正定新區(qū)全地下污水處理廠工程設(shè)計
全地下污水處理廠具有用地集約的優(yōu)點，其工藝、消防、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)設(shè)計具有一定特殊性。正定新區(qū)污水處理廠為全地下污水處理廠，采用MBR工藝，用地指標僅為0.42m2/噸水，其建成及投運可為國內(nèi)其他類似項目借鑒。該工程由中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司承擔(dān)設(shè)計，曾榮獲天津市“海河杯”市政工程設(shè)計二等獎、正定全地下污水廠項目組青年突擊隊。
1.項目背景
2009年，河北省政府做出了北跨滹沱河、建設(shè)正定新區(qū)的重大戰(zhàn)略決策。新區(qū)南依滹沱河，將使石家莊成為真正的濱水城市，城市環(huán)境將全面改善，城市品位將全面提升。在新區(qū)建設(shè)全地下污水處理廠，發(fā)揮其最大的環(huán)境效益、社會效益以及經(jīng)濟效益，是新區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要舉措。該工程2013年開始論證、設(shè)計，2015年底投產(chǎn)運行。
2.設(shè)計規(guī)模、工藝流程及設(shè)計水質(zhì)
2.1
設(shè)計規(guī)模、工藝流程正定新區(qū)全地下污水處理廠設(shè)計規(guī)模為10萬m3/天，變化系數(shù)1.3。其工藝流程如圖1所示。
圖1工藝流程圖
2.2
設(shè)計水質(zhì)進水主要為生活污水，出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準，并同時滿足《城市污水再生利用景觀用水水質(zhì)》(GB/T18921-2002)中用于河道及湖泊景觀水的標準，剩余部分排入周漢河，最終匯入滹沱河。
表1進、出水水質(zhì)指標
3.工程設(shè)計
3.1
總圖布局
圖2地下負一層平面圖
圖3地下負二層平面圖
整個地下箱體內(nèi)部有效尺寸為101.6m×153.8m×12.5m，考慮頂板、底板及外墻厚度，則為103.6m×155.8m×14m的地下箱型結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)分為兩層。
負一層主要為變配電間、鼓風(fēng)機房、脫水機房、臭氣處理裝置、加藥設(shè)備等生產(chǎn)性隔斷及污水池檢修平臺，負二層主要為污水處理池及綜合管廊。
地下部分處理工段基本分為平行布置的2組，中間為8m的車道。依照入廠車道行進方向，車道一邊依次布置預(yù)處理、生物池、膜池、設(shè)備間及紫外線消毒渠。另一邊依次布置污泥處理車間、生物池、膜池、變配電間、熱泵間。車道下設(shè)置綜合管廊。巴氏計量槽置于地面上。整個地下箱體實際占地僅1.5公頃，是華北地區(qū)目前同規(guī)模占地最小的全地下污水廠。
3.2
豎向設(shè)計借鑒國際上最先進的一體化設(shè)計理念，全廠采用一體化設(shè)計，使得各主要處理構(gòu)筑物采用渠道連接成為可能，水流順暢不僅降低了管道、閥門投資，而且有效減少水頭損失僅2.0m。箱體頂板覆土厚度為1.5m，負一層檢修空間凈高5.4m，局部膜池為方便起吊膜組器，凈高6.4m。
圖4水力高程圖
3.3
工藝設(shè)計
1.預(yù)處理區(qū)域：回轉(zhuǎn)式粗格柵，3臺，規(guī)格：B=1000mm，b=20mm。內(nèi)進流式網(wǎng)板細格柵，3臺(2用1備)，規(guī)格：B=2000mm，b=3mm;移動式刮砂橋，2臺，規(guī)格：B=2.9m;內(nèi)進流式網(wǎng)板細格柵，4臺(3用1備)，規(guī)格：B=2000mm，b=1mm;提升泵：4臺(3用1備，1臺變頻)，規(guī)格：Q=1360m3/hH=8mN=55kW。事故檢修泵：2臺，Q=80m3/hH=15mN=7.5kW;雨水排澇泵：3臺，規(guī)格：Q=700m3/hH=15mN=45kW;
2.生物池：2組，單組平面尺寸：L×B=81.5m×46.8m;a.厭氧區(qū)潛水推進器4套,規(guī)格：功率5.5kw;b.缺氧區(qū)潛水推進器12套,規(guī)格：功率5.5kw;內(nèi)回流泵(缺至厭)5臺(4用1冷備)：Q=1042m3/hH=1m,N=7.5kW;內(nèi)回流泵(好至缺)7臺(6用1冷備)：規(guī)格：Q=2083m3/hH=1m,N=10kW;內(nèi)回流泵(好至缺)7臺(6用1冷備)，規(guī)格：Q=3490m3/hH=1m，N=18.5kW。微孔曝氣頭：3902套，規(guī)格：∅300，4Nm3/h;
3.膜池：2組,單組尺寸：L×B=46.8m×27.3m。膜組器：140套，規(guī)格：Q=715m3/d。產(chǎn)水泵：22臺(20用冷備2臺)，規(guī)格：Q=334m3/hH=20mN=30kW。CIP清洗泵：4臺(2用2備)規(guī)格：Q=200m3/hH=12mN=11kW;剩余污泥泵：4臺(2用2備)，規(guī)格：Q=80m3/hH=15mN=7.5kw;
4.加藥系統(tǒng)：PAC加藥系統(tǒng)、NaCLO加藥系統(tǒng)、檸檬酸加藥系統(tǒng)、氫氧化鈉加藥系統(tǒng)、亞硫酸氫鈉加藥系統(tǒng)各一套。PAC用于化學(xué)除磷。其他加藥系統(tǒng)用于膜清洗。
