全地下污水处理厂建设优势分析

全地下污水处理厂建设优势分析

苏伟刘思彤

中国市政工程西南设计研究总院有限公司四川成都610000

摘要：随着生态文明建设和城市化的不断发展，城市地下污水处理厂已成为地下空间综合利用和可持续发展的重要方向。总结归纳国内外地下污水处理厂的研究现状并结合具体案例进行系统分析，表明其在节约城区土地、改善环境等方面具有明显的优点。其次分析了地下污水处理厂在建设规划、投资运营、风险因素及地面景观等方面主要存在的问题。最后以污泥处理为切入点，结合工程实际对不同污泥处理方法进行对比分析，得出最优处理手段。研究结果可为后续工程的建设提供一定的参考。

关键词：全地下；污水处理厂；建设

引言

污水处理厂的建设有利于解决水环境污染问题，是我国改善水污染现状的主要举措。相比地上污水处理厂产生的噪音、恶臭等种种弊端，地下污水处理厂占用空间少，节约土地资源，环境污染小，并能与周边环境相协调发展，提高周围土地资源的价值，已经成为了污水治理工程新的发展趋势。

1、地下污水处理厂概述

近年来，为改善城市水污染，优化生活和投资环境，各地加快了污水处理设施建设。目前，中国污水处理厂建设大部分采用传统的地面式。随着中国城市化水平和环境要求的提高，特别是对于土地资源短缺，环保设施难以定位的城市，建在地下的污水处理厂正在成为重要的发展方向。国外地下污水处理厂的发展还比较早。近年来，北京，广州，合肥，昆明等地已建成多座地下污水处理厂。地下污水处理厂突破了传统污水处理厂所用土地的概念，科学合理利用地下空间，具有占地面积小，地乗?地资源节约的优点。在节省城市空间的同时，确保周围景观美观，提高周围土地价值。另外，由于主要处理设施是地下的，地下污水处理厂也更有可能控制污水处理过程中产生的气味，噪音等问题，具有良好的经济和社会效益。

2、地下污水处理厂建设存在的主要问题

地下污水处理厂尽管得到了很好的发展，但建设过程中仍存在以下主要问题：（1）规划建设要求高，地下污水处理厂的主体构筑物建于地下，一旦修筑完成再进行改扩建的难度将大大增加。因此在工程可行性研究阶段及设计初期，对地下污水处理厂的整体规划建设要求相对更高。（2）设计施工难度大，建设成本高。地下污水处理厂的建设由众多分项工程组成，涉及到地面景观、深大基坑的开挖和支护以及通风照明等，这些分项设施往往会根据实际情况加大规模或建设标准提高。相应的设计及施工不论从量上还是内容上难度大大增加，成本也相应增加。（3）风险因素高。地下污水处理厂有可能出现有毒气体、污水泄漏等情况，一旦发生，后果将非常严重。（4）地面景观设计单一。目前我国污水处理厂地上景观建设相对单一，设计理念也较为落后，大规模进行园林、湿地、休闲娱乐场所和公园等的建设相对较少，总体功能不够完善。

3、工程概况

本项目在建设过程中，具有运行维护管理简单、工艺运行费用较低、出水稳定的改良A2/O污水处理工艺方案等特点。地下污水处理厂建设费用为59936.06万元，总规模为12万m3/d。项目建设用地面积为48302m2，地下建筑面积为62819m2，地面建筑面积为2552m2。地下污水处理厂按功能分区可分为厂前区（地面层）和地下处理区。厂前区是整个厂区的地面层，包括生产调度中心（地上2层，半地下设备层1层）、通风口、消防楼梯电梯间、风塔、采光口及公园景观绿化。地下处理区（地下两层）是污水厂的操作和生产空间。

4、地下污水处理厂建设的难点

4.1、工艺处理方案的选择

地下污水处理厂对出水水质要求较高，一般需要达到GBl8918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准或更高标准。因此，主要过程的设计应包括二次处理和三次处理。污水处理工艺的选择应充分考虑技术的可行性和经济合理性，并根据规划的用地面积，项目投资，进出水水质要求，污泥处理处置计划等，经综合考虑后确定。不要简单地将传统的地下水处理厂过程计划复制到地下。同时，考虑到地下污水处理厂今后改造的难度较大，在工艺选择和参数设定时要为远期提高排放标准留有余量。

4.2、建筑防火与防爆

地下处理区生产的火灾危险性分类为戊类，建筑耐火等级为一级，防火分区间采用防火墙、防火卷帘及防火门分隔。根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）3.3.1的要求，丁戊类厂房地下室最大防火隔断面积为1000m2；在根据《建筑设计防火规范》3.3.3规定，在工厂大楼安装自动灭火系统时，每个火区的最大允许建筑面积可增加1.0倍。因此，地下处理区每个火区的。对于池体与管线无人区，防火分区划分时应扣除。根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中3.7.2的规定，地下厂房每个防火分区的安全出口不应小于2个，且必须至少有一个直通室外的独立安全出口。本项目地下处理区每个防火分区有一个直通室外的安全出口，另一个安全出口通向相邻的防火分区。

