地下式污水处理厂的价值研究

闫江龙

（深圳市浩瑞泰科技有限公司，广东深圳 518000）

传统的地上式污水处理厂投资、运行和管理成本低、建设工程周期相对短等优点，在改善城市的生态环境、节约用水资源、提高公众生活质量方面发挥出了较大的作用，是市政工程和环境工程工作的重要组成部分。然而，占用土地资源、臭味与噪声污染、污水管网投资巨大、与自然环境景观不协调等问题使得地上式传统污水处理厂日渐成为新的城市生态环境污染源[1]，特别是建设在城市中心的地上式传统污水处理厂面临的邻避效应日益明显，因此，向城市郊区搬迁会造成资金和土地资源的巨大浪费。

在此背景下，占地面积小、节省空间、环境污染小的地下式新型污水处理净化厂逐渐进入了公众视野，它能解决污水处理中的噪声和臭味对水厂周边居民生活影响的问题，且可以就近处理，同时还能美化城市环境，符合未来城市生态文明建设发展的需要。地下式污水处理厂的地上空间可用于绿化景观、休闲娱乐等城市公共设施及办公楼、停车场等建设用地，可实现显著的经济效益和社会效益，地下式新型污水处理净化厂或将成为未来城市污水处理的必然选择。

然而，目前人们对于地下式新型污水处理净化厂的功能和价值的认识有限，围绕地下式新型污水处理厂问题的争议比较大，对其将来的发展方向较模糊，导致其应用和推广受到限制。针对上述问题，本文基于工程实例分析，从节约占地、节省管网投资、提升周边土地价值等方面进行了研究，对其存在的问题也有针对性地提出了相应的措施，为未来地下式新型污水处理净化厂的应用和发展提供技术参考和理论依据。

1.地下式新型污水处理净化厂价值研究

1.1 节约占地成本

目前，城市水厂建设投资跟占地面积基本呈负相关，因而需要在其设施建设投资与土地规划投资中间寻找新的平衡点。通常在土地资源相对丰富的地区，一般优先选择占地宽广且设施建设投资较小的模式；而往往在土地资源紧张的区域，则更加倾向选择占地面积较小且投资较大的模式进行建设，用以平衡土地成本的升高。

地上式污水处理厂的规划用地不仅包括污水处理厂自身建设用地（包括污水处理构筑物面积、道路面积、绿化面积以及远期发展预留用地面积），还要包括周边隔离带（200m～300m）区域的占地；而地下式污水处理厂则不需要防护隔离带，同时因采用集成共壁技术，使得构筑物布置十分紧凑，因此大大减少了占地面积。以昆明第十污水处理厂（地下式，1.5×105t/d）为例，如表1所示，采用地下式的建设形式，可比同等规模的地上式污水处理厂节省投资约10亿元，这还不包括所节省的污水管网投资和绿化（地上空间）带来的环境效益。

表1 污水处理厂的建设成本统计

表2给出了我国几座地上/下式污水处理厂的规划用地面积与设计处理规模大小，通过计算可以发现，我国几座地上/下式污水处理厂的吨水用地面积大小分别为0.88m2/t和0.26m2/t，前者大约是后者的3.3倍，这与相关文献报道结果[2]一致。与此同时，地下式污水处理厂的地上空间可以被进一步开发、多用途利用，这样就进一步节省了水厂占地面积。

表2 地上式污水处理厂与地下式污水处理厂参数对比分析

相关数据显示，地下式污水处理厂地上部分中，被用作通风口、控制室以及实验室等功能区的占地还不到地下式新型污水处理净化厂总建设用地的2%，也就是说，有98%的地上空间可被用作城市用地[3]。可以认为，随着地下式新型污水处理净化厂地上景观设计的进一步发展和普及，地下式新型污水处理净化厂的占地将趋近于零。因而，地下式污水处理厂在节省城市土地资源方面具有巨大优势，如北京、上海、广州、深圳等。

1.2 节省管网投资

污水处理过程中会产生臭味、噪声和视觉上的环境污染问题，故地上式建设需在城市郊区选址，直接导致配套管网长度大大增加。据估算，城市污水处理厂配套污水管网和再生水（WRP）回用管网的建设成本分别约为1000万元/km和900万元/km。而地下式污水处理厂则可建在城市中心居民区附近，在投资和防止泄露和污染方面的优势十分明显。以贵阳某再生水厂的选址（5×104t/d）为例，若建于市中心区，地处南明河上游，水厂的出水可用于补给河道。若采用地上式设计，则需迁至南明河下游郊区地带。污水处理与就地回用，与原规划20km外建设同等规模污水处理厂相比，合计可节省管网投资约3.8亿元（收集管网节省2亿元，再生水回用管节省1.8亿元）。

1.3 提升周边土地价值

地下式污水处理厂的生态环境价值主要体现在可以通过地上水体、休闲公园、绿地等景观建设提升水厂周边的土地价值。且配套休闲娱乐景观与设施自身也具备价值，且建设成本可不计入总体成本。地上式污水处理厂则需配备相应的公园、绿地等景观维护周边的环境质量，从而增加了水质净化厂的总体建设费用。

