任春梅，中国市政工程西南设计研究总院有限公司，教授级高级工程师，主要从事给排水设计工作，E-mail:285573940@qq.com。
地埋式污水处理厂因具有节约土地、对环境影响小、景观效果好等特点，在广州、北京、贵阳等地逐渐兴起。根据南明河“治臭变清”的相关要求，贵阳市于18年6月正式启动南明河水环境综合整治的4个再生水厂项目，再生水厂全部采用了地埋式。4个再生水厂项目包括河滨再生水厂（5万m³/d）、贵钢再生水厂（3万m³/d）、贵棉再生水厂（2万m³/d）和太慈再生水厂（2万m³/d）。再生水厂地上部分别建设了娱乐公园、BRT枢纽站、商业中心和绿地，实现了土地价值的充分利用，实现了环境的和谐统一。（图片来源于合作设计单位，仅供交流学习，如有侵权，联系立即删除）2020年4月底，四个再生水厂已经全部投入运行并通过环保验收，贵阳各大媒体进行了宣传报道。本文以这四个再生水厂为例，与各位共同探讨地埋式污水处理厂设计建设的重点及关键技术问题。进出水：进水为市政生活污水，出水指标优于一级A，其中主要指标（BOD、COD、氨氮、总磷等）达到IV类水体标准。选址是本工程的难点。贵阳市现状污水收集形式为截流式合流制，污水通过一条条二级截污管（沟）汇入一级截污沟，部分截污沟旁建污水处理厂，减轻下游截污沟的负荷，多余的污水由下游污水处理厂进行处理。这种特有的污水收集形式和雨污合流现状导致每个污水厂的服务范围没有严格划分。在大多数城市我们是将污水统一收集起来，这样可以节约运行管理费用。但是贵阳市属典型山地城市，地形特殊，很难像常规城市下游地势较低的地方集中建设污水处理厂。因此，采用就近收集、就近处理的方案，结合总体规划，将四个再生水厂分散设置在了市中心城区靠近南明河的四个特定地方。河滨再生水厂位于河滨公园靠南明河处。可用地块面积18497m²(27.75亩)。河滨公园具有近百年历史，对贵阳人民具有特殊的意义，再生水厂建成后必须尽量恢复其原貌。
拟建河滨再生水厂原状图
贵钢再生水厂位于贵阳市花冠路贵钢BRT枢纽站位置，可用地块面积15236 m²（22.85亩）。再生水厂建成后地面上部为BRT枢纽站。
贵棉再生水厂厂址位于浙江商城内，可用地块面积9240m²（13.86亩）。再生水厂建成后地面上部为商业中心。
太慈再生水厂位于小车河和南明河交汇处地块，现状为废弃的监狱。可用地块面积11141m²（16.7亩）。此地块规划为绿地，地面不能有任何建筑物。
根据再生水厂所处的特殊位置，可用地范围以及地块的规划性质，四个再生水厂全部设置为“土地集约型，环境友好型、资源利用型”的全地下式再生水厂，除了必要的通风口和人员逃生口外，其余所有处理构筑物和辅助建筑物均紧密地布置于地下空间内。南明区位于贵阳市的中心城区，是省委省政府，市委市政府所在地。区内的生活污水通过截污沟收集，最后汇集到南明河两侧的截污沟，在截污沟旁已经建有青山污水处理厂和新庄污水处理厂。由于均是从截污沟取水，四个再生水厂的设计进水水质主要参照位于上游的青山污水厂和下游的新庄污水厂设计水质，出水标准优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准的A标准，主要指标（BOD、COD、氨氮、总磷等）达到IV类水体标准，其余执行一级A标。
地下污水厂的工艺选择跟地上污水厂原理一样，但是由于地下污水厂深基坑费用高，一般会选择紧凑型工艺和便于拼凑在一起的池型来节约占地和投资。通过对目前已经运行的地下污水厂进行调查，地下污水厂最常用的工艺有强化A²O+深度处理的长流程工艺和MBR短流程工艺。
倒置A²O工艺流程框图
