污水處理廠土地的“準棕地”改造模式
城鎮污水處理廠是城市水污染防治的最后一道防線，是維護和促進國民經濟發展、提高人們生活質量的重要市政基礎設施之一。然而，隨著城市化進程的發展，土地資源日益緊缺，現有污水處理設施的布局與規模已逐漸難以適應城市的發展，尤其是發展空間預留不足，使污水處理廠的擴建受到限制，污水處理廠土地利用關系到污水處理設施建設的社會效益、經濟效益、環境效益能否達到最佳，關系到城鎮經濟、資源、環境的協調發展。因此，如何合理利用污水處理廠土地資源對城市的可持續發展具有重大而深遠的意義。
一、“準棕地”概念
“棕地”，最早是在1980年美國《環境應對、賠償和責任綜合法》中提出的概念，但相對成熟的是美國環境保護局1994年的定義：棕地是被遺棄，閑置或不再使用的前工業和商業用地及設施，這些地區的擴展或再開發會受到環境污染的影響，也因此變得復雜。相對而言，英國對棕地的定義范圍要廣一些。根據英國規劃法，棕地是相對于綠地的一種規劃上的術語。綠地一般指不能用于開發和建造的，覆蓋有綠色植物的土地。棕地則指曾經用于開發建造，但是又被遺棄的荒地，無論受污染與否。因此，根據以上定義，可以提煉出棕地的兩個特點：環境污染與閑置。對于污水處理廠而言，由于行業的特殊性，其土地的占用面積一般都較廣，雖不致荒廢，但閑置地確實也較多，而少量的環境污染則是不可避免的問題。所以提出一個新的概念，“準棕地”—對于已開發利用并正在運行的污水處理廠用地，其土地性質接近“準棕地”。
二、污水處理廠土地的“準棕地”改造模式
作為準棕地的污水處理廠，其土地利用模式與棕地的再開發土地利用模式存在相似，也存在不同。根據棕地再生利用因素的不同，在一定程度上可以把棕地的再開發利用中效益良好的模式運用到污水處理廠準棕地的土地利用中。主要包括生態美化型(如：空間綠化、備用地生態保護及人工生態環境建設)、社會服務型(如：公園、運動場、環保宣傳教育基地、科研場所)、廠區能源綜合利用型(如：光伏發電、風能、污水源熱泵、生物產氣設施)及行業交互協作型(停車場、數據中心、廢棄物預處理設施、應急設備儲藏區域)等四種改造模式。
1.生態美化型
污水處理廠的生態美化是指污水處理廠可通過空間綠化(地面綠化、高空綠化)、備用占地生態保護、人工生態環境建設(如人工濕地、生態修復、植樹造林)等措施充分綠化占地，營造環保、和諧的自然環境。
上海吳淞污水處理廠始建于1988年，1990年建成投入運行，至今已有二十余年。占地104畝，服務范圍東起長江、黃浦江，西至同濟路;南起蘊藻洪，北至寶林路、密山路(即原新市河所處的位置)，服務面積約720ha，服務人口約20萬人，設計規模4萬m3/d。隨著城市化進程的加快，原本位于郊區的吳淞污水處理廠慢慢地被逐漸增多的住宅包圍。為有效避免產生“鄰避”效應，同時響應上海市水質提標的號召，上海首座采FCR—植物園式生態污水處理廠誕生。
FCR(foodchainreactor)，即食物鏈反應器污水處理技術。該工藝是由一系列串聯布置的生化反應器組成，利用生化反應器中的固定生物膜和懸浮生物降解進水中的污染物質。FCR新工藝不但使得污水處理廠占地面積比傳統活性污泥法減少60%以上，運營成本少30%以上，同時還具有耐沖擊負荷、污泥產量少以及同步實現除臭和景觀改造等特點。植物根須結構作為生物膜載體，不但使系統中微生物的多樣性大幅提高(生物種類較活性污泥中多3-4倍)，還創造出了一個高度穩定、適應污水負荷意外變動的處理系統，使得污水處理廠對周邊環境影響降到最低。此外，位于溫室內的“植物園式設施”替代了“水泥建筑群式”的傳統污水處理廠，更使建筑設施與城市景觀的自然結合，成為周邊居民的城市后花園。
上海吳淞污水處理廠BIM設計效果圖
2.社會服務型
污水處理廠的社會服務是指污水處理廠的土地可用于休閑娛樂(如公園、運動場、高爾夫練習場等)、環保宣傳教育基地、科研場所(如現場中試基地)等用途。在污水處理廠內根據準棕地的不同情況，提供相應社會服務場地，不僅可以使資源再利用，而且根據服務性質的不同，可以為污水處理廠從中獲取一定經濟收益。
臺北迪化污水處理廠為臺灣最大的二級污水處理廠，占地達7.8公頃。主要處理從臺北盆地到基隆河、新店溪及大漠溪三大主要河川并延伸至沿線鄉鎮城市收集的污水中無法容納的超量污水。廠內絕大部分設施都建在地下，迪化污水處理廠始建于1980年，原來是簡易處理污水的一級處理廠，1998年開始，歷時8年改建成擁有二級污水處理能力的設施。提高污水處理廠污水處理容量平均35.6萬m3/d，最大流量47.9萬m3/d，出水要求BOD≤20mg/L，SS≤20mg/L。
