全地下污水处理厂具有用地集约的优点，其工艺、消防、结构、通风设计具有一定特殊性。正定新区污水处理厂为全地下污水处理厂，采用MBR工艺，用地指标仅为0.42 m2 /吨水，其建成及投运可为国内其他类似项目借鉴。该工程由中国市政工程华北设计研究总院有限公司承担设计，曾荣获天津市“海河杯”市政工程设计二等奖、正定全地下污水厂项目组青年突击队。
1. 项目背景
2009年，河北省政府做出了北跨滹沱河、建设正定新区的重大战略决策。新区南依滹沱河，将使石家庄成为真正的滨水城市，城市环境将全面改善，城市品位将全面提升。在新区建设全地下污水处理厂，发挥其最大的环境效益、社会效益以及经济效益，是新区基础设施建设的重要举措。该工程2013年开始论证、设计，2015年底投产运行。
2. 设计规模、工艺流程及设计水质
2.1
设计规模、工艺流程正定新区全地下污水处理厂设计规模为10万m3/天，变化系数1.3。其工艺流程如图1所示。
图1 工艺流程图
2.2
设计水质进水主要为生活污水，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准，并同时满足《城市污水再生利用 景观用水水质》(GB/T18921-2002)中用于河道及湖泊景观水的标准，剩余部分排入周汉河，最终汇入滹沱河。
表1 进、出水水质指标
延伸阅读：
3. 工程设计
3.1
总图布局
图2 地下负一层平面图
图3 地下负二层平面图
整个地下箱体内部有效尺寸为101.6m×153.8m×12.5m，考虑顶板、底板及外墙厚度，则为103.6m×155.8m×14m的地下箱型结构。整体结构分为两层。
负一层主要为变配电间、鼓风机房、脱水机房、臭气处理装置、加药设备等生产性隔断及污水池检修平台，负二层主要为污水处理池及综合管廊。
地下部分处理工段基本分为平行布置的2组，中间为8m的车道。依照入厂车道行进方向，车道一边依次布置预处理、生物池、膜池、设备间及紫外线消毒渠。另一边依次布置污泥处理车间、生物池、膜池、变配电间、热泵间。车道下设置综合管廊。巴氏计量槽置于地面上。整个地下箱体实际占地仅1.5公顷，是华北地区目前同规模占地最小的全地下污水厂。
3.2
竖向设计借鉴国际上最先进的一体化设计理念，全厂采用一体化设计，使得各主要处理构筑物采用渠道连接成为可能，水流顺畅不仅降低了管道、阀门投资，而且有效减少水头损失仅2.0m。箱体顶板覆土厚度为1.5m，负一层检修空间净高5.4m，局部膜池为方便起吊膜组器，净高6.4m。
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图4 水力高程图
3.3
工艺设计
1. 预处理区域：回转式粗格栅，3台，规格：B=1000mm，b=20mm。内进流式网板细格栅，3台(2用1备)，规格：B=2000mm，b=3mm;移动式刮砂桥，2台，规格：B=2.9m;内进流式网板细格栅，4台(3用1备)，规格：B=2000mm，b=1mm;提升泵：4台(3用1备，1台变频)，规格：Q=1360m3/h H=8m N=55kW。事故检修泵：2台，Q=80m3/h H=15m N=7.5kW;雨水排涝泵：3台，规格：Q=700m3/h H=15m N=45kW;
2. 生物池：2组，单组平面尺寸： L×B =81.5m×46.8m;a. 厌氧区潜水推进器4套,规格：功率5.5kw;b. 缺氧区潜水推进器12套,规格：功率5.5kw;内回流泵(缺至厌)5台(4用1冷备)：Q=1042m3/h H=1m, N=7.5kW;内回流泵(好至缺)7台(6用1冷备)：规格：Q=2083m3/h H=1m, N=10kW;内回流泵(好至缺)7台(6用1冷备)，规格：Q=3490m3/h H=1m， N=18.5kW。微孔曝气头：3902套，规格：∅300，4Nm3/h;
3. 膜池：2组,单组尺寸：L×B =46.8m×27.3m。膜组器：140套，规格：Q=715m3/d。产水泵：22台(20用冷备2台)，规格：Q=334m3/h H=20m N=30kW。CIP清洗泵：4台(2用2备)规格：Q=200m3/h H=12m N=11kW;剩余污泥泵：4台(2用2备)，规格：Q=80m3/h H=15m N=7.5kw;
