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王凯军:我国地下式污水处理厂的发展与生态文明建设

时间:2021-02-19 10:40

来源: JIEI创新实验室

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  近年来,我国污水处理厂的建设取得了举世瞩目的成绩。但行业依旧存在诸多难题,严重影响着污水处理行业的可持续发展。由此,地下式污水处理厂建设迅速发展起来,而且规模越来越大。相应的,地下污水处理厂建设是大势所趋吗?在技术上又带来了哪些挑战?等话题也成为行业讨论的热点。

  清华大学环境学院教授、博士生导师王凯军的课题组很早就针对地下污水处理厂做了相关的调研,他提出,要将污水厂的“负资产”变为生态的“正资产”的理念,将被动建设转化为主动追求,从生态友好、环境友好、社区友好几个方面来实现转变(详情请点击:王凯军:地下污水处理厂的价值分析)。

  2016年上海水业热点论坛上,王凯军老师进一步提出了,应该站在更宏观的角度审视地下污水处理厂的现象,发挥和利用其优势,顺势而为。王凯军以猿变成人从树上走到树下为例,他说,上和下从某种程度上提出了不同技术的要求,可能带来时代的发展,技术的发展,应该有一个更积极的态度。恩格斯曾指出,直立行走是从猿到人转变过程中“具有决定意义的一步” 。彼得·德鲁克则说“要进行系统化的创新,企业需要在每隔6~12月就打开企业的天窗,看一看外面的世界。”从这个角度来讲,地下污水处理厂也许是一个创新的开始。(详情请点击:王凯军:生态文明带来水处理技术的大繁荣)。

  在“2020年排水大会”上,王凯军老师系统回顾了地下式污水厂的发展现状,以及团队近些年在该领域的思考和实践总结。同时也从生态文明建设的角度重新审视地下式污水厂的发展,思考未来的地下式污水处理厂应当是什么样的?我们又该如何应对?本文整理了王凯军老师在该会议上的发言内容,以期给行业发展带来一定的启发。

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  清华大学环境学院教授、国家环境保护技术管理与评估工程技术中心主任

  王凯军教授

  地下污水处理厂发展背景分析

  近年来,我国污水处理厂的建设取得了举世瞩目的成绩。目前,我国已建成5000多个大型污水处理厂,日处理能力将近2亿m3/d。尽管如此,污水处理行业依旧存在诸多难题,例如污水厂占地面积大、邻避效应严重、出水标准和水资源利用率低、能耗药耗高、资源回收率低等,上述问题严重影响了污水处理行业的可持续发展。由此,引发了专家学者们的思考,西方大规模、大集中、地上式的污水处理厂模式是否是以我国为代表的广大发展中国家的唯一选择

  传统地上式的污水处理厂,占用大量城市用地,限制周边近土地的开发和利用。举下图的例子说明,污水处理厂严重影响了周边地区的土地价值。我们课题组采用网络爬虫工具,从链家网站(bj.lianjia.com/)抓取了北京市2017年某日和2016年某日的所有房价信息,构建双重差分模型,分析其对周边经济社会影响。结果表明,处理规模为4万m³/d的某污水厂,直接投资2亿元(5%),直接占地73亩,价值7.5亿(15%),对周边3.2 km2房价抑制金额为45.8亿元(80%)。可见,传统地上式污水处理厂会严重影响周边地区的土地价值。与此形成鲜明对比的则是城市公园的存在,例如陶然亭公园对周边房价有大幅度的正面提升功能。这一问题发人深思。

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  地下污水处理厂的早期建设,主要是考虑到异地搬迁所引起的投资问题。比如,贵阳青山下沉式再生水厂,下沉式水厂出水要求达到地表水IV类、水资源100%回用的成功案例。该厂建成地下形式后,避免异地搬迁与大规模管网建设费用,在处理规模不变的情况下,投资金额降低。这一模式的开发为污水处理行业的发展提供了一条可行的思路。

  在这样的大背景下,“十二五”期间有一系列的地下式污水处理厂在不断的摸索中得以建成,数据统计显示其所占比重较低(<2%),因此,把此阶段称为“发展初期”。在此时期,关于地下式污水厂发展的争论不断,引发了媒体及国际专家的广泛关注。

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  “十二五”期间地上/地下污水处理厂总量与增量对比

  在此争论之际,清华大学于2015年适时组织了“聚焦地下污水处理厂”的高峰论坛,听取多方意见。经过会议的讨论提出,应当站在时代的角度、宏观审视地下污水厂的现象,发挥和利用其优势,顺势而为。也正是在此次论坛中,首次提出将污水处理厂的负资产变为生态的正资产的理念,将被动建设转化为主动追求,从生态友好、环境友好、社区友好几个方面来实现转变。

  地下污水厂的问题分析和解决

  关于地下污水厂,之所以负面声音不断,是因为其确实面临着一定的问题和挑战:

  单位建设投资高(地下污水处理厂投资高于地上厂1.5-2倍);

  通风、除臭能耗高(地下封闭空间);

  占地靠池深建设困难(生化池和二沉池占地比例超过70%);

  提标升级改造难等。

  针对上述问题,我们课题组提出正是由于地下污水处理厂的出现,导致大家重新审视有别于地上污水处理厂建设,研究了适合地下污水处理厂建设一系列减少占地、降低投资、提高效率的新技术、新途径,具体介绍如下如下:

  1.节地型生化处理工艺

  生化处理工艺是污水处理厂主要占地的单元,最优先考虑的应为主体生化处理工艺的优选。

  目前常用的MBR工艺强化生物处理,出水水质良好,可直接回用,污泥浓度高(8~10 g/L),反应高效,节省占地,能够避免二沉池的建设,现阶段工艺成熟可直接应用,是地下式污水处理厂可选的主体工艺之一。

  国际领先的MBBR工艺也是可选工艺之一,它无需二沉池,处理负荷高,采用填料污泥量大,可有效节省生化池占地30~50%,国外工艺成熟,可借鉴应用。同时,中国水环境集团开发固定床节地型生化处理(HBR)工艺,大幅节省占地75%以上,实现污水生物处理的高效节地目标。

编辑:徐冰冰

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