中國(guó)給水排水:全地下污水處理廠具有用地集約的優(yōu)點(diǎn)，其工藝、消防、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)設(shè)計(jì)具有一定特殊性。正定新區(qū)污水處理廠為全地下污水處理廠，采用MBR工藝，用地指標(biāo)僅為0.42m2/噸水，其建成及投運(yùn)可為國(guó)內(nèi)其他類似項(xiàng)目借鑒。該工程由中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司承擔(dān)設(shè)計(jì)，曾榮獲天津市“海河杯”市政工程設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)、正定全地下污水廠項(xiàng)目組青年突擊隊(duì)。

1.項(xiàng)目背景

2009年，河北省政府做出了北跨滹沱河、建設(shè)正定新區(qū)的重大戰(zhàn)略決策。新區(qū)南依滹沱河，將使石家莊成為真正的濱水城市，城市環(huán)境將全面改善，城市品位將全面提升。在新區(qū)建設(shè)全地下污水處理廠，發(fā)揮其最大的環(huán)境效益、社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益，是新區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要舉措。該工程2013年開始論證、設(shè)計(jì)，2015年底投產(chǎn)運(yùn)行。

2.設(shè)計(jì)規(guī)模、工藝流程及設(shè)計(jì)水質(zhì)

2.1設(shè)計(jì)規(guī)模、工藝流程

正定新區(qū)全地下污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬m3/天，變化系數(shù)1.3。其工藝流程如圖1所示。

圖1工藝流程圖

2.2設(shè)計(jì)水質(zhì)

進(jìn)水主要為生活污水，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，并同時(shí)滿足《城市污水再生利用景觀用水水質(zhì)》（GB/T18921-2002）中用于河道及湖泊景觀水的標(biāo)準(zhǔn)，剩余部分排入周漢河，最終匯入滹沱河。

表1進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)

表1進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)

3.工程設(shè)計(jì)

3.1總圖布局

圖2地下負(fù)一層平面圖

圖3地下負(fù)二層平面圖

 

整個(gè)地下箱體內(nèi)部有效尺寸為101.6m×153.8m×12.5m，考慮頂板、底板及外墻厚度，則為103.6m×155.8m×14m的地下箱型結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)分為兩層。

負(fù)一層主要為變配電間、鼓風(fēng)機(jī)房、脫水機(jī)房、臭氣處理裝置、加藥設(shè)備等生產(chǎn)性隔斷及污水池檢修平臺(tái)，負(fù)二層主要為污水處理池及綜合管廊。

地下部分處理工段基本分為平行布置的2組，中間為8m的車道。依照入廠車道行進(jìn)方向，車道一邊依次布置預(yù)處理、生物池、膜池、設(shè)備間及紫外線消毒渠。另一邊依次布置污泥處理車間、生物池、膜池、變配電間、熱泵間。車道下設(shè)置綜合管廊。巴氏計(jì)量槽置于地面上。整個(gè)地下箱體實(shí)際占地僅1.5公頃，是華北地區(qū)目前同規(guī)模占地最小的全地下污水廠。

3.2豎向設(shè)計(jì)

借鑒國(guó)際上最先進(jìn)的一體化設(shè)計(jì)理念，全廠采用一體化設(shè)計(jì)，使得各主要處理構(gòu)筑物采用渠道連接成為可能，水流順暢不僅降低了管道、閥門投資，而且有效減少水頭損失僅2.0m。箱體頂板覆土厚度為1.5m，負(fù)一層檢修空間凈高5.4m，局部膜池為方便起吊膜組器，凈高6.4m。

圖4水力高程圖

3.3工藝設(shè)計(jì)

1.預(yù)處理區(qū)域：回轉(zhuǎn)式粗格柵，3臺(tái)，規(guī)格：B=1000mm，b=20mm。內(nèi)進(jìn)流式網(wǎng)板細(xì)格柵，3臺(tái)（2用1備），規(guī)格：B=2000mm，b=3mm；移動(dòng)式刮砂橋，2臺(tái)，規(guī)格：B=2.9m；內(nèi)進(jìn)流式網(wǎng)板細(xì)格柵，4臺(tái)（3用1備），規(guī)格：B=2000mm，b=1mm；提升泵：4臺(tái)（3用1備，1臺(tái)變頻），規(guī)格：Q=1360m3/hH=8mN=55kW。事故檢修泵：2臺(tái)，Q=80m3/hH=15mN=7.5kW；雨水排澇泵：3臺(tái)，規(guī)格：Q=700m3/hH=15mN=45kW；

