总工心得|地下污水处理厂的适应范围 风险分析及对策
面对传统污水处理厂建设的用地、环保等诸多问题，甚至是难以逾越的鸿沟，地下污水处理厂提供了一种全新的选择思路，甚至可能成为解决现实难题的的唯一方案。地下污水处理厂建设的必要性和可行性已通过许多工程实践得以证明。地下污水处理厂具有良好的防护性、密闭性和热稳定性，能更好地解决污水处理车间隔音、隔臭和隔热(保温)问题，能最大维度地利用土地资源，与周边环境协调，具有良好的经济、社会和环境效益。地下污水处理厂具有与传统污水处理厂不同的优势、劣势，因此也具有其独特的适应性。地下污水处理厂在当下城市设计和规划中将体现更多的适应性，在未来“城市精细化设计”中发挥更大的综合价值。
邱维(1975- )，男，四川广安人，硕士，高级工程师，广州市市政工程设计研究总院总工程师，注册设备工程师，注册咨询工程师，注册造价工程师。从事给水排水工程设计研究20年，获得国家、省、市工程优秀设计咨询奖二十余项，发表学术论文十余篇，授权专利技术四项。
地下污水处理厂在结构形式上与传统地上污水处理厂的本质区别是处理建构筑物整体或部分设置于地面以下天然形成的或人工挖掘的地下空间，并且运行人员可经常在地下空间内进行日常巡视、操作和维护等生产活动。地下污水处理厂及多种衍生形式都具有处理构筑物和操作空间的双重封闭性共同点，均可防止噪声、恶臭污染泄漏扩散，污染治理更为彻底。除了常规污水处理厂可能存在的一般风险外，地下污水处理厂因位于地下，其风险因素大大增多，风险发生后的危害程度也大大增加。很多时候，地下污水处理厂建设成为必然选择，根本上缘于“城市发展”，其必要性典型逻辑“链条”如下：城市发展→城市化加剧(规划失效)→人口密度增长、城区范围扩大→过去的上游郊区变成城市密集区→城市污水量加大，但原污水干管、污水厂超负荷，且处于城市中心区难以扩容→上游新增污水厂成为最佳方案→上游土地紧张→传统式污水厂占地较大、周边居民反对、选址困难→占地小、环境友好的地下污水厂方案成为必需→同时污水就地收集、就地处理、尾水再生水兼做河道就地补水及周边杂用水→厂区地面花园式环境为周边居民提供休闲活动场所→综合效益最优。广州京溪污水处理厂、昆明市第九及第十污水处理厂即为典型案例。
1地下污水处理厂可行性
①国家政策面及资金的支持(资金可行性)。当前，中央和地方政府十分重视城市水污染问题，经济的发展、政策的保证、资金的投入以及多项措施的齐头并进，地下污水处理厂高标准的水污染治理势必将进入了一个新的阶段。
②占地小利于污水处理厂落实用地(规划可行性)。广州京溪污水处理厂采用占地小的全地下式，只需常规污水处理厂用地的1/5，昆明市第九、第十污水处理厂只需常规污水处理厂用地的1/3。占地小的地下式方案最终能够在寸土寸金的城市居住区内落实污水处理厂选址，实现用地规划调整和污水规划调整的可行性。
③环境友好利于周边居民接收(居民支持)。地下污水处理厂环境友好性易于获得周边居民的接受和支持。地下污水处理厂能最大可能地兼顾“治污”与“污染”的矛盾，在治理区域污水的同时，保持良好的厂区地面环境，同时也让紧邻小区远离臭气、噪音等污染，清澈的尾水又补充河道，全方位地创造更好的环境。我国已建成的许多地下污水处理厂地面作为厂区绿化、小区花园、城市公园、休闲健身场地、停车场、道路、活水公园等多种用途。
