總工心得|地下污水處理廠的適應(yīng)范圍 風(fēng)險(xiǎn)分析及對策
面對傳統(tǒng)污水處理廠建設(shè)的用地、環(huán)保等諸多問題，甚至是難以逾越的鴻溝，地下污水處理廠提供了一種全新的選擇思路，甚至可能成為解決現(xiàn)實(shí)難題的的唯一方案。地下污水處理廠建設(shè)的必要性和可行性已通過許多工程實(shí)踐得以證明。地下污水處理廠具有良好的防護(hù)性、密閉性和熱穩(wěn)定性，能更好地解決污水處理車間隔音、隔臭和隔熱(保溫)問題，能最大維度地利用土地資源，與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。地下污水處理廠具有與傳統(tǒng)污水處理廠不同的優(yōu)勢、劣勢，因此也具有其獨(dú)特的適應(yīng)性。地下污水處理廠在當(dāng)下城市設(shè)計(jì)和規(guī)劃中將體現(xiàn)更多的適應(yīng)性，在未來“城市精細(xì)化設(shè)計(jì)”中發(fā)揮更大的綜合價(jià)值。
邱維(1975- )，男，四川廣安人，碩士，高級工程師，廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院總工程師，注冊設(shè)備工程師，注冊咨詢工程師，注冊造價(jià)工程師。從事給水排水工程設(shè)計(jì)研究20年，獲得國家、省、市工程優(yōu)秀設(shè)計(jì)咨詢獎二十余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文十余篇，授權(quán)專利技術(shù)四項(xiàng)。
地下污水處理廠在結(jié)構(gòu)形式上與傳統(tǒng)地上污水處理廠的本質(zhì)區(qū)別是處理建構(gòu)筑物整體或部分設(shè)置于地面以下天然形成的或人工挖掘的地下空間，并且運(yùn)行人員可經(jīng)常在地下空間內(nèi)進(jìn)行日常巡視、操作和維護(hù)等生產(chǎn)活動。地下污水處理廠及多種衍生形式都具有處理構(gòu)筑物和操作空間的雙重封閉性共同點(diǎn)，均可防止噪聲、惡臭污染泄漏擴(kuò)散，污染治理更為徹底。除了常規(guī)污水處理廠可能存在的一般風(fēng)險(xiǎn)外，地下污水處理廠因位于地下，其風(fēng)險(xiǎn)因素大大增多，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后的危害程度也大大增加。很多時(shí)候，地下污水處理廠建設(shè)成為必然選擇，根本上緣于“城市發(fā)展”，其必要性典型邏輯“鏈條”如下：城市發(fā)展→城市化加劇(規(guī)劃失效)→人口密度增長、城區(qū)范圍擴(kuò)大→過去的上游郊區(qū)變成城市密集區(qū)→城市污水量加大，但原污水干管、污水廠超負(fù)荷，且處于城市中心區(qū)難以擴(kuò)容→上游新增污水廠成為最佳方案→上游土地緊張→傳統(tǒng)式污水廠占地較大、周邊居民反對、選址困難→占地小、環(huán)境友好的地下污水廠方案成為必需→同時(shí)污水就地收集、就地處理、尾水再生水兼做河道就地補(bǔ)水及周邊雜用水→廠區(qū)地面花園式環(huán)境為周邊居民提供休閑活動場所→綜合效益最優(yōu)。廣州京溪污水處理廠、昆明市第九及第十污水處理廠即為典型案例。
1地下污水處理廠可行性
①國家政策面及資金的支持(資金可行性)。當(dāng)前，中央和地方政府十分重視城市水污染問題，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、政策的保證、資金的投入以及多項(xiàng)措施的齊頭并進(jìn)，地下污水處理廠高標(biāo)準(zhǔn)的水污染治理勢必將進(jìn)入了一個(gè)新的階段。
②占地小利于污水處理廠落實(shí)用地(規(guī)劃可行性)。廣州京溪污水處理廠采用占地小的全地下式，只需常規(guī)污水處理廠用地的1/5，昆明市第九、第十污水處理廠只需常規(guī)污水處理廠用地的1/3。占地小的地下式方案最終能夠在寸土寸金的城市居住區(qū)內(nèi)落實(shí)污水處理廠選址，實(shí)現(xiàn)用地規(guī)劃調(diào)整和污水規(guī)劃調(diào)整的可行性。
