于都工業(yè)園區(qū)半地下式污水處理廠工程設(shè)計(jì)研究

摘要：本研究旨在設(shè)計(jì)一座半地下式污水處理廠，滿足江西省贛州市于都工業(yè)園區(qū)的污水處理需求。該工程采用預(yù)處理、主處理及污泥處理工藝，提高污染物去除效率，并考慮設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性與先進(jìn)性。同時(shí)，提出合理的工程布局、安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制以及運(yùn)行管理策略和應(yīng)急預(yù)案。結(jié)果顯示，該設(shè)計(jì)能有效處理污水，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，并具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：半地下式；污水處理廠；工程設(shè)計(jì)；環(huán)境影響

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）12-0-0367

Research on Design of Semi-Underground Sewage Treatment Plant in Yudu Industrial Park

RAO Dingkai1， LI Dongsong2， LIU Xuemei3

（CSD Water Service Co.， Ltd.， Beijing 100000， China）

Abstract： This study aims to design a semi-underground sewage treatment plant to meet the sewage treatment needs of Yudu Industrial Park， Ganzhou city， Jiangxi province. The project adopts pretreatment， main treatment and sludge treatment processes to improve the removal efficiency of pollutants， and considers the economy and advanced nature of equipment. At the same time， reasonable project layout， safe structure design， construction quality control， operation management strategy and emergency plan are proposed. The results show that the design can effectively treat the sewage， reduce the impact on the surrounding environment， and has good economic benefits.

Keywords： semi-underground; sewage treatment plant; engineering design; environmental impact

隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，江西省贛州市于都工業(yè)園區(qū)（以下簡(jiǎn)稱于都工業(yè)園區(qū)）產(chǎn)生的污水量日益增加，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。傳統(tǒng)的污水處理設(shè)施通常占地面積大且效率不高，存在較大的環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)效益問題[1]。本研究旨在設(shè)計(jì)一種高效、節(jié)約空間的半地下式污水處理廠，以解決于都工業(yè)園區(qū)的污水處理問題。通過深入分析污水處理工藝，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，本項(xiàng)目不僅注重污染物的高效去除，還強(qiáng)調(diào)資源回收和環(huán)境影響的最小化[2]。半地下式設(shè)計(jì)能夠有效減少土地使用，同時(shí)降低污水廠對(duì)周邊環(huán)境的影響。

1 半地下式污水處理廠工程設(shè)計(jì)

半地下式污水處理廠工程設(shè)計(jì)考慮了污水處理的效率、資源的綜合利用以及減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。半地下式構(gòu)造能夠節(jié)約土地資源，降低建設(shè)成本，同時(shí)減少對(duì)周邊環(huán)境的影響[3]。

1.1 工程設(shè)計(jì)流程

污水處理工藝流程如圖1所示，不僅能夠有效處理污水，還能夠最小化廢物對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。該半地下式污水處理廠工程設(shè)計(jì)通過創(chuàng)新的預(yù)處理、主處理及污泥處理工藝，高效解決工業(yè)園區(qū)污水處理問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境影響的最小化，展現(xiàn)資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要價(jià)值。

1.1.1 預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)

預(yù)處理工藝通過粗格柵、細(xì)格柵、沉砂池等步驟去除大顆粒雜質(zhì)和部分有機(jī)物，減輕后續(xù)工藝負(fù)擔(dān)并提高處理效率[4]。這些措施能夠延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低維護(hù)成本，是確保污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

1.1.2 主處理工藝設(shè)計(jì)

主處理工藝采用厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）工藝結(jié)合高效沉淀、臭氧氧化等技術(shù)，有效降解有機(jī)物質(zhì)并同步除磷、除氮，確保出水達(dá)標(biāo)且適合中水回用。主處理工藝設(shè)計(jì)滿足高標(biāo)準(zhǔn)要求，節(jié)約水資源費(fèi)用與再生水利用成本，展現(xiàn)資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要價(jià)值。

