地下式污水處理廠規(guī)劃設(shè)計(jì)的三種形式及其優(yōu)缺點(diǎn)分析*

莊修偉

北京首創(chuàng)生態(tài)環(huán)保集團(tuán)股份有限公司 100044

引言

在傳統(tǒng)水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)中，地上污水處理廠長(zhǎng)期占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)地位。隨著我國(guó)不斷推進(jìn)的城市化進(jìn)程，城市區(qū)域的邊界不斷擴(kuò)展，很多原本處于城郊的污水處理廠現(xiàn)已成為人口密集的城市核心區(qū)域。而傳統(tǒng)的地上污水處理廠逐漸暴露出氣味重、占地面積大等越來(lái)越多的缺點(diǎn)。

在此背景下，以地下式為特征的污水處理廠在城鎮(zhèn)中日漸興起，由于其更加節(jié)地、環(huán)保的特點(diǎn)，并能夠通過(guò)頂部景觀公園與城市水環(huán)境綜合治理工程等有效結(jié)合，給城市帶來(lái)一個(gè)良好的綠色低碳生態(tài)綜合體，給政府和百姓提供了傳統(tǒng)水廠之外的另一種全新選擇。

地下式污水處理廠從上至下分為三層：屋面景觀層、設(shè)備操作層、水處理層。結(jié)合周邊環(huán)境和埋地深度，目前地下式污水處理廠建設(shè)共三種形式：半地下式、全地下式、局部下沉半地下式。

本文針對(duì)各種建設(shè)形式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析并歸納總結(jié)，為規(guī)劃建設(shè)提供實(shí)用參考。

1 半地下式

半地下式，即是將水處理層埋入地下，操作層和景觀層露出規(guī)劃地面。水處理層采用鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)，操作層采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。部分已建半地下式污水處理廠匯總見(jiàn)表1。

圖1 半地下式示意Fig.1 Semi underground schematic diagram

表1 部分已建半地下式污水處理廠匯總Tab.1 Summary of some built semi underground sewage treatment plants

1.1 優(yōu)點(diǎn)

1.污水處理隱藏在地下而不至于暴露在視線范圍內(nèi)，對(duì)周邊環(huán)境是一種保護(hù)［1］；

2.污水處理池的臭氣不會(huì)直接露天排放，對(duì)周邊環(huán)境和居民影響小；

3.操作層由于采用框架結(jié)構(gòu)，四周均為輕質(zhì)砌塊，可采用大面積開(kāi)窗的形式，通風(fēng)、采光等效果相對(duì)較好；

4.操作層直通室外地面，不用再劃分消防分區(qū)，節(jié)省相關(guān)費(fèi)用；

5.運(yùn)輸污泥的污泥車可從操作層直接外出，方便后期運(yùn)營(yíng)。

1.2 缺點(diǎn)

1.操作層依舊在地面以上，工業(yè)廠房的存在不可避免地存在噪音，對(duì)周邊環(huán)境有一定影響。

2.由于屋面景觀層高出周邊地面，需要設(shè)置進(jìn)出樓梯或者電梯，不便于人員上下，無(wú)法有效服務(wù)于周邊居民。

2 全地下式

顧名思義，即是將整個(gè)污水處理廠的操作層和水處理層全部埋入地下，屋面景觀層規(guī)劃成為地面公園，改善周邊環(huán)境，如圖2 所示。部分已建全地下式污水處理廠匯總見(jiàn)表2。

圖2 全地下式示意Fig.2 Fully underground schematic diagram

表2 部分已建全地下式污水處理廠匯總Tab.2 Summary of some built underground sewage treatment plants

2.1 優(yōu)點(diǎn)

1.由于箱體全封閉，可徹底消除噪音；

2.污水產(chǎn)生的臭氣統(tǒng)一收集處理，使得污水處理廠的臭味得以有效控制；

3.從外觀看來(lái)，景觀層與地面齊平，并且規(guī)劃成平時(shí)常見(jiàn)的地面公園，包括花草、水系、喬木、灌木、人行步道等，可有效增加城市綠地；

4.由于與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，景觀公園若采用開(kāi)放形式，會(huì)給廠區(qū)運(yùn)營(yíng)人員和周邊居民提供額外的休閑場(chǎng)所，可有效提升周邊居民生活品質(zhì)，提高土地資源的利用價(jià)值。

2.2 缺點(diǎn)

