設計案例 | 山地城市污水處理如何向地下空間探索

更新時間：2021-03-23 11:12 來源：凈水技術作者: 閱讀：8035

污水處理的主要建設形式為地上式，占地面積較大，土地資源浪費嚴重，不可避免地會對周圍環境和居民生活產生一些不良影響。隨著城市化進程的快速發展和城區外擴，原規劃在城市邊緣的污水處理廠逐漸被城市包圍。因此，亟需一種環境友好、土地資源節省的污水處理廠建設形式以解決目前的困境。

地下式污水處理廠發展相對較晚，近年來，隨著相關技術的發展，在一些環境要求較高、用地緊張的大城市，已逐步開始建設地下式污水處理廠。地下污水處理廠由于處于地下全封閉狀態，對周圍環境的影響較小、協調性強、可節約土地資源、防止周邊土地貶值，特別適合在土地資源高度緊張、環境要求高的地區建設。

我國山地城市由于其復雜的地形、地貌條件，較難具備充足的平地空間進行地上污水處理廠的建設。山地城市土地資源極為有限，尤其是靠近城市中心區域的地方，難以規劃合適地塊用于新建或改擴建污水處理廠，導致污水處理廠用地矛盾突出。

本文以福建某污水處理廠為例，深入剖析平面、工藝和高程等布置方案及設計特點，為山坡式半地下污水處理廠的建設提供參考。

1 建設形勢和長坪設計

依山而建，用地面積有限

廠區山坡空地，現狀為一塊林地。現狀廠區范圍內地勢由北向南抬高，場地內總共有3個平臺，標高分別為169、163、141 m。場地入口設置在國道一側，進場道路沿場地東北側繞行分別通至場地3個地坪，其余區域均為較大斜坡。

（1）用地面積較緊張，總占地面積約為50 400m2。在有限的用地內要完成3萬m3/d規模（且預留遠期2萬m3/d規模用地）、一級A排放標準的污水處理廠布置，污水處理廠的建構筑物只能采用集約化布置形式以最大程度地減小占地面積。

（2）本工程擬降低廠區整體標高，依山而建，局部架設環形高架道路，可有效提高廠區面積的綜合利用率。

（3）廠址所在地塊距離新區商業中心不足2 km，環境敏感度高，對廠區景觀要求也較高，有必要建設成地下式的污水處理廠，減少對周邊環境的影響。

結合廠址所在地塊的特點，有必要在經濟技術可行的條件下，對山地城市地下式污水處理廠建設形式進行探索，以期合理利用空間資源，有效提升城市的經濟、社會、環境效益。

全地下式和半地下式方案比選

全地下式和半地下式方案都能較好地利用上部空間，用來建設綠地、廣場等公共設施甚至餐廳、商場等商業設施。同時，由于池體全部加蓋，污水廠的臭氣和噪音影響也將明顯降低，與常規污水處理廠相比可顯著地改善周邊環境。2種布置形式方案如下

綜合比較后，發現方案二優于方案一。此外，由于本工程所處位置的敏感性、工期的急迫性以及工程總投資的局限性，建筑形式的選擇更多的側重于廠區的運行風險、應急措施、基坑圍護、工程投資及運行費用等方面。該污水處理廠的建設形式采用半地下式方案，能更好地滿足要求。

廠坪設計

場地的布置依靠現有山勢，由南向北構建3個平臺，標高逐漸降低，三個平臺標高分別為135、134.5、133 m。廠區地坪與廠外道路基本接順，無進場道路長度限制，有利于廠區道路、設備運輸及人員安全疏散。

2 總體布置設計

結合本工程污水處理廠的廠址和廠坪布置，建設山坡式半地下污水處理廠需遵循以下總體布置原則：

（1）結合山坡現狀地形條件、土方開挖量等綜合平衡考慮廠坪布置；

（2）結合工程規模及實際情況，考慮近遠期工程的實施，節約工程投資；

（3）充分利用地下空間，節約管路系統；

（4）充分考慮可能發生的事故工況及對策；

（5）利用廠坪和高程布置，減少污水處理廠提升的次數；

（6）根據消防要求嚴格分區，符合相關規范要求。

平面布置

本工程污水處理廠場地坐落于山體之上，場地東西長約為350 m，南北寬約為240 m，整體坐南朝北。

本工程充分利用場地平面尺寸及豎向高程，依山而建一座山地式雙層箱體結構污水處理廠房。近遠期工程東西向并排布置，近期工程擬在場地西側新建3萬m3/d一體化處理廠房，結構形式采用封閉箱體，箱體平面尺寸約為107 m×75 m，場地東側為遠期預留用地（2萬m3/d），箱體北側距紅線退界20 m，西側滿足山體放坡距離要求。

整個場地圍繞近遠期廠房用地設置環形道路，道路寬度為7 m，轉彎半徑為9 m，坡度為5%~6%，滿足消防通道要求；道路標高為133.0~149.5 m，與廠外國道接順，并滿足進出近遠期箱體操作層和頂層需要。廠區近遠期合用綜合樓1座，坐落于近期箱體頂部。

高程布置

為滿足處理功能及箱體內部設備進出，箱體共分為3層（底層、操作層、頂層），底層至操作層間高差約為8 m，主要容納各水處理構筑物及輔助設施；操作層至頂層間凈空約為6 m，主要滿足設備運輸及人員操作管理需要。一體化處理廠房底層標高約為133.5~134 m，操作層標高約為141.3~142.3 m，頂層標高約為148.5~149.5 m，頂層作為綜合樓的室外地坪和公園。

箱體北面無山體遮擋，直接面對國道，可通過在北側操作層平臺外設置高架道路作為操作層的主要出入通道，高架道路東西兩側與廠區環形坡道接順，作為環形道路的一部分；箱體西、南面均被山體環繞，高差較大無法與箱體直接連接，需設置二級放坡至箱體位置，同時第一級放坡平臺作為環形道路的路基；場地東側預留用地平整至140.5 m標高，減小與本工程箱體間的高差，基本與箱體操作層接平，形成“階梯式綠化”的景觀綠化，達到較好的隱蔽與景觀效果，還可降低地質災害風險。

功能分區布置

本工程污水、污泥處理構筑物及輔助設施均為高度集約化布置，污水處理工藝采取“粗、細格柵+曝氣沉砂池+AAO生物反應池+二沉池+高效沉淀池+纖維束濾池+加氯接觸池”，污泥處理工藝采取“濃縮-脫水-泥餅外運”的處理方式。箱體內部功能分區如下。

（1）箱體底層布置主要處理構筑物，箱體兩側對稱布置，由南向北根據依次為AAO生物反應池、平流二沉池、高效沉淀池和高效纖維濾池，限于用地面積和能耗控制，將加氯接觸池及放空調蓄池下疊于二沉池底部；箱體中部由南向北依次為細格柵曝氣沉砂池、污泥脫水機房和粗格柵進水泵房。一體化污水處理構筑物位于廠區地下，地上部分設置鼓風機房、加氯加藥間和不受污水處理水力高程影響的構筑物。污泥濃縮池和儲泥池對稱布置于細格柵曝氣沉砂池兩側。

（2）箱體操作層為處理構筑物操作巡檢平臺及設備吊裝空間，操作層中南部設鼓風機房及加藥間。

（3）箱體北側設箱體底部主要進出通道，與133.00 m廠坪標高接順，以便于管廊層及污泥脫水機房的操作及運維。