在城市水体、景观、公园提升周边土地价值方面，南京市某公园一和公园二表现十分明显，表3给出了这两个公园周边不同距离范围内商品住宅的成交价，可以看出，离公园距离越远，商品住宅的成交价格越低。若在南京市内建设地下式污水处理厂，其地上设计成景观公园，即能提供更多的休闲娱乐活动场所，又能显著提高水厂周边的土地价值。

表3 公园周边地价变化规律分析

简言之，单从污水处理厂的建设与运行成本方面考虑，如果按照相同出水水质达标情况计算，消耗费用越小，其就更趋于合理化，那么地下式的污水处理并非首选。但当考虑整体以及配套成本时就会具备显著优势。随着用地资源的日渐紧缺以及生活环境要求的不断提高，地下式新型污水处理净化厂将更加值得青睐。

2.地下式新型污水处理净化厂存在问题分析

2.1 建设与运行成本高

地下式新型污水处理净化厂的建设需要深基坑开挖施工和分层布设，难度大且建设成本较高。一般情况下，地下式新型污水处理净化厂的投资成本（4000元/t～6000元/t）是同等规模地上式传统污水处理净化厂（2000元/t）的2～3倍。此外，地下式新型污水处理净化厂占地有限，故要求结构紧凑而且处理效率高、运营要求高的工艺跟设备，故而会增加整体设备与运营费用以及相应配套设备费用，预计运营电耗可达到整体地下式污水处理净化厂的30%～50%。在出水水质相差不大的前提下，地下式吨水运行成本约为1.5元/t左右，而地上式（采用BOT模式）的吨水运行成本为1.1元/t～1.2元/t。

2.2 风险系数与安全隐患都相对较大

地下式新型污水处理厂在污水处置净化过程中会伴随有毒有害气体的产生，因场地采用全地下封闭设计，所以存在泄露风险及工作人员健康安全隐患[4]。一些科学研究表明，地下式新型污水处理净化厂在污水净化处理过程中会产生对人体安全健康有严重伤害的挥发性有机物质，如甲硫醚等。与此同时，像遇到强降雨引起水倒灌、污水泄露亦或水厂断电或是地下密闭建设模式导致的水情、电情、火情等安全隐患[5-6]。据报道称，地下式新型污水处理净化厂需要设置多道闸门防涝且需要按地下构筑物不同分区设置相应的防火区。

2.3 设计单一的地上景观

地下式新型污水处理净化厂的地上空间一般会用于园林、湿地、公园以及文体娱乐等设施设计（部分地下式污水处理厂的采光、通风等功能区除外）。文献报道如马来西亚Pantai污水厂就提供了14万平方米左右的绿色自然景观以及休闲公园，做到了布局合理且紧凑，功能分区明确，满足了日常的生产、生活需求，但总体而言针对地上自然景观设计与建设方面还是略显单一，上升空间比较大。

3.应对措施

3.1 关键技术提升与突破

污水净化处理地下运营模式的建设对目前污水处理技术提出来全新的挑战，同时也是机遇，像污水厂运行过程中的与处理技术生物处理技术以及污水污泥深度处理技术的深入研究与突破，都是对污水处理效率的大大提升，从而节省污水的吨水处理与建设成本。例如，当前应用的主流厌氧氨氧化技术、好氧颗粒污泥技术以及膜浓缩等技术，不仅针对污水的处理效果好而且还可以大大减小反应容器的体积从而实现减小占地面积。

3.2 地下式污水处理厂设计理念的创新

随着社会的不断发展，技术的不断革新，生态文明理念的不断深入，污水处理厂的建设模式也在不断开拓与创新，当前以污水处理为核心载体的海绵城市生态综合体与自然景观，人工湿地公园等形成有机的统一体，积极响应国家号召，打造形成低碳的资源回收、零排放的生态中和处理系统，积极实现为社会生产、为民众生活、为自然服务的属性功能，推动污水处理厂向社会生态正资产的转变，促进社会经济的发展。

3.3 投资与运行模式多样化

原来污水厂都是由政府投资并且进行运营管理的模式，方式单一，无论从建设、运行还是管理方式方面来看，都不利于投融资渠道的拓宽，无法促成多元化投资。像the Bulid-Operate-Transfer (BOT) model, the Build-Transfer (BT) 模式、OT模式、TOT模式、托管运营模式和供排水一体化模式等都陆续开始应用到地下式新型污水处理厂的建设和运行管理中，并且发挥着积极的作用。

4.结语

地下式新型污水处理净化厂可以做到充分利用土地空间资源、节约地上空间资源，节省地下管网的投资、提高水厂周边土地资源价值等优势，同时也存在着工程建设和运行成本费用高、风险性高、安全隐患相对大、自然景观设计单一等问题。关键技术开拓与突破、理念设计创新、投融资多元化等将有助于地下式新型污水处理净化厂的广泛应用和长效发展。