半地下全封閉式污水處理廠應用實例

李曉瑩

（北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100045）

隨著城市發展和技術的進步，污水處理廠的布置形式從初期的全地上式發展到半地下及全地下式[1]。傳統的地上式污水處理廠占地面積較大，景觀效果差，鄰避效應無法解決，對周遭環境的影響等問題也益發突出。全地下式污水處理廠由于可以提高土地資源利用率，可滿足生態環境效益，但是該種水廠建設及運行費用較高，施工難度大，在實際應用中受各地經濟發展水平制約，僅在經濟發達、用地緊張的區域應用較多。半地下式污水處理廠可以綜合地上式及全地下式污水處理廠的特點，投資小，施工方便，兼并景觀效果，適用性更廣。本文結合河北省某地污水處理廠近期工程為例，探討了半地下式全封閉污水處理廠的應用，為同類污水處理廠的建設提供借鑒。

1 項目背景

河北省某地區主城區僅有一座污水處理廠，該污水處理廠現狀占地約62.7 畝，設計處理能力3 萬噸/天，目前基本滿負荷運轉，工藝落后、設備老化，無法滿足增加污水量處理要求。根據該地區發展規劃，該城區橋西片區急需新建一座新的污水處理廠，該污水處理廠近期規模1.5 萬噸/日，遠期規模為3 萬噸/日，總占地面積約2.9ha。

2 工程方案

2.1 設計水量水質

設計水量分別按照城市綜合用水量指標法和不同類別用地用水量指標法對該地區橋西片區的用水量進行預測，取平均值最終確定最高日需水量，最終確定新建污水廠近期規模為1.5 萬噸/日，遠期規模為3 萬噸/日。

該地區主城區的污水基本以生活污水為主，基本不存在可生化性差、難生化降解的廢水，處理完后達標水全部用于當地電廠工業回用。排放標準執行《地表水環境質量標準》GB3838-2002 中IV 類水標準（TN 除外），與河北省《大清河流域水污染物排放標準》（DB13/2795-2018）重點控制區標準相同，見表1。

表1 污水處理廠進出水標準

2.2 主要工藝設計參數

為滿足出水要求，本工程采用如下處理方案：進水→預處理→二級處理→深度處理→消毒處理→出水。工藝采用四段式A2O/A-MBR+臭氧接觸氧化工藝，具備流程短、占地較小、綜合投資省等優點，見圖1。

圖1 水廠工藝流程圖

本工程分期建設，為便于檢修養護，工程分為兩組，其中土建按照3.0 萬m3/d 設施一次性建成，設備按照1.5 萬m3/d安裝其中一組。

2.2.1 粗格柵

本工程采用齒型回轉式格柵除污機。

粗格柵渠共設2 格，單格尺寸為L×B×H=7.9×1.2×9.15m，結構與污水提升泵房合建。粗格柵渠寬1.20m，柵條間隙：b=20mm，柵條寬度8mm。

2.2.2 提升泵房

潛水提升泵數量：3 臺（2 用1 備，按照近期安裝，遠期增加1 臺）流量：Q=710m3/h；揚程：H=10.0m。

2.2.3 細格柵

細格柵采用網孔板回轉格柵除污機，數量：2 套（1 用1備）；格柵寬度：D=1.5m，柵條間隙b=6mm。

2.2.4 曝氣沉砂池

采用曝氣沉砂池，共設1 座，共分兩格，2 格全用，單格設計流量為0.295m3/s，每格寬度為1.8m，有效水深為2.0m。設計停留時間為5min，水平流速為0.06m/s(圖2)。

圖2 四段式A2O/A-MBR 工藝流程圖

2.2.5 精細格柵

采用內進水精細過濾器。精細格柵間內設2 條過水廊道，數量：2 套（1 用1 備）柵寬B=1.7m；柵隙寬b=1 mm。

2.2.6 四段式A2O/A 生化池+MBR 池（圖2）。

2.2.6.1 生化池

設計流量：3.0 萬m3/d，分為兩座生化池，單座規模1.5 萬m3/d。設計水溫10～25℃，冬季水溫按10℃設計。土建按照3.0萬m3/d 一次性建成，設備按照近期1.5 萬m3/d 安裝單座生化池。

2.2.6.2 膜池及膜設備間

設計流量：3.0 萬m3/d，分為兩座，單座規模1.5 萬m3/d,土建按照3.0 萬m3/d 一次建成，設備按照1.5 萬m3/d 單座安裝。單座膜池設膜組件7 組，近期膜組器總數：28 組；運行通量：15.5 L/m2·h；污泥濃度：10g/L。

2.2.7 臭氧接觸池

數量：2 座（近期使用1 座）；臭氧投加量5mg/L，設計停留時間45min；接觸池單池容積468.75m3，接觸池單池尺寸26.1m×5.5m。

2.2.8 臭氧制備間

臭氧總產量為6.26kg/h，濃度25-30mg/l。近期安裝臭氧系統包含2 套3.13kg/h 臭氧發生器制備系統、電源系統、控制系統（1 用1 備，遠期增加1 臺），2 套氣源處理系統，2 套閉路循環冷卻水系統，2 套投加系統，2 套尾氣破壞器及檢測儀表。

