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為有效解決武漢市黃孝河明渠起端旱季污水溢流污染問(wèn)題，從明渠源頭進(jìn)行污染控制，同時(shí)兼顧雨天的合流制溢流污染的控制，依據(jù)上位規(guī)劃在明渠東側(cè)一處條狀地塊選址修建一座10×104 m3/d水質(zhì)凈化廠(chǎng)以解決區(qū)域城市污水問(wèn)題。

　　由于周邊臨近有較為密集的住宅區(qū)和大型商圈，公用設(shè)施建設(shè)用地面積有限且形式為條狀，綜合考慮出水水質(zhì)、對(duì)周邊的環(huán)境影響等多方面因素，設(shè)計(jì)確定采用全地下式污水廠(chǎng)。出水水質(zhì)除TN按≤15 mg/L執(zhí)行、SS按≤10 mg/L執(zhí)行外，其它主要指標(biāo)均執(zhí)行地表Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。該污水廠(chǎng)處理后尾水排入黃孝河明渠，作為明渠的生態(tài)補(bǔ)水。

地下式污水處理廠(chǎng)需考慮污水處理設(shè)施及輔助設(shè)施的布置，按常規(guī)設(shè)置兩條獨(dú)立的污水處理線(xiàn)，同時(shí)還要將這兩類(lèi)設(shè)施集成于一體。這既需要結(jié)合用地條件，又要結(jié)合區(qū)間功能與安裝施工、巡視檢修等所需空間以及通風(fēng)除臭、采光照明、消防等要求統(tǒng)籌考慮。

　　建設(shè)方給定的用地范圍是一個(gè)長(zhǎng)約500 m、寬約80 m的條狀地塊，其南面為鐵路，西面為大型商圈，東面為高架路，用地條件有限。建設(shè)方要求布置處理規(guī)模為10×104 m3/d的地下式污水處理廠(chǎng)，處理后尾水排入臨近明渠作為生態(tài)補(bǔ)水。綜合上述邊界條件，優(yōu)化設(shè)計(jì)后確定該地下污水廠(chǎng)處理車(chē)間平面布置見(jiàn)圖2。

地下式污水處理廠(chǎng)需考慮污水處理設(shè)施及輔助設(shè)施的布置，按常規(guī)設(shè)置兩條獨(dú)立的污水處理線(xiàn)，同時(shí)還要將這兩類(lèi)設(shè)施集成于一體。這既需要結(jié)合用地條件，又要結(jié)合區(qū)間功能與安裝施工、巡視檢修等所需空間以及通風(fēng)除臭、采光照明、消防等要求統(tǒng)籌考慮。

　　建設(shè)方給定的用地范圍是一個(gè)長(zhǎng)約500 m、寬約80 m的條狀地塊，其南面為鐵路，西面為大型商圈，東面為高架路，用地條件有限。建設(shè)方要求布置處理規(guī)模為10×104 m3/d的地下式污水處理廠(chǎng)，處理后尾水排入臨近明渠作為生態(tài)補(bǔ)水。綜合上述邊界條件，優(yōu)化設(shè)計(jì)后確定該地下污水廠(chǎng)處理車(chē)間平面布置見(jiàn)圖2。整個(gè)污水處理車(chē)間長(zhǎng)約282 m，寬約64 m，采用雙層加蓋形式，車(chē)間主要分兩層，上層為設(shè)備操作層和車(chē)道，下層為構(gòu)筑物層及管廊。上層層高約6.6 m，下層層高約7.0 m。整個(gè)車(chē)間頂部覆土厚度1.6 m以上;車(chē)間下部距設(shè)計(jì)地面局部最深處約15.4m(生化池和應(yīng)急溢流泵房底板內(nèi)底)，其他部分約在地下9.4 m～13.4 m之間。

　　預(yù)處理區(qū)主要為細(xì)格柵、膜格柵及曝氣沉砂區(qū)，包括柵渣處理區(qū)，豎向上考慮細(xì)格柵池下部空間的利用，作為空壓機(jī)等設(shè)備間。預(yù)處理區(qū)與生化處理區(qū)之間的空間也作為水箱及設(shè)備間利用。

　　生化處理區(qū)則為A2O主工藝區(qū)，在結(jié)構(gòu)和豎向設(shè)計(jì)上作為最大埋深處，整體為鍋底狀，其關(guān)鍵在于生物池溢流排水去處，包括膜池的反洗排水。為減少占地，結(jié)合管廊首層道路的設(shè)置，本次設(shè)計(jì)將膜池反洗排水及構(gòu)筑物溢流排水全部納入管廊最底層的排水泵房和溢流泵房?jī)?nèi)，再由該泵房壓力輸送至預(yù)處理進(jìn)水端。在本設(shè)計(jì)中除臭設(shè)施置于生化池頂板上，充分利用生物池頂板上的空間。

