上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司天津分公司天津300042
摘要：地下污水处理设计和传统污水处理设计有显著差别，简要分析了传统污水处理厂存在的系列问题，详细介绍了全地下式污水处理厂的建设。再生水厂出水水质按类IV类水质标准，采用“分点进水多段式AAO+二沉池+高效沉淀池+反硝化深床滤池+超滤膜”的主体工艺流程，通过全地下集约化布置打造厂区绿色景观，实现了土地节约和环境友好。
关键词：污水处理；地下污水处理厂；设计要点
1传统污水处理厂问题研究
1.1土地开发利用差
我国绝大多数的污水处理厂采用地上式建设模式，工艺构筑物布置零散，从而造成占地面积较大、无法与周边环境相协调、影响城市形象的问题。众多大中城市的污水处理厂因为景观性较差和邻避效应，使周边土地无法开发利用，闲置浪费，这对土地资源日渐紧缺的大中城市发展造成了较大的影响和障碍。
1.2二次污染加剧
地上式污水处理厂同时又加剧了噪声、空气等二次污染。噪声污染主要来源于污水处理厂中生产设备，如鼓风机、水泵等。现在污水处理厂普遍采用的降噪方法是种植隔音绿化、安装消音设备等，但都无法有效解决噪声污染问题，对长期在污水处理厂工作的人员健康造成了影响。空气污染主要来源于污水处理厂产生的臭气。臭气主要产生在预处理工艺段和污泥处理工艺段，如粗细格栅、污泥脱水机房等。虽然目前很多污水处理厂采用了密封加罩等措施，但也不能完全消除臭味。
2出水水质不达标
2015年4月国务院颁布了《水污染防治行动计划》，对于城镇污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。我国较早时间建设的大部分污水处理厂执行的是一级B标准、甚至是二级标准，所以现有的污水、污泥处理工艺很难满足要求，需要进一步提标改造。
2.1工艺路线论证
根据进出水水质特点及国内外工程实例，再生水厂多采用“分点进水多段式AAO+二沉池+高效沉淀池+反硝化深床滤池+超滤膜”的主体工艺。
鉴于进水中含砂量较大，为更有效地洗脱有机物、浮渣和油脂，利于后续处理工艺，预处理段采用曝气沉砂池。再生水厂设计进水的SS为200mg/L，考虑到为保证后续生化段的足够碳源，所以生化处理段前不设初沉池。
2.2污水二级处理段污
水二级处理采用分点进水多段式AAO工艺。精确的分点进水可以有效分配碳源，多段缺氧/好氧顺序排列，可以为反硝化菌、硝化菌的生长创造合适的环境。该工艺具有如下特点：（1）缺氧/好氧交替布置，省去传统A/O工艺的消化液内回流设施，且可充分利用原水中的碳源进行反硝化，对低C/N城市生活污水的高效脱氮尤为有利；（2）由于污水分散进入各段，其总的稀释作用被推迟，系统各段悬浮物浓度呈梯度分布，所以该工艺比常规营养物去除工艺具有较多的污泥储量和较长的固体停留时间，不同的进水点和进水流量分配增加了单位池容的处理能力，大大降低脱氮所需的池容；（3）缺氧区进水一方面可充分利用原水中的易生物降解有机物，另外异养菌的生长受到限制，利于自养硝化菌的生长；（4）缺氧区和好氧区交替存在可以对好氧区硝化时消耗的碱度有一定补充，可以避免硝化碱度不足的情况发生，此外每段的缺氧区相当于高负荷选择器，可有效抑制丝状菌污泥膨胀。
2.3污水深度处理段
