全地下式市政污水處理廠的設計和應用

摘要：在建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的過程中，優(yōu)化市政污水處理廠各方面內容，可以切實提供污水處理效果、成本，同時節(jié)約土地資源、美化地面景觀，降低各方面污染。根據這一規(guī)劃設想，提出了全地下式污水處理廠，但目前并沒有出臺有針對性的設計標準，運行管理規(guī)范也沒有形成，還需要得到不斷實踐。

關鍵詞：全地下式污水處理廠;建筑設計;調蓄池;節(jié)能降耗

一、全地下式市政污水處理廠的設計要點

十九大后國家對污水處理系統(tǒng)提出了更高的標準和更為嚴格的要求，各地區(qū)的污水處理計劃都發(fā)生了改變。以上海地區(qū)為例，要求全市污水處理率達到90%以上，但是上海現有的污水處理廠已經達到了最大規(guī)模，想要滿足污水處理需求，切實保證污水處理效果，就要引入全新的污水處理設施。在過往的污水處理廠設計案例中也曾利用過地下空間，但全地下式污水處理廠項目相對較少。國內目前現有的全地下式污水處理廠大多屬于二類三級工程，建筑面積在2600m2～3600m2范圍內，日處理量在100000m3～200000m3，還需要得到進一步提升。在實際設計過程中，要做到以下設計要點：第一，合理規(guī)劃建筑空間;第二，提高建筑的防火抗爆性能;第三，全面優(yōu)化建筑排水管道;第四，地下防水設施。

二、全地下式市政污水處理廠的實際案例

2.1工程概況

以某地區(qū)的市政污水處理廠項目為例，綜合考慮當地的實際情況，最終選擇了全地下式布置形式，污水處理廠總面積達115km2。作為中國大型城市之一，該項目位于外環(huán)線，周邊緊鄰居民住宅區(qū)，最近的小區(qū)距離此地只有200m，采用此種布置形式，可以有效降低設施運行過程中對周邊環(huán)境的影響，也不會破壞現有的綠色用地，在建設過程中還可以將污水處理設施和地面公共綠地、水管體系、建筑設施之間進行有機結合。

2.2應用方式

根據對該地區(qū)污水情況進行調查，預計總規(guī)范為55萬m3/d～60萬m3/d，一期工程建設規(guī)模為40萬m3/d，為了進一步降低雨季溢流污染，避免出現二次污染，還額外設置了系統(tǒng)蓄水池，容積為15萬m3。根據當地對污水處理的標準來看，出水水質要達到一級A類標準，其中氨氮、總磷等參數要達到Ⅳ，污泥中含水量則要控制≤40%，臭氣方面也要按照地方標準進行處理。相比較地上污水處理廠而言，地下污水處理廠需要考慮的內容較多，建設標準、規(guī)程規(guī)模也要盡可能地提高。在充分考慮多方面需求的基礎上，科學確定處理工藝，完成平面布置和豎向設計，真正實現節(jié)能降耗、智能化運行系統(tǒng)設置。

在處理工藝的選擇上，需要綜合考慮地區(qū)實際情況、進水水質特點以及污水處理要求，該全地下式污水處理廠針對污水采用AA0工藝，污泥則采用低溫真空脫水干化工藝。第一，污水處理工藝，具體流程為“預處理+二級生物處理+混凝沉淀+反硝化過濾”。首先，利用初沉池截留部分無機物質，以此可以有效降低進水SS濃度，保證生物處理設施正常運行。其次，利用AAO生反池配合二沉池完成生物處理，具體池型分區(qū)需要根據生反池進水點、內回流點以及各點之間進水比例進行調整，以此實現三種模式之間實現切換運行。表面負荷取值為1.18m3（/m2·h），相比較常規(guī)的設計情況來看，可節(jié)約30%用地。再次，采用高效沉淀池、反硝化深床濾池，進一步提高去除效果，確保出水穩(wěn)定在最低排放標準上，實現高處理效率、高水力負荷、出水穩(wěn)定的污水處理工藝。最后，利用紫外線和次氯酸鈉進行消毒，切實保證消毒效果。第二，污泥處理工藝。該全地下式污水處理廠中選擇了低溫真空脫水干化工藝，將污泥含水率降至40%以下后集中外運。相比較其他污泥處理技術而言，這種技術本身具備有節(jié)能集約化特點，不僅如此，在處理過程中，臭氣排放較少、運行管理簡單，至少減少了67%的污泥外運量，對外環(huán)境的影響降至最低。

2.3具體設計

2.3.1平面布局

結合地區(qū)實際情況，北側地區(qū)上部擬建設公共綠地，因此在該地區(qū)采用一體化集約化的污水處理箱體設施，并在頂部進行加蓋處理，由西向東依次為預處理區(qū)及污泥處理區(qū)、生物處理區(qū)和深度處理區(qū)。考慮到人員車輛檢出、通風逃生等運行管理方面的需求，在地上也布置了一定的附屬設施，選擇了四個獨立的區(qū)域作為主要出入口，避開公共綠地。圍場河擬圍繞著北側污水處理箱體進行布設。南側則作為生產管理區(qū)、出水區(qū)以及其他遠期工程用地。利用信息技術對該布置方式進行模擬后，可以看出該種布置形式效果較優(yōu)，衛(wèi)生條件和景觀效果均相對較優(yōu)。

2.3.2豎向設計

豎向設計上綜合考慮到了工程投資、工程安全等方面的需求，地面設計標高為4.50m，一體化箱體的豎向布置上，以箱體頂標高高于周邊道路1m為標準進行設計，將箱體分兩層設計，一層為操作層，主要為框架結構，頂部覆土厚度為1.5m;二層為水處理層，主要為鋼筋混凝土水池結構。在滿足綠化景觀設計的基礎上，適當提高豎向布置高程，可以進一步節(jié)省工程造價，同時提高工程實施運行的安全性。

2.3.3局部細節(jié)

第一，除臭通風。該全地下式污水處理廠采用了混合式除臭工藝，針對高濃度臭氣采用“生物滴濾+改良式生物過濾+活性炭吸附”的方式進行除臭，而低濃度臭氣則采用活性炭和離子法進行除臭設備。第二，采光照明，設置了采光井和光導照明裝置，最大程度利用室外自然光線滿足照明需求，其中光導照明系統(tǒng)可以和地面綠化照明景觀實現配合，不僅可以優(yōu)化能源利用，還可以最大限度節(jié)約電能。對于地下空間而言，應急照明的設置極為重要，備用時間不能夠低于90min。第三，消防安全。該全地下式污水處理廠設置了12個防火分區(qū)，面積≤2000㎡，同時還設置了噴淋系統(tǒng)以及安全出口。地下空間內所有的電纜和風管均采用的是高耐燃物品，如阻燃電纜、難燃玻璃鋼，切實滿足消防需求。

三、總結

綜上所述，全地下式污水處理廠可以最大程度減少污水處理過程中給周邊環(huán)境帶來的負面影響，同時也能夠緩解土地資源緊張的問題。在建設項目的過程總，綜合考慮建設定位，采用高標準的處理工藝，對除臭通風、采光照明、消防安全、防腐耐久、節(jié)能降耗等方面進行優(yōu)化，實現全地下式污水處理廠穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻：

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[2]高杰.城市地下污水處理廠工程的照明設計[J].中國照明電器，2019（11）：24-27.

（作者單位：中油遼河工程有限公司環(huán)境工程所）

作者簡介：韓旭（1988.2.3），性別：男;籍貫：遼寧省大洼縣;民族：漢;學歷：本科、學士;職稱：中級工程師;職務：設計員;研究方向：給排水。