图1地下处理区防火分区示意图

在布置地下室处理区防火分区时应扣除池体无人区，然后在将其分为5个防火区，负二层到负一层的吊装口在左上角A2位置处，其大概面积为一百平方米，并且与负一层的防火区相连。在进行埋设深度时，应根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中第7.3.1条的要求进行埋设，同时在建筑其他地下或半地下建筑面积大于三千平方米时应设置消防电梯；在根据7.3.2条中的要求，在不同的防火区内设置消防电梯，且每个防火区内的消防电梯数量不应少于1台，相邻防火区之间可以共用一台消防电梯。所以本工程地下室在防火区内设置了四台消防电梯，其中A2防火区只为负一层到负二层的吊装使用，且防火区内的建筑面积大概在一百平方米左右，所以在该趋于未设置消防电梯。本工程的地下负一层工设置了14个防火区，其中地上与地下和负一层各房间的交通由A2区域南北纵向车行道进行连接，由于负一层防火分区较多，采用安全出口直接连接地面会对地面景观造成较大的影响，因此在A5～A10区域的南北两侧各设置一条东西走向的避难走道，大大减少了地面安全出口的数量，减少了对地面景观的影响。因此，负一层共有七个安全出口通向地面，其中一个与生产调度中心合建。生产调度中心建筑耐火等级为二级，共设两个防火分区，其中半地下设备层为一个防火分区，首层和二层为一个防火分区。每个防火分区面积均小于2500m2，均设两个安全出口直通室外。

4.3、电器设计难点

4.3.1、低压系统接地

低压系统多采用TN-C-S接地方式。传统的地上污水厂，因各处理单元布置比较分散，虽然整个厂区共用1个接地系统，但通常利用各建构筑物基础内钢筋作自然接地体有时难以满足接地要求（尤其是建筑面积小、基础埋深较浅的建筑物），需专门打人工接地极。而全地下水厂与之不同，因整个箱体为钢筋混凝土结构，且埋深较深，由负十几米至地面。将负1层、负2层顶底板、梁、柱以及池体内主筋相互贯通，形成的地下钢筋网可作为良好的自然接地体，很容易满足接地要求。保护接地和功能接地共用接地装置，接地电阻＜1Ω。同时电气装置的外露可导电部分均设置等电位连接，以减小不同金属间的电位差，降低间接接触电压，保护人身安全。需要注意的是，因为箱体结构中设置了伸缩缝，在伸缩缝两侧应设置预埋件，并采用扁钢将预埋件可靠焊接，目的是将伸缩缝两侧断开的钢筋形成电气通路。

4.3.2、电线电缆敷设

水厂地上部分电缆根据需要采用电缆沟、排管及直埋敷设方式，与常规地上污水厂无异。地下箱体内电缆敷设与地上不同，主要采用电缆桥架及穿保护管敷设，桥架路径主要沿梁或柱布置，标高在2.5～4m不等，桥架引至设备的电缆沿池顶敷设时，采用穿钢管明敷或暗敷。当然，局部电缆较集中的地方可沿池顶或地面上敷设桥架。动力、信号、消防等分别单独采用桥架敷设。由于地下箱体内工艺管道、通风管道、消防管道、电力管线全部采用架空或沿地面明敷，管线错综复杂。根据多个类似项目的经验可知，电缆桥架及电缆保护管因为出线较多，出线分散，且后期维修更换频繁，因此，应布置在管线最下层，最接近设备的地方，这样布线既便于施工，又可靠美观。

4.4、通风与除臭设计

由于地下污水处理厂所有处理构筑物均在地面以下相对封闭的空间中，通风与除臭尤为重要，要确保地下密闭空间内的空气质量和厂区臭气排放的达标要求。地下污水处理厂产生臭气的主要地方是预处理区，包括粗格栅渠、污水提升泵房、细格栅渠、污泥储存池、污泥脱水车间等。常用的除臭工艺有天然植物液喷淋法、高能离子法、生物过滤法、化学反应法、活性炭吸附法、光氧催化法、土壤脱臭法等。这些方法在应用中各有特点和利弊，需根据污染程度、使用环境与条件综合权衡。换风次数的确定是整个通风换气（除臭）系统设计的关键。

结束语

地下污水处理厂因具有占地面积较小、二次污染少、环境友好、能够提升土地价值等优点，为解决污水处理厂建设用地匮乏、城区建设污水处理厂对周边环境影响大等问题提供一种很好的途径。同时，地下污水厂的建设也存在一系列新的问题，需要在实践中不断总结地下污水处理厂设计、建设经验，保障地下污水处理厂安全稳定运行。

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