以“準棕地”化改造模式分析，臺北迪化污水處理廠的改建屬于最典型的社會服務模式。它在廠內附設休閑運動公園，共分為五區，分別為休閑活動區(包括兒童游戲區、溜冰場、大草坪活動區污水處理流程展示解說廣場等)、運動區(包括壘球場、網球場和籃球場)、人口廣場區(包括運動雕塑廣場、公園植物解說園、社區廣場等)、停車場區及溫水游泳池區，并有三座人行路橋串聯兩側的河濱公園，形成廣大的帶狀休憩空間提供民眾使用;迪化污水處理廠除設置休閑運動公園外，并結合當地文化背景與鄰近歷史古跡相呼應，設有公共藝術空間，營造出“北大同新世界”的風貌。
臺北迪化污水處理廠
在我國國內，將污水處理廠內準棕地根據社會服務的功能進行綜合再利用的案例大多基于污水處理廠內構筑物大部分或全部采用地下式建設，或者在污水處理廠內有大面積的預留用地。因為社會服務型綜合利用模式本身就要求了污水處理廠內應有大面積土地可以提供使用社會服務型綜合利用模式改造。與此同時，該種綜合利用模式建成后，其服務人口數量也將較其他三種綜合利用模式多。
3.廠區能源綜合利用型
污水處理廠的污水和污泥中蘊含著豐富的能源，且污水處理廠具有規劃密度低、光照充足的特點，適合通過空間或廢棄資源的綜合利用進行新能源開發。例如利用廠區構筑物、空地等區域，開發太陽能(光伏發電)和風能等新能源綜合利用系統，并設置污水源熱泵、生物產氣設施(如厭氧消化)等能源回收設施。
臺州污水處理廠，污水處理能力為15萬m3/d，主要處理臺州市和椒江區的生活污水和工業廢水以及巖頭化工區的醫化廢水。該污水處理廠一級污水管網50多公里，服務面積14km2。該污水處理廠分兩期建設，一期污水處理能力5萬m3/d，二期污水處理能力10萬m3/d，以及5萬m3/d的中水處理。該廠對重污染類醫藥化工廢水和城市綜合市政污水采用不同的預處理工藝，實現“分質預處理”。污泥采用機械濃縮脫水，并對距離廠外規劃大道較近、臭味較集中的進水泵池、水解池、化工廢水調節池采用生物濾池法進行臭氣處理。年均耗電1400萬kW˙h。
2015年，臺州污水處理廠完成了光伏發電項目，實現了污水處理廠太陽能的綜合利用。項目建設于臺州污水處理廠屋頂、沉淀池、生化池和接觸池等處，臺州水處理公司光伏發電項目裝機容量共5兆瓦，年發電量600萬度，預定在25年的運營期內總發電量約10556.73萬kW˙h，年均發電量422.2萬kW˙h。項目建成后將帶來巨大的經濟與生態效益，每年能節約凈水約1.688萬t，一年減排二氧化碳0.415萬t，壽命周期內總節約標準煤約4.22萬t。其中，電力主要用于臺州水處理公司污水處理。通過光伏電站，污水處理廠將實現利用可再生清潔能源治理環境污染的愿景，同時通過污水池上土地二次開發利用，充分利用閑置空間。同時，光伏電站建成后，當地污水處理廠也可以享受到光伏發電量的優惠電價，實現了利用優惠電價治理城市污水，提升了污水處理廠的盈利能力。
4.行業交互協作型
污水處理廠在建設之初，一般會考慮二期建設問題而留有部分預留用地，在之后的發展中，部分污水處理廠并沒有完全有效利用該預留地從而使之荒廢變為污水處理廠內的準棕地。在污水處理廠中其他構筑物與構筑物之間也往往有相當空余的土地，為有效利用污水處理廠內的未開發的預留地及其他空余用地，可以采用行業交互協作型的土地綜合利用模式。
污水處理廠可根據周邊環境需求和自身用地情況，將空閑用地租賃，用于行業交互協作，如停車場、數據中心、廢棄物預處理設施、應急設備儲藏區域等。通過對土地的行業交互協作型改造，在應用過程中可以獲得相當的經濟效益，如通過土地租賃等方式定期獲得經濟費用，可以減輕污水處理廠的經濟運營成本，并且也可將資金應用于對工程項目技術的精進及完善。
美國俄勒岡州CaveJunction污水處理廠，最早建于1963年，而后于1998年進行改造以滿足美國環保署(EPA)的一級排放標準。該污水處理廠周邊的土地利用模式主要是以生態休閑類為主。與該污水處理廠相鄰北部有一個面積為58.2英畝的高爾夫球場，在夏季(7月-9月)，該污水處理廠處理后的水經滯留塘進一步處理后作為高爾夫球場園林綠化用水，同時高爾夫球場也為未來污水處理廠改造擴建提供發展空間。另外，其周邊的排放水體可作為休閑垂釣旅游區。
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