某地下式污水處理廠工程設(shè)計要點與分析

馬姍姍 莊 彤

中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司

1 工程概況

本工程位于陜西省某新區(qū)，為地下式污水處理廠工程，是該新區(qū)海綿城市建設(shè)的重要組成部分。

該污水處理廠與新城同步建設(shè)，故污水處理廠根據(jù)人口的增長分期建設(shè)，其污水處理總規(guī)模6萬m3/d，土建一次建成，設(shè)備分期安裝，近期設(shè)備安裝規(guī)模為3萬m3/d，總變化系數(shù)1.45。處理后尾水可實現(xiàn)100%外供再生水，即再生水近期供水規(guī)模3萬m3/d；遠(yuǎn)期6萬m3/d。本污水處理廠設(shè)計要點如下。

（1）布置形式：半地下式污水處理廠箱體。

（2）污水處理工藝：預(yù)處理+AAO+MBR+管道式紫外線消毒+次氯酸鈉接觸消毒（再生水）。

（3）污泥處理工藝：破壁+板框脫水（出泥含水率≤60%）。

（4）海綿城市與景觀公園：箱體頂部設(shè)置景觀公園；廠區(qū)內(nèi)設(shè)置綠色屋頂、透水鋪裝、下凹式綠地、雨水花園及植草溝等海綿措施，滿足地塊海綿城市的相關(guān)要求。

（5）DF直飲水技術(shù)的應(yīng)用：工程內(nèi)設(shè)置了DF直飲水系統(tǒng)。

2 設(shè)計要點

2.1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

污水處理廠執(zhí)行如下出水標(biāo)準(zhǔn)：①尾水排放達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。②再生水主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)（NH3-N 2.5mg/L，TN 10mg/L），再生率不低于70%（本工程設(shè)計可達(dá)100%）。

表1污水處理廠設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)表

①括號外數(shù)值為水溫>12℃時的控制指標(biāo)，括號內(nèi)數(shù)值為水溫≤12℃時的控制指標(biāo)。

2.2 工藝流程圖

圖1

3 技術(shù)關(guān)鍵點

（1）本工程建設(shè)為地下式：地下式污水處理廠在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，且在國外應(yīng)用相當(dāng)廣泛。地下污水處理廠由于處于地下封閉狀態(tài)，對周圍環(huán)境的影響較小（噪聲、臭氣等影響均較地上廠小），與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性強，可節(jié)約土地資源，防止周邊土地貶值，特別適合于在土地資源高度緊張、環(huán)境要求高的地區(qū)建設(shè)，從長遠(yuǎn)看也符合資源節(jié)約、人與自然和諧發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀的要求。

（2）污水處理工藝先進(jìn)成熟：結(jié)合本工程實際情況（新區(qū)人口逐步增長，分期建設(shè)，單期規(guī)模較小等），采用AAO+MBR膜處理工藝，MBR膜池為多廊道設(shè)置，可隨著處理水量的逐步增長，調(diào)整運行的廊道數(shù)，靈活方便，最大限度地節(jié)能減排。

（3）污泥處理工藝先進(jìn)節(jié)能：采用破壁+板框脫水的污泥處理工藝，創(chuàng)新性的采用破壁處理工藝，大大降低污水脫水的能耗的同時，提高污泥的出泥含固率；且出泥含水率可調(diào)，為未來靈活運行提供更多可能。

（4）出水去向靈活可調(diào)：本工程在管道式紫外消毒后出水分為兩路，一路至巴氏槽尾水排放；一路至清水池進(jìn)行次氯酸鈉接觸消毒，通過再生水泵房，可實現(xiàn)100%供入市政再生水管網(wǎng)；實際運行時根據(jù)需要確定尾水排放及供入再生水管網(wǎng)的再生水比例。

（5）箱體布局緊湊合理：本工程分兩期建設(shè)，合理協(xié)調(diào)好兩期的構(gòu)筑物布局尤為重要。主流程分為四個系列，每個系列1.5萬m3/d，每個處理單元做到既能單獨運行又能互相聯(lián)通，運行過程中可保證靈活的配置。其余在土建上分割比較困難的建構(gòu)筑物均配備了多組設(shè)備，便于運行調(diào)配和使用檢修。箱體平面布置圖如下。

圖2 箱體上層、下層平面布置圖

（6）設(shè)計過程注重環(huán)境保護(hù)：本工程設(shè)置多套除臭生物濾池，對箱體內(nèi)臭氣進(jìn)行管道收集后送至除臭生物濾池進(jìn)行處理，氣體處理達(dá)標(biāo)后采用有組織高空排放至大氣。除臭風(fēng)塔造型與公園風(fēng)格協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

