随着城市的扩张和发展, 建设之初选址位于城市边缘和外围的城市污水处理厂, 现已然位于中心城区, 并日渐被住宅用地和商业区包围, 已建污水处理厂的改扩建由于征地成本高昂而困难重重。怎样在尽可能减少新征地甚至不征地的前提下实现污水处理厂的改扩建, 是摆在给排水工作者面前的一个紧迫问题。

　　 目前, 我国已有4 000多座城镇污水处理厂建成并投入运行, 在水污染控制中发挥着关键作用。但早期建设的污水处理厂多按二级或三级排放标准设计, 普遍存在停留时间过短、功能过于简单等问题, 使得脱氮除磷及高排放标准的提标改造成为必然。而提标改造中普遍遇到的难题就是面积受限。本次研究通过对成都市市区及周边共10座污水处理厂进行现场调研, 针对污水处理厂用地情况进行资料收集并分析、整理, 以期对未来城镇污水处理厂的改扩建提供一定的参考方向。

　　 (1) 对成都市市区及周边地区共10座污水处理厂进行调研, 调查污水处理厂运行管理现状。 (2) 调查污水处理厂各构筑物及用地的实际情况。 (3) 了解污水处理厂土地综合利用经验、建议以及节地需求。

　　 (1) 污水处理厂正常运行, 处理量和出水水质均达到设计值。 (2) 出水水质至少执行一级B标准。 (3) 案例具代表性 (典型工艺、规模、建设年限和所处地区) 。 (4) 优先选择节地型污水处理厂。

　　 (1) 污水处理厂技术人员指引参观, 拍照记录。 (2) 召开小型交流会议 (行业主管部门领导、污水处理厂运行管理人员) , 讨论、咨询污水处理厂运行管理现状、污水处理厂用地现状、污水处理厂节地及土地综合利用经验和建议 (整体布置和具体设施) 。

　　 此次调研选取了成都市市区及周边地区的10座污水处理厂, 分别是:成都市污水处理厂 (三瓦窑污水处理厂二期) 、成都市第二污水处理厂 (一期) 、成都市第三污水处理厂 (三瓦窑污水处理厂三期) 、成都市第四污水处理厂 (沙河污水处理厂) 、成都市第九污水处理厂 (新建污水处理厂一期) 、成都市合作污水处理厂 (一期) 、成都市江安河污水处理厂 (一期) 、成都市双流县华阳污水处理厂 (二期) 、绵阳市塔子坝污水处理厂 (一期) 、都江堰市青城山污水处理厂 (大观A厂一期、蒲阳B厂一期) 。

　　 对上述10座污水处理厂进行现场调研后, 对污水处理厂的运行管理现状以及用地的情况的综合对比如表1所示。由表1可看出, 成都市第九污水处理厂规模最大, 为70万m³/d, 占地面积51.6hm², 青城山污水处理厂大观A厂规模最小, 仅1万m³/d, 占地仅2.2hm²。所调研污水处理厂的平均规模为16.6万m³/d, 平均占地面积11.7hm²。

　　 采用A²/O工艺的污水处理厂占比约50%, 可见A²/O工艺较适用于成都市及周边地区的污水。规模小的污水处理厂也可采用其他工艺进行处理, MBR工艺和曝气生物滤池 (BAF) 工艺可以很好地节约用地, 可在水质要求高、再生水处理、用地紧张时考虑采用^[1]。

　　 根据各污水处理厂的规模, 对其相应的用地面积进行分析。结果如图1所示。

　　 由图1可看出, 污水处理厂的规模从1万~70万m³/d逐渐增大的过程中, 其占地面积也随之有增大的趋势。成都市第四污水处理厂、成都市污水处理厂、成都市第二污水处理厂的占地面积较同等规模污水处理厂的平均占地面积明显偏低。成都市合作污水处理厂、绵阳市塔子坝污水处理厂、成都市第九污水处理厂的占地面积较同等规模污水处理厂的平均占地面积明显偏高。

　　 污水处理厂单位水量与占地面积与其规模的关系见图2。由图2可知, 10座污水处理厂的平均处理规模为16.6万m³/d, 单位产水量所用的平均占地面积为0.89hm²。随着污水处理厂的规模从1万m³/d逐渐增大到70万m³/d, 其单位产水量所用的占地面积有减小的趋势。

　　 成都市第四污水处理厂单位产水量所用的占地面积最少, 仅为0.4hm²/ (万m³/d) 。由于其地理位置处于沙河上游城区, 是成都市目前唯一修建在市区内的污水处理厂, 建设用地完全经旧城区拆迁得来, 周围伴有居民区, 因此可提供的建设面积较小。故修建该污水处理厂时, 对节地标准的要求较高。设计中各工艺设备和反应池布置都很紧凑, 构筑物几乎都采取合建的方式布置, 集约化程度很高, 并且池体进行加盖处理, 顶板用于绿化, 保证了绿化面积的同时, 大大节约了建设用地。

