衛(wèi)世全 馬 剛 宣守華 張 靖 彭?yè)Q寶

（1.中安華力建設(shè)集團(tuán)有限公司，安徽合肥 230000；2.中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川成都 610000）

1 工程概況

合肥市胡大郢污水處理廠PPP工程是一座全地埋式污水處理廠[1]，如圖1所示。

圖1 合肥市胡大郢污水處理廠PPP工程建成圖

位于合肥市包河區(qū)高鐵路與龍川路南側(cè)，是合肥市重要民生工程，主要解決十五里河水質(zhì)長(zhǎng)期劣Ⅴ類、污染物入巢湖量巨大的問(wèn)題。

項(xiàng)目集污水處理、休閑體育公園于一體，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)臭無(wú)味，視覺(jué)效果好、環(huán)境友好，體現(xiàn)“以人為本、綠色共享”的發(fā)展理念，如圖2所示。

圖2 合肥市胡大郢污水處理廠屋頂體育公園圖

1.1 規(guī)模及用地

合肥市胡大郢污水處理廠設(shè)計(jì)處理規(guī)模為10 萬(wàn)m3/d，總變化系數(shù)Kz=1.3，一次建成。再生水回用規(guī)模為3 萬(wàn)m3/d（不含廠內(nèi)自用水量）。處理廠采用全地埋式設(shè)計(jì)，項(xiàng)目污水廠占地面積39 069.31 m2，其中地下箱體19 525.05 m2，單方污水占地面積0.195 m2，上部公園面積約3.5 萬(wàn)m2。

1.2 工程設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）為保護(hù)巢湖水環(huán)境，本工程要求出水水質(zhì)在穩(wěn)定達(dá)到安徽省《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB 34/2710—2016）基礎(chǔ)上，COD、BOD、總磷、氨氮的含量達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，其中總氮≤5 mg/L。

（2）經(jīng)過(guò)機(jī)械處理濃縮脫水，污泥含水率≤80%，處理后的泥餅會(huì)運(yùn)送至污泥處理廠進(jìn)行集中處理。

（3）臭氣處理排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)執(zhí)行《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—1993）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）廠內(nèi)有毒、有害氣體及粉塵等衛(wèi)生條件執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GBZ 1—2010）、《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值第2部分：物理因素》（GBZ 2.2—2007）。

（5）廠界噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)按照《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）的第2類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

地下空間內(nèi)噪聲控制按照《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50087—2013）的要求執(zhí)行。

1.3 處理工藝

（1）污水處理工藝。

污水處理采用以速沉池+改良A2/O+深床濾池為主體的工藝，排入十五里河的尾水消毒采用紫外線消毒工藝，再生水回用部分采用次氯酸鈉消毒工藝。

（2）污泥處理工藝。

采用一體式離心濃縮脫水工藝，脫水泥餅經(jīng)污泥料倉(cāng)周轉(zhuǎn)外運(yùn)。

（3）臭氣處理工藝。

采用穩(wěn)定可靠的生物除臭工藝。

1.4 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

合肥胡大郢污水處理廠采用全地埋式設(shè)計(jì)，設(shè)有地下箱體1座，通過(guò)組合、疊建，在箱體內(nèi)布置粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、速沉池、改良A2/O生化池[2]、矩形周進(jìn)周出二沉池、反硝化深床濾池、紫外線消毒渠、消毒接觸池、尾水提升泵房、脫水機(jī)房、鼓風(fēng)機(jī)房、加藥間、變配電間、消防控制中心、箱體外道路連接坡道、臭氣收集處理系統(tǒng)以及廠內(nèi)通道、疏散樓梯等。箱體西側(cè)建設(shè)有綜合設(shè)備用房，內(nèi)設(shè)污水廠管理辦公用房、中控室、化驗(yàn)室、倉(cāng)庫(kù)等，綜合設(shè)備用房與箱體合建。

此外，還建有污水進(jìn)水管道和尾水排放管。

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)及主要思路

2.1 本工程為全地埋式設(shè)計(jì)

與常規(guī)的地面式污水廠不同，全地埋式污水處理廠的污水、污泥處理設(shè)施全部位于地下，布置高度集約化。在滿足工藝要求的前提下，需要考慮建筑、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、消防、除臭、安全疏散、施工及運(yùn)維管理等方面的經(jīng)濟(jì)性和合理性，設(shè)計(jì)難度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的地面式污水處理廠。

多專業(yè)之間的協(xié)調(diào)、配合好壞是設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，統(tǒng)籌各專業(yè)設(shè)計(jì)資源，建立高效的溝通機(jī)制。通過(guò)多專業(yè)配合，對(duì)工藝構(gòu)筑物選型、構(gòu)（建）筑物組合疊放、柱網(wǎng)布置、交通組織、安全疏散及防火分區(qū)布置、各種管線平面及豎向空間利用等工序進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，取得良好的設(shè)計(jì)效果。

2.2 項(xiàng)目出水水質(zhì)要求嚴(yán)苛

合肥胡大郢污水處理廠出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，TN≤5 mg/L，在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，處理工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇難度極大。項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，對(duì)本工程的預(yù)處理和二級(jí)處理進(jìn)行優(yōu)化，使工藝流程滿足進(jìn)出水水質(zhì)要求。實(shí)際運(yùn)行中處理效果良好，起到極強(qiáng)的示范作用。

