廣州市政總院王廣華：地下式污水廠的建設(shè)與創(chuàng)新（一）關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

水處理網(wǎng)訊:近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)及城市化建設(shè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)城市在2000年前后建設(shè)的數(shù)百座污水處理廠面臨被城市發(fā)展區(qū)域包圍，成為“城中廠”。同時，傳統(tǒng)的地上式污水處理廠面臨著占地面積大，臭氣、噪聲污染，對周邊環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，降低土地綜合價值等問題，污水廠選址建設(shè)成為了城市中心城區(qū)污水系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。

地下式污水廠應(yīng)運(yùn)而生

公共設(shè)施地下化是國際大城市規(guī)劃發(fā)展的重要方向之一。污水處理廠的地下化構(gòu)建了污水處理功能、生態(tài)功能和諧共存的綜合體，將成為城市污水處理系統(tǒng)建設(shè)的新趨勢和新需求，是解決地面式污水處理廠環(huán)境影響問題的有效途徑。

目前，世界上10多個國家穩(wěn)定運(yùn)行的地下式污水處理廠有200余座，其中以芬蘭、瑞典、韓國、日本等國家應(yīng)用最多。

我國也有50多座地下式污水處理廠處于穩(wěn)定運(yùn)行中，取得了較好的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

地下式污水處理廠的特點(diǎn)

地下式污水處理廠的高性價比主要體現(xiàn)在集約用地，廠區(qū)景觀好，對周邊環(huán)境影響小等方面，是突破稀缺性土地資源的內(nèi)在需要。

（1）占地小

例如京溪地下污水廠單位水量占地指標(biāo)為0.18m²/m³，單位占地僅為傳統(tǒng)地上式的1/5。

（2）隔臭

池體加蓋除臭，再加之地下箱體密封，雙重封閉隔離和多重除臭根本解決常規(guī)地面惡臭問題。

（3）隔音

雙重封閉隔離，處理車間噪音得到控制。

（4）地面景觀好

地面沒有傳統(tǒng)地上式所常見的眾多污水池、構(gòu)筑物，換之為園林、綠地、水景等花園環(huán)境，徹底顛覆人們對污水廠的表觀認(rèn)識。

（5）與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)

地面空氣、噪音、景觀環(huán)境大大改善，周邊環(huán)境大大受益，實(shí)現(xiàn)污水處理市政設(shè)施與周邊城市環(huán)境的最大相容性。

（6）提高區(qū)域整體開發(fā)綜合價值

良好地面景觀環(huán)境輻射周邊土地受益，提升城市區(qū)域價值。地下、地面土地利用效率提升，大大加強(qiáng)人的參與性、親和性，進(jìn)而改善廠外周邊環(huán)境，盤活周邊土地價值。地下污水廠可以完全融入城市開發(fā)，與城市公園、市民休閑娛樂、運(yùn)動場地、市政公交、社會停車等設(shè)施有機(jī)結(jié)合，徹底改變?nèi)藗冞^去對污水處理廠避之不及的固有觀念，利于城市區(qū)域整體開發(fā)，其綜合價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)污水處理廠本身的治污價值。

然而，地下式污水處理廠開挖基坑較深，施工難度也相對地上和半地下污水處理廠大，工程投資費(fèi)用和運(yùn)營費(fèi)用也偏高。

因此，地下式污水處理廠適應(yīng)于：

（1）適應(yīng)于城市快速發(fā)展的土地稀缺城區(qū)必須“見縫插針”新增污水處理廠

發(fā)展迅猛、規(guī)劃滯后造成城市上游必須新增污水處理廠，污水分散處理成為一種新的趨勢，面對土地稀缺，“被動”采用地下污水廠方案可能是唯一選擇。

（2）適應(yīng)于城市新建高標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠

地下污水廠建設(shè)將逐漸從“被動”發(fā)展到“主動”，包括城市規(guī)劃層面提前謀劃地下污水廠。預(yù)期未來，地下污水廠將從一種技術(shù)選擇發(fā)展為一種發(fā)展趨勢，是前瞻性建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)污水廠的體現(xiàn)。

（3）適應(yīng)于城市綜合體、CBD、住宅區(qū)等成片新建或改造中配套建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠

污水廠規(guī)劃設(shè)計(jì)提升至城市經(jīng)營的更高高度成為城市設(shè)計(jì)新的方向。與城市綜合體、CBD、住宅區(qū)結(jié)合配套，提升區(qū)域整體標(biāo)準(zhǔn)和綜合價值，地下污水廠大有作為。