2.生物池：2組，單組平面尺寸：L×B=81.5m×46.8m；a.厭氧區(qū)潛水推進(jìn)器4套,規(guī)格：功率5.5kw；b.缺氧區(qū)潛水推進(jìn)器12套,規(guī)格：功率5.5kw；內(nèi)回流泵（缺至厭）5臺(tái)（4用1冷備）：Q=1042m3/hH=1m,N=7.5kW；內(nèi)回流泵（好至缺）7臺(tái)（6用1冷備）：規(guī)格：Q=2083m3/hH=1m,N=10kW；內(nèi)回流泵（好至缺）7臺(tái)（6用1冷備），規(guī)格：Q=3490m3/hH=1m，N=18.5kW。微孔曝氣頭：3902套，規(guī)格：∅300，4Nm3/h；

3.膜池：2組,單組尺寸：L×B=46.8m×27.3m。膜組器：140套，規(guī)格：Q=715m3/d。產(chǎn)水泵：22臺(tái)（20用冷備2臺(tái)），規(guī)格：Q=334m3/hH=20mN=30kW。CIP清洗泵：4臺(tái)（2用2備）規(guī)格：Q=200m3/hH=12mN=11kW；剩余污泥泵：4臺(tái)（2用2備），規(guī)格：Q=80m3/hH=15mN=7.5kw；

4.加藥系統(tǒng)：PAC加藥系統(tǒng)、NaCLO加藥系統(tǒng)、檸檬酸加藥系統(tǒng)、氫氧化鈉加藥系統(tǒng)、亞硫酸氫鈉加藥系統(tǒng)各一套。PAC用于化學(xué)除磷。其他加藥系統(tǒng)用于膜清洗。

5.紫外線消毒區(qū)域，L×B=15.6m×7.5m；管式紫外線成套設(shè)備，6套；規(guī)格：Q=21667m3/dN=40支N=15.5kW；

6.鼓風(fēng)機(jī)房：L×B=31.2m×12.8m。曝氣多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)：3臺(tái)（2用1備）規(guī)格：Q=159Nm3/minP=7mN=250kW；膜吹掃多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)：4臺(tái)(3用1備)，規(guī)格：Q=233Nm/minP=4.2mN=220kW；

7.污泥處理區(qū)域：L×B=46.8m×24m；進(jìn)泥泵3臺(tái)，Q=14~70m3/h,H=20m,N=15kW；污泥切割機(jī)3臺(tái)，Q=50m3/h,N=4.0kW；臥螺離心脫水機(jī)3臺(tái)，Q=50m3/h,N=90kW；干泥料倉（含液壓站）2套，V=50m3，N=7.5kW；干污泥螺桿泵3臺(tái)，Q=2.5m3/hH=10barN=11kW；

3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下箱體外墻及池壁采用混凝土自防水體系，箱體為超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，負(fù)二層為大容積污水處理池，為防止因變形縫中止水帶的材質(zhì)及耐久性問題引起的污水滲漏及外泄，箱體采用補(bǔ)償收縮混凝土，并通過設(shè)置后澆帶、控制混凝土的水灰比、膠凝材料的用量實(shí)現(xiàn)無縫設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)的整體性。后澆帶間距約35m，帶寬1000mm，箱體混凝土抗?jié)B等級(jí)達(dá)到P8，儲(chǔ)水構(gòu)筑物裂縫寬度均按0.20mm設(shè)計(jì)。

箱體外墻為現(xiàn)澆鋼筋砼擋土墻結(jié)構(gòu)，側(cè)向以負(fù)一層、負(fù)二層樓板為支撐。內(nèi)部負(fù)一層為現(xiàn)澆鋼筋砼梁柱體系。外側(cè)擋土墻體壁厚為600/1000mm變截面，框架柱截面為600×600mm（綜合樓下部箱體柱截面為700×700mm），內(nèi)部受力池壁壁厚一般為500mm，導(dǎo)流墻壁厚300mm。頂板、樓板及底板分別采用不同的結(jié)構(gòu)體系。為減小基坑開挖深度，箱體底板采用鋼筋砼板柱結(jié)構(gòu)，底板厚1200mm；為進(jìn)一步降低結(jié)構(gòu)總高度，頂板采用井字梁結(jié)構(gòu)體系，主梁截面為500×900mm，次梁截面為300×700mm；負(fù)一層樓板采用主次梁結(jié)構(gòu)體系，主梁截面300×800mm，次梁截面為300×700。

