武江宏
证件号:1423011979****0510
摘要：为了在紧缺的土地资源和环境保护之间找到平衡，污水厂入地近年在国内各地风靡。对地下式污水厂同地上式污水厂进行多方位比较，总结了地下式污水厂的特点，指出了未来污水厂的建设模式应进行全生命周期评价，无论是地上式还是地下式污水厂均应以节地、节能、环境友好为建设目标。
关键词：地下式污水厂；特点分析；运用前景展望
引言
传统污水厂在改善城市生态环境、节约水资源、提高居民生活质量方面发挥了巨大的作用，但其在净化污水的过程中产生的恶臭、噪声等又成为新的污染源，对周边环境造成不同程度的污染，影响了居民的正常生活。《城镇污水处理厂防毒技术规范》（AQ 4209- 2010）第 5.2 条规定： “厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离。卫生防护距离的大小应根据当地具体情况确定，一般不小于 300m。”如此，使得地上式污水厂占用更多的土地资源，而防护距离以外的周边土地，由于心理作用而降低对使用者的吸引力，从而或多或少贬值，即不能实现其最高市场价值。另一方面，地上式污水厂存在着美观性差的弊端，特别是污水的颜色会带来视觉污染，其外观与周围的自然景观很难融合，对市容和市貌会产生较大的负面影响，进而又在一定程度上制约了周边地区的经济发展，对商业、房地产业、服务业的影响尤其明显。为了在不受大众欢迎的传统污水处理模式、紧缺的土地资源和环境保护三者间找到平衡， “地下式污水厂”成为了近年行内探讨的焦点，国内已经建成和在建的地下式污水厂已经超过 50 个。
1特点分析
1.1 地下式污水厂的形式
传统污水厂采用的是地面伸展式布置。地下式污水厂则多采用立体叠加布置，基本可分为 3 种形式，详见图 1~ 图 3。
1.2地下式污水厂的特点
相比于传统地上污水厂，地下式污水厂具有如下特点：（1）采用箱体式结构：顶板加盖形成箱体结构，以便顶部能覆土，为顶部空间开发创造条件。（2）布置紧凑：箱体深度一般 10~15m，箱体面积增加不仅增加基坑支护范围、地基处理、土方、施工降排水等个工程量，施工难度和施工周期亦随之增加，故箱体的体量直接决定了项目的造价。因此，地下式污水厂采用紧凑型布置，通常采用连体设计，辅以立体叠加，如生化池与二沉池连体，鼓风机房、配电间等辅助生产建筑叠加在水处理构筑物上方等。（3）占地省：因采用紧凑型布置，箱体内除必要的检修、消防、交通通道外，无多余的绿化带、隔离带等，故占地面积小，其建设用地指标为 0.17~0.4m 2 /t 水，远小于地上式污水厂。（4）运行相对更稳定：因为采用箱体结构埋地设置，除受进水水质波动影响外，基本不受外部环境因素影响，且地下常年温差较传统地面式污水厂温差小，生物处理单元运行相对更稳定。（5）对外界污染小：主体水处理构筑物和辅助生产建筑物布置于封闭式的箱体内，便于对臭气进行全面收集处理，可有效控制臭气外溢；水泵、风机等主要噪声污染源均位于地下，其噪声和振动基本不会对地面建筑和居民产生干扰；黑臭污水均在封闭箱体空间内处理，不会暴漏在外，不会对周围居民造成不良视觉污染。（6）美观性好：部分通风口、采光口及综合楼等极个别建筑物建在地面上，其余均位于地下的箱体内，辅以地面层的景观绿化，整个污水厂相对隐蔽，不会对周围建筑的整体效果造成冲击，换言之，更易与周围环境融为一体。（7）投资大：因采用地埋式箱体结构，埋深较深，结构壁厚大，抗浮要求高，深基坑围护及施工过程中的降排水费用高；因采用紧凑型布置，整体施工空间有限，施工难度大、施工工期长，综合成本高，安全风险也明显加大。吨水建设成本为 4500~6500 元，为地上式污水厂的 2~3 倍。（8）运行费用高：采用地埋封闭式结构，相比地上式污水厂增加通风、照明费，这两项目的电耗可能达到全地下厂总电耗的 30%～50%。日常维护检修难度大，亦增加运营成本。（9）风险高，安全隐患大：虽然对外界的污染小，但对地下式污水厂的工作人员而言，封闭空间内的恶臭、噪声污染比地上式污水厂的工作环境更加恶劣。封闭空间的火灾隐患更大，水厂断电或是遇到强降雨时，可能会发生水倒灌、污水泄漏等情况，导致水厂存在被淹隐患。（10）扩建升级弹性小：因采用连体式、立体叠加式等紧凑型布置，基本无土建改造弹性，故升级改造的工艺选择有限，升级难度大。