③環(huán)境友好利于周邊居民接收(居民支持)。地下污水處理廠環(huán)境友好性易于獲得周邊居民的接受和支持。地下污水處理廠能最大可能地兼顧“治污”與“污染”的矛盾，在治理區(qū)域污水的同時(shí)，保持良好的廠區(qū)地面環(huán)境，同時(shí)也讓緊鄰小區(qū)遠(yuǎn)離臭氣、噪音等污染，清澈的尾水又補(bǔ)充河道，全方位地創(chuàng)造更好的環(huán)境。我國已建成的許多地下污水處理廠地面作為廠區(qū)綠化、小區(qū)花園、城市公園、休閑健身場地、停車場、道路、活水公園等多種用途。
④與周邊小區(qū)環(huán)境兼容實(shí)現(xiàn)利益共享(企業(yè)支持)。地下污水處理廠理念更好地契合周邊地塊開發(fā)建設(shè)理念，易于獲得周邊開發(fā)企業(yè)的支持，實(shí)現(xiàn)多贏。如位于中心城區(qū)的昆明市第九、第十污水處理廠周邊建筑密集，因地下式方案用地節(jié)省、地面景觀與周邊地產(chǎn)開發(fā)的地面環(huán)境相協(xié)調(diào)等顯著優(yōu)點(diǎn)，最終促成昆明市政府、業(yè)主與房產(chǎn)商的成功談判合作，打破多年用地僵局問題，實(shí)質(zhì)性地推動了兩座地下污水處理廠建設(shè)。如今，這兩座地下污水處理廠建成后的地面為城市公園，成為周邊居民小區(qū)花園和休閑場所。
⑤技術(shù)可行性(技術(shù)支持)。現(xiàn)有污水處理技術(shù)、地下空間建造技術(shù)和管理技術(shù)已完全滿足地下污水處理廠的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行。例如，廣州市京溪污水處理廠已投產(chǎn)6年多，運(yùn)行良好，社會反響較好。目前，我國數(shù)十座地下污水處理廠相繼成功建設(shè)和運(yùn)行，均表明地下污水處理廠相關(guān)技術(shù)方面不存在壁壘。而且，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，地下污水處理廠將越來越體現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)可行性。
2地下污水處理廠優(yōu)勢、劣勢關(guān)聯(lián)性
地下污水處理廠具有占地小、隔臭、隔音、隔熱(保溫)、地面景觀好、與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)等優(yōu)勢，而且還能提高區(qū)域整體開發(fā)綜合價(jià)值。但是其劣勢也很明顯，如設(shè)計(jì)、施工難度相對較大，直接投資和運(yùn)行成本相對較高，而且土建擴(kuò)建難度大，風(fēng)險(xiǎn)因素增加。因此，建設(shè)地下污水處理廠時(shí)不能單獨(dú)考慮或過分強(qiáng)調(diào)某一個(gè)或幾個(gè)因素，因?yàn)楦鱾�(gè)因素一般存在內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，相互交叉。
①設(shè)計(jì)、施工難度加大的同時(shí)，征地拆遷難度減小。污水處理廠向地下空間拓展，地下深度變深，施工難度增加，平面組團(tuán)和分層疊加因素倍增，精細(xì)化設(shè)計(jì)復(fù)雜;同時(shí)，平面占地變小，規(guī)劃落地變易，征地拆遷量變小，場地平整工作更易。綜合實(shí)施難度方面需要比選。
②工程直接費(fèi)增加與征地拆遷等工程間接費(fèi)降低并存。地下污水處理廠工程直接造價(jià)增加，同時(shí)，占地小帶來的減小征地拆遷費(fèi)用等間接費(fèi)用的好處，進(jìn)而再考慮周邊環(huán)境改善、周邊土地增值帶來的經(jīng)濟(jì)效益，其好處更加凸顯。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性方面需要比選。
③地面污染控制良好與運(yùn)行成本增加正相關(guān)。惡臭、噪音等污染源控制在相對密閉的地下空間內(nèi)，利于有效治理，避免逸散，必要的成本實(shí)現(xiàn)地面環(huán)境的保護(hù)，其投入、產(chǎn)出需要權(quán)衡。
④功能提升通常會導(dǎo)致工程投資增加。地下污水處理廠能實(shí)現(xiàn)地面功能的大大提升，必須同時(shí)面對投資、成本“價(jià)格”的增加，提升額外功能后“價(jià)值”在單一治污項(xiàng)目中的比較不在同一維度。例如，土地資源的節(jié)約和生態(tài)環(huán)境的改善等因素在生命周期尋優(yōu)比選中不容忽視。因此，“價(jià)格”與“價(jià)值”需要權(quán)衡。
