貴陽市松山地下再生水廠項目設計
摘要：為緩解污水處理對城市建設帶來的壓力，解決國內地下污水廠存在的建設難度大、建設運行成本高、風險因素高、地面設施單一、地表生態環境影響大等問題，結合地下空間利用技術及污水處理新技術，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計新模式。將污水處理設施建于地下隧洞內實現節能環保，通過隧洞聯絡通道實現污水綠色再生。將城鄉生態綜合體建設與地下污水廠相結合，實現將污水處理廠作為“負資產”向“正資產”的轉變，使其作為城市基礎設施的重要抓手推動促進城市更新。
引言
隨著經濟發展及生活水平提高，人們對生活環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行處理。地面污水處理廠一方面是城市污染處理設施，在另一方面又是城市的二次污染源。隨著高速發展的城市化建設和日益突出的環境問題，地下式污水處理廠憑借著土地集約、資源利用、環境友好這三大特點成為建設首選。地下式污水處理廠不僅能夠最大化釋放地面空間，還能進一步實現污水資源化[1]。
國外地下較大型的污水和排水的處理系統發展比較成熟。1932年在芬蘭建設了世界首個地下污水處理廠，服務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60萬m3。在瑞典首都斯德哥爾摩，1942年運用先進的開挖技術和當地有利的地質條件，建造成世界第一座巖石地下污水處理廠，服務年限是70年。目前，美國、日本、英國等發達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濟效益[2]。
我國地下式污水處理廠發展起步較晚，同時也存在著港澳臺與內地之間發展不同步、不均衡的現象，香港地區于1991年開始建設亞洲第一座隧道式污水處理廠-赤柱污水廠，臺灣地區從1998年開始建設內湖污水處理廠，2002年正式啟用，設計規模24萬m3/d，大陸地區地下式污水處理廠起步雖晚，但發展十分迅猛，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。但仍然存在建設難度大、建設運行成本高、風險因素高、地面設施太單一等問題[3]。目前，國內地下污水廠基本上是通過明挖方法修建，這種建設方法存在廠址地表大量構建筑物拆遷、地表生態環境嚴重破壞、施工對周邊環境和交通影響大、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、生態環境破壞及施工影響小等特性，在因地制宜地利用貴陽當地地形特點及積極踐行地下空間開發利用政策導向的情況下，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計新模式，以期使污水處理廠在提升城市設計、城市經營的更高高度發揮更加突出的作用。
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，該項目是打贏污染防治攻堅戰、提升改善南明河水環境質量的務實之舉。污水處理規模為1.0萬噸/天，主要處理松山路片區生活污水，設計出水標準COD、氨氮、總磷達到四類水體標準，其他指標達到一級A標，出水水質是城市景觀補水的較高標準。建成后，松山再生水廠能有效處理周邊生活污水，提高市西河水質情況，對改善生態環境、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，將污水處理主要結構建設在山體隧洞內，建成后將是國內首個山體隧洞式地下污水處理廠。
2、設計方案研究
2.1 總體方案設計
貴陽松山地下污水處理廠的主要地下結構為山體隧洞，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。隧道進口段位于公路邊，端部位于山內部，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絡橫洞聯通，聯絡通道長度均為35m。B幅隧道端部設置一斜井，用于洞內疏散和通風，總長度為145m，出口位于主隧洞的左側。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，上層為設備區、人員車輛通道和檢修區;電力橋架、暖通風管、除臭風管區域;起重設備、照明區域。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。隧道主洞砌結構設計圖如圖3所示。
2.1.2 隧洞聯絡通道及斜井設計
隧道斜井及聯絡通道隧洞凈空寬度為7.40m、高度為7.80m，內輪廓凈空斷面為51.74m2。斷面圖如圖4所示。
基于項目位于主城區、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，將污水處理池設置在山體隧洞內，減少占地，達到綠色環保的效果。污水處理設施建于地下隧洞內，洞室頂部采用混凝土噴錨防護，巖石與襯砌之間設排水層。所有處理設備均處于地下，水池等設施利用原有的巖石，混凝土只在需要的地方才采用。辦公室、職工活動場所、部分車間和能量轉換設施建于地面。主要設施處于地下，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境保持很好。利用產生的沼氣來發電和供熱，可供本廠使用。此外，隧道巖體有良好的隔熱和阻溫性，隧道空間具有穩定的溫度場，能使污水處理廠現綠色高效節能，節省污水設施所用電量。山體隧洞式污水處理廠概念設計圖如圖5所示。
2.4 生態綜合體實踐設計
秉承生態文明理念，將污水處理與提供生態景觀、休閑娛樂、科普教育、科技研發、濕地綠化等公共服務有機融合，地上地下統籌規劃，改善周邊環境質量。將城鄉生態綜合體建設與地下污水廠相結合，進一步推動“負資產”向“正資產”的轉變，把地下污水廠作為抓手，推動生態文明建設。在城市更新進程中，該地下污水處理廠在補齊城市基礎設施和公共服務設施的短板方面將起到一定主導作用。
3、項目應用范圍及功能定位
貴陽松山污水處理廠(再生水廠)是國內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，將污水處理設施置于在山體隧洞內，并將城鄉生態綜合體建設與地下污水廠相結合，能實現對土地資源的高效集約化利用，達到環保節能的效果。該項目的實施，是污水處理行業踐行生態綜合體這一生態文明理念的一次社會實踐，可作為城市基礎設施的重要抓手來推動促進城市更新，為快速城鎮化導致城市公共服務體系缺失的補齊提供了良好的契機，為我國污水處理行業未來的發展鋪路。該項目的實施，開辟了我國山體式地下污水處理廠的建設形式，探討了地下污水處理廠與社會經濟發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(References)：
[1] 侯鋒, 王凱軍, 曹效羞, 等. 《地下式城鎮污水處理廠工程技術指南》解讀[J]. 中國環保產業, 2020(1): 20.
[1] Hou Feng, Wang Kaijun, Cao Xiaoxiu,et al. Interpretation of Group Standard Technical Guideline forUnderground Municipal Wastewater Treatment Plant[J]. Chinese environmental protection industry, 2020(1): 20.
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[2] Yang Junye. Development status and prospect of underground sewage treatment plant [J]. Environment and development, 2017，54(3): 68.
[3] 段友麗，陳浩宇,等. 國內地下式污水處理廠籌建模式及發展前景[J]. 凈水技術，2020，39(s2): 34.
[3] Duan Youli, Chen Haoyu, et al. Construction mode and prospect analysis of domestic underground wastewater treatment plants[J]. Water Purification Technology, 2020，39(s2): 34.
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