小型地下污水處理廠設計中的關鍵問題分析

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進程和城市的快速擴張，以及城市水環(huán)境治理的要求不斷提高，各地均加快了污水處理廠的建設步伐。在大城市土地資源愈加稀缺，土地價格不斷增長的大背景下，地下污水處理廠發(fā)展勢頭尤為迅猛。

地下式污水處理廠

小型地下污水處理廠是地下污水處理廠的一個種類，具有規(guī)模小，地面設施和建筑占用率高，難以作為公共綠地使用等特點。如何發(fā)揮小型地下污水處理廠規(guī)模小、靈活性高的優(yōu)勢，提高集約化程度，使其既節(jié)約用地、減少造價，又能提高環(huán)境效益是一項值得研究分析的問題。

一、小型地下式污水處理廠特點

1.地面層的使用方式

大型地下式污水處理廠一般將地面層用于建設綠化景觀、水景、公園等，其中大部分面積可向市民開放，成為城市公共空間。國外的大型地下污水處理廠還有將地面層建設為足球場等使用方式。pH做為zui基本的污水指標，勢必成為供求的熱點，這對廣大的E-1312 pH電極制造商，比如美國BroadleyJames來說是個重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極制造商，必將為中國的環(huán)保事業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。我們美國BroadleyJames生產(chǎn)的E-1312 pH電極經(jīng)久耐用，質(zhì)量可靠，測試準確，廣泛應用于各級環(huán)保污水監(jiān)測以及污水處理過程。

但由于污水處理廠自身功能的需要，以及作為大型地下建筑在通風、消防等方面的必要設置，地下式污水處理廠地下箱體結(jié)構(gòu)的地面層仍然需要設置一系列地面設施，包括：通風井、排煙井、逃生通道、大型設備起吊孔、除臭系統(tǒng)排氣筒等。處于節(jié)約運行能耗的考慮，許多地下污水處理廠在設計時還會設置一些采光井，利用自然采光來減少地下操作層燈具的使用。

目前，8萬m3/d以上規(guī)模的污水處理廠地下箱體結(jié)構(gòu)上部設施所占用的面積一般為箱體結(jié)構(gòu)頂板面積的1.5%-3%；3萬m3/d以下規(guī)模的污水處理廠地下箱體結(jié)構(gòu)上部設施所占用面積可達箱體結(jié)構(gòu)頂板面積的3.5%-5%。尤其考慮到地下建筑的每一個防火分區(qū)均需設置排煙井和一個直通地面的逃生通道，以及通常每個防火分區(qū)都設有的進風井和排風井，地面設施的分布較分散，使得小型地下式污水處理廠的地面層很難有大塊連續(xù)的綠地提供公眾作為公園使用。

2.輔助建筑物的布置

出于污水處理廠自身運行的安全性及便利性考慮，地下式污水處理廠在設計中并不會將所有功能區(qū)塊都置于地下箱體結(jié)構(gòu)中。通常會被考慮獨立放置于地面的輔助建筑物包括：（1）綜合樓：便利性；（2）主配電間：安全性；（3）污泥處理設施：污泥運輸車操作的便利性、部分工藝的安全性；（4）臭氧制備間：液氧儲存的安全性；（5）存有易燃易爆物質(zhì)的加藥間：安全性；（6）其他。

由于大型地下式污水處理廠通常擁有較大的廠區(qū)面積，放置于地面的輔助建筑不會顯著影響整個廠區(qū)的綠化率，面對于小型地下污水處理廠的設計而言，則需要盡可能地將輔助建筑合建于地下，這就需要發(fā)揮小型污水處理廠規(guī)模小、工藝靈活、污泥量少、藥劑使用量少的優(yōu)勢。

3.工程造價

目前，地下式污水處理廠的建設投資費用高于地面污水處理廠30%以上。在實際工程實踐中，地下式污水處理廠相比地面形式所增加的建設投資除用于地下箱體結(jié)構(gòu)自身的建造外，還包括用于地基處理、基坑圍護、進出通道的建設等。

相比大型地下式污水處理廠，在小型地下式污水處理廠的建設中，基坑圍護和進出通道等顯然要在項目工程費用中占據(jù)更高的比例。

二、小型地下式污水處理廠的設計要點

1.地面層的設計

地下式污水處理廠常用的布局有3種，即全地下式雙層加蓋、半地下式雙層加蓋、全地下式單層加蓋。其中全地下式雙層加蓋的布局由于其密封性能好，景觀效果好，對周圍環(huán)境影響小，上部空間可以作為公共開放區(qū)域的特點而獲得了更廣泛的應用。