面对更严格的出水水质控制标准，经过二级生物处理后CODcr、TN、TP、SS尚不能达到排放指标。重点、难点处理指标主要是TN、SS和TP。该工程深度处理采用“高效沉淀池+反硝化深床滤池+超滤膜”的组合工艺。反硝化深床滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元，滤池采用2~4mm的石英砂作为反硝化生物的挂膜介质，生物膜量大，可达20~50g/L，在保证充足碳源的情况下，出水TN浓度可小于5mg/L。另外，反硝化深床滤池滤层深度较深，足以避免窜流或穿透现象，即使前端处理工艺发生污泥膨胀也不会使滤床发生水力穿透，固体负荷高的特性大大延长了滤池过滤周期，减少了反冲洗次数，并能轻松应对峰值流量或处理厂污泥膨胀等异常情况。反硝化深床滤池可以根据出水要求控制TN去除量，近期可满足地表类IV类水体要求，远期可根据指标提升水质。SS≤5mg/L是要求很高的出水指标，一般要采用膜过滤才能达到这个标准，再加上前端设置的高效沉淀池采用的石英砂颗粒，导致颗粒间隙比较大。为了使污水厂的出水100%稳定达标，仅采用“高效沉淀池+反硝化深床滤池”的深度处理工艺是无法保证出水稳定达标的。另外，该工程出水系作为淡水水系的生态补水、城市杂用水及工业企业的生产用水，水质需要非常稳定。综合以上因素，末端设置了先进的超滤膜工艺，确保了出水水质。
3加强设计有关措施
目前我国地下式污水处理厂的建设蓬勃兴起，但存在的问题也不容忽视。如何通过经济、技术和政策手段尽可能地克服或缓解所存在的问题是决定未来我国地下式污水处理厂应用和发展前景的关键。
3.1地下式污水处理厂设计理念的创新
在我国提出生态文明理念促进的技术大繁荣背景下，地下式污水处理厂在建设模式上也在不断地开拓与创新。地下式污水处理厂建设可作为生态文明建设的抓手，以污水处理为载体构建城市生态综合体，与景观、湿地、公园包括都市农业等相结合。例如，可以设计一个地下式污水处理厂，一跟现代设施农业或都市农业相结合，二为市民提供休闲的空间，第三建立生态湿地，这样就同时具有为社会服务，为生产服务，以及为自然服务的功能，打造低碳的资源回收、零排放和生态的污水处理系统，将污水处理厂由变负资产为生态正资产，实现跨界思维的污水处理模式的创新，以大幅增加市场容量，促进我国经济社会的发展。
3.2污水处理关键技术的突破
建设地下式污水处理厂对技术创新提出了新的挑战，包括预处理、生物处理以及深度处理污泥等一系列问题都需要深入研究。若能研发出专门供地下式污水处理厂使用的技术或者关联性更强的技术，地下式污水处理厂的处理效率将会大大提高，并会获得更好的发展。例如采用恒温处理等技术将会显著提高生物过程对于污水的处理能力，从而获得更高的容积去除负荷，而主流厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥，膜浓缩等都可以显著降低污水处理反应器的体积并获得很好的处理效果。
3.3制定相关标准或规范
目前，有关指导和规范传统地上式污水处理厂的标准或规范已比较完善，部分污水处理厂建设要求和出水水厂要求甚至达到了国际领先水平。相比而言，地下式污水处理厂在我国刚刚兴起，目前许多指标或标准只能借用现有地上式污水处理厂或依靠传统经验，这将不利于地下式污水处理厂的建设和发展。制定相关标准或规范用于指导地下式污水处理厂建设和运行，对于削减地下式污水处理厂的建设和运行成本、降低安全隐患与风险、规范运行操作与检修维护、优化提升地上景观设计等方面都具有十分重要的作用。
4结束语
再生水厂采用“分点进水多段式AAO+二沉池+高效沉淀池+反硝化深床滤池+超滤膜”的主体工艺使出水稳定达到类IV类水水质标准，保护了水环境；合理的平面和竖向布置、以海绵城市理念打造厂区景观、采用科学除臭系统避免二次污染，使再生水厂成为环境友好型污水厂；通过全地下集约化布置和箱体上方厂区空地的利用实现了土地节约。
参考文献：
[1]王磊，马小蕾，李建.地下式污水处理厂设计总结与分析[C]//中国土木工程学会全国排水委员会2016年年会.2016.
[2]李彤，尚琳，都晓宁，等.正定新区全地下污水处理厂结构设计要点[J].中国给水排水，2016（20）：52-54.
[3]邱维.地下污水处理厂设计探讨[J].中国给水排水，2017（10）：12-16.