4. 加药系统：PAC加药系统、NaCLO加药系统、柠檬酸加药系统、氢氧化钠加药系统、亚硫酸氢钠加药系统各一套。PAC用于化学除磷。其他加药系统用于膜清洗。
5. 紫外线消毒区域，L×B =15.6m×7.5m;管式紫外线成套设备，6套;规格：Q=21667m3/d N=40支 N=15.5kW;
6. 鼓风机房：L×B =31.2m×12.8m。曝气多级离心鼓风机：3台(2用1备)规格：Q=159Nm3/min P=7m N=250kW;膜吹扫多级离心鼓风机：4台(3用1备)，规格：Q=233Nm/min P=4.2m N=220kW;
7. 污泥处理区域：L×B =46.8m×24m;进泥泵3台，Q=14~70m3/h,H=20m,N=15kW;污泥切割机3台，Q=50m3/h,N=4.0kW;卧螺离心脱水机3台，Q=50m3/h,N=90kW;干泥料仓(含液压站)2套，V=50m3，N=7.5kW;干污泥螺杆泵3台，Q=2.5m3 /h H=10bar N=11kW;
3.4
结构设计地下箱体外墙及池壁采用混凝土自防水体系，箱体为超长结构，负二层为大容积污水处理池，为防止因变形缝中止水带的材质及耐久性问题引起的污水渗漏及外泄，箱体采用补偿收缩混凝土，并通过设置后浇带、控制混凝土的水灰比、胶凝材料的用量实现无缝设计，提高结构的整体性。后浇带间距约35m，带宽1000mm，箱体混凝土抗渗等级达到P8，储水构筑物裂缝宽度均按0.20mm设计。
箱体外墙为现浇钢筋砼挡土墙结构，侧向以负一层、负二层楼板为支撑。内部负一层为现浇钢筋砼梁柱体系。外侧挡土墙体壁厚为600/1000mm变截面，框架柱截面为600×600mm(综合楼下部箱体柱截面为700×700mm)，内部受力池壁壁厚一般为500mm，导流墙壁厚300mm。顶板、楼板及底板分别采用不同的结构体系。为减小基坑开挖深度，箱体底板采用钢筋砼板柱结构，底板厚1200mm;为进一步降低结构总高度，顶板采用井字梁结构体系，主梁截面为500×900mm，次梁截面为300×700mm;负一层楼板采用主次梁结构体系，主梁截面300×800mm，次梁截面为300×700。
3.5
除臭及通风设计臭气的主要来源为预处理区、生物处理区及污泥处理区。污泥处理区主要为污泥缓冲池、污泥脱水机房和污泥料仓。该工程共分为三个除臭子系统，系统1为预处理区和污泥处理区，系统2和系统3均相同，为生物处理区。每个系统进行局部臭气收集，并各自设置独立的生物除臭装置。系统1配置1套生物除臭装置，置于污泥处理区，设计除臭风量规模为26000m3/h。系统2和3配置4套生物除臭装置，每套除臭风量规模为20000 m3/h，共80000m3/h。同时，在各个加压送风管道设置了7套离子除臭装置。
本工程采用局部排风和全面通、排风相结合的送排风方式。对地下一层敞开车间及通过吊装孔、楼梯间与地下一层相通的地下二层的送风采用自然补风系统，对地下一层的电控间、控制室、配电室等的送风采用机械送风系统;排风采用机械排风系统。工程设平时通风及火灾排烟系统。平时排风及火灾排烟合设一套系统，平时送风及火灾补风合用一套系统。
3.6
防火设计套系统防火分区是地下水厂设计的难点和重点。经过与消防部门的多次沟通，地下箱体共设8个防火分区，每个防火分区面积约1513~3641m2，设有9部1250mm宽直通地面的防烟楼梯间，防烟楼梯间直通地上室外出口。地下箱体给水消防采用室内消火栓采用消火栓和灭火器结合的方式，消防水量按15L/s考虑。电控间采用气体灭火系统，采用S型落地式气溶胶灭火系统。
4. 工程投资及运行成本
整个工程概算总投资43172.33万元，经营成本为0.661元/m3，总成本为1.23元/m3。体" >型落地式气溶胶灭火系统。
5. 运行效果
正定新区全地下污水处理厂已经基本运行半年，实际水量6-7万吨/天，已经达到了设计水量的70%。各项设计水质均优于原设计出水水质标准，进出水平均值详见表3
表3 运行进、出水水质
延伸阅读：
原标题：正定新区全地下污水处理厂工程设计