④与周边小区环境兼容实现利益共享(企业支持)。地下污水处理厂理念更好地契合周边地块开发建设理念，易于获得周边开发企业的支持，实现多赢。如位于中心城区的昆明市第九、第十污水处理厂周边建筑密集，因地下式方案用地节省、地面景观与周边地产开发的地面环境相协调等显著优点，最终促成昆明市政府、业主与房产商的成功谈判合作，打破多年用地僵局问题，实质性地推动了两座地下污水处理厂建设。如今，这两座地下污水处理厂建成后的地面为城市公园，成为周边居民小区花园和休闲场所。
⑤技术可行性(技术支持)。现有污水处理技术、地下空间建造技术和管理技术已完全满足地下污水处理厂的设计、建设、运行。例如，广州市京溪污水处理厂已投产6年多，运行良好，社会反响较好。目前，我国数十座地下污水处理厂相继成功建设和运行，均表明地下污水处理厂相关技术方面不存在壁垒。而且，随着技术的不断进步，地下污水处理厂将越来越体现更好的经济可行性。
2地下污水处理厂优势、劣势关联性
地下污水处理厂具有占地小、隔臭、隔音、隔热(保温)、地面景观好、与周边环境协调等优势，而且还能提高区域整体开发综合价值。但是其劣势也很明显，如设计、施工难度相对较大，直接投资和运行成本相对较高，而且土建扩建难度大，风险因素增加。因此，建设地下污水处理厂时不能单独考虑或过分强调某一个或几个因素，因为各个因素一般存在内在的关联，相互交叉。
①设计、施工难度加大的同时，征地拆迁难度减小。污水处理厂向地下空间拓展，地下深度变深，施工难度增加，平面组团和分层叠加因素倍增，精细化设计复杂;同时，平面占地变小，规划落地变易，征地拆迁量变小，场地平整工作更易。综合实施难度方面需要比选。
②工程直接费增加与征地拆迁等工程间接费降低并存。地下污水处理厂工程直接造价增加，同时，占地小带来的减小征地拆迁费用等间接费用的好处，进而再考虑周边环境改善、周边土地增值带来的经济效益，其好处更加凸显。项目经济性方面需要比选。
③地面污染控制良好与运行成本增加正相关。恶臭、噪音等污染源控制在相对密闭的地下空间内，利于有效治理，避免逸散，必要的成本实现地面环境的保护，其投入、产出需要权衡。
④功能提升通常会导致工程投资增加。地下污水处理厂能实现地面功能的大大提升，必须同时面对投资、成本“价格”的增加，提升额外功能后“价值”在单一治污项目中的比较不在同一维度。例如，土地资源的节约和生态环境的改善等因素在生命周期寻优比选中不容忽视。因此，“价格”与“价值”需要权衡。
⑤技术进步推动优势更突出而劣势更弱。上述优势、劣势在不同的地区、不同的时期表现的权重各不相同。随着经济水平提高，技术在发展，地下污水处理厂方案的投资增幅越来越小，成本增量逐渐在经济发展能承受范围，各类风险因素可防可控，所以，地下污水处理厂作为一种选择，将会越来越凸显优势，弱化劣势，也必然推动地下污水处理厂的进一步发展。
3地下污水处理厂适应性
污水处理厂采用地上式或地下式方案，应综合考虑地区经济发展水平、城市发展需求、污水处理厂标准定位、土地制约因素、环境约束条件等各个方面，在各个因素中寻求特定区域、特定时期的“平衡点”。总之，应贯彻“因地制宜”原则。
一般来说，地下污水处理厂具有以下方面的适应性：
①适应于城市快速发展的土地稀缺城区必须“见缝插针”新增污水处理厂。发展迅猛、规划滞后造成城市上游必须新增污水处理厂，污水分散处理成为一种新的趋势，面对土地稀缺，“被动”采用地下污水处理厂方案可能是唯一选择。目前建成的很多地下污水处理厂包括广州市京溪污水处理厂即为典型案例。
