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    《地下式城镇污水处理厂工程技术指南》解读

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    小伙666

    摘   要

    [地下]式[污水][处理厂]具[有[土地]][集约]、[资源][利用]、[环境]友[好的][特点],[可以][有效][释放][地面][空间], [解决][邻避][问题],[实现][污水][资源]化,[近年来]在[我国][得到][快速][发展]。[2019] 年 [12] 月,[我国][首例][针对] [地下]式[污水][处理厂]的[[技术][标准]]《[地下]式[城镇][污水][处理厂][工程][技术]指南》(T/[CAEPI] [23]—[2019]) [正式][发布]。[文章][针对]新[发布]的[团体][标准],[详细][解读]了[标准]制[定的][背景]、[意义]与[作用],[重点][分析 ]了[标准]的[关键][技术][内容]及[参数][要求],[希望]对该[标准]的[理解]、[应用]与[推广][起到][积极]的[推动][作用]。

    [关键]词 :[地下]式[污水][处理厂] ;[标准] ;[解读]
    1 [前言]
    [污水][处理厂]是[[重要]的][城镇][基础设施],是[生态][[文明][建设]]的[重要][保障]。但[传统]的[污水][处理厂][存在][邻避] [效应]等[诸多][问题],[因此][制约]了[污水]处理[事业]的[发展]。[地下]式[污水][处理厂]具[有[土地]][集约]、[环境][友好]、[资源][利用]等[特点],可[有效][释放][地面][空间],[解决][邻避][问题], [实现][污水][资源]化,较[传统][污水][处理厂][具有][明显]的[社会]、[经济]和[环境][优势]。据该[标准][编制]组[统计],“[十二五 ]” [期间][地下]式[污水][处理厂][数量]为[29座]  ,处理[水量]为[319万]m3/d,然[而至]“[十三五]”[期间]([2016年][1月]~[2019]年[2月]),[地下]式[污水][处理厂][数量]已[增长]至[70座],处理[水量]超 [700万]m3/d。
    [作为][一种][新兴]的[污水][处理厂][建设][形式],[地下]式[污水][处理厂]的[设计]、[建设]、[运行][维护][缺乏][针对][性的][技术][规范]和[指引],[目前][暂时][依据][传统][城镇][污水][处理厂]的[标准][规范][体系]。[[考虑]到][我国][快速][增长]的[工程][实践][以及][传统][标准][体系]已[不能][完全][满足][地下]式[污水][处理厂]的[需求],[[迫切][需要]][通过]对[实践][经验]的[总结  ]与[规则]的[提炼], [推动][地下]式[污水][处理厂]的[高[质量]][发展]。
    基[于此][需求],[2017年][7月][中国][环境]保护[产业][协会][下达]了“[地下]式[城镇][污水][处理厂][工程][技术]指南”的[立项][通知]。[信开]水[环境][投资][有限公司][作为][主编][单位 ][承担]了该[标准]的[编制][工作],[参编][单位 ]有[清华[大学]]、[中国]市政[工程][西北][设计][[研究]院][有限公司]、[北京]碧[水源][科技]股份[有限公司]、[北控][水务]([中国])[投资][有限公司]、[中国]市政[工程][东北][设计][研究][总院][有限公司]、[四川省][科学]城[天人][环保][有限公司]。[经过][两年][多的][努力],[2019] 年[12]月[19日][团体][标准]《[地下]式[城镇][污水][处理厂][工程][技术]指南》(T/[CAEPI] [23] ― [2019])[正式][发布]。
    2 [标准]制[定的][背景]、[意义]及[作用] 
    [2.1] [地下]式[污水][处理厂][快速][发展],[现有][标准][体系][不能][满足][发展][需求]