2.2.9 接觸消毒池

數量：2 座（近期使用1 座）；接觸池尺寸26.1m×5.5m，接觸池單池有效容積468.75m3，接觸時間：45min。

2.2.10 綜合泵房

消毒接觸池出水由綜合泵房加壓送至西柏坡電廠用水點。

采用立式離心泵數量：3 臺（近期2 用1 備均變頻，遠期增加2 臺）流量：Q=540m3/h，揚程：H=30m 單臺功率：N=75kW。

2.2.11 鼓風機房

空氣懸浮高速離心鼓風機數量：2 臺（近期1 用1 備，遠期增加1 臺）；單臺鼓風機空氣量：Q=75m3/min；出口壓力：8mH2O;單臺功率：N=132kW。

2.2.12 污泥脫水間

采用離心脫水機，離心脫水機設備數量：2 臺（1 用1 備，近期每天工作8h，遠期每天工作16h），設計流量：45.0m3/h,，單臺功率：60kw。

2.2.13 除臭系統(圖3-4)

圖3 污水綜合處理間平面圖

圖4 污水綜合處理間剖面圖

本項目除臭采用全過程除臭+生物除臭，需收集臭氣的構筑物考慮為：粗格柵及污水提升泵房、細格柵間、膜格柵、砂水分離間、污泥脫水間及生化池。

全過程除臭包括微生物強化系統（包括懸浮式生物除臭填料釋放罐和生物能量菌劑）和除臭污泥回流系統。懸浮式生物除臭填料釋放罐采用SUS304 不銹鋼材質，直徑1400mm，高度1200mm。除臭污泥投加泵設置在回流污泥泵池內，將回流污泥送至進水前端。

生物除臭間平面尺寸13.2 m×11.6m。根據需除臭房間的容積及通風次數，確定臭氣流量為：10000 m3/h。

2.3 總平面圖設計

總平面設計根據工藝流程及場地功能要求，對傳統布局方式進行優化和濃縮，并采用流線式布局，從西到東將廠區分為兩部分，即：管理區和生產區。管理區主要建筑物是綜合樓。生產區內容包括一系列集生產管理、生活和生產輔助等不同功能在內的多功能綜合性用房建筑物。廠區建筑物污水綜合處理間屋頂結構層標高均為138.10，屋面上采用覆土厚度1.0米做綠化景觀，構成開放式地面休閑環保廣場，見圖5。

圖5 廠區總平面布置圖

3 設計亮點

3.1 采用半地下式水廠，經濟合理，影響小

本項目采用半地下式水廠，其主要工藝構筑物均為半地下式設計。地上式、地下式以及半地下式的優缺點如表2[2-5]。

表2 污水處理廠構造型式一覽表

可以發現，半地下式水廠可以按花園式標準建設，避免污水處理廠鄰避效應，帶來一定的土地輻射價值，滿足景觀效果；同時，降低了深基坑帶來的施工難度和高昂造價，減輕了運營過程中消防、防腐防爆通風及淹沒帶來的風險。

3.2 土地節約、集約利用，提高國土利用率，改善周邊環境

本項目采用地下式布局方式，從環境、功能出發，遵循“以人為本”的設計原則，建筑物屋面預留了較大面積的綠化，同時配套少量多功能活動場地，為創造生態園林式現代化污水廠奠定了良好的綠色基礎。可有效降低對周邊住宅小區的影響，為周邊居民增添一抹綠色。

3.3 生物除臭+全過程除臭，保證周邊空氣質量

本項目周邊臨近居民住宅樓，對污水廠區域范圍內空氣環境質量較為敏感。結合項目實際情況，綜合考慮技術的可行性和經濟性，采用生物濾池除臭和全過程除臭組合工藝。本除臭系統精簡、占地小、投資運行成本大幅降低，運行穩定、維護簡便。

3.4 穩定可靠的處理工藝

本項目充分結合進水水質特點及出水要求，采用四段式A2O/A-MBR+臭氧接觸氧化工藝，該工藝運行穩定，技術成熟，出水可靠，可以有效保障電廠工業回用水質及水量的需求。

3.5 出水全部回用，有效節水、保水

本項目出水全部用于當地電廠工業回用水，可有效減少水資源浪費現象，多重回用，提高用水效率，達到節約用水的效果。

4 結論

本文以某地區主城區半地下式污水處理廠為例，探討了該類水廠在市政污水處理的應用。該水廠為半地下全封閉式污水處理廠，近期規模1.5 萬噸/日，遠期規模為3 萬噸/日，采用了四段式A2O/A-MBR+臭氧接觸氧化工藝，出水水質達到《大清河流域水污染物排放標準》（DB13/2795-2018）重點控制區標準，出水全部用于當地電廠工業回用水，實現有效節水。本項目構筑物布置緊湊，屋頂設置大量綠化及少量活動場所，與周遭景觀完美融合，采用成熟可靠的除臭工藝，有效解決了污水廠周邊空氣質量差的詬病，污水處理工藝技術穩定，處理效果好，投資可控，運行管理方便，可為類似污水處理廠設計提供借鑒。