2基坑支护设计
全地下式污水处理厂主体结构的埋置深度较深，本文所提工程的基坑开挖深度约为16m，因此适合的深基坑支护方案主要有：桩+内支撑、桩锚支护以及地下连续墙等。以下为几个常见的比选方案。第一，地下连续墙支护技术与预应力抗拉锚索支护结合；第二，灌注桩技术与高压旋喷桩止水帷幕技术以及锚杆喷射混凝土结合的复合支护设计方案；第三，钢筋混凝土钻孔灌注桩技术结合三轴水泥搅拌桩止水帷幕技术加之预应力抗拉锚索支护技术。以上比选方案都是本地下式污水处理厂的重要设计方案，在选择方案的过程中应该给予高度重视，确保能够选择与现场施工、当地污水处理状况相适应的设计方案，将地下式污水处理厂的作用充分的发挥出来，实现高效率的污水处理目的。在地下连续墙支护设计方案中，需要将连续墙作为重要的部分，如果不能把连续墙作为永久结构的重要部分，就会增加临时支护的成本投入，无法实现节省成本的目的。实践表明，地下连续墙方案具有较高的止水性，同时也具有更高、更好的整体性，可如今我国在建设地下式污水处理厂的时候，常常将基坑支护技术和永久性池体结合，但是在这种结合之下依旧有很多技术性的问题存在，还需要相应的工作人员不断的研究与分析，从而解决相应的问题，例如：应用池体内部结构和地连墙的连接方式等。众所周知，污水厂具有较多的施工工序，同时施工周期也比较长，基坑支护应用内支撑技术会给施工带来影响。为此，在上述几种比选方案之中，本工程方案设计者认为最为合适。 在止水帷幕的设计中，常用的止水措施主要有水泥搅拌桩止水帷幕、高压喷射注浆止水帷幕以及三轴水泥搅拌桩止水帷幕等多种形式。水泥搅拌桩止水帷幕主要适用于淤泥、含淤泥质粘土以及粉质粘土等[4]，这种施工形式具有一定的施工特点，如使用简单、造价低廉等等；高压喷射注浆止水帷幕适用于砾砂、人工填土以及粉质粘土等等，但是这种形式的止水方案往往需要较高的投资；三轴水泥搅拌桩止水帷幕更加适用于淤泥、含淤泥质粘土以及粉质粘土等，这种形式的止水技术造价较为适中。实际上三轴水泥搅拌桩止水帷幕具有较好的整体性，且价格也在施工单位的可接受范围之内，对于本工程而言较为适合，因此在三种比选方案中该设计方案最为合适。
3运用前景展望
地下式污水厂虽投资大、运行费用高、维护管理要求高、升级弹性小，但其占地省、地表环境友好，故其在成熟的中心城区、发达地区运用相对有优势。此外因其埋地设置，温差小，在高纬度严寒地区也不愧为一种好的选择。总体而言，地下式污水厂在国内尚处于刚刚兴起阶段。虽然近年来北京、深圳、广州、昆明、合肥、青岛、成都等地相继建成多座地下式污水厂，但目前尚无国家技术标准来统一规范地下式污水处理厂的工程实施，许多指标或标准只能借用传统污水厂的模式或依靠传统经验。因此，故制定相关标准、规范用于指导地下式污水厂的建设和运行，对于削减地下式污水厂的建设和运行成本、降低安全隐患、规范运行操作与维护检修等方面都具有十分重要的作用，将有助于地下式污水厂的推广。
结语
城市污水处理厂作为城市的一个重要公共设施，首先应该保证其安全、稳定、高效地运行，而不是过渡压缩其占地，节地的代价往往是高投资高运行能耗。所以污水厂建设模式的选择需从生态可持续发展的角度出发，进行全生命周期、全过程评价，无论是地上式污水厂，还是地下式污水厂，均应朝着节能、节地、环境友方向发展。
参考文献：
[1]江炽华.基于MBR工艺的污水处理厂自动化控制系统[J].科技与企业，2013，（23）：154～154.
[2]张显忠，赵国志.地下式污水处理厂构筑物布置方式探讨及工程实例[J].给水排水，2016，35（11）：7～10.
论文作者:武江宏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/25
标签：污水论文; 地下论文; 箱体论文; 污水处理论文; 帷幕论文; 地上论文; 基坑论文; 《防护工程》2018年第15期论文;