某地下式污水处理厂工程设计要点与分析

马姗姗 庄 彤

中国市政工程华北设计研究总院有限公司

1 工程概况

本工程位于陕西省某新区，为地下式污水处理厂工程，是该新区海绵城市建设的重要组成部分。

该污水处理厂与新城同步建设，故污水处理厂根据人口的增长分期建设，其污水处理总规模6万m³/d，土建一次建成，设备分期安装，近期设备安装规模为3万m³/d，总变化系数1.45。处理后尾水可实现100%外供再生水，即再生水近期供水规模3万m³/d；远期6万m³/d。本污水处理厂设计要点如下。

（1）布置形式：半地下式污水处理厂箱体。

（2）污水处理工艺：预处理+AAO+MBR+管道式紫外线消毒+次氯酸钠接触消毒（再生水）。

（3）污泥处理工艺：破壁+板框脱水（出泥含水率≤60%）。

（4）海绵城市与景观公园：箱体顶部设置景观公园；厂区内设置绿色屋顶、透水铺装、下凹式绿地、雨水花园及植草沟等海绵措施，满足地块海绵城市的相关要求。

（5）DF直饮水技术的应用：工程内设置了DF直饮水系统。

2 设计要点

2.1 设计进出水水质

污水处理厂执行如下出水标准：①尾水排放达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。②再生水主要技术指标达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅳ类标准（NH3-N 2.5mg/L，TN 10mg/L），再生率不低于70%（本工程设计可达100%）。

表1污水处理厂设计进出水水质表

①括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

2.2 工艺流程图

图1

3 技术关键点

（1）本工程建设为地下式：地下式污水处理厂在技术上已经相当成熟，且在国外应用相当广泛。地下污水处理厂由于处于地下封闭状态，对周围环境的影响较小（噪声、臭气等影响均较地上厂小），与周边环境协调性强，可节约土地资源，防止周边土地贬值，特别适合于在土地资源高度紧张、环境要求高的地区建设，从长远看也符合资源节约、人与自然和谐发展的科学发展观的要求。

（2）污水处理工艺先进成熟：结合本工程实际情况（新区人口逐步增长，分期建设，单期规模较小等），采用AAO+MBR膜处理工艺，MBR膜池为多廊道设置，可随着处理水量的逐步增长，调整运行的廊道数，灵活方便，最大限度地节能减排。

（3）污泥处理工艺先进节能：采用破壁+板框脱水的污泥处理工艺，创新性的采用破壁处理工艺，大大降低污水脱水的能耗的同时，提高污泥的出泥含固率；且出泥含水率可调，为未来灵活运行提供更多可能。

（4）出水去向灵活可调：本工程在管道式紫外消毒后出水分为两路，一路至巴氏槽尾水排放；一路至清水池进行次氯酸钠接触消毒，通过再生水泵房，可实现100%供入市政再生水管网；实际运行时根据需要确定尾水排放及供入再生水管网的再生水比例。

（5）箱体布局紧凑合理：本工程分两期建设，合理协调好两期的构筑物布局尤为重要。主流程分为四个系列，每个系列1.5万m³/d，每个处理单元做到既能单独运行又能互相联通，运行过程中可保证灵活的配置。其余在土建上分割比较困难的建构筑物均配备了多组设备，便于运行调配和使用检修。箱体平面布置图如下。

图2 箱体上层、下层平面布置图

（6）设计过程注重环境保护：本工程设置多套除臭生物滤池，对箱体内臭气进行管道收集后送至除臭生物滤池进行处理，气体处理达标后采用有组织高空排放至大气。除臭风塔造型与公园风格协调统一。

（7）设计过程注重降噪减噪：本工程为地下式箱体，大部分设备位于地下，对周边环境噪声影响较小。而就箱体内部而言，在降低噪声方面，首先选择低噪声设备，设备加隔音罩、减震垫等；鼓风机房设置吸音墙；此外，厂区内、厂界四周设置绿化隔离带，加强噪声衰减。

（8）基坑处理及抗浮措施：本工程为地下式污水处理厂工程，其埋深较深，结构处理上采用三重管高压摆喷桩止水帷幕进行止水，并结合集水井抽水和排水沟明排方式；基坑支护采用钻（冲）孔灌注桩结合两排预应力锚索进行支护，桩间土采用挂网喷射混凝土护面；抗浮措施采用锚杆抗浮方案。

（9）设计过程注重节能减排：①工艺及公用系统的设备均选用高效、节能和环保型产品；水泵、风机等电气设备适当的采取变频调速措施，；自然采光与照明相结合，照明采用高光效光源、高效灯具及附件；建筑采用绿色节能建筑材料。②采用水源空调进行供暖及制冷，有效利用污水中的热能，减少能源消耗。③充分利用厂内自产的再生水进行绿化、道路浇洒及生产用水等，减少新鲜水用量。

4 创新点

（1）污泥处理采用破壁+板框脱水处理工艺：本项目采用污泥破壁脱水处理技术，在常温常压下，利用少量药剂的相互作用，实现污泥菌胶团结构和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量结构水、吸包水和晶胞水变成间隙水，通过一系列的氧化、水解、混凝聚沉反应，形成不可逆转的凝结硬化壳，使污泥颗粒具备一定的水稳定性和强度稳定性。聚沉后的污泥经板框压滤机一次脱水至含水率60%（可低至40%）。

（2）DF直饮水技术的应用：设置了处理规模1000m³/d的DF（低压选择性纳滤膜）系统一套，出水指标达到《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）相关要求。将MBR膜池的产水进一步处理为可直接饮用的饮用水。DF出水根据业主需求回用或用于新技术展示。DF直饮水系统流程图如下。

图3

（3）设置海绵措施：厂区内采用的海绵措施主要包括：绿色屋顶、雨落管断接技术、渗透铺装、下凹式绿地、雨水花园、生态驳岸等，拟将厂区打造成为集“生态、科普、交流、共享”为一体的花园式污水处理厂，使厂区成为海绵城市的宣传体验及试点基地。

（4）响应西咸新区“城市绿地”的要求，箱体顶部设置景观公园，包含运动休闲区及休闲游览区，改善环境的同时，为周边居民提供一个娱乐休闲去处。

（5）新技术、新结构、新材料的应用：本工程设计中采用了多种新技术、新结构、新材料，注重经济合理，注重细部处理。

①为了满足大型水处理构筑物的工艺要求，在超长池体设计中掺加混凝土外加剂，提高混凝土的抗渗、抗裂性能，来减少伸缩缝的设置量，将地下式箱体的漏水隐患降至最低。

②在混凝土中掺加有膨胀剂的多功能(如早强、减水)复合型外加剂，以配制补偿收缩混凝土来解决混凝土结构的裂缝控制。

③一般混凝土的限制膨胀率控制在0.02%~0.03%，现浇（后浇）加强带混凝土的限制膨胀率控制在0.035%~0.045%。

5 应用前景

（1）本工程为采用MBR工艺的分期建设的地下式污水处理厂工程，其埋深较深，采用的基坑处理方法、降水措施及抗浮设计方案等均可为同类型的工程提供借鉴。

（2）污泥破壁+脱水工艺先进，运行后可作为其他项目的参观考察实例。

（3）DF直饮水技术的应用，作为科普展示，进一步向公众宣传了水的循环利用及直饮的可行性，为未来真正实现污水处理后直饮的推广打下基础。

（4）为地下式污水处理厂结合海绵城市的建设提供了示范。

综上，作为示范工程，本工程可为同类型项目提供诸多借鉴和参考。