半地下全封闭式污水处理厂应用实例

李晓莹

（北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100045）

随着城市发展和技术的进步，污水处理厂的布置形式从初期的全地上式发展到半地下及全地下式[1]。传统的地上式污水处理厂占地面积较大，景观效果差，邻避效应无法解决，对周遭环境的影响等问题也益发突出。全地下式污水处理厂由于可以提高土地资源利用率，可满足生态环境效益，但是该种水厂建设及运行费用较高，施工难度大，在实际应用中受各地经济发展水平制约，仅在经济发达、用地紧张的区域应用较多。半地下式污水处理厂可以综合地上式及全地下式污水处理厂的特点，投资小，施工方便，兼并景观效果，适用性更广。本文结合河北省某地污水处理厂近期工程为例，探讨了半地下式全封闭污水处理厂的应用，为同类污水处理厂的建设提供借鉴。

1 项目背景

河北省某地区主城区仅有一座污水处理厂，该污水处理厂现状占地约62.7 亩，设计处理能力3 万吨/天，目前基本满负荷运转，工艺落后、设备老化，无法满足增加污水量处理要求。根据该地区发展规划，该城区桥西片区急需新建一座新的污水处理厂，该污水处理厂近期规模1.5 万吨/日，远期规模为3 万吨/日，总占地面积约2.9ha。

2 工程方案

2.1 设计水量水质

设计水量分别按照城市综合用水量指标法和不同类别用地用水量指标法对该地区桥西片区的用水量进行预测，取平均值最终确定最高日需水量，最终确定新建污水厂近期规模为1.5 万吨/日，远期规模为3 万吨/日。

该地区主城区的污水基本以生活污水为主，基本不存在可生化性差、难生化降解的废水，处理完后达标水全部用于当地电厂工业回用。排放标准执行《地表水环境质量标准》GB3838-2002 中IV 类水标准（TN 除外），与河北省《大清河流域水污染物排放标准》（DB13/2795-2018）重点控制区标准相同，见表1。

表1 污水处理厂进出水标准

2.2 主要工艺设计参数

为满足出水要求，本工程采用如下处理方案：进水→预处理→二级处理→深度处理→消毒处理→出水。工艺采用四段式A2O/A-MBR+臭氧接触氧化工艺，具备流程短、占地较小、综合投资省等优点，见图1。

图1 水厂工艺流程图

本工程分期建设，为便于检修养护，工程分为两组，其中土建按照3.0 万m3/d 设施一次性建成，设备按照1.5 万m3/d安装其中一组。

2.2.1 粗格栅

本工程采用齿型回转式格栅除污机。

粗格栅渠共设2 格，单格尺寸为L×B×H=7.9×1.2×9.15m，结构与污水提升泵房合建。粗格栅渠宽1.20m，栅条间隙：b=20mm，栅条宽度8mm。

2.2.2 提升泵房

潜水提升泵数量：3 台（2 用1 备，按照近期安装，远期增加1 台）流量：Q=710m3/h；扬程：H=10.0m。

2.2.3 细格栅

细格栅采用网孔板回转格栅除污机，数量：2 套（1 用1备）；格栅宽度：D=1.5m，栅条间隙b=6mm。

2.2.4 曝气沉砂池

采用曝气沉砂池，共设1 座，共分两格，2 格全用，单格设计流量为0.295m3/s，每格宽度为1.8m，有效水深为2.0m。设计停留时间为5min，水平流速为0.06m/s(图2)。

图2 四段式A2O/A-MBR 工艺流程图

2.2.5 精细格栅

采用内进水精细过滤器。精细格栅间内设2 条过水廊道，数量：2 套（1 用1 备）栅宽B=1.7m；栅隙宽b=1 mm。

2.2.6 四段式A2O/A 生化池+MBR 池（图2）。

2.2.6.1 生化池

设计流量：3.0 万m3/d，分为两座生化池，单座规模1.5 万m3/d。设计水温10～25℃，冬季水温按10℃设计。土建按照3.0万m3/d 一次性建成，设备按照近期1.5 万m3/d 安装单座生化池。

2.2.6.2 膜池及膜设备间

设计流量：3.0 万m3/d，分为两座，单座规模1.5 万m3/d,土建按照3.0 万m3/d 一次建成，设备按照1.5 万m3/d 单座安装。单座膜池设膜组件7 组，近期膜组器总数：28 组；运行通量：15.5 L/m2·h；污泥浓度：10g/L。

2.2.7 臭氧接触池

数量：2 座（近期使用1 座）；臭氧投加量5mg/L，设计停留时间45min；接触池单池容积468.75m3，接触池单池尺寸26.1m×5.5m。

2.2.8 臭氧制备间

臭氧总产量为6.26kg/h，浓度25-30mg/l。近期安装臭氧系统包含2 套3.13kg/h 臭氧发生器制备系统、电源系统、控制系统（1 用1 备，远期增加1 台），2 套气源处理系统，2 套闭路循环冷却水系统，2 套投加系统，2 套尾气破坏器及检测仪表。

