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污水处理厂土地的“准棕地”改造模式
2017-12-05 13:24:45  作者:  来源:《净水技术》  
  •   城镇污水处理厂是城市水污染防治的最后一道防线,是维护和促进国民经济发展、提高人们生活质量的重要市政基础设施之一。
    关键字: 水处理

  城镇污水处理厂是城市水污染防治的最后一道防线,是维护和促进国民经济发展、提高人们生活质量的重要市政基础设施之一。然而,随着城市化进程的发展,土地资源日益紧缺,现有污水处理设施的布局与规模已逐渐难以适应城市的发展,尤其是发展空间预留不足,使污水处理厂的扩建受到限制,污水处理厂土地利用关系到污水处理设施建设的社会效益、经济效益、环境效益能否达到最佳,关系到城镇经济、资源、环境的协调发展。因此,如何合理利用污水处理厂土地资源对城市的可持续发展具有重大而深远的意义。

  一、“准棕地”概念

  “棕地”,最早是在1980年美国《环境应对、赔偿和责任综合法》中提出的概念,但相对成熟的是美国环境保护局1994年的定义:棕地是被遗弃,闲置或不再使用的前工业和商业用地及设施,这些地区的扩展或再开发会受到环境污染的影响,也因此变得复杂。相对而言,英国对棕地的定义范围要广一些。根据英国规划法,棕地是相对于绿地的一种规划上的术语。绿地一般指不能用于开发和建造的,覆盖有绿色植物的土地。棕地则指曾经用于开发建造,但是又被遗弃的荒地,无论受污染与否。因此,根据以上定义,可以提炼出棕地的两个特点:环境污染与闲置。对于污水处理厂而言,由于行业的特殊性,其土地的占用面积一般都较广,虽不致荒废,但闲置地确实也较多,而少量的环境污染则是不可避免的问题。所以提出一个新的概念,“准棕地”—对于已开发利用并正在运行的污水处理厂用地,其土地性质接近“准棕地”。

  二、污水处理厂土地的“准棕地”改造模式

  作为准棕地的污水处理厂,其土地利用模式与棕地的再开发土地利用模式存在相似,也存在不同。根据棕地再生利用因素的不同,在一定程度上可以把棕地的再开发利用中效益良好的模式运用到污水处理厂准棕地的土地利用中。主要包括生态美化型(如:空间绿化、备用地生态保护及人工生态环境建设)、社会服务型(如:公园、运动场、环保宣传教育基地、科研场所)、厂区能源综合利用型(如:光伏发电、风能、污水源热泵、生物产气设施)及行业交互协作型(停车场、数据中心、废弃物预处理设施、应急设备储藏区域)等四种改造模式。

  1.生态美化型

  污水处理厂的生态美化是指污水处理厂可通过空间绿化(地面绿化、高空绿化)、备用占地生态保护、人工生态环境建设(如人工湿地、生态修复、植树造林)等措施充分绿化占地,营造环保、和谐的自然环境。

  上海吴淞污水处理厂始建于1988年,1990年建成投入运行,至今已有二十余年。占地104亩,服务范围东起长江、黄浦江,西至同济路;南起蕴藻洪,北至宝林路、密山路(即原新市河所处的位置),服务面积约720ha,服务人口约20万人,设计规模4万m3/d。随着城市化进程的加快,原本位于郊区的吴淞污水处理厂慢慢地被逐渐增多的住宅包围。为有效避免产生“邻避”效应,同时响应上海市水质提标的号召,上海首座采FCR—植物园式生态污水处理厂诞生。

  FCR ( food chain reactor ),即食物链反应器污水处理技术。该工艺是由一系列串联布置的生化反应器组成,利用生化反应器中的固定生物膜和悬浮生物降解进水中的污染物质。FCR新工艺不但使得污水处理厂占地面积比传统活性污泥法减少60%以上,运营成本少30%以上,同时还具有耐冲击负荷、污泥产量少以及同步实现除臭和景观改造等特点。植物根须结构作为生物膜载体,不但使系统中微生物的多样性大幅提高(生物种类较活性污泥中多3-4倍),还创造出了一个高度稳定、适应污水负荷意外变动的处理系统,使得污水处理厂对周边环境影响降到最低。此外,位于温室内的“植物园式设施”替代了“水泥建筑群式”的传统污水处理厂,更使建筑设施与城市景观的自然结合,成为周边居民的城市后花园。

  上海吴淞污水处理厂BIM设计效果图

  2.社会服务型

  污水处理厂的社会服务是指污水处理厂的土地可用于休闲娱乐(如公园、运动场、高尔夫练习场等)、环保宣传教育基地、科研场所(如现场中试基地)等用途。在污水处理厂内根据准棕地的不同情况,提供相应社会服务场地,不仅可以使资源再利用,而且根据服务性质的不同,可以为污水处理厂从中获取一定经济收益。