（7）設(shè)計過程注重降噪減噪：本工程為地下式箱體，大部分設(shè)備位于地下，對周邊環(huán)境噪聲影響較小。而就箱體內(nèi)部而言，在降低噪聲方面，首先選擇低噪聲設(shè)備，設(shè)備加隔音罩、減震墊等；鼓風(fēng)機房設(shè)置吸音墻；此外，廠區(qū)內(nèi)、廠界四周設(shè)置綠化隔離帶，加強噪聲衰減。

（8）基坑處理及抗浮措施：本工程為地下式污水處理廠工程，其埋深較深，結(jié)構(gòu)處理上采用三重管高壓擺噴樁止水帷幕進(jìn)行止水，并結(jié)合集水井抽水和排水溝明排方式；基坑支護(hù)采用鉆（沖）孔灌注樁結(jié)合兩排預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行支護(hù)，樁間土采用掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)面；抗浮措施采用錨桿抗浮方案。

（9）設(shè)計過程注重節(jié)能減排：①工藝及公用系統(tǒng)的設(shè)備均選用高效、節(jié)能和環(huán)保型產(chǎn)品；水泵、風(fēng)機等電氣設(shè)備適當(dāng)?shù)牟扇∽冾l調(diào)速措施，；自然采光與照明相結(jié)合，照明采用高光效光源、高效燈具及附件；建筑采用綠色節(jié)能建筑材料。②采用水源空調(diào)進(jìn)行供暖及制冷，有效利用污水中的熱能，減少能源消耗。③充分利用廠內(nèi)自產(chǎn)的再生水進(jìn)行綠化、道路澆灑及生產(chǎn)用水等，減少新鮮水用量。

4 創(chuàng)新點

（1）污泥處理采用破壁+板框脫水處理工藝：本項目采用污泥破壁脫水處理技術(shù)，在常溫常壓下，利用少量藥劑的相互作用，實現(xiàn)污泥菌膠團結(jié)構(gòu)和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量結(jié)構(gòu)水、吸包水和晶胞水變成間隙水，通過一系列的氧化、水解、混凝聚沉反應(yīng)，形成不可逆轉(zhuǎn)的凝結(jié)硬化殼，使污泥顆粒具備一定的水穩(wěn)定性和強度穩(wěn)定性。聚沉后的污泥經(jīng)板框壓濾機一次脫水至含水率60%（可低至40%）。

（2）DF直飲水技術(shù)的應(yīng)用：設(shè)置了處理規(guī)模1000m3/d的DF（低壓選擇性納濾膜）系統(tǒng)一套，出水指標(biāo)達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）相關(guān)要求。將MBR膜池的產(chǎn)水進(jìn)一步處理為可直接飲用的飲用水。DF出水根據(jù)業(yè)主需求回用或用于新技術(shù)展示。DF直飲水系統(tǒng)流程圖如下。

圖3

（3）設(shè)置海綿措施：廠區(qū)內(nèi)采用的海綿措施主要包括：綠色屋頂、雨落管斷接技術(shù)、滲透鋪裝、下凹式綠地、雨水花園、生態(tài)駁岸等，擬將廠區(qū)打造成為集“生態(tài)、科普、交流、共享”為一體的花園式污水處理廠，使廠區(qū)成為海綿城市的宣傳體驗及試點基地。

（4）響應(yīng)西咸新區(qū)“城市綠地”的要求，箱體頂部設(shè)置景觀公園，包含運動休閑區(qū)及休閑游覽區(qū)，改善環(huán)境的同時，為周邊居民提供一個娛樂休閑去處。

（5）新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料的應(yīng)用：本工程設(shè)計中采用了多種新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料，注重經(jīng)濟合理，注重細(xì)部處理。

①為了滿足大型水處理構(gòu)筑物的工藝要求，在超長池體設(shè)計中摻加混凝土外加劑，提高混凝土的抗?jié)B、抗裂性能，來減少伸縮縫的設(shè)置量，將地下式箱體的漏水隱患降至最低。

②在混凝土中摻加有膨脹劑的多功能(如早強、減水)復(fù)合型外加劑，以配制補償收縮混凝土來解決混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制。

③一般混凝土的限制膨脹率控制在0.02%~0.03%，現(xiàn)澆（后澆）加強帶混凝土的限制膨脹率控制在0.035%~0.045%。

5 應(yīng)用前景

（1）本工程為采用MBR工藝的分期建設(shè)的地下式污水處理廠工程，其埋深較深，采用的基坑處理方法、降水措施及抗浮設(shè)計方案等均可為同類型的工程提供借鑒。

（2）污泥破壁+脫水工藝先進(jìn)，運行后可作為其他項目的參觀考察實例。

（3）DF直飲水技術(shù)的應(yīng)用，作為科普展示，進(jìn)一步向公眾宣傳了水的循環(huán)利用及直飲的可行性，為未來真正實現(xiàn)污水處理后直飲的推廣打下基礎(chǔ)。

（4）為地下式污水處理廠結(jié)合海綿城市的建設(shè)提供了示范。

綜上，作為示范工程，本工程可為同類型項目提供諸多借鑒和參考。