Engineering Technology Research 工程技术研究 第 3 卷第 7 期 2021 年
地下式污水处理厂优缺点的探讨及工程实例
李天然
中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 成都 611130
【摘 要】：地下式污水处理厂与地上式污水处理厂各有优缺点，城市污水处理厂的建设有了新的选择。大理市某污水处理 厂是位于大理市洱海畔的一座全地下式污水处理厂，设计规模1.0×104m3/d，采用 CAST 工艺。本文通过工艺的选择、占地、
地面空间的利用、投资和节能技术的应用等方面讨论了地下式污水处理厂的优缺点，并对地下式污水处理厂的选择给出了建 议。
【关键词】：地下式污水处理厂；CAST 工艺；优点；缺点；新选择 前言
随着我国城镇化进程的逐渐加快和城市的快速发展，除 了污水量的快速增长外，还出现了城市包围污水厂的问题，
但是传统的污水处理厂因为臭气和噪音等问题难以融入城 市。而随着国内第一座地下式污水处理厂，深圳布吉污水处 理厂的建成运营，城市污水处理又有了新的选择方向，近些 年来全国各地有多处地下式污水处理厂建成或在建。
1 污水处理厂的形式与特点
污水处理厂有地上式和地下式，其中地下式又分为半地 下式完全地下式。
地上厂的优点：
（1）投资少；
（2）管理方便，运行成本低；
（3）建设难度小；
（4）建设时间短；
（5）设计难度小；
（6）安全性高。
缺点：
（1）占地面积大；
（2）与周边环境不协调；
（3）对环境影响大：噪声、臭气；
（4）运行易受外界环境影响。
地下厂的优点：
（1）占地面积小；
（2）资源有效利用，地下结构紧凑，地面部分可利用
形式多样；
（3）厂内环境恒定，运行不受外界条件影响；
（4）环境友好，对周边环境影响小；
（5）有利于城市的景观和谐；
（6）可提升周边土地利用价值。
缺点：
（1）投资高；
（2）设计难度大，设计精度要求高；
（3）对安全性要求高；
（4）建设难度大，建设周期长；
（5）运行费用较高。
2 地下式污水处理厂的选择
地下式污水处理厂的选择本质上是用地面积和工程投 资的一种平衡。土地资源作为一种不可再生的资源，在城市 的发展规划中占有重要地位，而地下式污水处理厂在一定程 度上满足了这种平衡。
传统地上式污水处理厂在设计选址时必须满足“厂址与 规划居住或公共建筑群的卫生防护距离应当根据当地具体 情况，与有关环保部门协商确定，一般不小于300m”[1]。在 满足卫生防护距离的情况下，占用了大量的土地无法得到利 用，而且对水厂周边的环境有多种不利影响。
而地下式污水厂，在技术可行的情况下，可以用较高的 投资来换取更小的占地和更好的环境效益。相比于地上厂单 调的地面景观，地下厂的地面部分利用形式多样化，有更多 的选择。比如北京通州碧水污水厂利用天河的概念打造了北 部地区第一座科普教育基地；贵阳麻堤河污水厂的地面开发
Engineering Technology Research 工程技术研究 第 3 卷第 7 期 2021 年 成休闲娱乐的公园；而在土地资源极为有限的日本，甚至与
商业地产进行了结合，大大提高了周边的土地价值。总之其 开发形式与城市发展相结合，具有明显的优势。
但是，即使在投资、地面空间利用等个方面均满足要的 情况下，地下式污水处理厂的选择还是会受到限制。在有“山 城”之称的重庆，地形相当复杂，落差大。应结合实际地质 地形，采取地上与地下，地上与半地下相结的方式来进行污 水厂的建设，从而节约投资，并与周边环境更好的结合[2]。
因此，对于半地下与全地下式污水厂的选择要根据实际 情况而定。其优缺点见表1。
表1 半地下式、地下式优缺点比较[3]
项目 半地下式 地下式
上部空间 利用
上部空间可利用形式 单一
上部空间利用率高，利用形式多 样化，可与周边结合，影响小
通风换气 采取简单的通风换气 措施
地下式布置对通风换气的要求 高，应设有专用的通风换气间
消防 满足一般的消防要求 消防要求高，应满足相应规范的 要求，设置专门的消防灭火系统
