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、污泥低溫風冷干化及高效生物除臭等先進處理技術，出水水質(zhì)由《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準提升至北京市地方標準《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標準》（DB11/890-2012）的B級標準。同時，該廠結合地上景觀與市政設施的建設，打造集水質(zhì)凈化、生態(tài)景觀、休閑運動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)境集團董事長兼總裁，研究員，國家環(huán)保部、財政部等部委特聘環(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研究中心主任，北京市再生水水質(zhì)安全保障工程技術研究中心主任，2016年度中國經(jīng)濟論壇創(chuàng)新榜樣。曾獲兩屆中國兩彈元勛鄧稼先青年科技進步獎，在城市污水處理及資源化、水環(huán)境治理方面擁有20余項專有專利技術。從事環(huán)保行業(yè)近三十年，主持BOT、TOT、PPP等項目200余項，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)境治理等多個極具影響力的國家水環(huán)境治理PPP示范項目。

1. 現(xiàn)狀及升級改造概況

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，服務人口70萬，承擔著通州區(qū)84%的污水處理任務。該廠采用美國深池曝氣污水處理技術，存在占地面積大，動力費用高等缺陷。全廠占地面積23 hm2，設計處理規(guī)模為10萬m3/d，設計出水標準為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。

隨著城市發(fā)展，該廠的實際處理水量逐漸上升，與此同時，北京市污水處理廠排放標準也日益嚴格，碧水污水處理廠的處理規(guī)模與出水水質(zhì)已遠不能滿足城市副中心對環(huán)境質(zhì)量提升與高品質(zhì)再生水利用的需求。同時，臭氣、噪聲等問題嚴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改造與擴建工作迫在眉睫。

1.2

碧水再生水廠升級改造工程

碧水再生水廠升級改造工程采用PPP模式，結合現(xiàn)狀污水量及未來污水產(chǎn)量預測結果，提標擴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，出水排放標準從《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準提升至北京市地方標準《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標準》（DB11/890-2012）B級標準。

由于原有碧水污水處理廠已處于城市建成區(qū)內(nèi)，周邊無可用預留用地，因此升級改造工程需在原廠址進行，同時還需保證改造過程中原廠正常運行且出水穩(wěn)定達標排放。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，歷時僅12個月完成主體工程建設。本工程是國內(nèi)同等規(guī)模實施難度最大、出水標準最高、建設速度最快的污水處理廠改擴建項目。新廠建成后，原廠即停止運行。改造前和改造中的碧水下沉式再生水廠如圖1所示。該廠升級改造前后主要指標對比如表1所示。

圖1 改造前和改造中的碧水下沉式再生水廠

表1 碧水再生水廠升級改造前后主要指標對比

碧水再生水廠主處理工藝采用三級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作為河道補給水源。污泥處理采用低溫風冷干化，污泥處理量為200t/d（含水率80%）。另外，該廠采用生物除臭技術，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準》(GB18918-2002)中大氣污染物排放的一級標準。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)的組合構筑在一個特定區(qū)域的人居環(huán)境體系。在此體系中，突出強調(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，嚴重降低周邊區(qū)域的利用價值，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，將污水處理設施與地上生態(tài)環(huán)境有機結合，將污水廠的“負價值”轉(zhuǎn)換為“正價值”，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)綜合體的建設原則

針對城市建成區(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)域的功能設計也有所區(qū)別。城市建成區(qū)內(nèi)再生水廠的地上部分應承接服務城市內(nèi)部周邊區(qū)域的功能，為周邊居民和游客提供公共空間，強調(diào)其社區(qū)友好性，注重居住、商業(yè)與旅游區(qū)的互補和縫合，將其打造成集下沉式再生水廠、市政基礎設施、商業(yè)街區(qū)、主題公園、相關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，還能夠進一步提升水質(zhì)。設計應強調(diào)與周邊用地功能的和諧，充分利用當?shù)丨h(huán)境優(yōu)勢，突出生態(tài)內(nèi)涵；需構造公共景觀空間和活動空間，讓游人在行為與視覺上參與其中，樂在其中，同時應關注一定的經(jīng)濟效益。

2.2

碧水生態(tài)綜合體的建設

碧水生態(tài)綜合體區(qū)域北臨梨園南街，西側為臨河里路，南側為磚廠北街，東北至六環(huán)西輔路，綜合總面積約56.6hm2，其中心區(qū)域用于建設文化休閑區(qū)，周邊區(qū)域用于建設人工濕地區(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)、運動休閑區(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)化平臺于一體，為北京市水環(huán)境治理提供科技支撐的同時，兼具市政基礎設施等功能，與周邊居住、工商業(yè)和旅游功能區(qū)實現(xiàn)互補。

在休閑區(qū)的周邊范圍建設人工濕地區(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進一步提高了尾水深度凈化程度。

碧水生態(tài)綜合體的建設主要體現(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)補水，3萬m3/d可用于政府景觀用水。同時，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，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，實現(xiàn)了生態(tài)綜合體中能量的循環(huán)。同時，碧水再生水廠通過合理設計充分利用自然采光，從而可節(jié)省廠區(qū)照明用電。

（3）信息傳遞

在該區(qū)域建設環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)人類活動和自然變化制定應急機制，通過調(diào)控廠內(nèi)各處理系統(tǒng)進而調(diào)整污水處理量、尾水補給量、中水回用量等指標，實現(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，構建了碧水生態(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，實現(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。

（本文詳細內(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改造及生態(tài)綜合體建設”，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.清華大學環(huán)境學院，北京100084；2.信開水環(huán)境投資有限公司，北京101101）

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