編者按

北京碧水下沉式再生水廠為北京城市副中心水環(huán)境治理的核心項(xiàng)目，采取PPP模式，在原地上廠廠址內(nèi)新建一座全封閉下沉式再生水廠，占地面積僅為原廠的1/3。新建碧水下沉式再生水廠處理規(guī)模從10萬m3/d提升至18萬m3/d，采用多級(jí)AO工藝、雙層矩形平流沉淀池、高效沉淀+超濾深度處理、污泥低溫風(fēng)冷干化及高效生物除臭等先進(jìn)處理技術(shù)，出水水質(zhì)由《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升至北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/890-2012）的B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，該廠結(jié)合地上景觀與市政設(shè)施的建設(shè)，打造集水質(zhì)凈化、生態(tài)景觀、休閑運(yùn)動(dòng)和科普教育于一體的城市生態(tài)綜合體。

作者簡介：侯鋒，中國水環(huán)境集團(tuán)董事長兼總裁，研究員，國家環(huán)保部、財(cái)政部等部委特聘環(huán)境專家和PPP專家。曾任國家城市污水處理及資源化工程技術(shù)研究中心主任，北京市再生水水質(zhì)安全保障工程技術(shù)研究中心主任，2016年度中國經(jīng)濟(jì)論壇創(chuàng)新榜樣。曾獲兩屆中國兩彈元?jiǎng)奏嚰谙惹嗄昕萍歼M(jìn)步獎(jiǎng)，在城市污水處理及資源化、水環(huán)境治理方面擁有20余項(xiàng)專有專利技術(shù)。從事環(huán)保行業(yè)近三十年，主持BOT、TOT、PPP等項(xiàng)目200余項(xiàng)，包括馬來西亞潘岱、北京碧水、上海嘉定、貴陽青山等一批國內(nèi)外標(biāo)桿性的下沉式再生水廠，以及貴陽南明河流域、大理環(huán)洱海湖泊、廣安區(qū)域水環(huán)境治理等多個(gè)極具影響力的國家水環(huán)境治理PPP示范項(xiàng)目。

1. 現(xiàn)狀及升級(jí)改造概況

1.1

碧水污水處理廠現(xiàn)狀

北京碧水污水處理廠建于2002年，位于城市副中心通州區(qū)內(nèi)，采用地上建筑形式，距副中心核心區(qū)僅2.2公里，是區(qū)內(nèi)最大的污水處理廠，服務(wù)人口70萬，承擔(dān)著通州區(qū)84%的污水處理任務(wù)。該廠采用美國深池曝氣污水處理技術(shù)，存在占地面積大，動(dòng)力費(fèi)用高等缺陷。全廠占地面積23 hm2，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為10萬m3/d，設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

隨著城市發(fā)展，該廠的實(shí)際處理水量逐漸上升，與此同時(shí)，北京市污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格，碧水污水處理廠的處理規(guī)模與出水水質(zhì)已遠(yuǎn)不能滿足城市副中心對(duì)環(huán)境質(zhì)量提升與高品質(zhì)再生水利用的需求。同時(shí)，臭氣、噪聲等問題嚴(yán)重影響著周邊居民正常生活，也限制了周邊區(qū)域的發(fā)展，碧水污水處理廠提標(biāo)改造與擴(kuò)建工作迫在眉睫。

1.2

碧水再生水廠升級(jí)改造工程

碧水再生水廠升級(jí)改造工程采用PPP模式，結(jié)合現(xiàn)狀污水量及未來污水產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果，提標(biāo)擴(kuò)容后的碧水再生水廠處理規(guī)模為從10萬m3/d增加至18萬m3/d，出水排放標(biāo)準(zhǔn)從《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升至北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/890-2012）B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

由于原有碧水污水處理廠已處于城市建成區(qū)內(nèi)，周邊無可用預(yù)留用地，因此升級(jí)改造工程需在原廠址進(jìn)行，同時(shí)還需保證改造過程中原廠正常運(yùn)行且出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。為滿足上述要求，改造后的碧水再生水廠采用下沉式形式，占地僅7.3 hm2，約為原廠的1/3。