　　設(shè)備及加藥間包括MBR產(chǎn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)房、配電間、加藥間等，構(gòu)成附屬綜合車(chē)間;污泥處理區(qū)則包括污泥脫水間、泥庫(kù)、消毒間等。加藥間藥劑采用液體藥劑地面卸料方式，通過(guò)卸料泵將藥劑接入加藥間。離心濃縮脫水后污泥通過(guò)管廊地下一層車(chē)行通道收集外運(yùn)處置。該地下式污水廠(chǎng)僅有綜合樓與驛站(地上景觀(guān)配套)布置在處理車(chē)間外。

　　該污水處理車(chē)間占地約1.8 hm2，考慮地上景觀(guān)及配套設(shè)施總用地紅線(xiàn)的面積約2.91 hm2，根據(jù)《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中污水處理廠(chǎng)對(duì)用地指標(biāo)的要求，二級(jí)處理加深度處理每噸水占地指標(biāo)為0.8 m2，該地下污水廠(chǎng)占地僅為同規(guī)模常規(guī)地面污水處理廠(chǎng)占地(8 hm2)的36.4%。

城鎮(zhèn)生活污水

參考臨近污水處理廠(chǎng)進(jìn)水水質(zhì)和地方建設(shè)單位對(duì)出水要求，確定本工程進(jìn)、出水水質(zhì)的要求(見(jiàn)表1)，二級(jí)生物處理工藝采用脫氮除磷工藝，應(yīng)用于城市污水處理的活性污泥法有A2/O系列、氧化溝系列和SBR系列等;生物膜法有BAF和MBBR等工藝;MBR工藝也是新型的污水處理工藝。考慮到項(xiàng)目附近明渠起端周邊的實(shí)際情況、合流制污水水質(zhì)的波動(dòng)性，結(jié)合尾水作為生態(tài)補(bǔ)水的用途，確定該污水廠(chǎng)的工藝流程如圖1。

　　該工藝采用多點(diǎn)進(jìn)水，厭氧區(qū)和缺氧區(qū)均設(shè)進(jìn)水口，以解決缺氧區(qū)碳源不足問(wèn)題。A2O生化池混合液采用分段回流，缺氧池混合液回流至厭氧池實(shí)現(xiàn)厭氧釋磷，好氧池混合液回流至缺氧池實(shí)現(xiàn)硝化液回流，膜池內(nèi)剩余污泥外回流至好氧池。生化池的內(nèi)回流及外回流比例可據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況進(jìn)行靈活控制，可最大限度利用碳源，提高脫氮率和抗晴雨季動(dòng)態(tài)變化水質(zhì)的能力。

　　為減少占地面積和提高出水水質(zhì)，該工藝泥水分離通過(guò)深度處理段MBR膜完成，由于污水處理車(chē)間采用全地埋設(shè)置，結(jié)構(gòu)形式采用箱體，構(gòu)筑物均加蓋以便臭氣收集和處理。

　黃孝河鐵路橋地下凈化水廠(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104m³/d，采用A2O+MBR作為核心生物處理組合工藝，設(shè)計(jì)出水除TN和SS的限值濃度分別為15 mg/L和10 mg/L外，其余主要出水水質(zhì)均滿(mǎn)足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中地表水IV類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，處理后尾水排入黃孝河明渠作為生態(tài)補(bǔ)水，目前該污水廠(chǎng)正處于建設(shè)中。

　　全地下式水廠(chǎng)工藝設(shè)計(jì)需充分利用下沉箱體的平面功能劃分和豎向結(jié)構(gòu)合并，為便于開(kāi)挖支護(hù)、地基處理及抗浮設(shè)計(jì)，箱體總體布置應(yīng)盡量將埋設(shè)深度相近的構(gòu)筑物集中設(shè)置，實(shí)現(xiàn)相同標(biāo)高共底板，避免高程錯(cuò)落。此外，從運(yùn)營(yíng)維護(hù)角度考慮需重點(diǎn)統(tǒng)籌采光、通風(fēng)和消防設(shè)計(jì)，此三者可有效節(jié)省運(yùn)行能耗同時(shí)保障污水處理廠(chǎng)運(yùn)行的安全性。

　　地上式和地下式污水廠(chǎng)功能相同，但在設(shè)計(jì)上重點(diǎn)存在差異。地上式污水廠(chǎng)設(shè)計(jì)中次要的因素如受限于空間及限高的設(shè)備吊裝、安裝，采光與通風(fēng)除臭等則成為地下式污水廠(chǎng)設(shè)計(jì)中首要考慮因素。尤其是地下式污水廠(chǎng)的除臭和消防，為節(jié)省除臭設(shè)備功率，除臭裝置宜設(shè)置在除臭風(fēng)量最大的單元附近，以減少風(fēng)管投資及運(yùn)行費(fèi)用;為保障消防安全，人員活動(dòng)密集區(qū)域宜盡量布置集中，不宜分散設(shè)置。

　　本項(xiàng)目總投資約6億元，噸水投資約6000元/m3污水，較常規(guī)地上式污水處理廠(chǎng)建造成本3000元/m³污水增加約一倍，因此當(dāng)采用全地下式污水處理廠(chǎng)必須權(quán)衡周邊影響和投資成本兩者的關(guān)系。