某地下式污水處理廠工程設計要點與分析

馬姍姍 莊 彤

中國市政工程華北設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，為地下式污水處理廠工程，是該新區海綿城市建設的重要組成部分。

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

（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：箱體頂部設置景觀公園；廠區內設置綠色屋頂、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要求。

（5）DF直飲水技術的應用：工程內設置了DF直飲水系統。

2 設計要點

2.1 設計進出水水質

污水處理廠執行如下出水標準：①尾水排放達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準。②再生水主要技術指標達到《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅳ類標準（NH3-N 2.5mg/L，TN 10mg/L），再生率不低于70%（本工程設計可達100%）。

表1污水處理廠設計進出水水質表

①括號外數值為水溫>12℃時的控制指標，括號內數值為水溫≤12℃時的控制指標。

2.2 工藝流程圖

圖1

3 技術關鍵點

（1）本工程建設為地下式：地下式污水處理廠在技術上已經相當成熟，且在國外應用相當廣泛。地下污水處理廠由于處于地下封閉狀態，對周圍環境的影響較小（噪聲、臭氣等影響均較地上廠小），與周邊環境協調性強，可節約土地資源，防止周邊土地貶值，特別適合于在土地資源高度緊張、環境要求高的地區建設，從長遠看也符合資源節約、人與自然和諧發展的科學發展觀的要求。

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

（3）污泥處理工藝先進節能：采用破壁+板框脫水的污泥處理工藝，創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，為未來靈活運行提供更多可能。

（4）出水去向靈活可調：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；一路至清水池進行次氯酸鈉接觸消毒，通過再生水泵房，可實現100%供入市政再生水管網；實際運行時根據需要確定尾水排放及供入再生水管網的再生水比例。

（5）箱體布局緊湊合理：本工程分兩期建設，合理協調好兩期的構筑物布局尤為重要。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筑物均配備了多組設備，便于運行調配和使用檢修。箱體平面布置圖如下。

圖2 箱體上層、下層平面布置圖

（6）設計過程注重環境保護：本工程設置多套除臭生物濾池，對箱體內臭氣進行管道收集后送至除臭生物濾池進行處理，氣體處理達標后采用有組織高空排放至大氣。除臭風塔造型與公園風格協調統一。

（7）設計過程注重降噪減噪：本工程為地下式箱體，大部分設備位于地下，對周邊環境噪聲影響較小。而就箱體內部而言，在降低噪聲方面，首先選擇低噪聲設備，設備加隔音罩、減震墊等；鼓風機房設置吸音墻；此外，廠區內、廠界四周設置綠化隔離帶，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，結構處理上采用三重管高壓擺噴樁止水帷幕進行止水，并結合集水井抽水和排水溝明排方式；基坑支護采用鉆（沖）孔灌注樁結合兩排預應力錨索進行支護，樁間土采用掛網噴射混凝土護面；抗浮措施采用錨桿抗浮方案。

（9）設計過程注重節能減排：①工藝及公用系統的設備均選用高效、節能和環保型產品；水泵、風機等電氣設備適當的采取變頻調速措施，；自然采光與照明相結合，照明采用高光效光源、高效燈具及附件；建筑采用綠色節能建筑材料。②采用水源空調進行供暖及制冷，有效利用污水中的熱能，減少能源消耗。③充分利用廠內自產的再生水進行綠化、道路澆灑及生產用水等，減少新鮮水用量。

4 創新點

（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，在常溫常壓下，利用少量藥劑的相互作用，實現污泥菌膠團結構和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量結構水、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，形成不可逆轉的凝結硬化殼，使污泥顆粒具備一定的水穩定性和強度穩定性。聚沉后的污泥經板框壓濾機一次脫水至含水率60%（可低至40%）。

（2）DF直飲水技術的應用：設置了處理規模1000m3/d的DF（低壓選擇性納濾膜）系統一套，出水指標達到《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2006）相關要求。將MBR膜池的產水進一步處理為可直接飲用的飲用水。DF出水根據業主需求回用或用于新技術展示。DF直飲水系統流程圖如下。

圖3

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

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

（5）新技術、新結構、新材料的應用：本工程設計中采用了多種新技術、新結構、新材料，注重經濟合理，注重細部處理。

①為了滿足大型水處理構筑物的工藝要求，在超長池體設計中摻加混凝土外加劑，提高混凝土的抗滲、抗裂性能，來減少伸縮縫的設置量，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)復合型外加劑，以配制補償收縮混凝土來解決混凝土結構的裂縫控制。

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

5 應用前景

（1）本工程為采用MBR工藝的分期建設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，運行后可作為其他項目的參觀考察實例。

（3）DF直飲水技術的應用，作為科普展示，進一步向公眾宣傳了水的循環利用及直飲的可行性，為未來真正實現污水處理后直飲的推廣打下基礎。

（4）為地下式污水處理廠結合海綿城市的建設提供了示范。

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。