浅析地埋式污水处理厂的筹建经验

在国外芬兰作为建设全球第一个地埋式城市污水处理厂以来，借鉴其成功经验后，许多国家建设并运行了地埋式污水处理厂。近年来，随着我国城市用地日趋紧张，个别区域出现“邻避效应”，传统地上式污水处理厂在占地面积、臭气控制等方面的劣势已无法满足环境生态要求，而地埋式污水处理厂在环境方面的优势日益凸显，但在满足实际运营的设计方面仍存在与地上污水厂的不同要点，笔者结合杭州新建地埋式污水处理厂的前期筹建经验，对地埋式污水处理厂运行设计要点进行浅析，供业界参考。

随着我国经济不断发展，城市化的规模不断扩大，原本建在城市郊区的污水厂周边人口密度也不断增长，人与自然的和谐关系遭到破坏，为此，国家逐步鼓励城市建立地埋式污水处理厂，一般以箱体式结构建设，在箱体顶部覆土并种植绿化的方式建设成花园式厂区，以达到与周边环境协调的效果。但此类建设方案由于处理的构筑物和人员操作层均在地下，相比地上污水厂的安全管理提出了更高的建设和管理要求，且地埋式污水厂没有扩建的条件，很多建设要点须在施工图阶段完善和解决。

1 安全设计要点

①防洪排涝。传统地上式污水处理厂由于池顶部一般高于设计地面较多，即使遇到超过城镇防洪排涝标准，地面有一定深度的积水对厂区的危害也不是很大，而对于地埋式污水处理厂就截然不同，地下箱体竖向剖面一般分为三层，负二层的污水处理构筑物池体层，负一层的池面、辅助用房和生产检修层，地面层的行政楼和花园层，由于大部分设施设备均在负层，厂区地坪的设计需要在满足城镇防洪标准的前提下提高一定的富余量，并同时考虑进出地下箱体坡道和设施设备间的排水问题，在厂区围墙的设置细节上也应该与防洪排涝相结合，有条件的建设项目在防洪排涝设计上应尽量不依赖市政排涝管网，有条件的项目应自建雨水泵房排涝系统最为安全。②消防配置。虽然地下污水处理厂可燃物较少，且在正常处理情况下一般均为无人值守，只有操作管理人员会定时巡视，但由于箱体较大，且一般可燃物会冒浓烟而不利于扩散等因素，除了对操作人员在上岗前接受严格的培训和对环境非常熟悉，能在发生火灾时迅速达到疏散口，在设计初期应配置自动排烟补风和智能灭火系统，为防患于未然，配备完善的消防智能设施是地埋式污水处理厂的必然选择。③电气防爆。在处理污水的过程中，大量的微生物对废水中的有机物的作用产生甲烷、硫化氢、氨气等可燃性气体，虽然一般在构筑物单元会设置除臭系统，但作为地埋式污水处理厂的特殊环境，在有些电气区域也应划分为危险区域，需要按照“爆炸性气体环境”对其电气设备进行自控防爆设计。

2 智慧化设计要点

目前国内的污水处理厂一般以人工与半自动调节相结合进行日常生产管理，但随着科技的进步和深化，笔者认为自动控制系统应按照工业4.0和工业互联网的先进理念进行设计，在采用先进的信息化、智能化和自动化的三化融合过程中，建设高度现代化的净水厂智慧控制系统，以趋向“无人化”值守运行控制为总目标进行设计控制，主要体现在以下几方面：①智能化应用系统。在自动化的基础上通过智能数据检测、分析、建模学习来达到智慧控制的目的，主要实现生产水质“无人化”调节管理，节能降耗管理和安全管理智慧化的目标。其中包括智能曝气控制、智能加药频率控制、智能水泵频率控制、智能照明系统、智能排风感应系统等，各智能板块根据结果联动控制。②智能化分析系统。通过信息采集、数据通信和历史事件等多种要素，提供综合分析处理和可视化展现功能。③物联网信息化管理平台。利用先进的信息化手段和工具，以信息网络为基础，建立信息化基础硬件平台，覆盖全厂级无线通信网络系统（WIFI）、生产和安全设备物联网通信系统、生产管理移动APP应用、地下移动通信信号覆盖系统和对讲系统等，主要目的是提供人机互动的硬件基础。④生产管理信息平台。主要开发以软件为主，将监控监测与管理决策有机地结合起来，在企業管理中实现管理层与现场自动化控制的承上启下作用。实现企业级的生产调度管理系统、统计报表管理系统、设备管理系统（APP实时互联）、工艺管理系统（APP实时互联）、计划管理、能耗管理、安全管理（APP实时互联）等多种企业管理体系，各体系单独运行过程中实现PDCA管理机制，确保线上线下同步明确责任、同步实施、同步完成，从而提升厂级管理效率和运营水平信息化管理目标。

3 工艺安全

①进水单元。进水泵站的总装机流量应按纳管范围内的雨季流量确定，在设计时应考虑进水量的限流措施和应急超越措施，以目前的法律法规条件下，一般可设置进水泵房离线调蓄池，以便应对突发大流量和水质的冲击。并在采用重力流进水的地埋式城镇污水处理厂的进水单元设置进水速闭切换闸门和电动闸门双重安全保障措施。 ②工艺设计。地埋式污水处理厂的箱体结构一般集约化程度较高，且人员车辆通道均需合理布置，受土地和箱体等建设制约因素，工艺单元的设置几乎无提标扩建的可能，因此在设计初期，工艺单元的配置应综合考虑水质、水量冲击负荷、再生水处理、将来水质再提标等因素考虑。③维保空间。地埋式污水厂在工艺设计时要重点考虑空间高度与吊装、安装的匹配，在满足设备安装检修的基础上，尽量减少地埋式空间层高，在流程上力求上下衔接性和相邻关联性，力求整体的水流和空气流流程顺畅。在地埋式污水处理厂设计过程中，虽然工艺原理与地上污水处理厂基本一致，但在细节问题的处理却截然不同，部分问题会影响到整体的生产运营，需要深入思索，仔细考虑。

作者：张炯 徐灵芳 徐园园 翁振东 章良伟