运行
运行管理成本较低，对 运行人员健康影响小，
维护检修较方便
运行管理成本高，对运行人员健 康影响较大，维护检修不便
3 工程实例 3.1 项目概况
大理市某污水处理厂近期规模5000m3/d，远期规模 10000m3/d。该厂为全地下式新建污水处理厂，用于处理环 湖截污的污水与初期雨水，近期服务面积1.6km2，远期服务 面积3.03km2。其主要工艺流程见图1。
图1 工艺流程图
该污水处理厂出水水质指标执行优于《城镇污水厂污染 物排放标准》（GB18918-2002）中的一级 A 标准设计，其进
出水水质主要指标见表2。
表2 设计进出水水质
项目 BOD5
(mg/L) CODCr
(mg/L) SS (mg/L)
TN (mg/L)
TP (mg/L)
NH3-N (mg/L) pH
进水
指标 200 450 200 55 4.4 45 6~9 出水
指标 10 50 10 15 0.5 5 6~9
3.2 工艺选择与占地
该污水处理厂的主体工艺选择的是CAST 工艺，其工艺 的选择是由用地面积决定的。大理市地处滇西中部，横断山 脉南端，是一个依山傍水的高原盆地。山区面积占总面积的 67.27%，水域面积占总面积的 17.02%，坝区面积仅占总面积 的15.71%，且呈狭长条形分布于山脚。作为旅游胜地其可利 用土地资源有限，极为宝贵。因此必须选择占地小的处理工 艺，目前较成熟的可选工艺为MBR 与 CAST。
其中，MBR 工艺节约用地，出水 SS 与色度极低，但是 其投资远高于其他工艺，在后期运行中费用高，同时对于膜 的清洗要求较高，需要定期跟换，也增加了运行费用。
而CAST 工艺，运行费用低，不需要二沉池，箱体内构 筑物紧凑结合使得箱体面积较小。同时，将远期CAST 生化 池在近期作为调蓄池使用的设计，进一步缩小了箱体的面 积。
最终，该污水处理厂选择了CAST 工艺，总用地面积仅 15.3 亩。地下箱体平面为 75.6m×56.6m，箱体高度为 13.7m，
顶板覆土厚度为1.5m；整个箱体分为 2 层，负一层为操作层，
负二层为池体层和管廊层。
按《城市污水处理工程项目建设标准》进行计算，
10000m3/d 的地上式污水处理厂占地为 2.5~3.0hm2，其中深 度处理按0.8m2/吨水计算，生产管理与生活福利用房仅按二 级污水厂计算。与实际占地比较，节约了1.48~2.98hm2，大 大节省了征地费用。
3.3 工程投资
地下式污水处理厂相比于地上式污水处理厂，其投资的 增加主要来源于深基坑费用（结构专业）及通风（暖通专业）
等。该污水处理厂总投资9236.22 万元，吨水投资 9236.22 元/吨，其中费用增加部分的投资见表 3。
表3 投资增加部分明细
Engineering Technology Research 工程技术研究 第 3 卷第 7 期 2021 年
项目 投资/万元
厂区土石方 715.66
挡土墙 193.29
深基坑支护 1231.68
降水 100
通风设备 44.29
合计 2284.92
与国内其他地下式污水处理厂的投资对比见表4。
表4 国内部分地下污水处理厂（再生水厂）投资对比
项目名称
建设规模
（万m3/d）
总投资
（万元）
吨水投资
（元/m3） 北京郑王坟再生水厂 60 533633 8893.88
合肥清溪净水厂 20 123926.83 6196.34
北京稻香湖再生水厂 8 47324.42 5915.55
上海嘉定南翔污水厂 10 75658.00 7565.80
贵阳青山再生水厂[4] 5 30134.12 6026.82
贵阳麻堤河再生水厂 3 19289.26 6429.75
昆明第十一污水厂 6 56758.87 9459.81
昆明第九污水厂 10 65000.00 6500.00
昆明第十污水厂 15 74700.00 7470.00
烟台套子湾污水厂二期 10 59300.00 5930.00
广安再生水厂 5 24806.00 4961.20