    [随着][城镇]化的[快速][进程],[城区][边缘][不断][向外][扩张],原[有的][郊区][逐渐][变为][市区],[相对]滞[后的][[城市][规划]][使得][一些][建设][年代]较[早的][污水][处理厂]被[城市][包围], “[城中厂]”与[周边][区域][矛盾][凸显]的[情况]在[我国][非常][普遍]。在[新的 ][社会][需求]下,[地下]式[污水][处理厂][应运而生]。[相比]于[传统]的[地上][污水][处理厂],[地下]式[污水][处理厂][具有][节省][土地][资源]、[几乎]无[臭味]、无[噪声]、可[美化][周围][环境]等[优势],[同时][可以][提升] [周围][土地]的[利用][价值]、[拓展][城市][发展][空间]。[出水]可[就近][补充][周边][水体], 还[可[降低]][污水]及再[生水][管网]的[建设][成本]。[地下]式[污水][处理厂]已[成为][顺应][生态][文明][要求]的可[持续]的[绿色][基础设施]。
    [经过][多年][发展],[传统]的[城镇][污水][处理厂]在[设计][建设]、[运行][维护]等[方面][已经][具备][完善]的[标准][规范],形[成了]有章[可依]、[有据][可循]的[[规范]化][模式]。[然而][地下]式[污水][处理厂]与[传统]的[地上][污水][处理厂]在[工艺][选择]、[[建筑]结构]、[通风][除臭]、[运行][维护]等[方面]均[存在][较大][差异], [传统][地上][污水][处理厂]的[标准][规范]尚[不能][完全][满足][地下]式[污水][处理厂]的[要求],[地下]式[污水][处理厂]的[设计]、[建设]、[运行][维护]的[[规范]化]、[标准]化[需求][十分][迫切]。
    [2.2] [制定][[技术][标准]],为[提升] [设计][建设][水平]、[降低][投资][提供][支撑]
    [由于][地下][单体][建设]的[投资][普遍][高于][地上]厂,其[设计][建设][通常][需要][重点][统筹][考虑][工艺]处理[效果]、占[地面]积等[指标]。[因此],[进行][地下]式[污水][处理厂][设计][建设]时, 要[通过][工艺][设计][[规范]化]、[竖向][设计][合理化]、[[建筑]结构][设计][优化]等[方式],[尽可能][降低][建设][投资]。[近年来]的[快速][发展][已经]积[累了][较为][丰富 ]的[业内][工程][实践][案例],[苦于][缺乏]适[用的][标准][规范][体系],[许多][先进][设计][建设][经验][得不到 ][总结  ][利用],[不[利于]][地下]式[污水][处理厂]的[推广][发展]。 
    [作为][地下]式[污水][处理厂]的[指导性][文件],该[标准]的[编制]与[发布][能够][规范][地下]式[污水][处理厂]的[设计][建设]与[运行][维护],[对于][推动][地下]式[污水][处理厂][高[质量]][发展][具有][重要][意义]。
    3 [主要][技术][内容]及[说明]
    [3.1] [地下]式[污水][处理厂]的[定义]
    [目前],[英国]、[荷兰]、[挪威]、[瑞典]、[法国]、[丹麦]等[欧洲[国家]]均[建有][地下]式[污水][处理厂],[中国]、[日本]、[韩国]、[马来西亚]等[亚洲[国家]]的[建设][数量][较多],[美国][也有][少量][建设]。[综合][全球][地下]式[污水][处理厂]的[建设][特点], [标准][编制]组[提炼][出了][地下]式[污水][处理厂]的[核心][技术][特征] :1)水处理[构[筑物]][位于][地面][以下],[这是][地下]式[污水][处理厂]的基本[特征]。2)[设备][[操作]层][封闭],[减少][臭气]、 [噪声]等[传统][污水][处理厂]的[二次][污染]。3)[地面]层[进行][综合][利用],[[充分]发挥][综合][效益]。[同时],[根据][建设]项[目的][不同],[地下]式[污水][处理厂]可[因地制宜][地建][成全][地下]、 半[地下]等[形式]。
    [上海]嘉[定南]翔再[生水]厂[见图] 1、[大理][洱海][双廊]再[生水]厂[见图] 2。
    图 1 [上海]嘉[定南]翔再[生水]厂
    图 2 [大理][洱海][双廊]再[生水]厂
    [3.2] [建设][地下]式[污水][处理厂]的[条件]
    [正如]所[有的]新[技术]、新[工艺][一样],[地下]式[污水][处理厂][同样][存在][最佳]的[适用[范围]],即[所谓]的[利基][市场]([Niche] [Market])。[经过][多年]的[实践],[地下]式[污水][处理厂]的[优势]和[特点][逐步][明确],[因此]该[标准][提出]“[位于][用地][紧张][地区]、[人口][稠密][地区]或[环境][敏感区]等的[建设]项目宜[选择][建设][地下]式[污水][处理厂],并应[结合][投资][成本]、[占地][指标]、[生态][环境][要求]、水[资源][综合][利用]等[综合][考虑]”。