⑤技術(shù)進(jìn)步推動優(yōu)勢更突出而劣勢更弱。上述優(yōu)勢、劣勢在不同的地區(qū)、不同的時(shí)期表現(xiàn)的權(quán)重各不相同。隨著經(jīng)濟(jì)水平提高，技術(shù)在發(fā)展，地下污水處理廠方案的投資增幅越來越小，成本增量逐漸在經(jīng)濟(jì)發(fā)展能承受范圍，各類風(fēng)險(xiǎn)因素可防可控，所以，地下污水處理廠作為一種選擇，將會越來越凸顯優(yōu)勢，弱化劣勢，也必然推動地下污水處理廠的進(jìn)一步發(fā)展。
3地下污水處理廠適應(yīng)性
污水處理廠采用地上式或地下式方案，應(yīng)綜合考慮地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城市發(fā)展需求、污水處理廠標(biāo)準(zhǔn)定位、土地制約因素、環(huán)境約束條件等各個(gè)方面，在各個(gè)因素中尋求特定區(qū)域、特定時(shí)期的“平衡點(diǎn)”�？傊�，應(yīng)貫徹“因地制宜”原則。
一般來說，地下污水處理廠具有以下方面的適應(yīng)性：
①適應(yīng)于城市快速發(fā)展的土地稀缺城區(qū)必須“見縫插針”新增污水處理廠。發(fā)展迅猛、規(guī)劃滯后造成城市上游必須新增污水處理廠，污水分散處理成為一種新的趨勢，面對土地稀缺，“被動”采用地下污水處理廠方案可能是唯一選擇。目前建成的很多地下污水處理廠包括廣州市京溪污水處理廠即為典型案例。
②適應(yīng)于經(jīng)濟(jì)條件較好的大中城市新建高標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠。對于經(jīng)濟(jì)條件較好的大中城市，地下污水處理廠建設(shè)將逐漸從“被動”發(fā)展到“主動”，包括城市規(guī)劃層面提前謀劃地下污水處理廠。預(yù)期未來，地下污水處理廠將從一種技術(shù)選擇發(fā)展為一種發(fā)展趨勢，是前瞻性建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠的體現(xiàn)。
③適應(yīng)于城市綜合體、CBD、住宅區(qū)等成片新建或改造中配套建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠。污水處理廠的規(guī)劃設(shè)計(jì)提升至城市經(jīng)營的更高高度成為城市設(shè)計(jì)新的方向。與城市綜合體、CBD、住宅區(qū)結(jié)合配套，提升區(qū)域整體標(biāo)準(zhǔn)和綜合價(jià)值，地下污水處理廠大有作為。例如，昆明第九、第十污水處理廠就是與緊鄰地產(chǎn)項(xiàng)目結(jié)合開發(fā)的項(xiàng)目，貴陽市彭家灣五里沖棚戶區(qū)改造污水處理綜合工程位于CBD中心。
④適應(yīng)于城市公園、綠地等用地性質(zhì)地塊上新建污水處理廠。市政設(shè)施與城市公園、綠地均為城市規(guī)劃用地的重要內(nèi)容。地下污水處理廠與與城市公園、綠地能有機(jī)結(jié)合，土地共享，實(shí)現(xiàn)資源更大的利用價(jià)值。目前建成的很多地下污水處理廠地面都作為城市公園、休閑場地。
⑤適應(yīng)于結(jié)合停車場、運(yùn)動場、公共休閑場地、道路、廣場、公交站場、再生水廠等市政實(shí)施和其他地下空間合建多功能地下污水處理廠。污水處理廠與其他市政設(shè)施、公共設(shè)施結(jié)合建設(shè)，打造綜合功能的“市政設(shè)施群”，實(shí)現(xiàn)城市用地性質(zhì)的跨界和融合，是未來“城市精細(xì)化設(shè)計(jì)”的一個(gè)方向。例如，貴陽市彭家灣五里沖棚戶區(qū)改造污水處理綜合工程采用全地下式，集地面公園、停車場及商場、公交車首末站、污水處理廠為一體的地下四層綜合工程。
4地下污水處理廠風(fēng)險(xiǎn)分析
地下污水處理廠與常規(guī)地上式污水處理廠相區(qū)別，運(yùn)行人員主要在地下空間內(nèi)進(jìn)行巡視、管養(yǎng)，除了保持正常運(yùn)行中良好的地下空間環(huán)境外，設(shè)計(jì)還應(yīng)特別關(guān)注潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素，采取相應(yīng)工程對策，指導(dǎo)污水處理廠的規(guī)范運(yùn)行、管養(yǎng)，以確保地下污水處理廠的長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
