淺析地埋式污水處理廠的籌建經驗

張炯 徐靈芳 徐園園 翁振東 章良偉

摘 要 目的? 在國外芬蘭作為建設全球第一個地埋式城市污水處理廠以來，借鑒其成功經驗后，許多國家建設并運行了地埋式污水處理廠。近年來，隨著我國城市用地日趨緊張，個別區域出現“鄰避效應”，傳統地上式污水處理廠在占地面積、臭氣控制等方面的劣勢已無法滿足環境生態要求，而地埋式污水處理廠在環境方面的優勢日益凸顯，但在滿足實際運營的設計方面仍存在與地上污水廠的不同要點，筆者結合杭州新建地埋式污水處理廠的前期籌建經驗，對地埋式污水處理廠運行 設計要點進行淺析，供業界參考。

關鍵詞 地埋式;污水處理廠;設計;安全;智慧化

引言

隨著我國經濟不斷發展，城市化的規模不斷擴大，原本建在城市郊區的污水廠周邊人口密度也不斷增長，人與自然的和諧關系遭到破壞，為此，國家逐步鼓勵城市建立地埋式污水處理廠，一般以箱體式結構建設，在箱體頂部覆土并種植綠化的方式建設成花園式廠區，以達到與周邊環境協調的效果。但此類建設方案由于處理的構筑物和人員操作層均在地下，相比地上污水廠的安全管理提出了更高的建設和管理要求，且地埋式污水廠沒有擴建的條件，很多建設要點須在施工圖階段完善和解決[1]。

1安全設計要點

①防洪排澇。傳統地上式污水處理廠由于池頂部一般高于設計地面較多，即使遇到超過城鎮防洪排澇標準，地面有一定深度的積水對廠區的危害也不是很大，而對于地埋式污水處理廠就截然不同，地下箱體豎向剖面一般分為三層，負二層的污水處理構筑物池體層，負一層的池面、輔助用房和生產檢修層，地面層的行政樓和花園層，由于大部分設施設備均在負層，廠區地坪的設計需要在滿足城鎮防洪標準的前提下提高一定的富余量，并同時考慮進出地下箱體坡道和設施設備間的排水問題，在廠區圍墻的設置細節上也應該與防洪排澇相結合，有條件的建設項目在防洪排澇設計上應盡量不依賴市政排澇管網，有條件的項目應自建雨水泵房排澇系統最為安全。②消防配置。雖然地下污水處理廠可燃物較少，且在正常處理情況下一般均為無人值守，只有操作管理人員會定時巡視，但由于箱體較大，且一般可燃物會冒濃煙而不利于擴散等因素，除了對操作人員在上崗前接受嚴格的培訓和對環境非常熟悉，能在發生火災時迅速達到疏散口，在設計初期應配置自動排煙補風和智能滅火系統，為防患于未然，配備完善的消防智能設施是地埋式污水處理廠的必然選擇。③電氣防爆。在處理污水的過程中，大量的微生物對廢水中的有機物的作用產生甲烷、硫化氫、氨氣等可燃性氣體，雖然一般在構筑物單元會設置除臭系統，但作為地埋式污水處理廠的特殊環境，在有些電氣區域也應劃分為危險區域，需要按照“爆炸性氣體環境”對其電氣設備進行自控防爆設計。

2智慧化設計要點

目前國內的污水處理廠一般以人工與半自動調節相結合進行日常生產管理，但隨著科技的進步和深化，筆者認為自動控制系統應按照工業4.0和工業互聯網的先進理念進行設計，在采用先進的信息化、智能化和自動化的三化融合過程中，建設高度現代化的凈水廠智慧控制系統，以趨向“無人化”值守運行控制為總目標進行設計控制[2]，主要體現在以下幾方面：①智能化應用系統。在自動化的基礎上通過智能數據檢測、分析、建模學習來達到智慧控制的目的，主要實現生產水質“無人化”調節管理，節能降耗管理和安全管理智慧化的目標。其中包括智能曝氣控制、智能加藥頻率控制、智能水泵頻率控制、智能照明系統、智能排風感應系統等，各智能板塊根據結果聯動控制。②智能化分析系統。通過信息采集、數據通信和歷史事件等多種要素，提供綜合分析處理和可視化展現功能。③物聯網信息化管理平臺。利用先進的信息化手段和工具，以信息網絡為基礎，建立信息化基礎硬件平臺，覆蓋全廠級無線通信網絡系統（WIFI）、生產和安全設備物聯網通信系統、生產管理移動APP應用、地下移動通信信號覆蓋系統和對講系統等，主要目的是提供人機互動的硬件基礎。④生產管理信息平臺。主要開發以軟件為主，將監控監測與管理決策有機地結合起來，在企業管理中實現管理層與現場自動化控制的承上啟下作用。實現企業級的生產調度管理系統、統計報表管理系統、設備管理系統（APP實時互聯）、工藝管理系統（APP實時互聯）、計劃管理、能耗管理、安全管理（APP實時互聯）等多種企業管理體系，各體系單獨運行過程中實現PDCA管理機制，確保線上線下同步明確責任、同步實施、同步完成，從而提升廠級管理效率和運營水平信息化管理目標。

3工藝安全

①進水單元。進水泵站的總裝機流量應按納管范圍內的雨季流量確定，在設計時應考慮進水量的限流措施和應急超越措施，以目前的法律法規條件下，一般可設置進水泵房離線調蓄池，以便應對突發大流量和水質的沖擊。并在采用重力流進水的地埋式城鎮污水處理廠的進水單元設置進水速閉切換閘門和電動閘門雙重安全保障措施[3]。 ②工藝設計。地埋式污水處理廠的箱體結構一般集約化程度較高，且人員車輛通道均需合理布置，受土地和箱體等建設制約因素，工藝單元的設置幾乎無提標擴建的可能，因此在設計初期，工藝單元的配置應綜合考慮水質、水量沖擊負荷、再生水處理、將來水質再提標等因素考慮。③維保空間。地埋式污水廠在工藝設計時要重點考慮空間高度與吊裝、安裝的匹配，在滿足設備安裝檢修的基礎上，盡量減少地埋式空間層高，在流程上力求上下銜接性和相鄰關聯性，力求整體的水流和空氣流流程順暢。在地埋式污水處理廠設計過程中，雖然工藝原理與地上污水處理廠基本一致，但在細節問題的處理卻截然不同，部分問題會影響到整體的生產運營，需要深入思索，仔細考慮。

參考文獻

[1] 黃翠芳.地下式污水廠處理工藝優化工程實例研究[J].環境科學與管理，2015，40（7）：108-112.

[2] 譚偉，付浩程.地埋式污水廠電氣自動化控制系統設計研究[J].建筑設計管理，2018（2）：94-96.

[3] 畢馨升，寇世偉，暴麗媛，等.地埋式生活污水處理技術的應用與研究進展[J].北方環境，2011（Z1）：121-122.