广元空港污水处理厂科普基地和科普展馆规划设计研究

袁 凯，邹献兵，赵 智，黄 彬

（广元市城市发展集团有限公司 四川广元 628000）

1 研究背景及意义

习近平总书记高度重视生态文明建设，在党的二十大报告中提出深入推进环境污染防治，协同推进减污降碳，持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战。污水处理系统的建设是污水收集、输送、处理和排放综合整治的重要手段，也是打好碧水保卫战的关键一环。污水处理被广泛应用于建筑、能源、交通、环保、农业、医疗等各个领域，并逐渐走进人们的生活。由于部分人群环保意识较弱、环保知识匮乏，对于与自身没有直接关系的环境问题采取消极态度，对政府依赖严重，无法正确认识自身对环境保护的重要性，缺少主人翁意识［1］。因此，加强环保科普教育工作是实现建设美丽中国的当务之急。习近平总书记在“科技三会”上提出，“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置［2］。”环保科普宣传教育作为保护环境过程中追根溯源的环节，是推动全社会共同行动建设美丽中国的基础性社会工程［3］。科普基地是普及科学知识、开展科普活动、传播科学思想的重要阵地，在提高公民科学素养、传播绿色发展和低碳生活理念等方面发挥着重要作用。

2 环保科普基地建设内容设计

2.1 环保科普基地的思政元素

坚定不移地践行“绿水青山就是金山银山”理念，持续推进“双碳”目标，实现由规模效益型向绿色低碳型转变，全面贯彻新《环境保护法》，大力推进生态文明建设，以改善水环境质量为核心，按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”原则，贯彻“安全、清洁、健康”方针，系统推进水污染防治、水生态保护和水资源管理。坚持落实各方责任，严格考核问责；坚持全民参与，推动节水、洁水人人有责，形成“政府统领、企业施治、市场驱动、公众参与”的水污染防治新机制，实现环境效益、经济效益与社会效益多赢，为建设“蓝天常在、青山常在、绿水常在”的美丽中国而奋斗。

2.2 污水处理科普基地的框架设计

2.2.1 环保科普基地建设原则

①整体规划原则。将室内科普展厅、污水处理厂各个组成部分及其对应的科普设施多位一体进行整体考虑，不断完善已有污水处理设备和建设各类实践教学平台，对环保科普基地进行系统化设计，根据情况进行不同的科普功能定位。同时，也可以在现行设施基础上实践教学与工程运营有机结合，让污水处理厂每一处处理设施都成为科普节点，将污水处理厂整体规划建设成“开放的活体博物馆”。

②因地制宜原则。规划设计中要充分结合地形地貌的特点，有效利用人力、物力和财力，扬长避短，因地制宜，将污水处理厂打造成以环保为主题的循环污水处理博览园。

③共同参与原则。建设环保科普基地是一个共同参与的过程，企业各部门、专家、民间组织、环保志愿者和各高校、中小学校等根据自己的职责共同参与，充分听取各方意见，利用各方资源创新宣传方法、手段和内容为基地建设发挥作用。

④循序渐进原则。环保科普基地的建设应当是一个长期维护并发展的过程。在建设环保科普基地过程中，特别在建设基地和开展环保科普教育活动方面，应根据污水处理厂的现实条件和基础状况制定切实可行的措施，循序渐进，并逐步完善。

2.2.2 城市污水处理厂工艺过程

城市污水处理厂的工艺流程大致分为以下3个步骤。

①一级处理（格栅间、沉砂池、沉淀池）。主要去除大粒径物质和部分有机物质，如树叶、水中的塑料袋、沙粒。

②二级处理（生物滤池、二沉池）。主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD/COD物质）。

③三级处理（串联工艺）。为了满足新的排放标准要求（氨氮＜8 mg/L，磷＜0.5 mg/L），可以在处理工艺末端投加除磷剂或氨氮去除剂，利用强氧化、化学沉淀法处理确保各类指标合格。

2.2.3 科普知识点设置

由于科普基地项目是面向公众开放，大部分人对相关专业知识的了解程度低，所以普及相关的理论知识是非常必要的。一个科普基地普及的理论知识应该包括行业相关和扩展的知识点，并且为了达到科普基地想要达到的教育效果，展示的知识要具备全面、通俗易懂和结合实际等特点。

2.2.4 呈现方式

以本研究相关的污水处理厂为例，向大众普及污水处理常用的概念和污水处理的流程。在普及一些专业术语时，要做到简洁、精确；在普及相关流程时，尽量做到图文结合，并且尽可能地简化相关流程。同时，可以通过模型搭建、实际流程参观等方式来进行相关知识的普及。

3 广元空港污水处理厂科普基地规划

3.1 污水处理厂建设背景

随着近几年四川广元石龙工业园内各引进企业相继投产，特别是某啤酒厂正式生产后，该园区内污水排放已成为亟待解决的环境问题，加之冒包梁片区、肖家片区、坪雾村片区、土基坝片区开发进度的不断加快和石盘工业园区的形成，广元空港污水处理厂在这样的背景下应运而生。为了贯彻落实党的十九届五中全会精神和习近平总书记关于科技创新和科学普及工作的重要讲话精神，以及响应四川环保科普平台建设号召［4］和推进广元科普基地体系建设，广元空港污水处理厂发挥自身技术优势，聚焦“循环”理念，构建了广元空港污水处理厂科普基地。广元空港污水处理厂的现场照片如图1所示，包括污水处理厂大门、调节池、污泥脱水机房等。