  台北迪化污水处理厂为台湾最大的二级污水处理厂,占地达7.8公顷。主要处理从台北盆地到基隆河、新店溪及大漠溪三大主要河川并延伸至沿线乡镇城市收集的污水中无法容纳的超量污水。厂内绝大部分设施都建在地下,迪化污水处理厂始建于1980年,原来是简易处理污水的一级处理厂,1998年开始,历时8年改建成拥有二级污水处理能力的设施。提高污水处理厂污水处理容量平均35.6万m3/d,最大流量47.9万m3/d,出水要求BOD≤20mg/L,SS≤20mg/L。

  以“准棕地”化改造模式分析,台北迪化污水处理厂的改建属于最典型的社会服务模式。它在厂内附设休闲运动公园,共分为五区,分别为休闲活动区(包括儿童游戏区、溜冰场、大草坪活动区污水处理流程展示解说广场等)、运动区(包括垒球场、网球场和篮球场)、人口广场区(包括运动雕塑广场、公园植物解说园、社区广场等)、停车场区及温水游泳池区,并有三座人行路桥串联两侧的河滨公园,形成广大的带状休憩空间提供民众使用;迪化污水处理厂除设置休闲运动公园外,并结合当地文化背景与邻近历史古迹相呼应,设有公共艺术空间,营造出“北大同新世界”的风貌。

  台北迪化污水处理厂

  在我国国内,将污水处理厂内准棕地根据社会服务的功能进行综合再利用的案例大多基于污水处理厂内构筑物大部分或全部采用地下式建设,或者在污水处理厂内有大面积的预留用地。因为社会服务型综合利用模式本身就要求了污水处理厂内应有大面积土地可以提供使用社会服务型综合利用模式改造。与此同时,该种综合利用模式建成后,其服务人口数量也将较其他三种综合利用模式多。

  3.厂区能源综合利用型

  污水处理厂的污水和污泥中蕴含着丰富的能源,且污水处理厂具有规划密度低、光照充足的特点,适合通过空间或废弃资源的综合利用进行新能源开发。例如利用厂区构筑物、空地等区域,开发太阳能(光伏发电)和风能等新能源综合利用系统,并设置污水源热泵、生物产气设施(如厌氧消化)等能源回收设施。

  台州污水处理厂,污水处理能力为15万m3/d,主要处理台州市和椒江区的生活污水和工业废水以及岩头化工区的医化废水。该污水处理厂一级污水管网50多公里,服务面积14km2。该污水处理厂分两期建设,一期污水处理能力5万m3/d,二期污水处理能力10万m3/d,以及5万m3/d的中水处理。该厂对重污染类医药化工废水和城市综合市政污水采用不同的预处理工艺,实现“分质预处理”。污泥采用机械浓缩脱水,并对距离厂外规划大道较近、臭味较集中的进水泵池、水解池、化工废水调节池采用生物滤池法进行臭气处理。年均耗电1400万kW˙h。

  2015年,台州污水处理厂完成了光伏发电项目,实现了污水处理厂太阳能的综合利用。项目建设于台州污水处理厂屋顶、沉淀池、生化池和接触池等处,台州水处理公司光伏发电项目装机容量共5兆瓦,年发电量600万度,预定在25年的运营期内总发电量约10556.73万kW˙h,年均发电量422.2万kW˙h。项目建成后将带来巨大的经济与生态效益,每年能节约净水约1.688万t,一年减排二氧化碳0.415万t,寿命周期内总节约标准煤约4.22万t。其中,电力主要用于台州水处理公司污水处理。通过光伏电站,污水处理厂将实现利用可再生清洁能源治理环境污染的愿景,同时通过污水池上土地二次开发利用,充分利用闲置空间。同时,光伏电站建成后,当地污水处理厂也可以享受到光伏发电量的优惠电价,实现了利用优惠电价治理城市污水,提升了污水处理厂的盈利能力。

  4.行业交互协作型

  污水处理厂在建设之初,一般会考虑二期建设问题而留有部分预留用地,在之后的发展中,部分污水处理厂并没有完全有效利用该预留地从而使之荒废变为污水处理厂内的准棕地。在污水处理厂中其他构筑物与构筑物之间也往往有相当空余的土地,为有效利用污水处理厂内的未开发的预留地及其他空余用地,可以采用行业交互协作型的土地综合利用模式。

  污水处理厂可根据周边环境需求和自身用地情况,将空闲用地租赁,用于行业交互协作,如停车场、数据中心、废弃物预处理设施、应急设备储藏区域等。通过对土地的行业交互协作型改造,在应用过程中可以获得相当的经济效益,如通过土地租赁等方式定期获得经济费用,可以减轻污水处理厂的经济运营成本,并且也可将资金应用于对工程项目技术的精进及完善。

  美国俄勒冈州Cave Junction污水处理厂,最早建于1963年,而后于1998年进行改造以满足美国环保署(EPA)的一级排放标准。该污水处理厂周边的土地利用模式主要是以生态休闲类为主。与该污水处理厂相邻北部有一个面积为58.2英亩的高尔夫球场,在夏季(7月-9月),该污水处理厂处理后的水经滞留塘进一步处理后作为高尔夫球场园林绿化用水,同时高尔夫球场也为未来污水处理厂改造扩建提供发展空间。另外,其周边的排放水体可作为休闲垂钓旅游区。

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