贵阳市松山地下再生水厂项目设计
摘要：为缓解污水处理对城市建设带来的压力，解决国内地下污水厂存在的建设难度大、建设运行成本高、风险因素高、地面设施单一、地表生态环境影响大等问题，结合地下空间利用技术及污水处理新技术，以贵阳市松山污水处理厂为依托，探索山体隧洞式地下再生水厂设计新模式。将污水处理设施建于地下隧洞内实现节能环保，通过隧洞联络通道实现污水绿色再生。将城乡生态综合体建设与地下污水厂相结合，实现将污水处理厂作为“负资产”向“正资产”的转变，使其作为城市基础设施的重要抓手推动促进城市更新。
引言
随着经济发展及生活水平提高，人们对生活环境的要求也越来越高。但由于人口的急剧膨胀，对城市的污水处理也带来了很大压力，目前我国污水处理大部分还是在地面污水处理厂中进行处理。地面污水处理厂一方面是城市污染处理设施，在另一方面又是城市的二次污染源。随着高速发展的城市化建设和日益突出的环境问题，地下式污水处理厂凭借着土地集约、资源利用、环境友好这三大特点成为建设首选。地下式污水处理厂不仅能够最大化释放地面空间，还能进一步实现污水资源化[1]。
国外地下较大型的污水和排水的处理系统发展比较成熟。1932年在芬兰建设了世界首个地下污水处理厂，服务于芬兰首都赫尔辛基，该地下污水处理厂在雨季的日处理能力高达60万m3。在瑞典首都斯德哥尔摩，1942年运用先进的开挖技术和当地有利的地质条件，建造成世界第一座岩石地下污水处理厂，服务年限是70年。目前，美国、日本、英国等发达国家都建造了地下污水处理厂，取得了很好的社会效益和可观的经济效益[2]。
我国地下式污水处理厂发展起步较晚，同时也存在着港澳台与内地之间发展不同步、不均衡的现象，香港地区于1991年开始建设亚洲第一座隧道式污水处理厂-赤柱污水厂，台湾地区从1998年开始建设内湖污水处理厂，2002年正式启用，设计规模24万m3/d，大陆地区地下式污水处理厂起步虽晚，但发展十分迅猛，自2009年至今，北京、广州、深圳、贵阳等城市已建及在建地下污水处理厂有100多座。但仍然存在建设难度大、建设运行成本高、风险因素高、地面设施太单一等问题[3]。目前，国内地下污水厂基本上是通过明挖方法修建，这种建设方法存在厂址地表大量构建筑物拆迁、地表生态环境严重破坏、施工对周边环境和交通影响大、工程综合造价高等弊端。
鉴于地下隧洞具有隐蔽性高、安全性高、恒温恒湿、生态环境破坏及施工影响小等特性，在因地制宜地利用贵阳当地地形特点及积极践行地下空间开发利用政策导向的情况下，本文以贵阳市松山污水处理厂为依托，探索山体隧洞式地下再生水厂设计新模式，以期使污水处理厂在提升城市设计、城市经营的更高高度发挥更加突出的作用。
1、依托工程概况
依托项目松山污水处理厂(再生水厂)是贵阳市18个再生水厂之一，为贵阳市南明河大沟治理中松山大沟治理项目的配套工程建设，该项目是打赢污染防治攻坚战、提升改善南明河水环境质量的务实之举。污水处理规模为1.0万吨/天，主要处理松山路片区生活污水，设计出水标准COD、氨氮、总磷达到四类水体标准，其他指标达到一级A标，出水水质是城市景观补水的较高标准。建成后，松山再生水厂能有效处理周边生活污水，提高市西河水质情况，对改善生态环境、提升城市品位具有重要意义。该污水处理厂(再生水厂)充分利用贵阳市山地地形，将污水处理主要结构建设在山体隧洞内，建成后将是国内首个山体隧洞式地下污水处理厂。
2、设计方案研究
2.1 总体方案设计
贵阳松山地下污水处理厂的主要地下结构为山体隧洞，隧道主洞共分为两幅(A幅和B幅)，长度均为250m，两幅间净距为40m。隧道进口段位于公路边，端部位于山内部，A幅最大埋深89m，B幅隧道最大埋深64m。两幅隧道中间采用两个联络横洞联通，联络通道长度均为35m。B幅隧道端部设置一斜井，用于洞内疏散和通风，总长度为145m，出口位于主隧洞的左侧。污水处理厂隧洞总体平面布置见图1。