    [当前],[我国][城镇]化的[整体][战略]是“[两横三纵]”, 即以[中心][城市][引领][城市]群[发展],[推动][中心][城市][工业化][进程]和[城镇]化[进程],[增强][中心][城市]的[辐射][带动][作用], 使[中心][城市][成为][高[质量]][发展]的[重要][助推器]。[首先],[京津冀][地区]、[[长江]三角洲][城市]群和[粤港][澳大][湾区]依[旧是][我国][城市]群[建设]的[重中之重];[其次] 是[位于][西部][地区]的[成渝][城市]群,其[将是][我国]继[京津冀][地区]、[长三角]和[粤港]澳之[后的]第[四大][经济][增长]极 ;[长江][中游][城市]群和[江淮 ][地区]是[未来][中部][发展]的[核心],将[起到][区域][经济][发动机]的[作用],黔[中和][滇中][地区][则是][西南][发展]的[核心]。[这些][地区]是[目前][地下]式[污水][处理厂][建设]的[主要][集中][区域],[也是][未来][地下]式[污水][处理厂][发展]的[重点][区域]。
    [地下]式[污水][处理厂][既可][独立][建设],也[可与][城市]水[环境][综合][治理][工程]、[生态][综合]体等[结合][建设]。[由于][地下]式[污水][处理厂]的[选址][更为][容易],[地下]式[污水][处理厂][利于][污水]的[适当][分散]处理,[有助于][实现][就近]处理、[就地][回用],[从而][可以][减少][管网][投资]和[运行][成本],[同时][[充分]发挥][城市][第二][水源]的[作用]。[通过][地面]层[景观][生态]、 [公共[服务]]、[能源][综合][回收]等[多种][综合][利用][模式]的[实施], [能够][达到][美化][厂区][环境]、[服务][周边][社会]、[节约][能源]的[目的],对[治理]黑臭[水体]、[增加][生态][产品][供给][具有][重要] 的现实[意义]。
    [3.3] [系统][优化],[实现][地下]式[污水][处理厂][高效][节地]
    [地下]式[污水][处理厂][并不] [是把][地上]的[污水][处理厂] “[简单下沉]”,[而是][重新][统筹][污水][处理厂]的[功能][分区], [充分][考虑][各类][安全][风险],[提出][涵盖][工艺][优化]、[组团][共壁]、[通风][除臭]、[应急]处理等[方面]的[全套 ][集成][技术]。[地下]式[污水][处理厂]应[采用][分层][布置][形式],在[竖向][布置]上可[分为]水处理[构[筑物]]层、[设备][[操作]层]和[地面]层。[结合][实际][工程][建设][方案],[通过][平面]、[竖向]和[工艺][三个][维度]的[优化],[形成][节地][组合][技术]。
    3.[3.1]  [平面][优化][节地][技术]
    [平面][优化][节地][技术][主要][通过][工艺]流程[布置]、[单元][组团]、[单元][优化]或[优化][污水]处理[功能]区[占地]等[方式]来[实现][节地]。[按照]从[整体]到[局部]的[思路],该[标准]提[出了][多项][不同]的[平面][优化][节地][技术],[包括]构(建)[筑物][平面][优化][组团][技术]、[矩形][周进周]出[二沉池][流态][优化][技术]等。
    [平行]或[功能][相连][单元][共壁]是[实现][组团][节地][布置]的[关键]。以[矩形]池[为基础],[通过][采用][位置][相邻   ]、[功能][相连]的[污水]处理构(建)[筑物][合并]、[共用][池壁]等[平面][布置][方式],可[实现][组团][节地]的[目的],[常见]的[共壁][设计]有占[地面]积最[大的][生化][反应]池和[二沉池][共壁][组团]等。
    [对于][矩形][二沉池]的[流态][优化],[编制]组对[国内][运行]较[好的][单层][矩形][二沉池][进行][调研][总结  ],[明确][提出] “[单层][矩形][二次][[沉淀]池]的进[出水][布置][方式]宜为[周边][进水]、[周边][出水],[表面][水力][负荷]宜为[1.2]~1.6m3/(m2·h),[污泥][固体][负荷][不宜][大于][200kg]/(m2·d),[有效][水深]宜为[4.0]~[4.5m],[池宽]宜为[6.0]~[10.0m],[池长][不宜][大于][80m]”。以贵[阳新]庄[污水][处理厂][一期]、[二期][实际][工程][为例]([见图] 3),[两者]处理[规模][均为] [25] 万 t/d,[按照][传统]辐[流式][[沉淀]池][设计]时([新庄][一期]),其占[地面]积为[2.9] 万m2,而[采用][矩形][周进周]出[二沉池][组团][平面][布置]时([新庄][二期]),其占[地面]积[仅为][1.3] 万m2[有效][提高 ]了[土地][利用][效率]。