5.紫外線消毒區(qū)域，L×B=15.6m×7.5m;管式紫外線成套設(shè)備，6套;規(guī)格：Q=21667m3/dN=40支N=15.5kW;
6.鼓風(fēng)機房：L×B=31.2m×12.8m。曝氣多級離心鼓風(fēng)機：3臺(2用1備)規(guī)格：Q=159Nm3/minP=7mN=250kW;膜吹掃多級離心鼓風(fēng)機：4臺(3用1備)，規(guī)格：Q=233Nm/minP=4.2mN=220kW;
7.污泥處理區(qū)域：L×B=46.8m×24m;進泥泵3臺，Q=14~70m3/h,H=20m,N=15kW;污泥切割機3臺，Q=50m3/h,N=4.0kW;臥螺離心脫水機3臺，Q=50m3/h,N=90kW;干泥料倉(含液壓站)2套，V=50m3，N=7.5kW;干污泥螺桿泵3臺，Q=2.5m3/hH=10barN=11kW;
3.4
結(jié)構(gòu)設(shè)計地下箱體外墻及池壁采用混凝土自防水體系，箱體為超長結(jié)構(gòu)，負二層為大容積污水處理池，為防止因變形縫中止水帶的材質(zhì)及耐久性問題引起的污水滲漏及外泄，箱體采用補償收縮混凝土，并通過設(shè)置后澆帶、控制混凝土的水灰比、膠凝材料的用量實現(xiàn)無縫設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)的整體性。后澆帶間距約35m，帶寬1000mm，箱體混凝土抗?jié)B等級達到P8，儲水構(gòu)筑物裂縫寬度均按0.20mm設(shè)計。
箱體外墻為現(xiàn)澆鋼筋砼擋土墻結(jié)構(gòu)，側(cè)向以負一層、負二層樓板為支撐。內(nèi)部負一層為現(xiàn)澆鋼筋砼梁柱體系。外側(cè)擋土墻體壁厚為600/1000mm變截面，框架柱截面為600×600mm(綜合樓下部箱體柱截面為700×700mm)，內(nèi)部受力池壁壁厚一般為500mm，導(dǎo)流墻壁厚300mm。頂板、樓板及底板分別采用不同的結(jié)構(gòu)體系。為減小基坑開挖深度，箱體底板采用鋼筋砼板柱結(jié)構(gòu)，底板厚1200mm;為進一步降低結(jié)構(gòu)總高度，頂板采用井字梁結(jié)構(gòu)體系，主梁截面為500×900mm，次梁截面為300×700mm;負一層樓板采用主次梁結(jié)構(gòu)體系，主梁截面300×800mm，次梁截面為300×700。
3.5
除臭及通風(fēng)設(shè)計臭氣的主要來源為預(yù)處理區(qū)、生物處理區(qū)及污泥處理區(qū)。污泥處理區(qū)主要為污泥緩沖池、污泥脫水機房和污泥料倉。該工程共分為三個除臭子系統(tǒng)，系統(tǒng)1為預(yù)處理區(qū)和污泥處理區(qū)，系統(tǒng)2和系統(tǒng)3均相同，為生物處理區(qū)。每個系統(tǒng)進行局部臭氣收集，并各自設(shè)置獨立的生物除臭裝置。系統(tǒng)1配置1套生物除臭裝置，置于污泥處理區(qū)，設(shè)計除臭風(fēng)量規(guī)模為26000m3/h。系統(tǒng)2和3配置4套生物除臭裝置，每套除臭風(fēng)量規(guī)模為20000m3/h，共80000m3/h。同時，在各個加壓送風(fēng)管道設(shè)置了7套離子除臭裝置。
本工程采用局部排風(fēng)和全面通、排風(fēng)相結(jié)合的送排風(fēng)方式。對地下一層敞開車間及通過吊裝孔、樓梯間與地下一層相通的地下二層的送風(fēng)采用自然補風(fēng)系統(tǒng)，對地下一層的電控間、控制室、配電室等的送風(fēng)采用機械送風(fēng)系統(tǒng);排風(fēng)采用機械排風(fēng)系統(tǒng)。工程設(shè)平時通風(fēng)及火災(zāi)排煙系統(tǒng)。平時排風(fēng)及火災(zāi)排煙合設(shè)一套系統(tǒng)，平時送風(fēng)及火災(zāi)補風(fēng)合用一套系統(tǒng)。
3.6
防火設(shè)計套系統(tǒng)防火分區(qū)是地下水廠設(shè)計的難點和重點。經(jīng)過與消防部門的多次溝通，地下箱體共設(shè)8個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)面積約1513~3641m2，設(shè)有9部1250mm寬直通地面的防煙樓梯間，防煙樓梯間直通地上室外出口。地下箱體給水消防采用室內(nèi)消火栓采用消火栓和滅火器結(jié)合的方式，消防水量按15L/s考慮。電控間采用氣體滅火系統(tǒng)，采用S型落地式氣溶膠滅火系統(tǒng)。
4.工程投資及運行成本
整個工程概算總投資43172.33萬元，經(jīng)營成本為0.661元/m3，總成本為1.23元/m3。體">型落地式氣溶膠滅火系統(tǒng)。
5.運行效果
正定新區(qū)全地下污水處理廠已經(jīng)基本運行半年，實際水量6-7萬噸/天，已經(jīng)達到了設(shè)計水量的70%。各項設(shè)計水質(zhì)均優(yōu)于原設(shè)計出水水質(zhì)標準，進出水平均值詳見表3
表3運行進、出水水質(zhì)
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