（4）適應(yīng)于城市公園、綠地等用地性質(zhì)地塊上新建污水處理廠

地下污水廠與城市公園、綠地有機(jī)結(jié)合，土地共享，實(shí)現(xiàn)資源更大利用價值。

（5）適應(yīng)于結(jié)合停車場、運(yùn)動場、公共休閑場地、道路、廣場、公交站場、再生水廠等市政設(shè)施和其他地下空間合建多功能地下污水廠

與其他市政設(shè)施、公共設(shè)施結(jié)合，打造綜合功能的“市政設(shè)施群”，實(shí)現(xiàn)城市用地性質(zhì)的跨界和融合，是未來“城市精細(xì)化設(shè)計(jì)”的方向。

關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新

地下式污水處理廠由于空間結(jié)構(gòu)的局限性和特殊性，在工藝、結(jié)構(gòu)、消防、通風(fēng)和除臭等方面的設(shè)計(jì)過程中與傳統(tǒng)地上污水廠存在著諸多差異。

（一）建設(shè)模式創(chuàng)新

集約用地新模式，將污水處理廠與城市更新改造、生態(tài)景觀營造相結(jié)合。

（二）總體布置創(chuàng)新

污水處理設(shè)施采用集約組團(tuán)化地下式布置：地下污水廠多采用主體構(gòu)筑物組團(tuán)布局共壁合建的箱體式構(gòu)筑物，改變常規(guī)的分散布局模式，將各種設(shè)備間、處理構(gòu)筑物組團(tuán)化、集成化，組拼成預(yù)處理區(qū)、泥區(qū)、生化區(qū)、膜區(qū)等多個矩形模塊，中間保留必要的人行通道、檢修通道、管線通道，各種構(gòu)筑物和設(shè)備在不同的標(biāo)高層垂直布置，充分利用空間以便節(jié)約用地。

（三）污水處理技術(shù)創(chuàng)新

MBR和MBBR工藝是目前地下式污水處理廠的主要工藝。膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝因出水水質(zhì)好、占地面積小、剩余污泥排放少、抗水質(zhì)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、自動化程度高等特點(diǎn)，利于設(shè)置于地下。

MBBR工藝通過向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率。技術(shù)關(guān)鍵在于選用比重接近于水的填料。

反硝化濾池工藝具有生物脫氮除磷和物理過濾功能 ，同步去除TN、TP和SS，提高出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。相比常規(guī)的三級處理工藝，反硝化濾池流程短、占地面積小、系統(tǒng)穩(wěn)定、處理效率高、設(shè)備維護(hù)簡單、抗水質(zhì)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、自動化程度高的特點(diǎn)，同樣適用于地下式污水處理廠。

（四）通風(fēng)、除臭系統(tǒng)創(chuàng)新

通風(fēng)：一般來說，污水廠地下空間、綜合樓需按《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)的要求設(shè)置相應(yīng)的防排煙措施。地下各構(gòu)筑物除惡臭系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)要分開設(shè)置，以減少設(shè)備容量以及便于運(yùn)營管理。有人出入的空間均采用機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的方式進(jìn)行室內(nèi)通風(fēng)換氣，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。綜合樓中控室采用分體式空調(diào)器調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度，以滿足人員舒適性和設(shè)備環(huán)境要求。

除臭：各臭氣源構(gòu)筑物進(jìn)行加蓋密封并設(shè)置除惡臭抽吸系統(tǒng)。各構(gòu)建筑物的氣體經(jīng)收集系統(tǒng)單獨(dú)收集后送到生物除臭裝置集中處理。預(yù)處理間、裝泥間和脫水機(jī)房在設(shè)置除臭系統(tǒng)的同時，還設(shè)置負(fù)氧離子送風(fēng)系統(tǒng)。

（五）消防系統(tǒng)創(chuàng)新

地下空間建筑消防：建筑防火分類為二類建筑，耐火等級：地下室為一級；生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性防火分類為：戊類。地下空間按照每個分區(qū)面積不大于2000平方米劃分為若干個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)均設(shè)單獨(dú)的安全出入口，各個分區(qū)之間以防火卷簾及防火墻相分隔。

地下空間水消防：設(shè)置水噴淋、消火栓、手提滅火器等消防設(shè)施，配電房設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)。

地下空間防排煙：負(fù)二層管廊和負(fù)一層污水處理設(shè)備操作區(qū)按防火分區(qū)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)及補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。

