地下式污水处理厂用地现状与节地分析

我国城镇污水处理厂的建设形式以传统地上式为主。近年来，随着城镇化发展进程的加快和人民群众对高品质生活居住环境的追求，传统地上式污水处理厂在厂址与建设模式选择、提标改造与环境影响控制等方面都面临诸多难题，而以地下建设模式的污水处理厂契合了新时期排放标准提升和处理能力拓展的实际需求，对周围环境的影响较小，也可较大程度的节约征地，特别适合在土地资源高度紧张、环境要求较高的地区建设，已逐渐成为较大型城市或城市中心地区污水处理系统建设改造的新趋势。

目前，国内外研究学者和工程技术人员在地上式污水处理厂优化布局与节约用地等方面已开展较多研究，地下式污水处理厂的占地空间一般以设施占地为主，但国内外已建成的相同规模的地下厂占地面积也存在较大差异，因此，通过开展地下式污水处理厂用地现状的调研，分析地下式污水处理厂占地面积与处理规模、工艺条件、排放标准等因素的关联关系，以期为地下式污水处理厂的规划建设、工程设计等环节进一步节约用地成本、释放土地价值等提供参考依据。

本文重点对我国（不包括香港、澳门和台湾地区）140余座已建成的地下污水处理厂进行调研分析，涵盖了全国24个省46个城市，主要分布在广东省、贵州省、云南省、北京市、浙江省和四川省。

调研的地下式污水处理厂均为处理生活污水为主的城市市政污水处理厂，关注信息包括地下污水处理厂的用地面积、处理规模、处理工艺和排放标准等，主要通过收集和调研设计文本、运行数据、文献资料的方式获得。为避免“极值”数据对结果的影响，对单位规模用地面积影响因素等进行分析时主要关注分布范围10%~90%区间的数据。

2.1 地下污水处理厂用地现状

调研的地下污水处理厂处理规模从1万~100万m3/d不等，其中75%的污水处理厂处理规模小于20万m3/d。根据处理规模和用地面积，分析单位规模地下污水处理厂的占地情况如图1，单位规模占地面积的分布范围为0.16~1.15 m2·d/m3，均值为0.46 m2·d/m3，中位数为0.43 m2·d/m3，其中分布在0.20~0.60 m2·d/m3的地下厂数量最多，占比为87.6%。

图1 地下式污水处理厂单位规模用地面积分布情况

2.2 地下污水处理厂节地情况

随着地下空间开发利用需求的增加，地下式污水处理厂相关的标准规范和技术指南也逐步发布实施，《地下式污水处理厂工程技术指南》（T/CAEPI 23-2019）、《城镇地下式污水处理厂技术规程》（T/CAEPI 23-2019）对地下空间优化布置和提升空间利用效率等提出了技术要求，对地下厂的用地指标未做明确限定。按照《城市排水工程规划规范》（GB 50318-2017）中关于城市污水处理厂规划用地指标的规定值，具有二级处理功能的地上污水处理厂用地指标分布范围为0.30~1.50 m2·d/m3，而增加深度处理设施的用地指标分布范围为0.40~2.15 m2·d/m3。与地上污水处理厂相比，本文调研的地下污水处理厂单位规模的占地面积约为地上污水处理厂基准值的40%~53%，具有明显的节地优势。

与地上污水处理厂相比，地下厂一般采用箱式构筑物、集约化布置，可大大减少占地，同等处理规模下，地下厂的占地面积均低于地上污水处理厂。根据沈昌明等调研的400多座典型污水处理厂占地情况，一级A标准的地上污水处理厂单位占地面积的分布范围为0.49~2.32 m2·d/m3，本文调研的地下污水处理厂单位占地面积约为地上污水处理厂调研值的33%~50%。

3.1 占地面积与处理规模关系

污水处理厂规模决定着处理设施的尺寸和数量，是影响污水处理厂占地的最主要因素，地下污水处理厂占地面积与规模的关系如图2。地下污水处理厂占地面积与处理规模具有一定的相关性，处理规模对占地面积的影响较大，随着污水处理规模的增大，污水处理厂占地也相应增加。