1.基坑開(kāi)挖深度大，基坑支護(hù)、基坑降水等費(fèi)用高，施工周期長(zhǎng)；

2.由于操作層埋在地下，且經(jīng)常有運(yùn)營(yíng)人員需要出入，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）（2018 年版）［2］，應(yīng)按照戊類廠房考慮消防分區(qū)的劃分，需要設(shè)置較多疏散樓梯，對(duì)于規(guī)模較大的污水處理廠不易采用。

3.由于整個(gè)污水處理廠全部埋在地下，屋面是景觀公園，屬于整體封閉的狀態(tài)，對(duì)于整個(gè)水廠的通風(fēng)、采光等效果不佳，需采取增設(shè)采光孔或光導(dǎo)照明等措施解決；

4.運(yùn)輸污泥的污泥車需要從操作層走到地面，需要增加設(shè)置汽車坡道。

3 局部下沉半地下式

局部下沉，即是將整個(gè)箱體周邊進(jìn)行開(kāi)挖，通過(guò)在箱體四周設(shè)置下沉式廊道的方式，使操作層與下沉式廊道一起形成開(kāi)放空間，運(yùn)營(yíng)人員可從操作層直接走到廊道休閑，屋頂景觀層與周邊地面齊平。

就整體效果來(lái)說(shuō)，從四周廊道看，與半地下式一樣；而從地面遠(yuǎn)處看，與全地下式一樣，如圖3 所示。部分已建局部下沉半地下式污水處理廠匯總見(jiàn)表3。

圖3 局部下沉半地下式示意Fig.3 Partial sinking semi-underground schematic diagram

表3 部分已建局部下沉半地下式污水處理廠匯總Tab.3 Summary of some built partial sinking semi-underground type sewage treatment plants

3.1 優(yōu)點(diǎn)

1.解決了半地下式污水處理廠對(duì)周邊環(huán)境影響大的缺點(diǎn)；

2.不用再進(jìn)行操作層消防分區(qū)的劃分，且解決了全污水處理廠通風(fēng)、采光等效果不佳的缺點(diǎn)。

3.2 缺點(diǎn)

1.由于需要在箱體四周設(shè)置下沉式廊道，占地面積較大，面對(duì)城市化的擴(kuò)張，在廠區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)上有一定難度，在城市中或靠近城市區(qū)域難以采用；

2.下沉式廊道由于直接與操作層相連，且一般存在于地面以下6m 左右的深度，需要做好地下水防滲措施以及廊道自身的排水措施；

3.距離水源較近、地下水位較高、地質(zhì)透水性較好的地區(qū)不宜采用；

4.由于占地面積大、開(kāi)挖深度大，且周邊需設(shè)置永久性邊坡支護(hù)，整體造價(jià)高。

4 對(duì)比分析

根據(jù)上面表述，不同建設(shè)形式在各方面的比較分析如表4 所示。

表4 不同建設(shè)形式優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比分析Tab.4 Comparative analysis of advantages and disadvantages of different construction forms

5 地下式污水處理廠可能的發(fā)展趨勢(shì)

由于目前國(guó)內(nèi)關(guān)于地下式污水處理廠的相關(guān)規(guī)范性文件還幾乎處于空白狀態(tài)，地面空間開(kāi)發(fā)還僅限于景觀綠化，關(guān)于地下式污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本較高且暫無(wú)有效解決方式。因此，地下式污水處理廠的規(guī)劃建設(shè)還僅采用前述三種形式，且目前還處在邊研究、邊產(chǎn)出、邊推廣的階段。

那么，關(guān)于地下式污水處理廠的設(shè)計(jì)建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)可重點(diǎn)考慮以下方面：

（1）平面節(jié)地集成技術(shù)：通過(guò)優(yōu)化建（構(gòu)）筑物平面布置、工藝單體集成化設(shè)計(jì)，最大化地縮小平面占地空間；

（2）豎向空間開(kāi)發(fā)技術(shù)：通過(guò)對(duì)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行整體疊加或局部疊加，強(qiáng)化豎向空間利用效率。

6 結(jié)語(yǔ)

地下式污水處理廠各種形式各有特點(diǎn)，整體都具有單體布置緊湊、節(jié)約土地資源、噪音小、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。但半地下式投資少、方便運(yùn)營(yíng)，更具優(yōu)勢(shì)，也更為投資公司所接受。

目前地下式污水處理廠在平面及豎向的空間開(kāi)發(fā)利用方面還存在諸多限制，未來(lái)如能有效結(jié)合平面集成化、豎向上蓋開(kāi)發(fā)等技術(shù)，最大化地綜合有效利用有限的土地空間資源，提升土地利用價(jià)值，將是打造面向未來(lái)的中國(guó)污水處理廠的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。