①洪水與池體漏水。地下污水處理廠因全部位于地下，易受洪水淹沒，也可能存在地下池體泄漏淹沒地下空間的風(fēng)險(xiǎn)。地下污水處理廠防洪標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)高于常規(guī)污水處理廠，除了廠區(qū)地面標(biāo)高滿足基本的防洪要求外，還要再額外考慮超標(biāo)洪水的風(fēng)險(xiǎn)控制，對于進(jìn)入地下的道路通道、地面開口等存在洪水涌入的地點(diǎn)，均需特別加高(不少于0.5米安全超高)，阻止遠(yuǎn)超防洪標(biāo)準(zhǔn)的廠外洪水泄入地下空間。另外，還要考慮地下池體意外漏水，在地下最低點(diǎn)設(shè)置排水泵井，應(yīng)對非常洪水、漏水的即時(shí)排干，避免淹沒地下空間。
②事故超量進(jìn)水。地下污水處理廠處理能力限制在一定范圍，故超量進(jìn)水大大超過設(shè)計(jì)處理能力，若不加控制或控制不當(dāng)，可能造成地下空間淹沒風(fēng)險(xiǎn)。對于廠外污水收集系統(tǒng)，尤其是截流式合流制系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計(jì)可靠的雨污合流水溢流措施;地下污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別考慮進(jìn)水事故限流措施，對于自流進(jìn)水的地下污水處理廠在進(jìn)水管上至少應(yīng)設(shè)置兩道以上的安全截?cái)嚅l閥，如采用快速刀閘閥、液壓閥能快速進(jìn)水水流;設(shè)計(jì)可靠的進(jìn)水水位、水量自動監(jiān)測和報(bào)警系統(tǒng);采購可靠安全的進(jìn)水閘閥設(shè)備，并保證安裝質(zhì)量;除了常規(guī)雙電源外，另設(shè)消防備用電源進(jìn)行關(guān)鍵進(jìn)水閘閥的自動控制;加強(qiáng)常規(guī)的監(jiān)控管理;進(jìn)水泵房可優(yōu)先考慮設(shè)在地下空間以外。
③工藝運(yùn)行異常、設(shè)備設(shè)施故障。污水處理廠工藝運(yùn)行異常造成不達(dá)標(biāo)排放會形成重大的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn);可能面對水質(zhì)、水量的沖擊負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn);可能存在生化池活性污泥膨脹、污泥中毒等工藝運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn);設(shè)備故障造成少產(chǎn)、停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn);通風(fēng)除臭設(shè)備故障造成地下空氣惡化等。上述風(fēng)險(xiǎn)隱患一旦出現(xiàn)，對于規(guī)模較大的污水處理廠，后果非常嚴(yán)重。地下污水處理廠設(shè)計(jì)中應(yīng)保證充足的安全性、可靠性，設(shè)計(jì)留足余地，保證工藝過程及關(guān)鍵設(shè)備在日常運(yùn)營中的可靠運(yùn)行，減少、避免并及時(shí)修復(fù)其出現(xiàn)的異常和故障，防患于未然。采用安全可靠工藝，并能應(yīng)對沖擊負(fù)荷;加強(qiáng)水質(zhì)、水量的在線監(jiān)測，加強(qiáng)自動控制應(yīng)對各種工況;重要設(shè)備均需要設(shè)置備用，必要時(shí)設(shè)置倉庫備用;設(shè)備定期安全檢測，定期保養(yǎng)，對起重機(jī)等特種安全設(shè)備，須由專業(yè)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行定期檢測。