2.3 工程緊鄰已建高鐵路

合肥胡大郢污水處理廠工程南側(cè)緊鄰高速鐵路，50 m防護(hù)帶必須保持原狀。本工程基坑開(kāi)挖深度達(dá)15.30～28.90 m，南北兩側(cè)距離用地紅線較近，基坑支護(hù)難度極大。

經(jīng)過(guò)多方案比較，結(jié)合相關(guān)通知、南側(cè)高鐵填土保護(hù)區(qū)限制以及施工便利性和經(jīng)濟(jì)性，采用基坑開(kāi)挖支護(hù)采用放坡+（沖）鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕+內(nèi)支撐支護(hù)方案，如圖3所示。

圖3 合肥市胡大郢污水處理廠PPP工程深基坑支護(hù)施工

2.4 消防國(guó)內(nèi)無(wú)明確規(guī)定

合肥胡大郢污水處理廠PPP工程為全埋地下式污水處理廠，消防國(guó)內(nèi)無(wú)明確規(guī)定。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)院人員積極配合業(yè)主與消防部門進(jìn)行溝通，組織專家論證會(huì)進(jìn)行消防論證，通過(guò)消防方案設(shè)計(jì)。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)特色

（1）采用全地埋式設(shè)計(jì)，布置緊湊，單方污水占地面積為0.195 m2，節(jié)地效果明顯。箱體頂部為開(kāi)放式的市政公園，建有供市民休閑娛樂(lè)的市政公園，可以提升周邊環(huán)境和土地價(jià)值，在一定程度上帶動(dòng)周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（2）此項(xiàng)目對(duì)出水的水質(zhì)要求嚴(yán)苛，執(zhí)行《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB 34/2710—2016）標(biāo)準(zhǔn)（類Ⅳ類），TN≤5 mg/L的指標(biāo)屬國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，具有較好的示范作用。

（3）一級(jí)處理采用獨(dú)創(chuàng)的速沉池工藝，已獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利授權(quán)。結(jié)合沉砂池與初沉池的特點(diǎn)，在預(yù)處理及一級(jí)處理中，采用能夠縮短停留時(shí)間的沉淀池（速沉池）取代沉砂池和嚴(yán)格意義的初沉池。速沉池采用平流沉淀池形式，水力停留時(shí)間控制為15～20 min。改進(jìn)后可以縮短水力停留時(shí)間，減少污水碳源的損失，降低運(yùn)行成本，去除污水中的無(wú)機(jī)固體（沉砂池功能）和顆粒性COD，削減進(jìn)入生物處理系統(tǒng)COD負(fù)荷，降低生物的處理能耗。通過(guò)速沉池可以去除污水中的無(wú)機(jī)SS，提高生物池內(nèi)MLVSS與MLSS的比值，增大生物系統(tǒng)內(nèi)活性污泥量，降低污泥負(fù)荷。

（4）工程工藝設(shè)計(jì)充分考慮進(jìn)水的波動(dòng)性及出水標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛性，一級(jí)處理采用獨(dú)創(chuàng)的“速沉池”工藝，生物處理通過(guò)采用具有針對(duì)性的“經(jīng)優(yōu)化的改良A2/O”工藝，深度處理采用“后置反硝化深床濾池”工藝，消毒采用“紫外消毒”工藝。該工藝組合各段功能明確、運(yùn)行調(diào)試容易、處理效果可控，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（5）地下箱體總平面布置中，將電負(fù)荷大的進(jìn)水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、臭氣處理系統(tǒng)等集中布置在主變配電間附近，有效減少供電半徑；將產(chǎn)生惡臭氣體的預(yù)處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)集中布置在生化池前端，防止惡臭氣體在箱體蔓延[3]。完善的臭氣收集、處理系統(tǒng)，能夠有效去除惡臭的影響，廠內(nèi)環(huán)境良好。

（6）二沉池采用矩形周進(jìn)周出二沉池，具有運(yùn)行水力負(fù)荷和固體負(fù)荷較高、占地面積小、沉淀效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠、池子構(gòu)造簡(jiǎn)單、池深淺、施工較容易、污泥滯留時(shí)間短、有效避免污泥的反硝化和厭氧上浮等特點(diǎn)[4]。二沉池為矩形構(gòu)筑物，便于和生化池及后續(xù)構(gòu)筑物銜接。

（7）廠區(qū)南側(cè)距高鐵線路僅50 m，基坑開(kāi)挖采用三道環(huán)形內(nèi)支撐形式，有效避免對(duì)高鐵運(yùn)行的影響。

（8）設(shè)計(jì)具有完善的安全措施，包括防淹沒(méi)、噪聲、消防、有毒有害氣體、非法入侵等。

（9）目前，廠區(qū)運(yùn)行效果良好，出水水質(zhì)、環(huán)境質(zhì)量均高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

全地埋式污水處理廠的設(shè)計(jì)貫徹“以人為本、環(huán)境友好”環(huán)保理念，可以節(jié)約土地，和諧自然，但是需要面對(duì)很多設(shè)計(jì)難題，需要?jiǎng)?chuàng)新思路去解決。