　　 都江堰市青城山污水处理厂单位产水量所用的占地面积最大, 为2.2hm²/ (万m³/d) 。由于青城山隶属景区, 污水处理厂修建时必须考虑到与环境的协调因素, 故污水处理厂区内的绿化率要求较高。另外, 为了填补该区域污水处理的空白, 提升都江堰的城市形象, 青城山污水处理厂在建设时重点考虑其经济、社会、环境效益。因该片区土地资源较为富余、节地标准较低, 故节地要求并不是污水处理厂修建时的主要考虑因素。

　　 根据各污水处理厂实际用地情况资料, 以及调研过程中对污水处理厂用地经验的了解, 总结出以下几种污水处理厂节地改造的方法。

　　 对于污水处理厂, 在设计及修建的过程中通常把考虑节约用地因素考虑在内, 工艺选择更加节地经济, 平面布置更加紧凑。而建设时间较早的老污水处理厂, 在设计及修建的过程中, 周围的用地规划较为富余, 无用地紧张的情况, 故设计修建时对节地方面考虑较少。对于部分老厂占地面积大, 单位产水量所用的占地面积高, 可研究其扩容升级方案, 增加其单位面积的产水效率, 从而增加土地使用效率。

　　 部分建设时间较早的污水处理厂, 其处理后排放标准为一级B标准。但随着社会发展以及对环境要求的日益提高, 国家对污水处理厂出水水质指标的要求提升至一级A标准, 故对部分未达标的污水处理厂的提标改造是必然趋势。如成都市第二污水处理厂, 其现状出水排放标准为一级B标准, 根据实际运营情况看, A²/O生化池的O区体积小, 考虑若将其容积进行适量扩大, 再在其工艺后加设一个小型滤池, 处理效果或许可以达到一级A标准。另外, 污水中氨氮硝化过程是污水脱氮的前提条件, 提标改造过程中强化硝化作用对于促进污水脱氮和降低占地面积具有重要的意义^[2]。

　　 此次调研的污水处理厂中, 各处理设施的尺寸和处理量与设计基本吻合, 运行处理效果良好, 但部分处理构筑物可进行优化, 增加其使用效率。根据现有技术手段, 将池顶加盖并绿化是增加绿化面积, 减少污水处理厂用地的有效措施。另外, 由于构筑物占地面积扩宽较为困难, 可考虑对其高度进行调整。如成都市第四污水处理厂, 根据实际运营情况看, 鼓风机夏天经常发生过热跳闸现象, 虽然可以人为调整开闸, 但增加了工作量。在不增加占地面积的情况下, 考虑若增加鼓风机房层高, 或许能够解决此问题, 提升鼓风机效率。

　　 本研究所涉及污水处理厂的绿化面积均达到了《给水排水设计手册》中规定的要求, 即占污水处理厂总面积的30%, 且除了绿化以外厂内并无多余的用地面积。厂内绿化面积虽然很大, 但是大多为空置, 尚未考虑过对其加以利用。可考虑通过种树、养殖等方式对厂内绿地加以利用, 增加厂内绿地利用率。

　　 对于新建污水处理厂, 所设计的各工艺设备和反应池力求布置紧凑、集约化程度高, 还可多采用新技术, 尽可能地节约建设用地。如广州京溪污水处理厂采用全地埋式集成化布局, 在10万m³/d的规模下, 占地仅1.8hm^2[3]。对于改扩建污水处理厂, 应尽可能多利用厂区内的备用土地、绿化土地等, 在运行效果相当的情况下优先采用占地面积小的工艺设备或反应池, 以最大程度减少新征地甚至不征地。

　　 (1) 随着污水处理厂的规模逐渐增大, 其占地面积也随之有增大的趋势, 其单位产水量所用的占地面积有减小的趋势。在相同规模情况下, 通过节地措施, 可大幅度降低污水处理厂占地面积。所调研的污水处理厂单位水量平均占地面积为0.89hm²/ (万m³/d) , 其中成都市第四污水处理厂的单位水量占地面积最低, 仅为0.4hm²/ (万m³/d) , 节地效果显著。

　　 (2) A²/O工艺由于其稳定及处理效果好, 且适用于成都市及周边地区的污水, 故运用比例达到近50%, 在其之后增加三级处理工艺出水效果可达到一级A标准, 且运行稳定。通过对工艺反应池采取合建的措施, 以及合理增加垂直高度的方式, 可以最大程度地优化污水处理厂的平面布置, 增加土地使用效率。

　　 (3) 根据现有技术手段, 将厂内工艺反应池池顶加盖密封, 并在池顶进行绿化, 是既满足30%厂内绿化面积又减少污水处理厂用地面积的有效措施。同时, 厂内绿地可采用种树、养殖等多种方式加以利用。