城鎮(zhèn)污水處理廠是城市水污染防治的最后一道防線，是維護(hù)和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人們生活質(zhì)量的重要市政基礎(chǔ)設(shè)施之一。然而，隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，土地資源日益緊缺，現(xiàn)有污水處理設(shè)施的布局與規(guī)模已逐漸難以適應(yīng)城市的發(fā)展，尤其是發(fā)展空間預(yù)留不足，使污水處理廠的擴建受到限制，污水處理廠土地利用關(guān)系到污水處理設(shè)施建設(shè)的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益能否達(dá)到最佳，關(guān)系到城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，如何合理利用污水處理廠土地資源對城市的可持續(xù)發(fā)展具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

一、“準(zhǔn)棕地”概念

“棕地”，最早是在1980年美國《環(huán)境應(yīng)對、賠償和責(zé)任綜合法》中提出的概念，但相對成熟的是美國環(huán)境保護(hù)局1994年的定義：棕地是被遺棄，閑置或不再使用的前工業(yè)和商業(yè)用地及設(shè)施，這些地區(qū)的擴展或再開發(fā)會受到環(huán)境污染的影響，也因此變得復(fù)雜。相對而言，英國對棕地的定義范圍要廣一些。根據(jù)英國規(guī)劃法，棕地是相對于綠地的一種規(guī)劃上的術(shù)語。綠地一般指不能用于開發(fā)和建造的，覆蓋有綠色植物的土地。棕地則指曾經(jīng)用于開發(fā)建造，但是又被遺棄的荒地，無論受污染與否。因此，根據(jù)以上定義，可以提煉出棕地的兩個特點：環(huán)境污染與閑置。對于污水處理廠而言，由于行業(yè)的特殊性，其土地的占用面積一般都較廣，雖不致荒廢，但閑置地確實也較多，而少量的環(huán)境污染則是不可避免的問題。所以提出一個新的概念，“準(zhǔn)棕地”—對于已開發(fā)利用并正在運行的污水處理廠用地，其土地性質(zhì)接近“準(zhǔn)棕地”。

二、污水處理廠土地的“準(zhǔn)棕地”改造模式

作為準(zhǔn)棕地的污水處理廠，其土地利用模式與棕地的再開發(fā)土地利用模式存在相似，也存在不同。根據(jù)棕地再生利用因素的不同，在一定程度上可以把棕地的再開發(fā)利用中效益良好的模式運用到污水處理廠準(zhǔn)棕地的土地利用中。主要包括生態(tài)美化型(如：空間綠化、備用地生態(tài)保護(hù)及人工生態(tài)環(huán)境建設(shè))、社會服務(wù)型(如：公園、運動場、環(huán)保宣傳教育基地、科研場所)、廠區(qū)能源綜合利用型(如：光伏發(fā)電、風(fēng)能、污水源熱泵、生物產(chǎn)氣設(shè)施)及行業(yè)交互協(xié)作型(停車場、數(shù)據(jù)中心、廢棄物預(yù)處理設(shè)施、應(yīng)急設(shè)備儲藏區(qū)域)等四種改造模式。

1.生態(tài)美化型

污水處理廠的生態(tài)美化是指污水處理廠可通過空間綠化(地面綠化、高空綠化)、備用占地生態(tài)保護(hù)、人工生態(tài)環(huán)境建設(shè)(如人工濕地、生態(tài)修復(fù)、植樹造林)等措施充分綠化占地，營造環(huán)保、和諧的自然環(huán)境。

上海吳淞污水處理廠始建于1988年，1990年建成投入運行，至今已有二十余年。占地104畝，服務(wù)范圍東起長江、黃浦江，西至同濟(jì)路;南起蘊藻洪，北至寶林路、密山路(即原新市河所處的位置)，服務(wù)面積約720ha，服務(wù)人口約20萬人，設(shè)計規(guī)模4萬m3/d。隨著城市化進(jìn)程的加快，原本位于郊區(qū)的吳淞污水處理廠慢慢地被逐漸增多的住宅包圍。為有效避免產(chǎn)生“鄰避”效應(yīng)，同時響應(yīng)上海市水質(zhì)提標(biāo)的號召，上海首座采FCR—植物園式生態(tài)污水處理廠誕生。

