中國給水排水:全地下污水處理廠具有用地集約的優(yōu)點，其工藝、消防、結構、通風設計具有一定特殊性。正定新區(qū)污水處理廠為全地下污水處理廠，采用MBR工藝，用地指標僅為0.42m2/噸水，其建成及投運可為國內其他類似項目借鑒。該工程由中國市政工程華北設計研究總院有限公司承擔設計，曾榮獲天津市“海河杯”市政工程設計二等獎、正定全地下污水廠項目組青年突擊隊。

1.項目背景

2009年，河北省政府做出了北跨滹沱河、建設正定新區(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)建設全地下污水處理廠，發(fā)揮其最大的環(huán)境效益、社會效益以及經(jīng)濟效益，是新區(qū)基礎設施建設的重要舉措。該工程2013年開始論證、設計，2015年底投產運行。

2.設計規(guī)模、工藝流程及設計水質

2.1設計規(guī)模、工藝流程

正定新區(qū)全地下污水處理廠設計規(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設計水質

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

表1進、出水水質指標

表1進、出水水質指標

3.工程設計

3.1總圖布局

圖2地下負一層平面圖

圖3地下負二層平面圖

 

整個地下箱體內部有效尺寸為101.6m×153.8m×12.5m，考慮頂板、底板及外墻厚度，則為103.6m×155.8m×14m的地下箱型結構。整體結構分為兩層。

負一層主要為變配電間、鼓風機房、脫水機房、臭氣處理裝置、加藥設備等生產性隔斷及污水池檢修平臺，負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。依照入廠車道行進方向，車道一邊依次布置預處理、生物池、膜池、設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。車道下設置綜合管廊。巴氏計量槽置于地面上。整個地下箱體實際占地僅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豎向設計

借鑒國際上最先進的一體化設計理念，全廠采用一體化設計，使得各主要處理構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工藝設計

1.預處理區(qū)域：回轉式粗格柵，3臺，規(guī)格：B=1000mm，b=20mm。內進流式網(wǎng)板細格柵，3臺（2用1備），規(guī)格：B=2000mm，b=3mm；移動式刮砂橋，2臺，規(guī)格：B=2.9m；內進流式網(wǎng)板細格柵，4臺（3用1備），規(guī)格：B=2000mm，b=1mm；提升泵：4臺（3用1備，1臺變頻），規(guī)格：Q=1360m3/hH=8mN=55kW。事故檢修泵：2臺，Q=80m3/hH=15mN=7.5kW；雨水排澇泵：3臺，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)潛水推進器4套,規(guī)格：功率5.5kw；b.缺氧區(qū)潛水推進器12套,規(guī)格：功率5.5kw；內回流泵（缺至厭）5臺（4用1冷備）：Q=1042m3/hH=1m,N=7.5kW；內回流泵（好至缺）7臺（6用1冷備）：規(guī)格：Q=2083m3/hH=1m,N=10kW；內回流泵（好至缺）7臺（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。產水泵：22臺（20用冷備2臺），規(guī)格：Q=334m3/hH=20mN=30kW。CIP清洗泵：4臺（2用2備）規(guī)格：Q=200m3/hH=12mN=11kW；剩余污泥泵：4臺（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；管式紫外線成套設備，6套；規(guī)格：Q=21667m3/dN=40支N=15.5kW；

6.鼓風機房：L×B=31.2m×12.8m。曝氣多級離心鼓風機：3臺（2用1備）規(guī)格：Q=159Nm3/minP=7mN=250kW；膜吹掃多級離心鼓風機：4臺(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；進泥泵3臺，Q=14~70m3/h,H=20m,N=15kW；污泥切割機3臺，Q=50m3/h,N=4.0kW；臥螺離心脫水機3臺，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，Q=2.5m3/hH=10barN=11kW；

3.4結構設計

地下箱體外墻及池壁采用混凝土自防水體系，箱體為超長結構，負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及耐久性問題引起的污水滲漏及外泄，箱體采用補償收縮混凝土，并通過設置后澆帶、控制混凝土的水灰比、膠凝材料的用量實現(xiàn)無縫設計，提高結構的整體性。后澆帶間距約35m，帶寬1000mm，箱體混凝土抗?jié)B等級達到P8，儲水構筑物裂縫寬度均按0.20mm設計。

箱體外墻為現(xiàn)澆鋼筋砼擋土墻結構，側向以負一層、負二層樓板為支撐。內部負一層為現(xiàn)澆鋼筋砼梁柱體系。外側擋土墻體壁厚為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），內部受力池壁壁厚一般為500mm，導流墻壁厚300mm。頂板、樓板及底板分別采用不同的結構體系。為減小基坑開挖深度，箱體底板采用鋼筋砼板柱結構，底板厚1200mm；為進一步降低結構總高度，頂板采用井字梁結構體系，主梁截面為500×900mm，次梁截面為300×700mm；負一層樓板采用主次梁結構體系，主梁截面300×800mm，次梁截面為300×700。

3.5除臭及通風設計

臭氣的主要來源為預處理區(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、污泥脫水機房和污泥料倉。該工程共分為三個除臭子系統(tǒng)，系統(tǒng)1為預處理區(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)。每個系統(tǒng)進行局部臭氣收集，并各自設置獨立的生物除臭裝置。系統(tǒng)1配置1套生物除臭裝置，置于污泥處理區(qū)，設計除臭風量規(guī)模為26000m3/h。系統(tǒng)2和3配置4套生物除臭裝置，每套除臭風量規(guī)模為20000m3/h，共80000m3/h。同時，在各個加壓送風管道設置了7套離子除臭裝置。

本工程采用局部排風和全面通、排風相結合的送排風方式。對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采用自然補風系統(tǒng)，對地下一層的電控間、控制室、配電室等的送風采用機械送風系統(tǒng)；排風采用機械排風系統(tǒng)。工程設平時通風及火災排煙系統(tǒng)。平時排風及火災排煙合設一套系統(tǒng)，平時送風及火災補風合用一套系統(tǒng)。

 

3.6防火設計套系統(tǒng)

防火分區(qū)是地下水廠設計的難點和重點。經(jīng)過與消防部門的多次溝通，地下箱體共設8個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)面積約1513~3641m2，設有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消火栓采用消火栓和滅火器結合的方式，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.工程投資及運行成本

整個工程概算總投資43172.33萬元，經(jīng)營成本為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.運行效果

正定新區(qū)全地下污水處理廠已經(jīng)基本運行半年，實際水量6-7萬噸/天，已經(jīng)達到了設計水量的70%。各項設計水質均優(yōu)于原設計出水水質標準，進出水平均值詳見表3

表3運行進、出水水質

作者簡介：劉緒為(1984- )，天津人，碩士，高級工程師，主要從事市政水處理研究和設計工作，發(fā)表論文數(shù)十篇。正定污水廠工程項目負責人及工藝專業(yè)負責人

作者簡介：李彤(1977- )，漢族，天津市人，大學本科，高級工程師，結構室主任。主要從事給水排水市政結構設計工作。正定污水廠工程結構專業(yè)負責人

作者簡介：徐潔(1986-)，漢族，天津市人，建筑碩士研究生，建筑工程師。主要從事建筑設計工作。正定污水廠工程建筑專業(yè)負責人

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