全地埋式污水处理厂设计

2021-12-10卫世全宣守华彭换宝

智能城市 2021年21期

关键词：沉池处理厂污泥

卫世全马刚宣守华张靖彭换宝

（1.中安华力建设集团有限公司，安徽合肥 230000；2.中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川成都 610000）

1 工程概况

合肥市胡大郢污水处理厂PPP工程是一座全地埋式污水处理厂[1]，如图1所示。

图1 合肥市胡大郢污水处理厂PPP工程建成图

位于合肥市包河区高铁路与龙川路南侧，是合肥市重要民生工程，主要解决十五里河水质长期劣Ⅴ类、污染物入巢湖量巨大的问题。

项目集污水处理、休闲体育公园于一体，现场无臭无味，视觉效果好、环境友好，体现“以人为本、绿色共享”的发展理念，如图2所示。

图2 合肥市胡大郢污水处理厂屋顶体育公园图

1.1 规模及用地

合肥市胡大郢污水处理厂设计处理规模为10 万m3/d，总变化系数Kz=1.3，一次建成。再生水回用规模为3 万m3/d（不含厂内自用水量）。处理厂采用全地埋式设计，项目污水厂占地面积39 069.31 m2，其中地下箱体19 525.05 m2，单方污水占地面积0.195 m2，上部公园面积约3.5 万m2。

1.2 工程设计目标

（1）为保护巢湖水环境，本工程要求出水水质在稳定达到安徽省《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》（DB 34/2710—2016）基础上，COD、BOD、总磷、氨氮的含量达到地表水Ⅳ类标准，其中总氮≤5 mg/L。

（2）经过机械处理浓缩脱水，污泥含水率≤80%，处理后的泥饼会运送至污泥处理厂进行集中处理。

（3）臭气处理排放标准应执行《恶臭污染物排放标准》（GB 14554—1993）中的二级标准。

（4）厂内有毒、有害气体及粉尘等卫生条件执行《工业企业设计卫生标准》（GBZ 1—2010）、《工作场所有害因素职业接触限值第2部分：物理因素》（GBZ 2.2—2007）。

（5）厂界噪声控制标准按照《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）的第2类标准执行。

地下空间内噪声控制按照《工业企业噪声控制设计规范》（GB/T 50087—2013）的要求执行。

1.3 处理工艺

（1）污水处理工艺。

污水处理采用以速沉池+改良A2/O+深床滤池为主体的工艺，排入十五里河的尾水消毒采用紫外线消毒工艺，再生水回用部分采用次氯酸钠消毒工艺。

（2）污泥处理工艺。

采用一体式离心浓缩脱水工艺，脱水泥饼经污泥料仓周转外运。

（3）臭气处理工艺。

采用稳定可靠的生物除臭工艺。

1.4 主要设计内容

合肥胡大郢污水处理厂采用全地埋式设计，设有地下箱体1座，通过组合、叠建，在箱体内布置粗格栅及进水泵房、细格栅、速沉池、改良A2/O生化池[2]、矩形周进周出二沉池、反硝化深床滤池、紫外线消毒渠、消毒接触池、尾水提升泵房、脱水机房、鼓风机房、加药间、变配电间、消防控制中心、箱体外道路连接坡道、臭气收集处理系统以及厂内通道、疏散楼梯等。箱体西侧建设有综合设备用房，内设污水厂管理办公用房、中控室、化验室、仓库等，综合设备用房与箱体合建。

此外，还建有污水进水管道和尾水排放管。

2 设计难点及主要思路

2.1 本工程为全地埋式设计

与常规的地面式污水厂不同，全地埋式污水处理厂的污水、污泥处理设施全部位于地下，布置高度集约化。在满足工艺要求的前提下，需要考虑建筑、结构、通风、消防、除臭、安全疏散、施工及运维管理等方面的经济性和合理性，设计难度远高于传统的地面式污水处理厂。

多专业之间的协调、配合好坏是设计成败的关键。在项目设计中，统筹各专业设计资源，建立高效的沟通机制。通过多专业配合，对工艺构筑物选型、构（建）筑物组合叠放、柱网布置、交通组织、安全疏散及防火分区布置、各种管线平面及竖向空间利用等工序进行多方案技术经济比较，取得良好的设计效果。