FCR ( food chain reactor )，即食物鏈反應(yīng)器污水處理技術(shù)。該工藝是由一系列串聯(lián)布置的生化反應(yīng)器組成，利用生化反應(yīng)器中的固定生物膜和懸浮生物降解進(jìn)水中的污染物質(zhì)。FCR新工藝不但使得污水處理廠占地面積比傳統(tǒng)活性污泥法減少60%以上，運營成本少30%以上，同時還具有耐沖擊負(fù)荷、污泥產(chǎn)量少以及同步實現(xiàn)除臭和景觀改造等特點。植物根須結(jié)構(gòu)作為生物膜載體，不但使系統(tǒng)中微生物的多樣性大幅提高(生物種類較活性污泥中多3-4倍)，還創(chuàng)造出了一個高度穩(wěn)定、適應(yīng)污水負(fù)荷意外變動的處理系統(tǒng)，使得污水處理廠對周邊環(huán)境影響降到最低。此外，位于溫室內(nèi)的“植物園式設(shè)施”替代了“水泥建筑群式”的傳統(tǒng)污水處理廠，更使建筑設(shè)施與城市景觀的自然結(jié)合，成為周邊居民的城市后花園。

上海吳淞污水處理廠BIM設(shè)計效果圖

2.社會服務(wù)型

污水處理廠的社會服務(wù)是指污水處理廠的土地可用于休閑娛樂(如公園、運動場、高爾夫練習(xí)場等)、環(huán)保宣傳教育基地、科研場所(如現(xiàn)場中試基地)等用途。在污水處理廠內(nèi)根據(jù)準(zhǔn)棕地的不同情況，提供相應(yīng)社會服務(wù)場地，不僅可以使資源再利用，而且根據(jù)服務(wù)性質(zhì)的不同，可以為污水處理廠從中獲取一定經(jīng)濟(jì)收益。

臺北迪化污水處理廠為臺灣最大的二級污水處理廠，占地達(dá)7.8公頃。主要處理從臺北盆地到基隆河、新店溪及大漠溪三大主要河川并延伸至沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市收集的污水中無法容納的超量污水。廠內(nèi)絕大部分設(shè)施都建在地下，迪化污水處理廠始建于1980年，原來是簡易處理污水的一級處理廠，1998年開始，歷時8年改建成擁有二級污水處理能力的設(shè)施。提高污水處理廠污水處理容量平均35.6萬m3/d，最大流量47.9萬m3/d，出水要求BOD≤20mg/L，SS≤20mg/L。

以“準(zhǔn)棕地”化改造模式分析，臺北迪化污水處理廠的改建屬于最典型的社會服務(wù)模式。它在廠內(nèi)附設(shè)休閑運動公園，共分為五區(qū)，分別為休閑活動區(qū)(包括兒童游戲區(qū)、溜冰場、大草坪活動區(qū)污水處理流程展示解說廣場等)、運動區(qū)(包括壘球場、網(wǎng)球場和籃球場)、人口廣場區(qū)(包括運動雕塑廣場、公園植物解說園、社區(qū)廣場等)、停車場區(qū)及溫水游泳池區(qū)，并有三座人行路橋串聯(lián)兩側(cè)的河濱公園，形成廣大的帶狀休憩空間提供民眾使用;迪化污水處理廠除設(shè)置休閑運動公園外，并結(jié)合當(dāng)?shù)匚幕尘芭c鄰近歷史古跡相呼應(yīng)，設(shè)有公共藝術(shù)空間，營造出“北大同新世界”的風(fēng)貌。

臺北迪化污水處理廠

在我國國內(nèi)，將污水處理廠內(nèi)準(zhǔn)棕地根據(jù)社會服務(wù)的功能進(jìn)行綜合再利用的案例大多基于污水處理廠內(nèi)構(gòu)筑物大部分或全部采用地下式建設(shè)，或者在污水處理廠內(nèi)有大面積的預(yù)留用地。因為社會服務(wù)型綜合利用模式本身就要求了污水處理廠內(nèi)應(yīng)有大面積土地可以提供使用社會服務(wù)型綜合利用模式改造。與此同時，該種綜合利用模式建成后，其服務(wù)人口數(shù)量也將較其他三種綜合利用模式多。

3.廠區(qū)能源綜合利用型

污水處理廠的污水和污泥中蘊含著豐富的能源，且污水處理廠具有規(guī)劃密度低、光照充足的特點，適合通過空間或廢棄資源的綜合利用進(jìn)行新能源開發(fā)。例如利用廠區(qū)構(gòu)筑物、空地等區(qū)域，開發(fā)太陽能(光伏發(fā)電)和風(fēng)能等新能源綜合利用系統(tǒng)，并設(shè)置污水源熱泵、生物產(chǎn)氣設(shè)施(如厭氧消化)等能源回收設(shè)施。

