欄目導讀

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在這里，以作品為媒，交流設計院的成果，分享設計師的驕傲。

供稿作者

王廣華

廣州市市政工程設計研究總院有限公司三院院長

近年來，隨著我國經濟及城市化建設的飛速發展，國內經濟較發達城市在2000年前后建設的數百座污水處理廠面臨被城市發展區域包圍，成為“城中廠”。同時，傳統的地上式污水處理廠面臨著占地面積大，臭氣、噪聲污染，對周邊環境產生負面影響，降低土地綜合價值等問題，污水廠選址建設成為了城市中心城區污水系統發展的瓶頸。

地下式污水廠應運而生

公共設施地下化是國際大城市規劃發展的重要方向之一。污水處理廠的地下化構建了污水處理功能、生態功能和諧共存的綜合體，將成為城市污水處理系統建設的新趨勢和新需求，是解決地面式污水處理廠環境影響問題的有效途徑。

目前，世界上10多個國家穩定運行的地下式污水處理廠有200余座，其中以芬蘭、瑞典、韓國、日本等國家應用最多。

國外地下式污水處理廠一覽表

我國也有50多座地下式污水處理廠處于穩定運行中，取得了較好的社會、經濟和環境效益。

國內地下式污水處理廠一覽表

地下式污水處理廠的特點

地下式污水處理廠的高性價比主要體現在集約用地，廠區景觀好，對周邊環境影響小等方面，是突破稀缺性土地資源的內在需要。

（1）占地小

例如京溪地下污水廠單位水量占地指標為0.18m²/m³，單位占地僅為傳統地上式的1/5。

（2）隔臭

池體加蓋除臭，再加之地下箱體密封，雙重封閉隔離和多重除臭根本解決常規地面惡臭問題。

（3）隔音

雙重封閉隔離，處理車間噪音得到控制。

（4）地面景觀好

地面沒有傳統地上式所常見的眾多污水池、構筑物，換之為園林、綠地、水景等花園環境，徹底顛覆人們對污水廠的表觀認識。

（5）與周邊環境協調

地面空氣、噪音、景觀環境大大改善，周邊環境大大受益，實現污水處理市政設施與周邊城市環境的最大相容性。

（6）提高區域整體開發綜合價值

良好地面景觀環境輻射周邊土地受益，提升城市區域價值。地下、地面土地利用效率提升，大大加強人的參與性、親和性，進而改善廠外周邊環境，盤活周邊土地價值。地下污水廠可以完全融入城市開發，與城市公園、市民休閑娛樂、運動場地、市政公交、社會停車等設施有機結合，徹底改變人們過去對污水處理廠避之不及的固有觀念，利于城市區域整體開發，其綜合價值遠遠超過傳統污水處理廠本身的治污價值。

然而，地下式污水處理廠開挖基坑較深，施工難度也相對地上和半地下污水處理廠大，工程投資費用和運營費用也偏高。

因此，地下式污水處理廠適應于：

（1）適應于城市快速發展的土地稀缺城區必須“見縫插針”新增污水處理廠

發展迅猛、規劃滯后造成城市上游必須新增污水處理廠，污水分散處理成為一種新的趨勢，面對土地稀缺，“被動”采用地下污水廠方案可能是唯一選擇。

（2）適應于城市新建高標準污水處理廠

地下污水廠建設將逐漸從“被動”發展到“主動”，包括城市規劃層面提前謀劃地下污水廠。預期未來，地下污水廠將從一種技術選擇發展為一種發展趨勢，是前瞻性建設高標準污水廠的體現。

（3）適應于城市綜合體、CBD、住宅區等成片新建或改造中配套建設高標準污水處理廠

污水廠規劃設計提升至城市經營的更高高度成為城市設計新的方向。與城市綜合體、CBD、住宅區結合配套，提升區域整體標準和綜合價值，地下污水廠大有作為。

（4）適應于城市公園、綠地等用地性質地塊上新建污水處理廠

地下污水廠與城市公園、綠地有機結合，土地共享，實現資源更大利用價值。

（5）適應于結合停車場、運動場、公共休閑場地、道路、廣場、公交站場、再生水廠等市政設施和其他地下空間合建多功能地下污水廠

與其他市政設施、公共設施結合，打造綜合功能的“市政設施群”，實現城市用地性質的跨界和融合，是未來“城市精細化設計”的方向。

關鍵技術與創新

地下式污水處理廠由于空間結構的局限性和特殊性，在工藝、結構、消防、通風和除臭等方面的設計過程中與傳統地上污水廠存在著諸多差異。

（一）建設模式創新

集約用地新模式，將污水處理廠與城市更新改造、生態景觀營造相結合。

（二）總體布置創新

污水處理設施采用集約組團化地下式布置：地下污水廠多采用主體構筑物組團布局共壁合建的箱體式構筑物，改變常規的分散布局模式，將各種設備間、處理構筑物組團化、集成化，組拼成預處理區、泥區、生化區、膜區等多個矩形模塊，中間保留必要的人行通道、檢修通道、管線通道，各種構筑物和設備在不同的標高層垂直布置，充分利用空間以便節約用地。

（三）污水處理技術創新

MBR和MBBR工藝是目前地下式污水處理廠的主要工藝。膜生物反應器（MBR）工藝因出水水質好、占地面積小、剩余污泥排放少、抗水質沖擊負荷能力強、自動化程度高等特點，利于設置于地下。