在原廠旁新建碧水下沉式再生水廠，歷時(shí)僅12個(gè)月完成主體工程建設(shè)。本工程是國內(nèi)同等規(guī)模實(shí)施難度最大、出水標(biāo)準(zhǔn)最高、建設(shè)速度最快的污水處理廠改擴(kuò)建項(xiàng)目。新廠建成后，原廠即停止運(yùn)行。改造前和改造中的碧水下沉式再生水廠如圖1所示。該廠升級(jí)改造前后主要指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

圖1 改造前和改造中的碧水下沉式再生水廠

表1 碧水再生水廠升級(jí)改造前后主要指標(biāo)對(duì)比

碧水再生水廠主處理工藝采用三級(jí)AO工藝，深度處理采用高效沉淀+超濾+紫外消毒工藝，出水中8萬m3/d作為再生水回用，另外10萬m3/d作為河道補(bǔ)給水源。污泥處理采用低溫風(fēng)冷干化，污泥處理量為200t/d（含水率80%）。另外，該廠采用生物除臭技術(shù)，最大程度控制臭氣排放，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中大氣污染物排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程圖

2. 生態(tài)綜合體

“生態(tài)綜合體”是由自然生態(tài)系統(tǒng)、人類系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)、居住系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)五大要素，通過系統(tǒng)的組合構(gòu)筑在一個(gè)特定區(qū)域的人居環(huán)境體系。在此體系中，突出強(qiáng)調(diào)了自然生態(tài)與人類生活的和諧統(tǒng)一。傳統(tǒng)地上污水處理廠因臭味和噪聲等問題，嚴(yán)重降低周邊區(qū)域的利用價(jià)值，不符合城市生態(tài)綜合體的理念。碧水下沉式再生水廠通過模式創(chuàng)新，將污水處理設(shè)施與地上生態(tài)環(huán)境有機(jī)結(jié)合，將污水廠的“負(fù)價(jià)值”轉(zhuǎn)換為“正價(jià)值”，打造以下沉式再生水廠為核心的新型“生態(tài)綜合體”。

2.1

生態(tài)綜合體的建設(shè)原則

針對(duì)城市建成區(qū)內(nèi)和建成區(qū)外的不同功能，下沉式再生水廠地上區(qū)域的功能設(shè)計(jì)也有所區(qū)別。城市建成區(qū)內(nèi)再生水廠的地上部分應(yīng)承接服務(wù)城市內(nèi)部周邊區(qū)域的功能，為周邊居民和游客提供公共空間，強(qiáng)調(diào)其社區(qū)友好性，注重居住、商業(yè)與旅游區(qū)的互補(bǔ)和縫合，將其打造成集下沉式再生水廠、市政基礎(chǔ)設(shè)施、商業(yè)街區(qū)、主題公園、相關(guān)科技展館及公益體育于一體的綜合體。

而城市建成區(qū)外下沉式再生水廠的地上部分，因地域面積相對(duì)較大，適宜打造為環(huán)境優(yōu)美的濕地公園和素質(zhì)拓展為主的景觀，為居民及游客提供旅游場所的同時(shí)，還能夠進(jìn)一步提升水質(zhì)。設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)與周邊用地功能的和諧，充分利用當(dāng)?shù)丨h(huán)境優(yōu)勢(shì)，突出生態(tài)內(nèi)涵；需構(gòu)造公共景觀空間和活動(dòng)空間，讓游人在行為與視覺上參與其中，樂在其中，同時(shí)應(yīng)關(guān)注一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2

碧水生態(tài)綜合體的建設(shè)