臺州污水處理廠，污水處理能力為15萬m3/d，主要處理臺州市和椒江區(qū)的生活污水和工業(yè)廢水以及巖頭化工區(qū)的醫(yī)化廢水。該污水處理廠一級污水管網(wǎng)50多公里，服務(wù)面積14km2。該污水處理廠分兩期建設(shè)，一期污水處理能力5萬m3/d，二期污水處理能力10萬m3/d，以及5萬m3/d的中水處理。該廠對重污染類醫(yī)藥化工廢水和城市綜合市政污水采用不同的預(yù)處理工藝，實現(xiàn)“分質(zhì)預(yù)處理”。污泥采用機械濃縮脫水，并對距離廠外規(guī)劃大道較近、臭味較集中的進(jìn)水泵池、水解池、化工廢水調(diào)節(jié)池采用生物濾池法進(jìn)行臭氣處理。年均耗電1400萬kW˙h。

2015年，臺州污水處理廠完成了光伏發(fā)電項目，實現(xiàn)了污水處理廠太陽能的綜合利用。項目建設(shè)于臺州污水處理廠屋頂、沉淀池、生化池和接觸池等處，臺州水處理公司光伏發(fā)電項目裝機容量共5兆瓦，年發(fā)電量600萬度，預(yù)定在25年的運營期內(nèi)總發(fā)電量約10556.73萬kW˙h，年均發(fā)電量422.2萬kW˙h。項目建成后將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益，每年能節(jié)約凈水約1.688萬t，一年減排二氧化碳0.415萬t，壽命周期內(nèi)總節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約4.22萬t。其中，電力主要用于臺州水處理公司污水處理。通過光伏電站，污水處理廠將實現(xiàn)利用可再生清潔能源治理環(huán)境污染的愿景，同時通過污水池上土地二次開發(fā)利用，充分利用閑置空間。同時，光伏電站建成后，當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S也可以享受到光伏發(fā)電量的優(yōu)惠電價，實現(xiàn)了利用優(yōu)惠電價治理城市污水，提升了污水處理廠的盈利能力。

4.行業(yè)交互協(xié)作型

污水處理廠在建設(shè)之初，一般會考慮二期建設(shè)問題而留有部分預(yù)留用地，在之后的發(fā)展中，部分污水處理廠并沒有完全有效利用該預(yù)留地從而使之荒廢變?yōu)槲鬯幚韽S內(nèi)的準(zhǔn)棕地。在污水處理廠中其他構(gòu)筑物與構(gòu)筑物之間也往往有相當(dāng)空余的土地，為有效利用污水處理廠內(nèi)的未開發(fā)的預(yù)留地及其他空余用地，可以采用行業(yè)交互協(xié)作型的土地綜合利用模式。

污水處理廠可根據(jù)周邊環(huán)境需求和自身用地情況，將空閑用地租賃，用于行業(yè)交互協(xié)作，如停車場、數(shù)據(jù)中心、廢棄物預(yù)處理設(shè)施、應(yīng)急設(shè)備儲藏區(qū)域等。通過對土地的行業(yè)交互協(xié)作型改造，在應(yīng)用過程中可以獲得相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，如通過土地租賃等方式定期獲得經(jīng)濟(jì)費用，可以減輕污水處理廠的經(jīng)濟(jì)運營成本，并且也可將資金應(yīng)用于對工程項目技術(shù)的精進(jìn)及完善。

美國俄勒岡州Cave Junction污水處理廠，最早建于1963年，而后于1998年進(jìn)行改造以滿足美國環(huán)保署(EPA)的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。該污水處理廠周邊的土地利用模式主要是以生態(tài)休閑類為主。與該污水處理廠相鄰北部有一個面積為58.2英畝的高爾夫球場，在夏季(7月-9月)，該污水處理廠處理后的水經(jīng)滯留塘進(jìn)一步處理后作為高爾夫球場園林綠化用水，同時高爾夫球場也為未來污水處理廠改造擴建提供發(fā)展空間。另外，其周邊的排放水體可作為休閑垂釣旅游區(qū)。

來源:《凈水技術(shù)》  作者:王榮生等

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