貴陽市松山地下再生水廠項目設(shè)計
摘要：為緩解污水處理對城市建設(shè)帶來的壓力，解決國內(nèi)地下污水廠存在的建設(shè)難度大、建設(shè)運行成本高、風(fēng)險因素高、地面設(shè)施單一、地表生態(tài)環(huán)境影響大等問題，結(jié)合地下空間利用技術(shù)及污水處理新技術(shù)，以貴陽市松山污水處理廠為依托，探索山體隧洞式地下再生水廠設(shè)計新模式。將污水處理設(shè)施建于地下隧洞內(nèi)實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，通過隧洞聯(lián)絡(luò)通道實現(xiàn)污水綠色再生。將城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體建設(shè)與地下污水廠相結(jié)合，實現(xiàn)將污水處理廠作為“負(fù)資產(chǎn)”向“正資產(chǎn)”的轉(zhuǎn)變，使其作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要抓手推動促進(jìn)城市更新。
引言
隨著經(jīng)濟發(fā)展及生活水平提高，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高。但由于人口的急劇膨脹，對城市的污水處理也帶來了很大壓力，目前我國污水處理大部分還是在地面污水處理廠中進(jìn)行處理。地面污水處理廠一方面是城市污染處理設(shè)施，在另一方面又是城市的二次污染源。隨著高速發(fā)展的城市化建設(shè)和日益突出的環(huán)境問題，地下式污水處理廠憑借著土地集約、資源利用、環(huán)境友好這三大特點成為建設(shè)首選。地下式污水處理廠不僅能夠最大化釋放地面空間，還能進(jìn)一步實現(xiàn)污水資源化[1]。
國外地下較大型的污水和排水的處理系統(tǒng)發(fā)展比較成熟。1932年在芬蘭建設(shè)了世界首個地下污水處理廠，服務(wù)于芬蘭首都赫爾辛基，該地下污水處理廠在雨季的日處理能力高達(dá)60萬m3。在瑞典首都斯德哥爾摩，1942年運用先進(jìn)的開挖技術(shù)和當(dāng)?shù)赜欣牡刭|(zhì)條件，建造成世界第一座巖石地下污水處理廠，服務(wù)年限是70年。目前，美國、日本、英國等發(fā)達(dá)國家都建造了地下污水處理廠，取得了很好的社會效益和可觀的經(jīng)濟效益[2]。
我國地下式污水處理廠發(fā)展起步較晚，同時也存在著港澳臺與內(nèi)地之間發(fā)展不同步、不均衡的現(xiàn)象，香港地區(qū)于1991年開始建設(shè)亞洲第一座隧道式污水處理廠-赤柱污水廠，臺灣地區(qū)從1998年開始建設(shè)內(nèi)湖污水處理廠，2002年正式啟用，設(shè)計規(guī)模24萬m3/d，大陸地區(qū)地下式污水處理廠起步雖晚，但發(fā)展十分迅猛，自2009年至今，北京、廣州、深圳、貴陽等城市已建及在建地下污水處理廠有100多座。但仍然存在建設(shè)難度大、建設(shè)運行成本高、風(fēng)險因素高、地面設(shè)施太單一等問題[3]。目前，國內(nèi)地下污水廠基本上是通過明挖方法修建，這種建設(shè)方法存在廠址地表大量構(gòu)建筑物拆遷、地表生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞、施工對周邊環(huán)境和交通影響大、工程綜合造價高等弊端。
鑒于地下隧洞具有隱蔽性高、安全性高、恒溫恒濕、生態(tài)環(huán)境破壞及施工影響小等特性，在因地制宜地利用貴陽當(dāng)?shù)氐匦翁攸c及積極踐行地下空間開發(fā)利用政策導(dǎo)向的情況下，本文以貴陽市松山污水處理廠為依托，探索山體隧洞式地下再生水廠設(shè)計新模式，以期使污水處理廠在提升城市設(shè)計、城市經(jīng)營的更高高度發(fā)揮更加突出的作用。
1、依托工程概況
依托項目松山污水處理廠(再生水廠)是貴陽市18個再生水廠之一，為貴陽市南明河大溝治理中松山大溝治理項目的配套工程建設(shè)，該項目是打贏污染防治攻堅戰(zhàn)、提升改善南明河水環(huán)境質(zhì)量的務(wù)實之舉。污水處理規(guī)模為1.0萬噸/天，主要處理松山路片區(qū)生活污水，設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)COD、氨氮、總磷達(dá)到四類水體標(biāo)準(zhǔn)，其他指標(biāo)達(dá)到一級A標(biāo)，出水水質(zhì)是城市景觀補水的較高標(biāo)準(zhǔn)。建成后，松山再生水廠能有效處理周邊生活污水，提高市西河水質(zhì)情況，對改善生態(tài)環(huán)境、提升城市品位具有重要意義。該污水處理廠(再生水廠)充分利用貴陽市山地地形，將污水處理主要結(jié)構(gòu)建設(shè)在山體隧洞內(nèi)，建成后將是國內(nèi)首個山體隧洞式地下污水處理廠。