由上表可知地下式污水处理厂的投资差距较大，这是由 多种因素导致的，而地质地形和设备是其中比较重要的。比 如广安再生水厂，其地质条件较好，本身就是洼地，因此基 坑费用较低；而地下厂的设备使用进口设备和国产设备也会 造成投资的差异。
就中小型（Q≤20 万 m3/d）地上污水处理厂而言，因规 模、工艺及设计等方面的差异，其吨水投资主要分布在 1500~3000 元/吨[5]。
因此，地下式污水处理厂的投资一般是地上式的2~5 倍。
3.4 地面空间利用
大理是旅游胜地，古迹与自然风光俯拾皆是，而该污水 处理厂的占地面积并不大，并不适合打造为公园或者广场 等。
受地形限制，该地区人口稠密街道狭窄，且旅游业发达，
导致车辆众多，车流量大，停车位紧缺。该污水处理厂上部 空间因地制宜的建设成停车场，且紧邻双廊高速收费站利于 车辆的停放。
3.5 节能技术的应用
该污水处理厂使用了封闭式中水源热泵系统。
水源热泵服务于地面的综合楼，总服务面积2200m2，系 统中水设计温度为10℃（冬季）/20℃（夏季），中水设计 温差为3℃（冬季）/5℃（夏季）。系统使用两台内切中水 源热泵机组，单台制冷量115kw，制热量 113kw。
大理太阳高度角大，光照资源好，太阳全年可照射时数 在4400 小时左右，多年平均日照时为 276.6 小时。坝区年太 阳总辐射量133~142 千卡/平方厘米。该污水处理厂预留了光 伏发电接口，便于后期的节能提升。
3.6 安全措施
双廊污水厂是全地下式污水厂，为了保证厂内工作人员 的身体健康，保持良好的厂内空气环境，对厂内的通风和除 臭有较高的要求。
除臭：需要除臭的构筑物有整个预处理部分，CAST 生化 池、调蓄池（远期生化池）和污泥脱水间四个部分。考虑到 风量平衡，分为预处理除臭系统和生化池、调蓄池及污泥脱 水间除臭系统，除臭风量均为10000m3/d。使用两级除臭工 艺，处理后的气体经出气口统一排放，出气口设置于地面绿 化带，经绿化带进一步吸收后，对周边环境影响较小。
通风：双廊污水厂建筑功能为地下式污水处理厂，建筑 类型为戊类厂房，总建筑面积约8557.92m2，通风设计满足 国家建筑空调与防火的相关规范。全厂通风系统包括：1、
防烟楼梯间及其前室机械加压送风系统；2、高、低压配电 间平时通风兼灭火后的机械通风系统；3、污泥配电间的机 械通风系统；4、碳源投加间机械通风系统；5、污泥处理部 分、预处理机械通风系统；6、CAST 生化池、高效沉淀池机 械通风系统；7、提升泵房、尾水泵房、消防泵房机械通风 系统；8、近期调蓄池机械通风系统；9、地下二层管廊区机 械通风系统。总共配置了9 台低噪声离心风机箱，XPL-I No9B，
L=4280m3/h。
Engineering Technology Research 工程技术研究 第 3 卷第 7 期 2021 年 4 结论
（1）地下式污水处理厂可在一定程度上解决污水厂占 地与城市发展需要的平衡。
（2）地下式污水处理厂的出水达标，甚至达到更高的 标准。
（3）地下式污水处理厂地面部分空间利用多样化。
（4）地下式污水处理厂的选择需谨慎，不能盲目。需 要根据当地的规划、地质地形、经济实力等因素进行综合考 虑。
5 结语
地下式污水处理厂相比于传统的地上式污水处理厂拥 有其优势的同时，也有其劣势。是污水处理厂发展的一种新 的探索，城市发展的新选择。
参考文献：
[1] 给水排水手册手册-第五册 城镇排水.
[2] 刘亚丽,罗翔,陈治刚,等.山地城市污水处理厂建设模式探索[J].城市规划,2013,12(6):3-6.
[3] 邱明,杨书平.地下式污水处理厂工程设计探讨与实例[J].中国给水排水,2015,31(12):48-51.
[4] 何国刚,侯锋,邵彦青,等.贵阳青山下沉式污水处理厂设计[J].中国给水排水,2016,32(4):51-54.
[5] 李俊奇,张颖夏,向璐璐,等.中小型城市污水处理厂技术经济调查与分析[J].中国给水排水,2006,22(10):13-16.