MBBR工藝通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率。技術關鍵在于選用比重接近于水的填料。

反硝化濾池工藝具有生物脫氮除磷和物理過濾功能 ，同步去除TN、TP和SS，提高出水水質標準。相比常規的三級處理工藝，反硝化濾池流程短、占地面積小、系統穩定、處理效率高、設備維護簡單、抗水質沖擊負荷能力強、自動化程度高的特點，同樣適用于地下式污水處理廠。

（四）通風、除臭系統創新

通風：一般來說，污水廠地下空間、綜合樓需按《建筑設計防火規范》(GB50016-2006)的要求設置相應的防排煙措施。地下各構筑物除惡臭系統與通風系統要分開設置，以減少設備容量以及便于運營管理。有人出入的空間均采用機械進風、機械排風的方式進行室內通風換氣，保證室內空氣質量。綜合樓中控室采用分體式空調器調節室內空氣溫度，以滿足人員舒適性和設備環境要求。

除臭：各臭氣源構筑物進行加蓋密封并設置除惡臭抽吸系統。各構建筑物的氣體經收集系統單獨收集后送到生物除臭裝置集中處理。預處理間、裝泥間和脫水機房在設置除臭系統的同時，還設置負氧離子送風系統。

（五）消防系統創新

地下空間建筑消防：建筑防火分類為二類建筑，耐火等級：地下室為一級；生產火災危險性防火分類為：戊類。地下空間按照每個分區面積不大于2000平方米劃分為若干個防火分區，每個防火分區均設單獨的安全出入口，各個分區之間以防火卷簾及防火墻相分隔。

地下空間水消防：設置水噴淋、消火栓、手提滅火器等消防設施，配電房設置氣體滅火系統。

地下空間防排煙：負二層管廊和負一層污水處理設備操作區按防火分區設置機械排煙系統及補風系統。

火災自動報警系統：按一級保護對象設計，采用消防控制中心報警系統，消防控制中心設置在綜合樓首層。對火災自動報警系統、火災事故廣播，消防通信系統、防排煙系統、消防水泵等進行集中管理、監測和控制。

（六）防澇體系創新

進水閘門：進水兩道閘門、其中一道速閉閘；

排空泵房：地下負二層設排空泵房，以排除地下空間突發水淹；

供電電源：二級負荷，兩回路供電電源，速閉閘、消防水泵、消防風機、消防風閥、事故排空泵等消防負荷設備用發電機組供電。

（七）地下箱體結構設計及施工技術創新

主體結構設計：地下主體結構為箱體結構，主要由底板、中板、頂板、壁板、中柱組成。：底板、外墻、頂板的防水混凝土強度等級為C35，抗滲等級為P8，中板混凝土強度等級為C30；地上部分結構：混凝土強度等級為C30。

超長結構裂縫控制措施：

根據“抗放兼施，先放后抗”的設計原則，采用橫向“跳倉法”、縱向“后澆帶”的方法，將地下超長結構分成一個個塊；

設置變形縫，在水池以上結構設置變形縫，縫寬100mm；

盡量使用中低強度混凝土（C30和C35），加入合適的摻合料，優化砼的配合比設計，適當提高地下室底板、側壁、頂板的配筋率，增加構造配筋；

地下室底板、壁板、頂板，增加控制裂縫寬度性能較好的變形鋼筋，鋼筋按照“寧細勿粗，寧密勿疏”的原則配置，雙層雙向拉通布置。

（八）監控及運行管理系統創新

根據工藝特點和構筑物的平面布置，設置中控室、PLC現場控制站、遠程I/O站。運行管理主要集中于地面層中控室、地下空間一般操作人員。監控計算機、現場LCU控制站通過光纖接口，構成了工業以太光纖環網。PLC現場控制站與遠程I/O、設備控制單元之間以標準工業以太網相連。現場LCU控制站或遠程I/O與現場儀表通過現場總線、硬接線連接。

廣州市市政工程設計研究總院有限公司在保持傳統污水處理廠優勢的同時，積極探索實踐全地下式污水處理廠形式，于2010年設計建成了全國首座全地埋式膜生物反應器（MBR）污水處理廠——京溪地下污水處理廠。截止至2019年，廣州市政院已承接了16座地下污水處理廠的設計任務，總設計規模達276萬m³/d。

下一期我們將通過地下污水處理廠工程實例了解廣州市政院在地下式污水處理廠建設與創新方面的探索。

廣州市市政工程設計研究總院有限公司是國家建設部早期核準的市政公用甲級勘察設計單位，全國首批百強勘察設計院之一，廣東省高新技術企業。近年來，在城市快速路、綜合交通樞紐和生態道路、城市給水排水系統工程、水污染治理工程及城市排水內澇防治工程、海綿城市、地下綜合管廊設計及研究方面，形成了多項核心技術，并處于國際先進、國內領先水平。總院積極注重新工藝、新材料、新技術的運用，多次在國內取得創新性成就，由我院主持設計的多個工程項目屬于國內首創項目，包括全國第一座全地埋式MBR工藝污水處理廠—廣州京溪污水處理廠等。

作者：廣州市市政工程設計研究總院有限公司三院