然而對于小型地下式污水處理廠而言，因為其地下箱體開孔率高且總體占地小，地面層的空間通常無法作為公共空間開放，僅能用于廠區(qū)綠化使用。在這樣的前提下，地面層的設計則應考慮采取與大型地下式污水處理廠不同策略，包括：

（1）部分臭氣濃度較大和噪聲影響較高的處理單元，如預處理、污泥處理、鼓風機房等采用全地下雙層加蓋；部分環(huán)境影響較小的處理單元，如深度處理等可采用全地下單層加蓋，在保證密閉性能的同時減小構(gòu)筑物和基坑深度，降低工程造價。

（2）盡量將地面附屬建筑物布置在地下箱體結(jié)構(gòu)的正上方，統(tǒng)籌考慮地下箱體與上部建筑的設計。一方面能夠降低上部建筑自身的建設費用，節(jié)約工程占地，同時合并布置除臭排氣筒、通風井、逃生通道等設施，使廠區(qū)建筑更緊湊美觀；另一方面由于這樣的布置將更多的地下箱體上部面積留給建筑物而不是綠化，地下箱體頂部的覆土要求降低，可以采取地下箱體頂部薄覆土種植草皮，周邊空地種植高大喬木的綠化形式，在保證廠區(qū)景觀效果的前提下減小地下箱體結(jié)構(gòu)埋深，進而降低工程造價。

（3）由于地面結(jié)構(gòu)和地面建筑在小型地下式污水處理廠的廠區(qū)面積中占有更大的比重，這些建構(gòu)筑物對整體景觀效果的影響不可忽視。應在地下箱體附屬結(jié)構(gòu)及地面建筑物的設計中與廠區(qū)景觀統(tǒng)籌考慮，使這些附屬結(jié)構(gòu)及地面建筑物本身成為景觀的一部分。

2.輔助建筑物的設計

首先，在地下式污水處理廠的設計中，考慮到污水處理廠管理工作的人性化和便利化，綜合樓一般會被放置于地面。同時由于地下式污水處理廠的空間布置形式在天氣情況下或事故工況下被淹沒的風險*，出于增強供電安全性，增強事故處理保障性及減小事故損失的考慮，主配電間放置于地面也是被推薦的布置方案。如必須考慮將主配電間合建于地下，則應考慮多重防止淹沒措施，包括但不限于多道進水閘門、進水速閉閘、雨水泵井和大功率排水泵、水密門等。

其次，不同于大型污水處理廠需要在廠內(nèi)完成污泥濃縮脫水和處理處置，小型污水處理廠產(chǎn)泥量少，一般不作為獨立的污泥處理處置中心，因此污泥濃縮脫水后外運集中處理處置或在廠內(nèi)采用板框脫水后外運進一步處理都是合理的方式。不論機械脫水或板框脫水，合建于地下都不存在安全性問題，是可以選擇的布置形式，但脫水機房需要的高度較高，設計中應注意脫水機房豎向空間的合理利用，如利用地面層造景的地形起伏，令脫水機房的頂板標高高于水處理區(qū)，在方便設備安裝及操作的同時控制底板深度，進而控制造價。

再次，在藥劑的選用上應優(yōu)先考慮安全性，而不是成本。例如當需要采用臭氧脫色工藝時應優(yōu)先選擇安全性佳的空氣制備，而不是液氧制備。這樣能夠壓縮或消除防爆距離的限制，并盡可能地將加藥設施合建于地下。由于小型污水處理廠藥劑費用的值較小，采用更加集約化的布置方式帶來的土地節(jié)約有利于工程的整體經(jīng)濟性提高。

3.工程造價的控制

除了前述在廠區(qū)地面層設計中的合理布置實現(xiàn)對工程造價的控制外，還有一些措施應當在設計中被特別注意：

（1）對于地下式污水處理廠而言，埋深是決定工程造價的重要因素，埋深較深意味著更高的基坑圍護費用，導致地下箱體結(jié)構(gòu)所需工程造價較高。但是在工程實踐中，可能出現(xiàn)地下箱體結(jié)構(gòu)的設計底板標高與土地持力層標高接近的情況。在這種情況下，適當調(diào)整甚至加深地下箱體的埋深能夠大幅度減少地基處理費用，進而節(jié)約整個工程的造價，在高程設計中應予以注意。

（2）小型地下式污水處理廠的地下結(jié)構(gòu)相對大型地下式污水處理廠而言擁有更大的周長面積比，意味著基坑圍護費用在工程整體造價中占有更高的比例。在設計小型地下式污水處理廠時應注意盡量采用規(guī)則形狀的地下箱體，避免不規(guī)則形狀和長條形等周長面積比較大的形式，節(jié)約基坑圍護費用。