2.2.9 接触消毒池

数量：2 座（近期使用1 座）；接触池尺寸26.1m×5.5m，接触池单池有效容积468.75m3，接触时间：45min。

2.2.10 综合泵房

消毒接触池出水由综合泵房加压送至西柏坡电厂用水点。

采用立式离心泵数量：3 台（近期2 用1 备均变频，远期增加2 台）流量：Q=540m3/h，扬程：H=30m 单台功率：N=75kW。

2.2.11 鼓风机房

空气悬浮高速离心鼓风机数量：2 台（近期1 用1 备，远期增加1 台）；单台鼓风机空气量：Q=75m3/min；出口压力：8mH2O;单台功率：N=132kW。

2.2.12 污泥脱水间

采用离心脱水机，离心脱水机设备数量：2 台（1 用1 备，近期每天工作8h，远期每天工作16h），设计流量：45.0m3/h,，单台功率：60kw。

2.2.13 除臭系统(图3-4)

图3 污水综合处理间平面图

图4 污水综合处理间剖面图

本项目除臭采用全过程除臭+生物除臭，需收集臭气的构筑物考虑为：粗格栅及污水提升泵房、细格栅间、膜格栅、砂水分离间、污泥脱水间及生化池。

全过程除臭包括微生物强化系统（包括悬浮式生物除臭填料释放罐和生物能量菌剂）和除臭污泥回流系统。悬浮式生物除臭填料释放罐采用SUS304 不锈钢材质，直径1400mm，高度1200mm。除臭污泥投加泵设置在回流污泥泵池内，将回流污泥送至进水前端。

生物除臭间平面尺寸13.2 m×11.6m。根据需除臭房间的容积及通风次数，确定臭气流量为：10000 m3/h。

2.3 总平面图设计

总平面设计根据工艺流程及场地功能要求，对传统布局方式进行优化和浓缩，并采用流线式布局，从西到东将厂区分为两部分，即：管理区和生产区。管理区主要建筑物是综合楼。生产区内容包括一系列集生产管理、生活和生产辅助等不同功能在内的多功能综合性用房建筑物。厂区建筑物污水综合处理间屋顶结构层标高均为138.10，屋面上采用覆土厚度1.0米做绿化景观，构成开放式地面休闲环保广场，见图5。

图5 厂区总平面布置图

3 设计亮点

3.1 采用半地下式水厂，经济合理，影响小

本项目采用半地下式水厂，其主要工艺构筑物均为半地下式设计。地上式、地下式以及半地下式的优缺点如表2[2-5]。

表2 污水处理厂构造型式一览表

可以发现，半地下式水厂可以按花园式标准建设，避免污水处理厂邻避效应，带来一定的土地辐射价值，满足景观效果；同时，降低了深基坑带来的施工难度和高昂造价，减轻了运营过程中消防、防腐防爆通风及淹没带来的风险。

3.2 土地节约、集约利用，提高国土利用率，改善周边环境

本项目采用地下式布局方式，从环境、功能出发，遵循“以人为本”的设计原则，建筑物屋面预留了较大面积的绿化，同时配套少量多功能活动场地，为创造生态园林式现代化污水厂奠定了良好的绿色基础。可有效降低对周边住宅小区的影响，为周边居民增添一抹绿色。

3.3 生物除臭+全过程除臭，保证周边空气质量

本项目周边临近居民住宅楼，对污水厂区域范围内空气环境质量较为敏感。结合项目实际情况，综合考虑技术的可行性和经济性，采用生物滤池除臭和全过程除臭组合工艺。本除臭系统精简、占地小、投资运行成本大幅降低，运行稳定、维护简便。

3.4 稳定可靠的处理工艺

本项目充分结合进水水质特点及出水要求，采用四段式A2O/A-MBR+臭氧接触氧化工艺，该工艺运行稳定，技术成熟，出水可靠，可以有效保障电厂工业回用水质及水量的需求。

3.5 出水全部回用，有效节水、保水

本项目出水全部用于当地电厂工业回用水，可有效减少水资源浪费现象，多重回用，提高用水效率，达到节约用水的效果。

4 结论

本文以某地区主城区半地下式污水处理厂为例，探讨了该类水厂在市政污水处理的应用。该水厂为半地下全封闭式污水处理厂，近期规模1.5 万吨/日，远期规模为3 万吨/日，采用了四段式A2O/A-MBR+臭氧接触氧化工艺，出水水质达到《大清河流域水污染物排放标准》（DB13/2795-2018）重点控制区标准，出水全部用于当地电厂工业回用水，实现有效节水。本项目构筑物布置紧凑，屋顶设置大量绿化及少量活动场所，与周遭景观完美融合，采用成熟可靠的除臭工艺，有效解决了污水厂周边空气质量差的诟病，污水处理工艺技术稳定，处理效果好，投资可控，运行管理方便，可为类似污水处理厂设计提供借鉴。