④火災(zāi)爆炸及化學(xué)品泄漏。地下污水處理廠存在的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)包括硫化氫、甲烷燃燒爆炸、電氣火宅(電纜、變壓器、開關(guān)柜)等。避免采用甲醇作為碳源(易爆)，可采用乙酸等相對安全的碳源;避免地下空間儲存或使用氯酸鈉、活性炭、高錳酸鉀等甲類、乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性化學(xué)物品;設(shè)置充足的火災(zāi)監(jiān)測和報(bào)警設(shè)施;地下空間內(nèi)作業(yè)避免使用明火作業(yè)，嚴(yán)禁吸煙。另外，嚴(yán)格按照建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。消毒、加藥工段可能涉及的化學(xué)品一般都有較強(qiáng)的腐蝕性，一旦泄漏，會造成嚴(yán)重污染。設(shè)計(jì)中盡量避開腐蝕性化學(xué)品的采用或泄漏。例如，避免采用氯氣消毒;消毒可采用紫外消毒;再生水消毒可采用次氯酸鈉溶液消毒，次氯酸鈉溶液儲罐可設(shè)于地面埋地，避免設(shè)在地下空間，密閉管路系統(tǒng)加藥避免泄漏;其他加藥盡量采用成品溶液，便于在密閉管路系統(tǒng)加藥;避免使用鹽酸等腐蝕性嚴(yán)重的化學(xué)品;作業(yè)人員應(yīng)規(guī)范操作化學(xué)品的使用，采用必要的防護(hù)設(shè)施。
⑤作業(yè)人員安全風(fēng)險(xiǎn)。為避免噪音對作業(yè)人員造成傷害，設(shè)計(jì)時(shí)，對易產(chǎn)生噪聲的設(shè)備應(yīng)選用低噪聲產(chǎn)品，如水泵、鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)等;對噪聲特別大的設(shè)備應(yīng)另配隔音罩，如鼓風(fēng)機(jī);對噪聲車間采用多種降噪處理，如鼓風(fēng)機(jī)房設(shè)計(jì)中考慮采用雙層隔音門窗等控制噪音的擴(kuò)散，并設(shè)有吸音吊頂及吸音墻裙于建筑內(nèi)部，消除噪音、對外界的干擾;作業(yè)人員進(jìn)入噪聲車間應(yīng)盡量限制時(shí)間，必要時(shí)應(yīng)佩戴防噪設(shè)施。設(shè)計(jì)中電氣設(shè)備和電纜等盡量避免設(shè)在地下空間的最底層，保證較好的干燥環(huán)境，定期檢查、保養(yǎng)、維護(hù)電氣設(shè)備、設(shè)施，規(guī)范操作電氣設(shè)備，以免發(fā)生操作、檢修時(shí)的觸電危險(xiǎn)�？紤]方便的地下巡視通道，設(shè)置完善的安全設(shè)施，包括穩(wěn)定的蓋板、欄桿和必要的照明、警示牌等設(shè)施。進(jìn)入池體作業(yè)時(shí)臨時(shí)使用安全的臨時(shí)爬梯，并配備充足的通風(fēng)措施和空氣檢測設(shè)施，保證充分的安全。
⑥管理風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)行管理人員管理操作不當(dāng)，可能造成各種風(fēng)險(xiǎn)。管理上，逐步建立污水處理廠運(yùn)行管理和規(guī)范操作責(zé)任制度，建立健全突發(fā)事故應(yīng)對機(jī)制，逐步完善信息監(jiān)測、故障分析、風(fēng)險(xiǎn)反饋、預(yù)防保養(yǎng)、知識管理等在內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)管控體系，為污水處理廠的日常運(yùn)行提供安全保障。
5結(jié)語
地下污水處理廠逐漸地將從一種被動選擇發(fā)展為一種趨勢，主要從規(guī)劃層面提前統(tǒng)籌地下污水處理廠等地下市政設(shè)施建設(shè);地下污水處理廠建設(shè)核心是關(guān)注與周邊生態(tài)和未來資源發(fā)展的交融以體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求;地下空間利用技術(shù)、污水處理技術(shù)繼續(xù)發(fā)展將進(jìn)一步增強(qiáng)地下污水處理廠經(jīng)濟(jì)性、可行性，進(jìn)而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍;未來，地下污水處理廠設(shè)計(jì)將在提升至城市設(shè)計(jì)、城市經(jīng)營的更高高度發(fā)揮更加突出的作用。
(更詳細(xì)內(nèi)容參見《中國給水排水》第8期：“地下污水處理廠的適應(yīng)性探討 ”、“地下污水處理廠風(fēng)險(xiǎn)分析及對策探討”，作者：廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院邱維)
