精彩回顾 | 【“最”工程讲堂】西北地区的全地埋式污水厂有哪些设计关键点？

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文章导读

全地埋厂建设具有提升城市价值与周边环境和谐、占地面积小、节能、环境友好，有利于人与自然和谐发展等优点。目前，地埋厂的建设已经成为行业讨论的热点，是解决城市有限用地与污水处理厂扩建矛盾的突破点。全地埋在温度较低、风沙大的西北地区需要注意哪些设计要点呢？如何权衡地埋厂的利弊？在新时期地埋厂设计理念又有什么转变？本文作者借助兰州盐场污水处理厂扩建工程设计案例提出了自己的思考，供大家参考。

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兰州盐场污水处理厂扩建工程

一、

项目概况

处理规模

• 近期2025年：7.5万 m 3 /d

• 远期2035年：10万m3/d

厂址及占地

• 一期工程北侧

• 占地约48.062亩，约0.32m2/m3.d

推荐工艺

• 改良 A 2 O+MBR膜工艺，UV或次氯酸钠消毒

• 离心脱水机脱水至80%含水率

二、

设计重难点

· 污水厂进水污染物浓度大

西北地区污水厂实测进水污染物浓度大，远远高于《污水排入城镇下水道水质标准》和国内其他地区市政污水厂，因此，本工程各处理工段应充分考虑进水水量及水质的变化。

· 占地小且厂址限制条件较多

本工程建在一期工程北侧，占地48.062亩（包括代征道路、绿地3.894亩，其中地下箱体占地44.168亩）。北、西侧紧邻临居民楼（最近距离小于20m）、南侧临现状污水处理厂；东侧紧邻滨河路及黄河，距离黄河最近处约50m ，地下水位高，且地下水位随黄河水涨落而同步变化。

· 地上景观要求高

厂址位于黄河风情线核心段，城市规划、景观要求高。

· 箱体结构、除臭、采暖、管线碰撞等设计重难点及关键技术

三、

关键技术

1.进水污染物浓度大

（1）适宜的工艺

2.占地小且厂址限制条件较多

（1）合理的空间布局叠合

项目位于黄河风情线内，周边多为住宅区。考虑到项目周围的环境状况，设计把预处理区设置到了厂区西侧，沿着工艺流程的顺序由西向东构筑物依次是A2O生物池以MBR膜池与设备间。由于预处理区和污泥区是整个地埋式箱体内部恶臭最大的地方，因此将这两部分区域集中布置在厂区西侧，对该区域进行了除臭加强。

（2）便利的通道

入厂主要车行坡道出入口布置在箱体东西两侧，地下箱体西侧坡道出入口与箱体南侧一期现有厂区道路衔接，经现有道路与箱体东侧坡道出入口合并为一个总出入口，与盐什公路（北滨河路东段）自然衔接，方便车辆进出。

地下人行通道是下图红色通道。北侧突出来泥区的部分有单独的通道。

（3）箱体基坑支护及降水

基坑支护：拟开挖基坑周长约为720m，坑深约坑深约13.8~21.6m，基坑支护均采用“排桩+锚索”的型式；根据不同的地下水位高度及距周边建筑物的距离，分段进行基坑支护；

降水及抗浮设计：坑内疏干井+坑外（管井+咬合桩止水）降水的方案；抗浮采用抗浮锚杆。

3.临黄河地质复杂地上景观要求高——花园式地面景观

4.箱体结构、通风及除臭、采暖、管线碰撞等设计重难点及关键技术

（1）结构

由于地下空间埋深较大，箱体侧壁土压力往往大于常规构筑物，合理解决箱体设缝问题、超长混凝土结构抗裂问题是地下污水厂面临的主要结构问题。

· 设缝问题：根据工艺流程和结构的需要，结构分为两个分区，各个分区结构体系完全分开，中间留有800mm的缝，采用双柱结构。

· 超长混凝土结构抗裂问题：

a.双向均控制在每隔30米左右设置后浇带与加强带，考虑到施工的难度与工期，后浇带与加强带间隔布置；

b.箱体侧壁及底板属大体积混凝土，施工中应采取大体积混凝土施工措施及适当添加防温度应力裂缝的外加剂，做具体施工组织方案；

c.箱体顶板和一层板的配筋为双层双向通长设置，作为防止温度应力引起裂缝的钢筋。

（2）通风及除臭

· 进风口设置离子送新风设备，提高箱体进风品质。

· 加强设备密闭性，如闸门等外部用不锈钢铁皮全包裹，并设置臭气收集管；脱水机、格栅等放置在独立的房中房内，并设置臭气收集管。

· 预处理区在送风立管上均匀布孔，送风系统终端送出的风均匀的从布气孔释放，增加人员舒适感；立管底部设置抽板，可将送风系统中的沙及其它杂质定期排除，适用于含沙量大的西北地区。