两种工艺各有优缺点，在占地条件允许的情况下，倒置A²O工艺具有更大的优势，本工程推荐采用了倒置A²O工艺。通过闸门的切换，可实现多模式运行。为了减少占地空间，便于和生化池拼凑在一起，二沉池采用了同边进出水矩形沉淀池。深度处理采用高效沉淀+砂滤；污泥处理采用全封闭的带式脱水机和低温冷凝干化机，含水率小于30%的干化污泥外运焚烧；出水消毒采用成品NACLO。地下污水厂要解决的关键性技术问题主要包括如何采取措施防止地下厂房被淹，地下厂房的消防问题，以及地下厂房的通风、除臭问题。四厂地下空间内均按水力流程依次布置预处理单元（粗格栅、细格栅及曝气沉砂池）、一体化生化池（倒置A²O生化池+矩形沉淀池）、高效沉淀池、砂滤池及反冲洗房等，鼓风机系统、加药系统及碳源投加系统等跟水力无关的建筑物放在构筑物顶上以节约地下空间，尽可能地降低投资。污泥处理构筑物靠近预处理单元布置，便于臭气的统一收集和处理。防止地下厂被淹的措施：在地下厂房第一个构筑物（格栅渠）进水管上设有电动调流阀、电磁流量计和停电紧急切断阀，当发生突然停电事故时，停电紧急切断阀关闭，让厂外的污水不能进入。正常情况下，当进水流量大于再生水厂自身处理能力而导致格栅渠水位上升时，可以调节进厂调流阀，只让再生水厂能够处理的水量进入。当格栅渠水位上升到设定的最高位置，可以完全关闭进厂电动调流阀。在地下空间废水池内设置有事故排放泵。在厂外进厂管道上设有溢流井，当再生水厂出现事故不能生产时，污水可以通过溢流排放入下游截污沟。河滨再生水厂现状为公园，规划不允许地上有跟公园无关的建筑。由于地形高差较大，为了有效利用地形，减少土方量和边坡支护费用，再生水厂设置为地下四层，西北角地形高差大（17m）的地方设置成局部四层，其余较平坦的地方地下2层。再生水厂操作层顶部1056 m，高于200年一遇洪水位1055.716 m。贵钢再生水厂上部为BRT交通枢纽，污水厂设计时上部BRT交通枢纽设计已经完成，因此污水厂地下空间的柱网必须与上部建筑完全保持一致，地下空间利用率相比其他三厂略低。再生水厂操作层顶标高1065m，高于200年一遇洪水位1052.19m。贵棉再生水厂上部为商场，可用地是四个厂中最小的，仅13.86亩，地下没有足够的空间，办公、化验等设置在商场内特定区域，在商场未建成之前，设临时综合楼满足生产管理的需要。设计中与上部商场设计单位密切配合，地下空间的墙柱均需承受上部建筑的荷载，因此投资高于同规模的太慈再生水厂。再生水厂操作层顶标高1061m，高于200年一遇洪水位1055.716m。太慈再生水厂可用地非常小， 在地下空间内没有可用做办公的场所，必须将综合楼设置在地面上，由于规划用地为绿地，在综合楼外覆绿以满足规划用地性质的要求。再生水厂操作层顶标高1064.4m，高于200年一遇洪水位1061.365m。四个再生水厂进出水水质相同，采用的工艺也一样，因此设计参数也基本一样，这里仅介绍河滨再生水厂的构筑物设计。生化池包含缺氧区、厌氧区、好氧区（曝气区）、回流及剩余污泥区。生化池按照倒置A²/O型式工作。通过闸门的切换，也可以按照常规A2O模式运行。设计规模5万m³/d，1座，分2格。平面尺寸：L×B=88.0×57.8m，有效水深6 m，有效池容：28 596m³。生化池设计最低设计水温12°C，最高水温25°C。混合液浓度（MLSS）4000 mg/L。混合液回流率200%，污泥回流率100%。总污泥负荷0.056kgBOD5/kg MLSS·d，总污泥龄15.78d。生化池总停留时间 13.12h。其中缺氧区有效池容7720 m3，水力停留时间3.7h；厌氧区有效池容3125m³，水力停留时间1.5h，好氧区有效池容16510 m³，水力停留时间7.92h。空气管道主干管上安装空气流量计和电动可调节刀闸阀。`曝气采用刚玉盘式微孔曝气器。在缺氧区、好氧区设DO仪，测量范围0~4ppm。在好氧区设MLSS仪，测量范围0~15 g/L。另外厌氧区设ORP仪2台，测量范围-1000~1000mv。生化池连续运行。好氧区溶解氧控制在0.5～2.0mg/L左右，通过调节鼓风机的频率来实现，鼓风机采用空气悬浮鼓风机。