污水处理厂，承担原特区内1/3以上面积的污水收集处理任务，对保障西部海域及片区水环境意义重大。
随着服务片区城市建设及更新的快速发展以及深圳市治水提质工作的稳步推进，该污水处理厂现状处理能力已无法满足片区污水量的增长需求，急需进一步扩能。另一方面，城市发展对于环境质量的要求越来越高，因此对污水处理厂的污染物排放、厂容厂貌、厂区景观等提出了新的要求，该污水处理厂亟需整体提升。
图1 污水处理厂现状污水流程
为最大限度减少传统污水处理厂对周边环境的影响并高起点、高标准打造城市公共空间，本次改建通过分期下地、集约化方式对其进行全地下式改扩建，实现包括提标、扩容、景观提升、释放地块的目标。改建完成后，该污水处理厂将变为全地下式污水处理厂，处理规模由73.6万m3/d扩容至100万m3/d，预计为亚洲最大的地下污水处理厂。
方案比选
结合该污水处理厂近几年进水水质分析，以及深圳市污水处理厂相关出水水质要求，初步拟定改建后污水处理厂设计进出水主要水质指标如表1所示。
基于该污水处理厂规模、用地、进出水质、全地下式建设形式等边界条件，拟比选出一个用地合适、投资较省、运行费用低、技术成熟、处理效果稳定可靠、运行管理方便的工艺方案，为此对多段缺氧-好氧（AO）、厌氧-好氧-缺氧（AOA）、移动床生物反应器（MBBR）、膜生物反应器（MBR）4个相对主流的工艺方案进行比较，如表2所示。
由表2可知，4种工艺各有优劣，考虑到本项目规模大、投资高，同时又是主城区污水系统的主要兜底节点，加上全地下式建设形式，决定了项目对安全稳定的要求较高，故推荐该污水处理厂生化工艺采用稳定可靠、处理效率高、低碳节能、运行成本相对较低的多段AO工艺。污水处理整体工艺流程如图2所示。
图2 污水处理工艺流程
项目初步效益分析
有别于传统污水处理厂，本项目将采用先进的工艺和设计理念对污水、污泥、臭气进行全面处理，结合全方位的再生水回用（15万m3/d），实现该污水处理厂生态、低碳、节能、环境友好的目标。
作为城市基础设施，污水处理厂以服务社会为主要目的，对城市经济的贡献主要表现为外部效果，所产生的效益除部分经济效益可以定量计算外，大部分则表现为难以用货币量化的社会效益和环境效益，因此，从系统角度出发进行综合评价较为合适。
结论
（1）传统污水处理厂占地较大，功能上以削减污染物为主，一般来说环境友好度不足，越来越不适应城市发展，通过“上园下厂”或“上楼下厂”等综合开发方式，可实现释放土地、规模扩能、提标升级、生态友好及拓展产业空间等多重建设目标，在解决城市基础设施更新需求的同时，又紧跟城市建设高质量发展的趋势，能形成良好的项目效益。
（2）经综合比选，本项目生化方案采用技术成熟可靠、处理效果稳定、运行管理简单的多段AO工艺，并辅以深度处理提升出水TN和SS指标；基于改建期间不减量、不降标的要求，采用“建一拆一、先建后拆”的分阶段实施方案，通过合理分期可以确保水量平衡及下地改建的可行性。
（3）污水处理厂原址下地改建应基于自身的边界条件来策划实施方案，一是要明确切实可行的分期方案，保证各期箱体既能独立建设又能在建成后进行独立处理，并能在不同阶段组合成大的整体；二是要提前开展新进出水管线的研究，管线建设要有前瞻性，既能满足当期箱体独立运行需要又能匹配项目整体规模。