1.1.3 污泥處理與處置工藝設(shè)計(jì)

污泥處理過程包括濃縮、消化產(chǎn)沼、脫水和干燥，最終實(shí)現(xiàn)安全處置或資源化利用。濃縮通過減少污泥體積來降低成本；消化產(chǎn)沼過程中，采用厭氧消化技術(shù)，在控制好溫度、pH值等條件下促進(jìn)特定菌群的生長(zhǎng)繁殖，微生物分解有機(jī)物并產(chǎn)生沼氣作為可再生能源；脫水和干燥進(jìn)一步減少水分含量，便于運(yùn)輸且有助于防止二次污染。

1.2 關(guān)鍵設(shè)備選型及配置

1.2.1 設(shè)備選型原則

在半地下式污水處理廠工程設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵設(shè)備的選型遵循經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及先進(jìn)性原則。經(jīng)濟(jì)性要求高成本效益，實(shí)現(xiàn)低投資、低運(yùn)行成本和較長(zhǎng)的使用壽命；可靠性強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行、低故障率，需考量制造工藝、材料質(zhì)量及技術(shù)支持；先進(jìn)性指采用高新技術(shù)，確保滿足未來處理需求，包括高效率、高自動(dòng)化程度以及操作簡(jiǎn)便。

1.2.2 主要設(shè)備配置方案

在半地下式污水處理廠的工程設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵設(shè)備的選型和配置必須滿足特定的工程需求，確保整個(gè)污水處理過程高效、穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)。

一般工程需求的設(shè)備配置方案如下。第一，預(yù)處理階段包括自動(dòng)清潔的粗格柵、細(xì)格柵和旋流沉砂池。粗格柵攔截大型漂浮物，細(xì)格柵去除小懸浮物，沉砂池有效去除砂粒，減少后續(xù)設(shè)備磨損。第二，主處理階段包括配備微孔曝氣系統(tǒng)的活性污泥曝氣池以及設(shè)計(jì)合理的二次沉淀池，確保處理效率和污泥沉降。第三，污泥處理及處置階段采用高效污泥濃縮機(jī)、厭氧消化池、高性能脫水機(jī)，以減少體積、穩(wěn)定有機(jī)物并高效脫水。第四，控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制污水處理過程，確保穩(wěn)定高效運(yùn)行。安裝在線監(jiān)測(cè)儀表如流量計(jì)、pH計(jì)和溶解氧儀，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)整工藝參數(shù)。第五，輔助設(shè)施包括安裝通風(fēng)與除臭系統(tǒng)以改善廠區(qū)環(huán)境，配置應(yīng)急處理和備用設(shè)備以確保連續(xù)運(yùn)行[5]。

1.3 工程布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.3.1 總體布局規(guī)劃

在半地下式污水處理廠的設(shè)計(jì)中，總體布局規(guī)劃確保了工藝流程的合理性和效率。本工程將主要處理單元置于地下，以減少對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)在地面上構(gòu)建輔助設(shè)施和綠化公園，實(shí)現(xiàn)空間優(yōu)化和環(huán)境美化的雙重目標(biāo)。通過多層布局和緊湊設(shè)計(jì)，減少能耗、管道長(zhǎng)度及占地面積。這種設(shè)計(jì)不僅預(yù)留了充足的操作空間和通道，方便設(shè)備安裝和維護(hù)，而且有效減少了噪聲和異味的影響，確保安全規(guī)范并優(yōu)化交通路線。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)整合式處理方法，將所有處理單元整合在一個(gè)生物箱體中，體現(xiàn)緊湊型特點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)公園式綠化效果。這種設(shè)計(jì)符合防洪要求，確保尾水自流排放至于都河，且完全符合于都工業(yè)園的環(huán)境規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