3.5除臭及通風(fēng)設(shè)計(jì)

臭氣的主要來源為預(yù)處理區(qū)、生物處理區(qū)及污泥處理區(qū)。污泥處理區(qū)主要為污泥緩沖池、污泥脫水機(jī)房和污泥料倉。該工程共分為三個(gè)除臭子系統(tǒng)，系統(tǒng)1為預(yù)處理區(qū)和污泥處理區(qū)，系統(tǒng)2和系統(tǒng)3均相同，為生物處理區(qū)。每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行局部臭氣收集，并各自設(shè)置獨(dú)立的生物除臭裝置。系統(tǒng)1配置1套生物除臭裝置，置于污泥處理區(qū)，設(shè)計(jì)除臭風(fēng)量規(guī)模為26000m3/h。系統(tǒng)2和3配置4套生物除臭裝置，每套除臭風(fēng)量規(guī)模為20000m3/h，共80000m3/h。同時(shí)，在各個(gè)加壓送風(fēng)管道設(shè)置了7套離子除臭裝置。

本工程采用局部排風(fēng)和全面通、排風(fēng)相結(jié)合的送排風(fēng)方式。對(duì)地下一層敞開車間及通過吊裝孔、樓梯間與地下一層相通的地下二層的送風(fēng)采用自然補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)地下一層的電控間、控制室、配電室等的送風(fēng)采用機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)；排風(fēng)采用機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。工程設(shè)平時(shí)通風(fēng)及火災(zāi)排煙系統(tǒng)。平時(shí)排風(fēng)及火災(zāi)排煙合設(shè)一套系統(tǒng)，平時(shí)送風(fēng)及火災(zāi)補(bǔ)風(fēng)合用一套系統(tǒng)。

 

3.6防火設(shè)計(jì)套系統(tǒng)

防火分區(qū)是地下水廠設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。經(jīng)過與消防部門的多次溝通，地下箱體共設(shè)8個(gè)防火分區(qū)，每個(gè)防火分區(qū)面積約1513~3641m2，設(shè)有9部1250mm寬直通地面的防煙樓梯間，防煙樓梯間直通地上室外出口。地下箱體給水消防采用室內(nèi)消火栓采用消火栓和滅火器結(jié)合的方式，消防水量按15L/s考慮。電控間采用氣體滅火系統(tǒng)，采用S型落地式氣溶膠滅火系統(tǒng)。

4.工程投資及運(yùn)行成本

整個(gè)工程概算總投資43172.33萬元，經(jīng)營(yíng)成本為0.661元/m3，總成本為1.23元/m3。體">型落地式氣溶膠滅火系統(tǒng)。

5.運(yùn)行效果

正定新區(qū)全地下污水處理廠已經(jīng)基本運(yùn)行半年，實(shí)際水量6-7萬噸/天，已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)水量的70%。各項(xiàng)設(shè)計(jì)水質(zhì)均優(yōu)于原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)出水平均值詳見表3

表3運(yùn)行進(jìn)、出水水質(zhì)

作者簡(jiǎn)介：劉緒為(1984- )，天津人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事市政水處理研究和設(shè)計(jì)工作，發(fā)表論文數(shù)十篇。正定污水廠工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及工藝專業(yè)負(fù)責(zé)人

作者簡(jiǎn)介：李彤(1977- )，漢族，天津市人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，結(jié)構(gòu)室主任。主要從事給水排水市政結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。正定污水廠工程結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人

作者簡(jiǎn)介：徐潔(1986-)，漢族，天津市人，建筑碩士研究生，建筑工程師。主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。正定污水廠工程建筑專業(yè)負(fù)責(zé)人

(來源：微信公眾號(hào)“ 中國(guó)給水排水 ”ID：cnww1985，作者：劉緒為，李彤，徐潔)