二沉池为矩形同边进水、出水池型，设计水量按最大流量即Q=50000x1.34/86400=0.7756m³/s考虑。二沉池土建尺寸：L×B×H=49.9×38.2×7.1 m二沉池共1座，分5格，平均流量时表面负荷 1.09m³/ (m².h)，最大流量时表面负荷1.46m³/ (m².h)。每座池的5格沉淀区采用非金属链式刮泥刮渣机5台，连续工作。每台刮泥刮渣机配电动旋转撇渣器1套。沉淀区设穿孔排泥管及套筒式排泥阀。设计流量：5万m³/d，KZ=1.34。混合时间1.09min，反应时间10min，沉淀区表面负荷：18m³/(m²∙h)，污泥回流比：3%。高效沉淀池内投加PAC化学除磷，投加摩尔比Al：P=2：1。投加PAM助凝，投加量0.5mg/l。设计流量：5万m³/d，KZ=1.34。进水浊度：≤20mg/l；出水浊度：≤5mg/l。滤池为V型滤池，为了减少单格反冲水量，控制地下空间的容积，滤池设成单侧配水。滤池设1座分10格，每格滤池过滤净面积为39.25m²。设计滤速7.11m/h，过滤水头2.2m。
滤池管廊内设有气动蝶阀和气动调节阀，以控制滤池反冲洗和恒水位过滤。每格滤池内设水位计用于控制滤池恒水位过滤，另外在滤池总出水管上设出水浊度仪检测滤池总出水。浊度仪参与滤池反冲洗控制，另外也设定时间间隔控制滤池反冲洗。本工程地下厂房内主要是装水的钢筋混凝土池子，除配电间外，为戊类厂房，一般不易发生火灾，只有在操作失误、违反规程、管理不当及其它不正常生产情况或意外事故状态下，才可能由各种因素导致火灾发生。因此为了防止火灾的发生，或减少火灾发生造成的损失，根据“预防为主，防消结合”的方针，本工程在设计上采取了相应的防范措施。（1）设置室内外消火栓系统和室内自动喷水灭火系统，设计中还设置一定数量的磷酸铵盐灭火器，配电室设置气体灭火系统。（2）地下污水处理单元设置防火分区和防排烟系统。每个防火分区面积按2000m2（不含水面）左右控制，疏散距离按不超过60m控制。每个防火分区之间用防火墙进行分隔，相邻防火门之间的门为甲级防火门。（3）消防设施采用双回路电源供电，末端自动切换。其配电电缆采用有机绝缘耐火电缆，在封闭式金属线槽或金属管内敷设。（4）设置火灾自动报警系统，消防控制设备连锁控制。全厂纳入臭气处理的构筑物为设于地下综合厂房内的粗格栅、细格栅，曝气沉砂池、污泥浓缩脱水间、生化池。经处理后的尾气满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）中恶臭污染物15m高空有组织排放标准值的要求。经处理后的尾气在厂界达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918一2002）中厂界（防护带边缘）排放二级标准。四个厂均设置生物滤池除臭。地下厂房根据建筑划分的防火分区进行通风设计。排风量计算时采用换气次数法；送风量取排风量的80%，附加除臭排风量的80%。风机选型时附加5%的漏风量。按防烟分区设机械排烟、补风系统，防烟分区不跨越防火分区。排烟风道、补风风道与平时通风系统合用。每个防烟楼梯间前室设置机械正压送风系统，楼梯间采用自然通风排烟的方式。风机设置于正压送风室内，火灾时由电信号控制开启正压送风机。目前已建、在建的地下污水厂已经很多，上部用地性质也各不相同，能够一次性囊括公园、绿地、商场、公交站的地下污水厂豪华盛宴并不是每个人都有机会遇上，希望这四个地下再生水厂的设计能够给同行提供一些参考。[1] 马刚, 张琦, 张飞. 大型地埋式地表水类Ⅳ类出水标准污水厂工艺设计[J]. 中国给水排水, 2018, 34(8):45-50.[2] 张学兵, 陈雯, 阳佳中,等. 深圳市布吉污水处理厂工程建设及设计特点[J]. 给水排水, 2008, 34(008):25-27.
