莊修偉

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

引言

在傳統(tǒng)水務規(guī)劃設計建設中，地上污水處理廠長期占據(jù)著絕對的優(yōu)勢地位。隨著我國不斷推進的城市化進程，城市區(qū)域的邊界不斷擴展，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、占地面積大等越來越多的缺點。

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，并能夠通過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，給城市帶來一個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。

本文針對各種建設形式的優(yōu)缺點進行分析并歸納總結(jié)，為規(guī)劃建設提供實用參考。

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

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

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

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

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

5.運輸污泥的污泥車可從操作層直接外出，方便后期運營。

1.2 缺點

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，需要設置進出樓梯或者電梯，不便于人員上下，無法有效服務于周邊居民。

2 全地下式

顧名思義，即是將整個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

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，景觀層與地面齊平，并且規(guī)劃成平時常見的地面公園，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)，景觀公園若采用開放形式，會給廠區(qū)運營人員和周邊居民提供額外的休閑場所，可有效提升周邊居民生活品質(zhì)，提高土地資源的利用價值。

2.2 缺點

1.基坑開挖深度大，基坑支護、基坑降水等費用高，施工周期長；

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

3.由于整個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)，對于整個水廠的通風、采光等效果不佳，需采取增設采光孔或光導照明等措施解決；

4.運輸污泥的污泥車需要從操作層走到地面，需要增加設置汽車坡道。

3 局部下沉半地下式

局部下沉，即是將整個箱體周邊進行開挖，通過在箱體四周設置下沉式廊道的方式，使操作層與下沉式廊道一起形成開放空間，運營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。

就整體效果來說，從四周廊道看，與半地下式一樣；而從地面遠處看，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

1.解決了半地下式污水處理廠對周邊環(huán)境影響大的缺點；

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

3.2 缺點

1.由于需要在箱體四周設置下沉式廊道，占地面積較大，面對城市化的擴張，在廠區(qū)的規(guī)劃設計上有一定難度，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、開挖深度大，且周邊需設置永久性邊坡支護，整體造價高。

4 對比分析

根據(jù)上面表述，不同建設形式在各方面的比較分析如表4 所示。

表4 不同建設形式優(yōu)缺點的對比分析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

由于目前國內(nèi)關于地下式污水處理廠的相關規(guī)范性文件還幾乎處于空白狀態(tài)，地面空間開發(fā)還僅限于景觀綠化，關于地下式污水處理廠的建設和運營成本較高且暫無有效解決方式。因此，地下式污水處理廠的規(guī)劃建設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，關于地下式污水處理廠的設計建設發(fā)展趨勢可重點考慮以下方面：

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

（2）豎向空間開發(fā)技術：通過對建（構(gòu)）筑物進行整體疊加或局部疊加，強化豎向空間利用效率。

6 結(jié)語

地下式污水處理廠各種形式各有特點，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。但半地下式投資少、方便運營，更具優(yōu)勢，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發(fā)利用方面還存在諸多限制，未來如能有效結(jié)合平面集成化、豎向上蓋開發(fā)等技術，最大化地綜合有效利用有限的土地空間資源，提升土地利用價值，將是打造面向未來的中國污水處理廠的一個重要發(fā)展趨勢。