碧水生態(tài)綜合體區(qū)域北臨梨園南街，西側(cè)為臨河里路，南側(cè)為磚廠北街，東北至六環(huán)西輔路，綜合總面積約56.6hm2，其中心區(qū)域用于建設(shè)文化休閑區(qū)，周邊區(qū)域用于建設(shè)人工濕地區(qū)，如圖3所示。

圖3 碧水生態(tài)綜合體效果圖

文化休閑區(qū)包括兒童游樂區(qū)、運(yùn)動(dòng)休閑區(qū)、林下植物觀賞區(qū)、疏林草坡休閑區(qū)和生態(tài)景觀湖。在該休閑區(qū)建設(shè)水環(huán)境科技創(chuàng)新基地，集水環(huán)境科普教育、科技創(chuàng)新高地和成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)于一體，為北京市水環(huán)境治理提供科技支撐的同時(shí)，兼具市政基礎(chǔ)設(shè)施等功能，與周邊居住、工商業(yè)和旅游功能區(qū)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。

在休閑區(qū)的周邊范圍建設(shè)人工濕地區(qū)：潛流濕地通過植物根系和填料層中生物膜的作用，有效去除水中的COD、SS和重金屬等污染物；表流濕地與潛流濕地聯(lián)通，在豐富地表景觀的同時(shí)進(jìn)一步提高了尾水深度凈化程度。

碧水生態(tài)綜合體的建設(shè)主要體現(xiàn)為以下三方面，如圖4所示。

圖4 碧水生態(tài)綜合體物質(zhì)、能量及信息循環(huán)示意圖

（1）物質(zhì)循環(huán)

碧水再生水廠再生水產(chǎn)量為8萬m3/d，可供廠區(qū)及地上建筑使用；另外10萬m3/d作為河道補(bǔ)給水源，其中潛流濕地過濾5萬m3/d，2萬m3/d可用于湖區(qū)補(bǔ)水，3萬m3/d可用于政府景觀用水。同時(shí)，根據(jù)海綿城市理念，生態(tài)綜合體總面積全部作為城市生態(tài)蓄水排洪濕地，用于緩解城市短時(shí)間積水問題。另外，碧水下沉式再生水廠產(chǎn)生的污泥經(jīng)無害化、穩(wěn)定化處理后，可作為園林土壤改良劑等進(jìn)行資源化利用。這充分體現(xiàn)了水與污泥在生態(tài)綜合體中的循環(huán)利用。

（2）能量利用

碧水下沉式再生水廠采用水源熱泵技術(shù)，不僅滿足廠區(qū)內(nèi)的制冷與采暖需求，還可為地上建筑供給能量，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)綜合體中能量的循環(huán)。同時(shí)，碧水再生水廠通過合理設(shè)計(jì)充分利用自然采光，從而可節(jié)省廠區(qū)照明用電。

（3）信息傳遞

在該區(qū)域建設(shè)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)人類活動(dòng)和自然變化制定應(yīng)急機(jī)制，通過調(diào)控廠內(nèi)各處理系統(tǒng)進(jìn)而調(diào)整污水處理量、尾水補(bǔ)給量、中水回用量等指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞互聯(lián)。

通過下沉式再生水廠以及地上空間內(nèi)濕地、科普基地和人文景觀等建設(shè)，構(gòu)建了碧水生態(tài)綜合體的物質(zhì)循環(huán)、能量利用和信息傳遞，不僅有效利用了下沉式再生水廠高品質(zhì)出水、污泥和能源產(chǎn)出，并且與周邊居住、工商業(yè)和旅游功能區(qū)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型、土地節(jié)約型、資源利用型的城市新型再生水廠建設(shè)。

（本文詳細(xì)內(nèi)容參見2017年5月《中國給水排水》第10期 “北京碧水下沉式再生水廠升級(jí)改造及生態(tài)綜合體建設(shè)”，作者：侯鋒1,2，王凱軍1，邵彥青2，薛曉飛2，龐洪濤2，郭媛媛2，李朋2，曹效鑫2，1.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京100084；2.信開水環(huán)境投資有限公司，北京101101）

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