图2 地下污水处理厂占地与处理规模的关系

3.2 占地面积与排放标准的关系

污水处理设施的排放标准决定着污水处理的复杂程度，影响污水处理厂用地需求。近年来各地陆续出台了较《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB  18918-2002）更加严格的流域或区域排放标准，调研的地下式污水处理厂出水水质均已执行一级A及以上标准，其中一级A以上标准的地下厂占比超过82%。

不同标准地下厂单位占地面积对比情况如图3所示，一级A以上标准和一级A标准地下厂的单位占地面积分布范围分别为0.24~0.79m2·d/m3和0.25~0.65 m2·d/m3。可见，一级A以上标准地下厂的单位占地面积普遍高于一级A标准，但随着标准的增加占地面积增加的趋势并不明显。一般而言，一级A排放标准的污水处理厂已包含深度处理单元，因此，排放标准提高对占地面积的影响不明显。

3.3 占地面积与处理工艺

的关系污水处理工艺是影响污水处理厂占地的重要因素，不同工艺的处理方式不同，所需的设施大小和布局不同，对污水处理厂占地空间产生一定影响。调研的地下式污水处理厂主流生化处理工艺主要为AAO和MBR，其中采用AAO及其改良工艺地下厂占比为57.1%，采用MBR工艺的地下厂占比为32.8%，另外小部分污水处理厂采用CASS、氧化沟、SBR、曝气生物滤池等工艺。

图3 不同标准地下厂单位规模的占地面积对比

AAO工艺和MBR工艺地下厂单位占地面积对比情况如图4，AAO工艺和MBR工艺地下厂单位占地面积分布范围分别为0.25~0.72 m2·d/m3和0.23~0.52 m2·d/m3，与MBR工艺相比，AAO工艺地下厂的占地面积明显偏高。膜生物反应器（MBR）工艺具有较高的污泥浓度、较小的占地面积，是地下式污水处理厂常用的工艺技术。但MBR工艺的能耗水平和运维成本相对较高，且由于地下操作空间有限，膜组器清洗和更换等运行管理存在较多不便，因此，在地下式污水处理厂工艺选择时还应结合用地、投资和运行成本等因素综合比选后确定。

进一步聚焦单位规模用地面积的范围值，采用箱型图的方式分别对小于5万、5万~10万、10万~20万、20万~50万m3/d地下厂的单位用地面积分布情况进行统计分析，结果如图5和表1。随着污水处理厂处理规模的增加，单位处理规模的用地面积有逐渐降低的趋势。

图5 不同规模地下污水处理厂用地面积的分布情况

为了避免统计过程中部分分布较为离散数据值的影响，对分布范围相对集中的数据进行了统计，从表1中数据排列为25%~75%的区间范围值来看，处理规模小于5万m3/d时，单位占地面积的分布范围值相对较大，为0.43~0.69 m2·d/m3；处理规模为20万~50万m3/d时，单位占地面积的分布范围值相对最小，为0.25~0.48m2·d/m3；处理规模为5万~10万m3/d和10万~20万m3/d时，污水处理厂单位占地面积的分布范围分别为0.36~0.66 m2·d/m3和0.31~0.50 m2·d/m3。

表1 不同规模地下污水处理厂用地面积的统计结果

注:区间范围是指将单位用地面积数据按照从小到大顺序排列后，取其中10%~90%和25%~75%范围数据统计结果。

（1）从调研的地下污水处理厂用地现状来看，地下厂具有明显的节地优势，大部分污水处理厂单位规模的占地面积分布在0.20~0.60 m2·d/m3，较地上污水处理厂可节省约33%~50%占地，适合在土地资源高度紧张的地区建设。

（2）地下污水处理厂用地面积的影响因素主要包括设施规模、处理工艺和排放标准等，污水处理厂处理规模越大单位占地面积越小，一级A以上标准地下厂的单位占地面积普遍高于一级A标准，AAO工艺地下厂的占地面积较MBR工艺明显偏高。

（3）通过对不同规模下地下式污水处理厂单位规模占地面积的统计分析，给出了不同规模下的单位规模用地面积的参考范围，以期为地下厂的规划建设用地提供参考。