②适应于经济条件较好的大中城市新建高标准污水处理厂。对于经济条件较好的大中城市，地下污水处理厂建设将逐渐从“被动”发展到“主动”，包括城市规划层面提前谋划地下污水处理厂。预期未来，地下污水处理厂将从一种技术选择发展为一种发展趋势，是前瞻性建设高标准污水处理厂的体现。
③适应于城市综合体、CBD、住宅区等成片新建或改造中配套建设高标准污水处理厂。污水处理厂的规划设计提升至城市经营的更高高度成为城市设计新的方向。与城市综合体、CBD、住宅区结合配套，提升区域整体标准和综合价值，地下污水处理厂大有作为。例如，昆明第九、第十污水处理厂就是与紧邻地产项目结合开发的项目，贵阳市彭家湾五里冲棚户区改造污水处理综合工程位于CBD中心。
④适应于城市公园、绿地等用地性质地块上新建污水处理厂。市政设施与城市公园、绿地均为城市规划用地的重要内容。地下污水处理厂与与城市公园、绿地能有机结合，土地共享，实现资源更大的利用价值。目前建成的很多地下污水处理厂地面都作为城市公园、休闲场地。
⑤适应于结合停车场、运动场、公共休闲场地、道路、广场、公交站场、再生水厂等市政实施和其他地下空间合建多功能地下污水处理厂。污水处理厂与其他市政设施、公共设施结合建设，打造综合功能的“市政设施群”，实现城市用地性质的跨界和融合，是未来“城市精细化设计”的一个方向。例如，贵阳市彭家湾五里冲棚户区改造污水处理综合工程采用全地下式，集地面公园、停车场及商场、公交车首末站、污水处理厂为一体的地下四层综合工程。
4地下污水处理厂风险分析
地下污水处理厂与常规地上式污水处理厂相区别，运行人员主要在地下空间内进行巡视、管养，除了保持正常运行中良好的地下空间环境外，设计还应特别关注潜在的风险因素，采取相应工程对策，指导污水处理厂的规范运行、管养，以确保地下污水处理厂的长期安全、稳定运行。
①洪水与池体漏水。地下污水处理厂因全部位于地下，易受洪水淹没，也可能存在地下池体泄漏淹没地下空间的风险。地下污水处理厂防洪标准一般应高于常规污水处理厂，除了厂区地面标高满足基本的防洪要求外，还要再额外考虑超标洪水的风险控制，对于进入地下的道路通道、地面开口等存在洪水涌入的地点，均需特别加高(不少于0.5米安全超高)，阻止远超防洪标准的厂外洪水泄入地下空间。另外，还要考虑地下池体意外漏水，在地下最低点设置排水泵井，应对非常洪水、漏水的即时排干，避免淹没地下空间。
②事故超量进水。地下污水处理厂处理能力限制在一定范围，故超量进水大大超过设计处理能力，若不加控制或控制不当，可能造成地下空间淹没风险。对于厂外污水收集系统，尤其是截流式合流制系统，应设计可靠的雨污合流水溢流措施;地下污水处理厂设计时应特别考虑进水事故限流措施，对于自流进水的地下污水处理厂在进水管上至少应设置两道以上的安全截断闸阀，如采用快速刀闸阀、液压阀能快速进水水流;设计可靠的进水水位、水量自动监测和报警系统;采购可靠安全的进水闸阀设备，并保证安装质量;除了常规双电源外，另设消防备用电源进行关键进水闸阀的自动控制;加强常规的监控管理;进水泵房可优先考虑设在地下空间以外。