2.2 项目出水水质要求严苛

合肥胡大郢污水处理厂出水水质指标达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中Ⅳ类标准，TN≤5 mg/L，在国内领先，处理工艺、设计参数的选择难度极大。项目设计中，对本工程的预处理和二级处理进行优化，使工艺流程满足进出水水质要求。实际运行中处理效果良好，起到极强的示范作用。

2.3 工程紧邻已建高铁路

合肥胡大郢污水处理厂工程南侧紧邻高速铁路，50 m防护带必须保持原状。本工程基坑开挖深度达15.30～28.90 m，南北两侧距离用地红线较近，基坑支护难度极大。

经过多方案比较，结合相关通知、南侧高铁填土保护区限制以及施工便利性和经济性，采用基坑开挖支护采用放坡+（冲）钻孔灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕+内支撑支护方案，如图3所示。

图3 合肥市胡大郢污水处理厂PPP工程深基坑支护施工

2.4 消防国内无明确规定

合肥胡大郢污水处理厂PPP工程为全埋地下式污水处理厂，消防国内无明确规定。

项目设计中，设计院人员积极配合业主与消防部门进行沟通，组织专家论证会进行消防论证，通过消防方案设计。

3 项目设计特色

（1）采用全地埋式设计，布置紧凑，单方污水占地面积为0.195 m2，节地效果明显。箱体顶部为开放式的市政公园，建有供市民休闲娱乐的市政公园，可以提升周边环境和土地价值，在一定程度上带动周边经济发展。

（2）此项目对出水的水质要求严苛，执行《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》（DB 34/2710—2016）标准（类Ⅳ类），TN≤5 mg/L的指标属国内领先，具有较好的示范作用。

（3）一级处理采用独创的速沉池工艺，已获得国家知识产权局专利授权。结合沉砂池与初沉池的特点，在预处理及一级处理中，采用能够缩短停留时间的沉淀池（速沉池）取代沉砂池和严格意义的初沉池。速沉池采用平流沉淀池形式，水力停留时间控制为15～20 min。改进后可以缩短水力停留时间，减少污水碳源的损失，降低运行成本，去除污水中的无机固体（沉砂池功能）和颗粒性COD，削减进入生物处理系统COD负荷，降低生物的处理能耗。通过速沉池可以去除污水中的无机SS，提高生物池内MLVSS与MLSS的比值，增大生物系统内活性污泥量，降低污泥负荷。

（4）工程工艺设计充分考虑进水的波动性及出水标准严苛性，一级处理采用独创的“速沉池”工艺，生物处理通过采用具有针对性的“经优化的改良A2/O”工艺，深度处理采用“后置反硝化深床滤池”工艺，消毒采用“紫外消毒”工艺。该工艺组合各段功能明确、运行调试容易、处理效果可控，出水水质稳定达标。

（5）地下箱体总平面布置中，将电负荷大的进水泵房、鼓风机房、臭气处理系统等集中布置在主变配电间附近，有效减少供电半径；将产生恶臭气体的预处理系统、污泥处理系统集中布置在生化池前端，防止恶臭气体在箱体蔓延[3]。完善的臭气收集、处理系统，能够有效去除恶臭的影响，厂内环境良好。

（6）二沉池采用矩形周进周出二沉池，具有运行水力负荷和固体负荷较高、占地面积小、沉淀效率高、出水水质稳定可靠、池子构造简单、池深浅、施工较容易、污泥滞留时间短、有效避免污泥的反硝化和厌氧上浮等特点[4]。二沉池为矩形构筑物，便于和生化池及后续构筑物衔接。

（7）厂区南侧距高铁线路仅50 m，基坑开挖采用三道环形内支撑形式，有效避免对高铁运行的影响。

（8）设计具有完善的安全措施，包括防淹没、噪声、消防、有毒有害气体、非法入侵等。

（9）目前，厂区运行效果良好，出水水质、环境质量均高于设计标准。