地下式污水处理厂规划设计的三种形式及其优缺点分析*

庄修伟

北京首创生态环保集团股份有限公司 100044

引言

在传统水务规划设计建设中，地上污水处理厂长期占据着绝对的优势地位。随着我国不断推进的城市化进程，城市区域的边界不断扩展，很多原本处于城郊的污水处理厂现已成为人口密集的城市核心区域。而传统的地上污水处理厂逐渐暴露出气味重、占地面积大等越来越多的缺点。

在此背景下，以地下式为特征的污水处理厂在城镇中日渐兴起，由于其更加节地、环保的特点，并能够通过顶部景观公园与城市水环境综合治理工程等有效结合，给城市带来一个良好的绿色低碳生态综合体，给政府和百姓提供了传统水厂之外的另一种全新选择。

地下式污水处理厂从上至下分为三层：屋面景观层、设备操作层、水处理层。结合周边环境和埋地深度，目前地下式污水处理厂建设共三种形式：半地下式、全地下式、局部下沉半地下式。

本文针对各种建设形式的优缺点进行分析并归纳总结，为规划建设提供实用参考。

1 半地下式

半地下式，即是将水处理层埋入地下，操作层和景观层露出规划地面。水处理层采用钢筋混凝土薄壁结构，操作层采用钢筋混凝土框架结构，如图1 所示。部分已建半地下式污水处理厂汇总见表1。

图1 半地下式示意Fig.1 Semi underground schematic diagram

表1 部分已建半地下式污水处理厂汇总Tab.1 Summary of some built semi underground sewage treatment plants

1.1 优点

1.污水处理隐藏在地下而不至于暴露在视线范围内，对周边环境是一种保护［1］；

2.污水处理池的臭气不会直接露天排放，对周边环境和居民影响小；

3.操作层由于采用框架结构，四周均为轻质砌块，可采用大面积开窗的形式，通风、采光等效果相对较好；

4.操作层直通室外地面，不用再划分消防分区，节省相关费用；

5.运输污泥的污泥车可从操作层直接外出，方便后期运营。

1.2 缺点

1.操作层依旧在地面以上，工业厂房的存在不可避免地存在噪音，对周边环境有一定影响。

2.由于屋面景观层高出周边地面，需要设置进出楼梯或者电梯，不便于人员上下，无法有效服务于周边居民。

2 全地下式

顾名思义，即是将整个污水处理厂的操作层和水处理层全部埋入地下，屋面景观层规划成为地面公园，改善周边环境，如图2 所示。部分已建全地下式污水处理厂汇总见表2。

图2 全地下式示意Fig.2 Fully underground schematic diagram

表2 部分已建全地下式污水处理厂汇总Tab.2 Summary of some built underground sewage treatment plants

2.1 优点

1.由于箱体全封闭，可彻底消除噪音；

2.污水产生的臭气统一收集处理，使得污水处理厂的臭味得以有效控制；

3.从外观看来，景观层与地面齐平，并且规划成平时常见的地面公园，包括花草、水系、乔木、灌木、人行步道等，可有效增加城市绿地；

4.由于与周边环境相协调，景观公园若采用开放形式，会给厂区运营人员和周边居民提供额外的休闲场所，可有效提升周边居民生活品质，提高土地资源的利用价值。

2.2 缺点

1.基坑开挖深度大，基坑支护、基坑降水等费用高，施工周期长；

2.由于操作层埋在地下，且经常有运营人员需要出入，根据《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）（2018 年版）［2］，应按照戊类厂房考虑消防分区的划分，需要设置较多疏散楼梯，对于规模较大的污水处理厂不易采用。

3.由于整个污水处理厂全部埋在地下，屋面是景观公园，属于整体封闭的状态，对于整个水厂的通风、采光等效果不佳，需采取增设采光孔或光导照明等措施解决；

4.运输污泥的污泥车需要从操作层走到地面，需要增加设置汽车坡道。

3 局部下沉半地下式

局部下沉，即是将整个箱体周边进行开挖，通过在箱体四周设置下沉式廊道的方式，使操作层与下沉式廊道一起形成开放空间，运营人员可从操作层直接走到廊道休闲，屋顶景观层与周边地面齐平。

就整体效果来说，从四周廊道看，与半地下式一样；而从地面远处看，与全地下式一样，如图3 所示。部分已建局部下沉半地下式污水处理厂汇总见表3。

图3 局部下沉半地下式示意Fig.3 Partial sinking semi-underground schematic diagram

表3 部分已建局部下沉半地下式污水处理厂汇总Tab.3 Summary of some built partial sinking semi-underground type sewage treatment plants

3.1 优点

1.解决了半地下式污水处理厂对周边环境影响大的缺点；

2.不用再进行操作层消防分区的划分，且解决了全污水处理厂通风、采光等效果不佳的缺点。

3.2 缺点

1.由于需要在箱体四周设置下沉式廊道，占地面积较大，面对城市化的扩张，在厂区的规划设计上有一定难度，在城市中或靠近城市区域难以采用；

2.下沉式廊道由于直接与操作层相连，且一般存在于地面以下6m 左右的深度，需要做好地下水防渗措施以及廊道自身的排水措施；

3.距离水源较近、地下水位较高、地质透水性较好的地区不宜采用；

4.由于占地面积大、开挖深度大，且周边需设置永久性边坡支护，整体造价高。

4 对比分析

根据上面表述，不同建设形式在各方面的比较分析如表4 所示。

表4 不同建设形式优缺点的对比分析Tab.4 Comparative analysis of advantages and disadvantages of different construction forms

5 地下式污水处理厂可能的发展趋势

由于目前国内关于地下式污水处理厂的相关规范性文件还几乎处于空白状态，地面空间开发还仅限于景观绿化，关于地下式污水处理厂的建设和运营成本较高且暂无有效解决方式。因此，地下式污水处理厂的规划建设还仅采用前述三种形式，且目前还处在边研究、边产出、边推广的阶段。

那么，关于地下式污水处理厂的设计建设发展趋势可重点考虑以下方面：

（1）平面节地集成技术：通过优化建（构）筑物平面布置、工艺单体集成化设计，最大化地缩小平面占地空间；

（2）竖向空间开发技术：通过对建（构）筑物进行整体叠加或局部叠加，强化竖向空间利用效率。

6 结语

地下式污水处理厂各种形式各有特点，整体都具有单体布置紧凑、节约土地资源、噪音小、环境污染少等优点。但半地下式投资少、方便运营，更具优势，也更为投资公司所接受。

目前地下式污水处理厂在平面及竖向的空间开发利用方面还存在诸多限制，未来如能有效结合平面集成化、竖向上盖开发等技术，最大化地综合有效利用有限的土地空间资源，提升土地利用价值，将是打造面向未来的中国污水处理厂的一个重要发展趋势。