③工艺运行异常、设备设施故障。污水处理厂工艺运行异常造成不达标排放会形成重大的环保风险;可能面对水质、水量的冲击负荷风险;可能存在生化池活性污泥膨胀、污泥中毒等工艺运行风险;设备故障造成少产、停产风险;通风除臭设备故障造成地下空气恶化等。上述风险隐患一旦出现，对于规模较大的污水处理厂，后果非常严重。地下污水处理厂设计中应保证充足的安全性、可靠性，设计留足余地，保证工艺过程及关键设备在日常运营中的可靠运行，减少、避免并及时修复其出现的异常和故障，防患于未然。采用安全可靠工艺，并能应对冲击负荷;加强水质、水量的在线监测，加强自动控制应对各种工况;重要设备均需要设置备用，必要时设置仓库备用;设备定期安全检测，定期保养，对起重机等特种安全设备，须由专业资质的机构进行定期检测。
④火灾爆炸及化学品泄漏。地下污水处理厂存在的火灾爆炸风险点包括硫化氢、甲烷燃烧爆炸、电气火宅(电缆、变压器、开关柜)等。避免采用甲醇作为碳源(易爆)，可采用乙酸等相对安全的碳源;避免地下空间储存或使用氯酸钠、活性炭、高锰酸钾等甲类、乙类火灾危险性化学物品;设置充足的火灾监测和报警设施;地下空间内作业避免使用明火作业，严禁吸烟。另外，严格按照建筑设计防火规范进行消防设计。消毒、加药工段可能涉及的化学品一般都有较强的腐蚀性，一旦泄漏，会造成严重污染。设计中尽量避开腐蚀性化学品的采用或泄漏。例如，避免采用氯气消毒;消毒可采用紫外消毒;再生水消毒可采用次氯酸钠溶液消毒，次氯酸钠溶液储罐可设于地面埋地，避免设在地下空间，密闭管路系统加药避免泄漏;其他加药尽量采用成品溶液，便于在密闭管路系统加药;避免使用盐酸等腐蚀性严重的化学品;作业人员应规范操作化学品的使用，采用必要的防护设施。
⑤作业人员安全风险。为避免噪音对作业人员造成伤害，设计时，对易产生噪声的设备应选用低噪声产品，如水泵、鼓风机、通风机等;对噪声特别大的设备应另配隔音罩，如鼓风机;对噪声车间采用多种降噪处理，如鼓风机房设计中考虑采用双层隔音门窗等控制噪音的扩散，并设有吸音吊顶及吸音墙裙于建筑内部，消除噪音、对外界的干扰;作业人员进入噪声车间应尽量限制时间，必要时应佩戴防噪设施。设计中电气设备和电缆等尽量避免设在地下空间的最底层，保证较好的干燥环境，定期检查、保养、维护电气设备、设施，规范操作电气设备，以免发生操作、检修时的触电危险。考虑方便的地下巡视通道，设置完善的安全设施，包括稳定的盖板、栏杆和必要的照明、警示牌等设施。进入池体作业时临时使用安全的临时爬梯，并配备充足的通风措施和空气检测设施，保证充分的安全。
⑥管理风险。运行管理人员管理操作不当，可能造成各种风险。管理上，逐步建立污水处理厂运行管理和规范操作责任制度，建立健全突发事故应对机制，逐步完善信息监测、故障分析、风险反馈、预防保养、知识管理等在内的风险管控体系，为污水处理厂的日常运行提供安全保障。
5结语
地下污水处理厂逐渐地将从一种被动选择发展为一种趋势，主要从规划层面提前统筹地下污水处理厂等地下市政设施建设;地下污水处理厂建设核心是关注与周边生态和未来资源发展的交融以体现可持续发展的内在要求;地下空间利用技术、污水处理技术继续发展将进一步增强地下污水处理厂经济性、可行性，进而扩大其应用范围;未来，地下污水处理厂设计将在提升至城市设计、城市经营的更高高度发挥更加突出的作用。
(更详细内容参见《中国给水排水》第8期：“地下污水处理厂的适应性探讨 ”、“地下污水处理厂风险分析及对策探讨”，作者：广州市市政工程设计研究总院邱维)