（3）采暖

本项目采用污水源热泵技术+高大空间送风设备（旋流风口送风+无线集成控制），采用旋流风口送风，将冷（热）盘管冷却（或加热）处理后的空气，通过自上而下的强制空气对流送至地面工作区， 有利于减少沿高度方向的温度梯度。采用无线集成控制，实时采集工作区温度，根据设定温度自动调节变频器从而控制风机转速，节约电能。本工程利用工业余热作为热源，有效利用了可再生能源，节能减排效果显著。

（4）管线碰撞检查

设计采用BIM技术进行箱体模型组建及管线碰撞检查，并应用于指导现场施工。

（5）智慧化管理

运用“物联网+移动化+云平台+大数据”先进技术，采用系统思维构建新一代污水处理厂生产运营管理的整体逻辑架构。本次智慧污水处理厂除常规SCADA系统外，增设了机械健康诊断系统、精准曝气系统、智能配电系统、智能加药系统、水泵性能优化系统等。可以在能耗、管理运维等方面降低成本。

（6）安全运维

· 防止洪水等外水涌入

箱顶标高比此处黄河段百年一遇防洪水位高2m；进入地下的道路通道、地面开口等存在洪水涌入的地方均加高0.5m，阻止外水涌入。并设置排涝池及排水泵井，以应对非常洪水、漏水的即时排干，避免淹没地下空间。

· 事故超量进水

进水管上设置两道以上的速闭闸，快速截断进水水流；设置进水水位、水量自动监测和报警系统；除常规双电源外，另设消防备用电源进行关键进水闸阀的自动控制；加强常规的监控管理，保证处理水量在设计规模范围内。

· 毒害气体

有毒害气体隐患区域采取除臭、通风（事故通风）等措施；在预处理段、污泥处理段、人员活动区域，设置的硫化氢、甲烷、二氧化碳等毒害气体的在线监测和自动报警装置，保障地下空间的环境安全。操作人员手持气体检测仪，设有人员定位系统等。

· 化学品泄漏

化学储罐周圈设置围堰，设有安全设施；药剂车辆不进入箱体；作业人员应规范操作化学品的使用，采用必要的防护设施。

四、

运行效果

项目地上景观效果非常漂亮，环境融合度高。运行效果良好，净水水质优于设计要求，达到了良好的治理效果。

该厂在地面和地下均设置了排涝池、排水泵井等措施，以应对洪水和大量降雨造成的损失；其次，在事故超量排水方面，设置了塑壁闸、溢流装置等设备，保证了排水的安全性；此外，在毒有害气体方面，配备了在线监测和报警装置，并设置了人员定位系统和预警系统， 以确保安全。 在设计过程中，充分考虑了不同进水条件下的配水均匀性和泥沙沉淀问题 。

设计思考

全地埋式污水厂布局复杂、管线密集，工艺之外的其他因素在设计中的权重大幅提升，需转变以工艺专业为主导的设计理念，在保证工艺前提下，尽可能多的兼顾各专业需求。从而实现各专业功能，因此，必须采取新的设计手段，适应当代社会经济发展的要求。

精心的设计；细致的管理；确保污水厂安全运行。

全地埋式污水处理厂优缺点并存，其利弊如何权衡，是个值得深思的问题，从总体看，应综合各方面因素（土地价值、周边环境要求等），在全地埋、半地埋、地上等形式间寻求平衡，在充分了解地埋式污水处理厂利（占地小、环境好）弊（安全隐患多、管理复杂、无法扩建、建设运行成本高）前提下，合理决策。

另外，本期讲座回放已开启，免费回放截至9月2日，之后为收费回放，请及时收看！扫描下方的二维码以收看回放。

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专家简介

李建，女，1982年8月出生，党员，硕士研究生，高级工程师，注册公用设备工程师，第二设计研究院总工程师，公司给排水专业委员会副主任，中国土木工程学会水工业分会第七届理事、《净水技术》杂志青年编委等。工作期间共负责咨询设计项目70余项，主持负责大型项目30余项，获得省部级以上奖项27项，个人获得过甘肃省领军人才、甘肃省向上向善好青年、中国建筑工匠、水业杰出青年等荣誉。参与完成《甘肃省水生态保护与水资源利用对策研究》等课题4项，在《净水技术》、《中国给水排水》等国家核心期刊上发表论文6篇，获得国内专利授权7项。

作者：李建

编辑：朱琼宇

排版：西贝

校对：周子凌

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