2、設(shè)計方案研究
2.1 總體方案設(shè)計
貴陽松山地下污水處理廠的主要地下結(jié)構(gòu)為山體隧洞，隧道主洞共分為兩幅(A幅和B幅)，長度均為250m，兩幅間凈距為40m。隧道進(jìn)口段位于公路邊，端部位于山內(nèi)部，A幅最大埋深89m，B幅隧道最大埋深64m。兩幅隧道中間采用兩個聯(lián)絡(luò)橫洞聯(lián)通，聯(lián)絡(luò)通道長度均為35m。B幅隧道端部設(shè)置一斜井，用于洞內(nèi)疏散和通風(fēng)，總長度為145m，出口位于主隧洞的左側(cè)。污水處理廠隧洞總體平面布置見圖1。
2.1.1 污水處理隧洞設(shè)計
采用混凝土隔板將隧道主洞分成上下兩層，下層為污水處理的缺氧池，上層為設(shè)備區(qū)、人員車輛通道和檢修區(qū);電力橋架、暖通風(fēng)管、除臭風(fēng)管區(qū)域;起重設(shè)備、照明區(qū)域。隧洞斷面布置圖如圖2所示。該方案隧道凈空寬度為22.00m、高度為19.10m，內(nèi)輪廓凈空斷面為355.9m2，最大開挖面積468m2。其中上層空間寬度為22.00m、高度為10.43m，凈空斷面為187.194m2。下層空間寬度為21.80m、高度為7.86m，凈空斷面為2×72.20m2。隧道主洞砌結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖3所示。
2.1.2 隧洞聯(lián)絡(luò)通道及斜井設(shè)計
隧道斜井及聯(lián)絡(luò)通道隧洞凈空寬度為7.40m、高度為7.80m，內(nèi)輪廓凈空斷面為51.74m2。斷面圖如圖4所示。
基于項目位于主城區(qū)、土地資源緊張的實際，松山污水處理廠要求對土地資源高效集約化利用，將污水處理池設(shè)置在山體隧洞內(nèi)，減少占地，達(dá)到綠色環(huán)保的效果。污水處理設(shè)施建于地下隧洞內(nèi)，洞室頂部采用混凝土噴錨防護，巖石與襯砌之間設(shè)排水層。所有處理設(shè)備均處于地下，水池等設(shè)施利用原有的巖石，混凝土只在需要的地方才采用。辦公室、職工活動場所、部分車間和能量轉(zhuǎn)換設(shè)施建于地面。主要設(shè)施處于地下，可以有效地防止異味及噪聲對周圍居民生活的影響，使得周圍居民的生活環(huán)境保持很好。利用產(chǎn)生的沼氣來發(fā)電和供熱，可供本廠使用。此外，隧道巖體有良好的隔熱和阻溫性，隧道空間具有穩(wěn)定的溫度場，能使污水處理廠現(xiàn)綠色高效節(jié)能，節(jié)省污水設(shè)施所用電量。山體隧洞式污水處理廠概念設(shè)計圖如圖5所示。
2.4 生態(tài)綜合體實踐設(shè)計
秉承生態(tài)文明理念，將污水處理與提供生態(tài)景觀、休閑娛樂、科普教育、科技研發(fā)、濕地綠化等公共服務(wù)有機融合，地上地下統(tǒng)籌規(guī)劃，改善周邊環(huán)境質(zhì)量。將城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體建設(shè)與地下污水廠相結(jié)合，進(jìn)一步推動“負(fù)資產(chǎn)”向“正資產(chǎn)”的轉(zhuǎn)變，把地下污水廠作為抓手，推動生態(tài)文明建設(shè)。在城市更新進(jìn)程中，該地下污水處理廠在補齊城市基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施的短板方面將起到一定主導(dǎo)作用。
3、項目應(yīng)用范圍及功能定位
貴陽松山污水處理廠(再生水廠)是國內(nèi)山體隧洞式地下污水處理廠的首次探索，致力于打造隱蔽、安全的地下污水處理廠，將污水處理設(shè)施置于在山體隧洞內(nèi)，并將城鄉(xiāng)生態(tài)綜合體建設(shè)與地下污水廠相結(jié)合，能實現(xiàn)對土地資源的高效集約化利用，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的效果。該項目的實施，是污水處理行業(yè)踐行生態(tài)綜合體這一生態(tài)文明理念的一次社會實踐，可作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要抓手來推動促進(jìn)城市更新，為快速城鎮(zhèn)化導(dǎo)致城市公共服務(wù)體系缺失的補齊提供了良好的契機，為我國污水處理行業(yè)未來的發(fā)展鋪路。該項目的實施，開辟了我國山體式地下污水處理廠的建設(shè)形式，探討了地下污水處理廠與社會經(jīng)濟發(fā)展充分融合的新模式，可供其他類似工程參考借鑒。
參考文獻(xiàn)(References)：
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