1.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在半地下式污水處理廠設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須確保安全性，考慮水流、化學(xué)物質(zhì)處理負(fù)荷和抗震能力，保持穩(wěn)定性和防滲漏性。同時(shí)，注重經(jīng)濟(jì)性，采用成本效益高的設(shè)計(jì)材料如預(yù)應(yīng)力混凝土，減輕質(zhì)量、提高耐久性，降低維護(hù)成本。

2 工程運(yùn)行管理與效果評(píng)估

2.1 運(yùn)行管理策略

在半地下式污水處理廠的日常運(yùn)行管理中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括監(jiān)控處理效果、維護(hù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和優(yōu)化操作流程。監(jiān)控處理效果涉及實(shí)時(shí)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)如化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）等，確保達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。維護(hù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)包括定期檢查關(guān)鍵設(shè)備，如曝氣系統(tǒng)、污泥脫水機(jī)，預(yù)防故障并及時(shí)維修。優(yōu)化操作流程則需根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)調(diào)整工藝參數(shù)，如曝氣量、回流比例，提高處理效率。

2.2 環(huán)境影響評(píng)價(jià)

2.2.1 出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況

工程實(shí)施后出水水質(zhì)是評(píng)估污水處理廠性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。通過分析主要污染物的濃度，可以確定處理后的水是否達(dá)到國(guó)家或地方規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)有COD、BOD、總懸浮固體（Total Suspended Solids，TSS）、氨氮（NH3-N）和總磷（Total Phosphorus，TP）等。水質(zhì)排放數(shù)據(jù)如表1所示。

表1結(jié)果顯示，于都工業(yè)園區(qū)半地下式污水處理廠的出水水質(zhì)在COD、BOD、TSS、NH3-N和TP等關(guān)鍵指標(biāo)上均優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，證明該廠污水處理效果顯著，有效改善了水質(zhì)。

2.2.2 周邊環(huán)境影響分析

環(huán)境影響評(píng)價(jià)還包括對(duì)周邊環(huán)境的物理影響，如噪聲和異味。半地下式設(shè)計(jì)本身有助于減少這些影響，但仍需具體評(píng)估，以確保所有環(huán)境指標(biāo)都符合當(dāng)?shù)匾?guī)定。通過模擬仿真測(cè)試，環(huán)境影響數(shù)據(jù)估算如表2所示。

通過表2數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)該半地下式污水處理廠在環(huán)境影響方面也達(dá)到了較高的標(biāo)準(zhǔn)。此外，通過持續(xù)監(jiān)測(cè)和定期評(píng)估，可減少污水處理廠對(duì)環(huán)境的影響。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

對(duì)于半地下式污水處理廠，經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)估是其可持續(xù)運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵因素之一。這涉及工程的初始投資成本、運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用以及長(zhǎng)期運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。經(jīng)估算，該半地下式污水處理廠初始投資成本為5 000萬元，年運(yùn)營(yíng)成本為800萬元，預(yù)期壽命為20年，投資回收期為6.25年，之后將開始產(chǎn)生正的經(jīng)濟(jì)收益。此外，由于采用了高效的處理技術(shù)和資源回收措施，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較低，有助于提高整體的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)論

半地下式污水處理廠項(xiàng)目為于都工業(yè)園區(qū)帶來有效的污水處理方案，突出了資源高效利用與環(huán)境友好。創(chuàng)新的預(yù)處理、主處理及污泥處理技術(shù)提高了處理效率，兼顧經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保。項(xiàng)目的整體布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮安全、節(jié)能及環(huán)保，確保了穩(wěn)定和高效運(yùn)行。通過合理的運(yùn)行管理和應(yīng)急措施，保證了系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，且對(duì)周邊環(huán)境影響甚微。經(jīng)濟(jì)效益分析顯示，該項(xiàng)目有巨大的推廣潛力，為污水處理領(lǐng)域提供了可持續(xù)發(fā)展的新參考。

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作者簡(jiǎn)介：饒定凱（1992—），男，安徽池州人，工程師。研究方向：市政環(huán)保設(shè)計(jì)。