2.1.1 污水处理隧洞设计
采用混凝土隔板将隧道主洞分成上下两层，下层为污水处理的缺氧池，上层为设备区、人员车辆通道和检修区;电力桥架、暖通风管、除臭风管区域;起重设备、照明区域。隧洞断面布置图如图2所示。该方案隧道净空宽度为22.00m、高度为19.10m，内轮廓净空断面为355.9m2，最大开挖面积468m2。其中上层空间宽度为22.00m、高度为10.43m，净空断面为187.194m2。下层空间宽度为21.80m、高度为7.86m，净空断面为2×72.20m2。隧道主洞砌结构设计图如图3所示。
2.1.2 隧洞联络通道及斜井设计
隧道斜井及联络通道隧洞净空宽度为7.40m、高度为7.80m，内轮廓净空断面为51.74m2。断面图如图4所示。
基于项目位于主城区、土地资源紧张的实际，松山污水处理厂要求对土地资源高效集约化利用，将污水处理池设置在山体隧洞内，减少占地，达到绿色环保的效果。污水处理设施建于地下隧洞内，洞室顶部采用混凝土喷锚防护，岩石与衬砌之间设排水层。所有处理设备均处于地下，水池等设施利用原有的岩石，混凝土只在需要的地方才采用。办公室、职工活动场所、部分车间和能量转换设施建于地面。主要设施处于地下，可以有效地防止异味及噪声对周围居民生活的影响，使得周围居民的生活环境保持很好。利用产生的沼气来发电和供热，可供本厂使用。此外，隧道岩体有良好的隔热和阻温性，隧道空间具有稳定的温度场，能使污水处理厂现绿色高效节能，节省污水设施所用电量。山体隧洞式污水处理厂概念设计图如图5所示。
2.4 生态综合体实践设计
秉承生态文明理念，将污水处理与提供生态景观、休闲娱乐、科普教育、科技研发、湿地绿化等公共服务有机融合，地上地下统筹规划，改善周边环境质量。将城乡生态综合体建设与地下污水厂相结合，进一步推动“负资产”向“正资产”的转变，把地下污水厂作为抓手，推动生态文明建设。在城市更新进程中，该地下污水处理厂在补齐城市基础设施和公共服务设施的短板方面将起到一定主导作用。
3、项目应用范围及功能定位
贵阳松山污水处理厂(再生水厂)是国内山体隧洞式地下污水处理厂的首次探索，致力于打造隐蔽、安全的地下污水处理厂，将污水处理设施置于在山体隧洞内，并将城乡生态综合体建设与地下污水厂相结合，能实现对土地资源的高效集约化利用，达到环保节能的效果。该项目的实施，是污水处理行业践行生态综合体这一生态文明理念的一次社会实践，可作为城市基础设施的重要抓手来推动促进城市更新，为快速城镇化导致城市公共服务体系缺失的补齐提供了良好的契机，为我国污水处理行业未来的发展铺路。该项目的实施，开辟了我国山体式地下污水处理厂的建设形式，探讨了地下污水处理厂与社会经济发展充分融合的新模式，可供其他类似工程参考借鉴。
参考文献(References)：
[1] 侯锋, 王凯军, 曹效羞, 等. 《地下式城镇污水处理厂工程技术指南》解读[J]. 中国环保产业, 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.
[2] 杨隽晔. 地下式污水处理厂发展现状及展望[J]. 环境与发展，2017，54(3): 68.
[2] Yang Junye. Development status and prospect of underground sewage treatment plant [J]. Environment and development, 2017，54(3): 68.
[3] 段友丽，陈浩宇,等. 国内地下式污水处理厂筹建模式及发展前景[J]. 净水技术，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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