图1 广元空港污水处理厂现场照片Fig.1 Photo of Guangyuan Airport Sewage Treatment Plant

3.2 污水处理厂科普展馆

污水处理厂科普展馆是科普基地的重要组成部分。设计流程如图2所示。展馆根据中小学生的喜好，以文字、图片、动画、3D模型等丰富的呈现形式，通过墙面互动投影等多种互动方式展示水环境治理及保护的重要性。该科普基地将“循环”理念深入贯彻于科普展馆建设中，运用声、光、电、影、触手段让参观者融入进去。参观者在工作人员的引导下观看污水处理科普视频，并进行现场参观学习，系统地将课堂所学与生产现场结合起来，对污水处理和污泥处置有了一个更直观的认识。同时，通过参观交流增强大家的节水意识和水资源保护意识，引导人们养成节水、爱水、惜水、护水和科学用水的习惯。

图2 污水处理厂科普展馆设计流程图Fig.2 Design flow chart of sewage treatment plant science popularization exhibition hall

3.3 污水处理厂工艺流程

结合实际是一个重要的学习方式，在科普展馆了解完污水处理整个流程后将安排参观者进行实地参观。科普人员将从入水口到出水口，给参观人员一一介绍每个细微的流程，以达到最终了解和学习的目的。整个污水处理的可视化过程如图3所示。广元空港污水处理厂污水处理采用CASS生产工艺。CASS工艺称为周期循环活性污泥工艺，其基本结构是在序批式活性污泥法（SBR）的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器。反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置，整个工艺实现了可连续进水和间断排水。

图3 污水处理可视化流程图Fig.3 Visualization flow chart of sewage treatment

3.3.1 预处理设施

参观的路线跟随着污水流动的轨迹进行，预处理环节如图4所示。首先通过集水井中的格栅，这是处理污水的第一步。粗格栅用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，细格栅用于连续清除流体中细小的颗粒及悬浮物。

图4 预处理环节科普效果图Fig.4 Science popularization effect diagram of pretreatment link

格栅井连接泵房，泵埋在地下，离心泵利用螺旋离心原理把水打高，然后从地下输送到曝气沉砂池。沉砂池以重力分离为基础，故可通过控制沉砂池的进水流速使得比重大的无机颗粒下沉到漏斗，而有机悬浮颗粒能够随水流带走，然后进入后续处理的工艺池。

3.3.2 CASS生化反应系统

预处理后的污水中主要剩下一些易降解的有机物，可以通过CASS生化反应系统去除，如图5所示。每座CASS池中均设置2个区，第一区为生物选择区，第二区为主反应区，污水首先进入生物选择区，然后再进入主反应区。设置生物选择区的目的是防止系统出现污泥膨胀和保证磷在选择区中释放。在主反应区内完成去除有机物、硝化/反硝化等生物处理过程，沉淀后，清水由滗水器滗出。

图5 CASS生化反应系统科普效果图Fig.5 Science popularization effect diagram of CASS biochemical reaction system

3.3.3 深度处理系统

CASS池出水后通过二沉池、高效沉淀池、过滤池分离污泥及过滤细小杂质，然后再进入消毒池进行深度处理，经消毒处理后的尾水溢流进入排放水池后排入受纳水体，如图6所示。深度处理系统的作用是提高污水处理厂出水水质，从而使得处理水各项指标能达到排放标准。

图6 深度处理系统科普效果图Fig.6 Science popularization effect diagram of advanced treatment system

3.4 污水处理厂实验室

参观完整个污水处理流程后带领参观者来到实验室，如图7所示，工作人员会和大家一起进行简单的水质检测小实验。

图7 污水处理小实验科普环节设计图Fig.7 Design drawing of science popularization link of small experiment of sewage treatment

①酸碱物质检验实验：实验过程中，由工作人员带领参观者对生活中的酸碱物质进行检测，此过程可以向大家普及生活中酸碱性较强的物质及它们对人体产生的影响。通过实验，让参观者明白在日常生活中经常会产生酸碱等物质，因此，为了保护我们的水资源，一定要养成珍惜意识，以避免水资源的浪费和污染。

②过滤实验：污水流经花岗岩石子时，大污垢颗粒都已被过滤掉。流经瓷砂时，瓷砂具有多孔性，能吸附污水中的铁、锰、氟、油及其他有机污染物。流经活性炭时，活性炭表面有很多小孔，可吸附水中颜色颗粒和气味颗粒，最后经过石英砂再过滤一下“漏网”的悬浮物。

③制作污水净化装置：活动现场准备一套模拟污水处理的教学道具，让参观人员自己动手，用刚才学习到的污水处理知识将教具组装起来，看看自己动手的实践效果。讲解人员在旁进行指导，让他们将教具组装好和完成污水处理模拟实验。此模拟实验是为了让参观人员体会到污水处理在生活中的重要性。

3.5 污水处理知识互动问答

现场参观讲解结束后，参观者回到最初的科普展厅，在这里，参观者们可针对刚才参观过程中不懂或有疑问的地方进行提问，由讲解员一一解答，如表1所示。

表1 污水处理知识讲解问答一览表Tab.1 Questions and answers for explaining sewage treatment knowledge

4 总结与展望

本项目结合了多种形式的科学知识展示方式，深入地传播了污水处理的相关知识，是党的二十大生态文明思想的鲜活实践。不断开创中国特色社会主义理论体系中生态文明建设新局面，在普及知识的同时围绕国家环保理念，将保护环境和节约用水等知识深入普及。预期达到了传播相关科学内容的目的，参观对象从学生到老人，涉及各个年龄段的群体。该项目在发挥污水处理厂作用的同时充分利用了它的科普价值，使得人们通过这种有趣多维的科普形式学习了理论知识、加深了环保理念。可为后续的一些相关行业提供参考，有较大的发展前景。