    (a)[传统][二沉池](占[地面]积 [2.9] 万 m2
    (b)[矩形][周进周]出[二沉池](占[地面]积 [1.3] 万 m2
    (贵[阳新]庄[污水][处理厂],[25] 万 t/d) 
    图 3 [不同][二沉池][形式]的占[地面]积[比较]
    3.[3.2]  [竖向][优化][节地][技术]
    [竖向][优化][节地][技术][是指][通过]构(建)[筑物][整体]或[局部][叠加],[强化][空间][利用][效率],[减少][污水][处理厂][整体]占[地面]积或[某些][污水]处理[功能]区占[地面]积的[节地][方式]。
    一[方面],[适当][增加][生化]池的[有效][水深]可[达到][竖向][优化][节地][效果] :[传统][地上]厂[生化]池[水深][一般]为[5.0]~[6.0]m,该[标准][提出]“[生物][反应]池[水深][一般]宜为[7.0]~[8.0m],[也可][适当][加深],[具体][深度]应[综合][考虑][地质][条件]、[曝气][设备][性能][确定]”。另一[方面],[二沉池]的[竖向][叠加][也可][达到][明显]的[节地][效果]:[通过][设置][双层][[沉淀]池],使[单位 ][用地]的[沉淀][面积][大幅度][增加],[从而][减小][二沉池]的[占地]。
    [3.3].3  [工艺][优化][节地][技术]
    [工艺][优化][节地][技术]指[通过][优化][工艺][参数]或[采用][特殊][池型]及[高效][设备],以[提高 ]处理[效率],[减少][水力][停留时间],[进而][减少]用[地面]积的[节地][设计][方法]。
    [大量][研究][表明],[我国][污水][处理厂][进水][中的][无机][砂粒][含量][较高],且[平均][粒径][小于] [0.2mm][不能]被[传统][沉砂池][有效][去除]的[细砂]占[比较]高。[由于][地下][空间]内[清砂]、[清淤 ][相对][困难],该[标准][提出][设计]时应[考虑][采用][新型][高效]的除砂[设备],以[提高 ][沉砂池]的[去除][粒径],[尤其是][强化]对[0.1]~[0.2mm][细砂]的[去除][效果]。
    [对于][主体][生化][工艺],[标准][编制]组的[调研][显示][我国][现有][地下]式[污水][处理厂]中[超过][一半]的[地下]式[污水][处理厂][采用][基于][A[AO]]的[各种][改良][工艺](如[多级][AO][工艺])[作为][主体][生化][工艺] ;有[超过] 1/4 的[地下]式[污水][处理厂][选择][采用]膜[生物][反应]器 ;[高效][生物]膜[工艺]在[地下]式[污水][处理厂]中[也有][运用]。
    [对于][污泥]处理[工艺],[由于][地下][空间]内[安全]及[占地][问题][较为][突出],[因此][需将][工艺][安全]及占[地面]积[作为][工艺][选择]的[首要][因素]。[污泥][浓缩][脱水][建议] [选择][一体化][设备]以[节约]占[地面]积,[同时][设备]的[安全]性[也应][着重][考虑]。当[需要]在[地下]式[污水][处理厂][区内]将[污泥][脱水]至 [80%] [含水率]时,常[用的][污泥][机械][浓缩][脱水][设备][一般]为[带式][浓缩][脱水][一体机]或[离心]式[浓缩][脱水][一体机]。当[需要]在[地下]式[污水][处理厂][区内]将[污泥][进一步][脱水]至[30%] ~ [60%] [含水率]时,宜[选用][安全]性及[工作][效率][较高]、占[地面]积较[少的][污泥][低温][干化][工艺]。
    [综上],[通过][平面]、[竖向]和[工艺]的[优化]及[系统][集成],[地下]式[污水][处理厂][单位 ]处理[规模]用[地面]积可[达到][0.3]~[0.5]m2/(m3·d),远[低于][国家][建设][用地][指标][基准]值,[社会]、[经济]和[环境][效益][显著]。
    [3.4] [臭气]等[二次][污染]的[控制]
    [传统]的[地上][污水][处理厂]的[臭气][无组织][逸散],[易对][周边][环境][产生][二次][污染]。[相比]之下,[地下]式[污水][处理厂]的[臭气]经[收集]处理后[有组织][排放],[既是][地下]式[污水][处理厂]区[正常  ][运营]的[需要],[也有][利于][提升] [水厂][周边][空气][环境][质量]。
