小型地下污水處理廠設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題分析
發(fā)布日期：2017-11-10 點(diǎn)擊：856
近年來(lái)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程和城市的快速擴(kuò)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(shè)步伐。在大城市土地資源愈加稀缺，土地價(jià)格不斷增長(zhǎng)的大背景下，地下污水處理廠發(fā)展勢(shì)頭尤為迅猛。
小型地下污水處理廠是地下污水處理廠的一個(gè)種類(lèi)，具有規(guī)模小，地面設(shè)施和建筑占用率高，難以作為公共綠地使用等特點(diǎn)。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(shì)，提高集約化程度，使其既節(jié)約用地、減少造價(jià)，又能提高環(huán)境效益是一項(xiàng)值得研究分析的問(wèn)題。
一、小型地下式污水處理廠特點(diǎn)
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(shè)綠化景觀、水景、公園等，其中大部分面積可向市民開(kāi)放，成為城市公共空間。國(guó)外的大型地下污水處理廠還有將地面層建設(shè)為足球場(chǎng)等使用方式。
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(fēng)、消防等方面的必要設(shè)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(shè)置一系列地面設(shè)施，包括：通風(fēng)井、排煙井、逃生通道、大型設(shè)備起吊孔、除臭系統(tǒng)排氣筒等。處于節(jié)約運(yùn)行能耗的考慮，許多地下污水處理廠在設(shè)計(jì)時(shí)還會(huì)設(shè)置一些采光井，利用自然采光來(lái)減少地下操作層燈具的使用。
目前，8萬(wàn)m3/d以上規(guī)模的污水處理廠地下箱體結(jié)構(gòu)上部設(shè)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(wàn)m3/d以下規(guī)模的污水處理廠地下箱體結(jié)構(gòu)上部設(shè)施所占用面積可達(dá)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(gè)防火分區(qū)均需設(shè)置排煙井和一個(gè)直通地面的逃生通道，以及通常每個(gè)防火分區(qū)都設(shè)有的進(jìn)風(fēng)井和排風(fēng)井，地面設(shè)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(yùn)行的安全性及便利性考慮，地下式污水處理廠在設(shè)計(jì)中并不會(huì)將所有功能區(qū)塊都置于地下箱體結(jié)構(gòu)中。通常會(huì)被考慮獨(dú)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(shè)施：污泥運(yùn)輸車(chē)操作的便利性、部分工藝的安全性;(4)臭氧制備間：液氧儲(chǔ)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(huì)顯著影響整個(gè)廠區(qū)的綠化率，面對(duì)于小型地下污水處理廠的設(shè)計(jì)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(shì)。
3.工程造價(jià)
目前，地下式污水處理廠的建設(shè)投資費(fèi)用高于地面污水處理廠30%以上。在實(shí)際工程實(shí)踐中，地下式污水處理廠相比地面形式所增加的建設(shè)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(hù)、進(jìn)出通道的建設(shè)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(shè)中，基坑圍護(hù)和進(jìn)出通道等顯然要在項(xiàng)目工程費(fèi)用中占據(jù)更高的比例。
二、小型地下式污水處理廠的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.地面層的設(shè)計(jì)
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(duì)周?chē)h(huán)境影響小，上部空間可以作為公共開(kāi)放區(qū)域的特點(diǎn)而獲得了更廣泛的應(yīng)用。
然而對(duì)于小型地下式污水處理廠而言，因?yàn)槠涞叵孪潴w開(kāi)孔率高且總體占地小，地面層的空間通常無(wú)法作為公共空間開(kāi)放，僅能用于廠區(qū)綠化使用。在這樣的前提下，地面層的設(shè)計(jì)則應(yīng)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(yù)處理、污泥處理、鼓風(fēng)機(jī)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(shí)減小構(gòu)筑物和基坑深度，降低工程造價(jià)。
(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(shè)計(jì)。一方面能夠降低上部建筑自身的建設(shè)費(fèi)用，節(jié)約工程占地，同時(shí)合并布置除臭排氣筒、通風(fēng)井、逃生通道等設(shè)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(jìn)而降低工程造價(jià)。
(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(duì)整體景觀效果的影響不可忽視。應(yīng)在地下箱體附屬結(jié)構(gòu)及地面建筑物的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
首先，在地下式污水處理廠的設(shè)計(jì)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(huì)被放置于地面。同時(shí)由于地下式污水處理廠的空間布置形式在極端天氣情況下或事故工況下被淹沒(méi)的風(fēng)險(xiǎn)極高，出于增強(qiáng)供電安全性，增強(qiáng)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(yīng)考慮多重防止淹沒(méi)措施，包括但不限于多道進(jìn)水閘門(mén)、進(jìn)水速閉閘、雨水泵井和大功率排水泵、水密門(mén)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(dú)立的污泥處理處置中心，因此污泥濃縮脫水后外運(yùn)集中處理處置或在廠內(nèi)采用板框脫水后外運(yùn)進(jìn)一步處理都是合理的方式。不論機(jī)械脫水或板框脫水，合建于地下都不存在安全性問(wèn)題，是可以選擇的布置形式，但脫水機(jī)房需要的高度較高，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意脫水機(jī)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(jī)房的頂板標(biāo)高高于水處理區(qū)，在方便設(shè)備安裝及操作的同時(shí)控制底板深度，進(jìn)而控制造價(jià)。
再次，在藥劑的選用上應(yīng)優(yōu)先考慮安全性，而不是成本。例如當(dāng)需要采用臭氧脫色工藝時(shí)應(yīng)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(shè)施合建于地下。由于小型污水處理廠藥劑費(fèi)用的絕對(duì)值較小，采用更加集約化的布置方式帶來(lái)的土地節(jié)約有利于工程的整體經(jīng)濟(jì)性提高。
3.工程造價(jià)的控制
除了前述在廠區(qū)地面層設(shè)計(jì)中的合理布置實(shí)現(xiàn)對(duì)工程造價(jià)的控制外，還有一些措施應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中被特別注意：
(1)對(duì)于地下式污水處理廠而言，埋深是決定工程造價(jià)的重要因素，埋深較深意味著更高的基坑圍護(hù)費(fèi)用，導(dǎo)致地下箱體結(jié)構(gòu)所需工程造價(jià)較高。但是在工程實(shí)踐中，可能出現(xiàn)地下箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)底板標(biāo)高與土地持力層標(biāo)高接近的情況。在這種情況下，適當(dāng)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(fèi)用，進(jìn)而節(jié)約整個(gè)工程的造價(jià)，在高程設(shè)計(jì)中應(yīng)予以注意。
(2)小型地下式污水處理廠的地下結(jié)構(gòu)相對(duì)大型地下式污水處理廠而言擁有更大的周長(zhǎng)面積比，意味著基坑圍護(hù)費(fèi)用在工程整體造價(jià)中占有更高的比例。在設(shè)計(jì)小型地下式污水處理廠時(shí)應(yīng)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(zhǎng)條形等周長(zhǎng)面積比較大的形式，節(jié)約基坑圍護(hù)費(fèi)用。