火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)：按一級保護(hù)對象設(shè)計(jì)，采用消防控制中心報(bào)警系統(tǒng)，消防控制中心設(shè)置在綜合樓首層。對火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、火災(zāi)事故廣播，消防通信系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、消防水泵等進(jìn)行集中管理、監(jiān)測和控制。

（六）防澇體系創(chuàng)新

進(jìn)水閘門：進(jìn)水兩道閘門、其中一道速閉閘；

排空泵房：地下負(fù)二層設(shè)排空泵房，以排除地下空間突發(fā)水淹；

供電電源：二級負(fù)荷，兩回路供電電源，速閉閘、消防水泵、消防風(fēng)機(jī)、消防風(fēng)閥、事故排空泵等消防負(fù)荷設(shè)備用發(fā)電機(jī)組供電。

（七）地下箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)創(chuàng)新

主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：地下主體結(jié)構(gòu)為箱體結(jié)構(gòu)，主要由底板、中板、頂板、壁板、中柱組成。：底板、外墻、頂板的防水混凝土強(qiáng)度等級為C35，抗?jié)B等級為P8，中板混凝土強(qiáng)度等級為C30；地上部分結(jié)構(gòu)：混凝土強(qiáng)度等級為C30。

超長結(jié)構(gòu)裂縫控制措施：

根據(jù)“抗放兼施，先放后抗”的設(shè)計(jì)原則，采用橫向“跳倉法”、縱向“后澆帶”的方法，將地下超長結(jié)構(gòu)分成一個個塊；

設(shè)置變形縫，在水池以上結(jié)構(gòu)設(shè)置變形縫，縫寬100mm；

盡量使用中低強(qiáng)度混凝土（C30和C35），加入合適的摻合料，優(yōu)化砼的配合比設(shè)計(jì)，適當(dāng)提高地下室底板、側(cè)壁、頂板的配筋率，增加構(gòu)造配筋；

地下室底板、壁板、頂板，增加控制裂縫寬度性能較好的變形鋼筋，鋼筋按照“寧細(xì)勿粗，寧密勿疏”的原則配置，雙層雙向拉通布置。

（八）監(jiān)控及運(yùn)行管理系統(tǒng)創(chuàng)新

根據(jù)工藝特點(diǎn)和構(gòu)筑物的平面布置，設(shè)置中控室、PLC現(xiàn)場控制站、遠(yuǎn)程I/O站。運(yùn)行管理主要集中于地面層中控室、地下空間一般操作人員。監(jiān)控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場LCU控制站通過光纖接口，構(gòu)成了工業(yè)以太光纖環(huán)網(wǎng)。PLC現(xiàn)場控制站與遠(yuǎn)程I/O、設(shè)備控制單元之間以標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)相連。現(xiàn)場LCU控制站或遠(yuǎn)程I/O與現(xiàn)場儀表通過現(xiàn)場總線、硬接線連接。

廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司在保持傳統(tǒng)污水處理廠優(yōu)勢的同時，積極探索實(shí)踐全地下式污水處理廠形式，于2010年設(shè)計(jì)建成了全國首座全地埋式膜生物反應(yīng)器（MBR）污水處理廠——京溪地下污水處理廠。截止至2019年，廣州市政院已承接了16座地下污水處理廠的設(shè)計(jì)任務(wù)，總設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)276萬m³/d。

下一期我們將通過地下污水處理廠工程實(shí)例了解廣州市政院在地下式污水處理廠建設(shè)與創(chuàng)新方面的探索。

廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司是國家建設(shè)部早期核準(zhǔn)的市政公用甲級勘察設(shè)計(jì)單位，全國首批百強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)院之一，廣東省高新技術(shù)企業(yè)。近年來，在城市快速路、綜合交通樞紐和生態(tài)道路、城市給水排水系統(tǒng)工程、水污染治理工程及城市排水內(nèi)澇防治工程、海綿城市、地下綜合管廊設(shè)計(jì)及研究方面，形成了多項(xiàng)核心技術(shù)，并處于國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。總院積極注重新工藝、新材料、新技術(shù)的運(yùn)用，多次在國內(nèi)取得創(chuàng)新性成就，由我院主持設(shè)計(jì)的多個工程項(xiàng)目屬于國內(nèi)首創(chuàng)項(xiàng)目，包括全國第一座全地埋式MBR工藝污水處理廠—廣州京溪污水處理廠等。

原標(biāo)題:設(shè)計(jì)案例 | 廣州市政總院王廣華：地下式污水廠的建設(shè)與創(chuàng)新（一）關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新