    该[标准][提出][地下]式[污水][处理厂]“[除臭][系统]宜与[通风][系统][统筹]、[系统][设计]”的[原则],[同时]提[出了][臭气][收集]处理的[技术][要求]和[措施],以[避免] [二次][污染]。[污水][处理厂]各[工段] 均会[产生][一定][浓度]的[臭气],[包括][预处理]段([提升] [泵房]、[粗细] [格栅]、[沉砂池])、[生化][反应]段([各类][厌氧]、[缺氧]、[好氧][反应]池)、[污泥]处理段([污泥][浓缩]池、[贮存]池、[脱水]间等),[其中][预处理]段和[污泥]处理段是[臭气][控制]的[重点][区域]。[硫化氢]和[氨气]是[污水][处理厂]恶[臭的][特征][污染]物,其[浓度]受[污水][水质]、处理[工艺]、[运行][工况]、[气候][条件]等[因素][影响]而[存在]一[定的][差别]。对[全国][污水][处理厂]的[调研][测试][表明],[预处理]段[硫化氢]和氨的[浓度][范围][分别][大致]为0~[10[mg]]/m3([密封][状态]下[甚至][可达][几百][mg]/m3)与[0.5]~5[mg]/m3,[污泥]处理段[硫化氢]和氨的[浓度][范围][分别]为5~30[mg]/m3与1~[10[mg]]/m3[污染]物[浓度][较大]且[人员][操作]较[频繁]的[区域]是[臭气][控制]的[重点][环节],[如粗][格栅]间、[进水][泵站]、细[格栅]间[以及][污泥][脱水]间等[区域],[因此]在[设计]时[不仅]要[考虑][设备][以及][池体]的[除臭],[而且][需要][考虑][整体][空间]的[除臭]。[所有]与[除臭][相关]的[构[筑物]]及[设备][必须][加盖][封闭],并[设置][臭气][收集]点,[同时][需要][保证][构[筑物]]及[设备][内部][始终]为微[负压][状态],以[防止][臭气][外泄]。[地下]式[污水][处理厂][臭气][收集]与处理[装置][见图] 4。
    (a)[吸气]式[负压][收集]
    (b)[生物][除臭][装置]
    图 4 [地下]式[污水][处理厂][臭气][收集]与处理[装置]
    [除臭][工艺][选择]上[优先][选择][生化][技术]。与[物化]处理[技术][相比],[生物][除臭][具有][高效][低耗]、[操作]简便、 [技术][清洁]等[优点]。[荷兰][Delft][大学][Bart] [kraakman] [联合] [学术界]和[工程]界的[专家]在[ES]&[amp];T[期刊]上[发表][述评][文章],对[目前][污水][处理厂][除臭]的[几项][技术][进行]了[评价], [评价][采用][IChemE]可[持续][框架],[综合][考虑]了[污染]物[去除][效果]、[经济]性、[社会][影响],[指出][生物][滴滤]法是[污水][处理厂][最适宜]的[除臭][技术]。[基于][污水][处理厂][除臭]的[研究]和[工程][实践],该[标准][提出]“[地下]式[污水][处理厂]的[除臭][工艺][应以][生物]处理[工艺]为[核心],[生物][除臭][装置]的[填料][使用][寿命][不宜][低于] [15] 年”。
    4 [结语] 
    《[地下]式[城镇][污水][处理厂][工程][技术]指南》( T/ [CAEPI] [23]―[2019])在[编制][过程中],[整合]了[我国][地下]式[污水][处理厂][领域][技术][研究]和[工程][实践][优势][单位 ]的[经验],对[地下]式[污水][处理厂][相关][技术][规范][进行]了[系统][梳理],[初步][建立]了[全球][地下]式[污水][处理厂][信息][数据库]。[通过][总结  ][现有][地下]式[污水][处理厂]的[实践][成果],形[成了] “[规划]―[设计]―[建设]―[运营]”的[技术][框架],[通过]多[学科专业]的[协同][研究],提[出了][一系列][引导]、[规范]、[提升] [地下]式[污水][处理厂][质量]的[技术][方法]、[措施][方案]和[参数]。该[标准]的[发布][实施],[规定了][地下]式[城镇][污水][处理厂][设计]、[建设]及[运行][维护]等[技术][要求],[填补]了[我国]在该[领域]的[标准][空白],[有助于][地下]式[污水][处理厂]在[我国]的[规范]、[健康][发展]。

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