大中型污水处理厂建设过程应用海绵设施的设计研究.pdf

科学技术创新 2023.24大中型污水处理厂建设过程应用海绵设施的设计研究王子轩（兰州铁道设计院有限公司，甘肃 兰州）引言近年来，国家对城建方面加强重视，污水处理厂建设已成为社会经济发展的重要组成。在城市污水处理厂工程建设中，应用海绵城市的理念能够发挥其重要的作用。在控制功能方面，海绵设施不仅可以提高雨水下渗的能力，从而达到蓄水和净水效果。利用高透水性材料，在降雨下渗过程中把污水中的重大粒子以及其他固体污染物和水面完全隔离，以证明物理水处理的优势。在接下来的研究中，以某城市一大型污水处理厂为例，通过在污水处理厂建设中应用到海绵设施，以实现该污水处理厂在处理污水时获得更好经济价值，营造更绿色的环境1。结合某一污水处理厂扩建工程，并经具体规划，将海绵设施有效应用到污水处理厂扩建工程中，实现扩建厂区海绵城试点项目，有效落实雨水调蓄控制量和年度污染控制量。1工程概况某市一大型污水处理厂总占地面积八万立方米，由于城市发展需求，现需对该工厂进行扩建，该污水处理厂处于沿海区域，该地年降水量较高，降雨频率较大，年平均气温为二十五度，因此需考虑不影响沿海水域。在该工程中采用粗砂隔和沉砂池等设备，均按照城市污水处理规范进行。考虑到该工程施工时处于降雨高发期，采用防水材料进行。该工厂内大多数为绿树植被，因此在施工时应尽量保护植被完整，在不破坏绿植的前提下进行施工。由于该地附近污水量在近几年逐步增加，并在一年后进行二次扩建，在此次扩建中，主要对海绵设施进行应用，并按照海绵城市规划标准执行，接下来对该工程内二次扩建中海绵设施的应用进行施工。2海绵设施在污水处理厂应用设计2.1功能区污染程度分析某市污水处理厂由两方面构成，分别为处理区和附着区。根据实际生产生活，又分为预处理区、主体工艺区(生化处理和深度处理区)、污泥处理区和办公生活区等几个功能区域。其中城市下垫面中，居民区、道路、公园等城市地下污染主要是人为活动造成的，由于污水处理厂一般情况下处于封闭状态，其人员以及车辆流动情况较小。而在污水处理厂内部，由于一些生产生活而排放出的污染物，也会导致其厂区内部污染程度加深。由于一些工厂内生产方式不同，因此污染程度也会存在不同。在正常情况下，经研究发现污水处理厂作者简介：王子轩（1993-），男，本科，工程师，主要研究方向：给排水科学与工程。摘要：在一些大型污水处理厂中易出现污水排放不合规，污水处理不及时形成积水的现象。因此，对某市的功能区域进行污染度分析，从工厂内和工厂外两方面分析污水中污染物来源。根据地面高度、道路坡度、总体平面布局、道路高度以及厂区场地控制和管线布局，将其分为十九个区域。对区域内调蓄容积进行计算，在计算前所有准备工作均按照城市排水规划施工标准来进行。最后根据实际降水情况和具体调蓄容积进行合理海绵排水。通过工程实施，对该工程内各区域污染控制和分区污染物去除率进行记录，结果均效果良好且符合海绵城市规划标准。关键词：污水处理厂；海绵设施；排水系统；降水量中图分类号院TU992文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤24-0140-04140-2023.24 科学技术创新下垫面污染程度为污泥区明显高于预处理区域。其中当污泥区污染物含量为八百毫克每升时，预处理区域的污染物含量仅为 100 毫克每升。但经过一定量降水后，下垫面雨水会经海绵设施使其污染物浓度降低，其主要原因是，在该污水处理厂一般为两条“线”，分别为水线和泥线2。其中水线主要由砾石罐砂粒的厚细网格和炉渣构成，其对应区域为预处理区域。而泥线主要来源于脱水机房及其支撑结构的污染物，由此导致泥线区域的污染物程度明显比其他区域复杂。2.2海绵设施分区基于设计目标，海绵设施的建设可以区分每个目标值，对场地的下垫面进行分类和汇总，在大面积上对特征相同、污染程度基本相同的下垫面进行分类，这将有利于 LID 设施的选择和存储量的计算。在明确分区时，可将相关的室外池塘划分为单独的区域，利用水面的吸力功能，达到减少特定区域流量的目的；将下水道厂房结构周围的绿地与厂前的绿地和一些辅助生产建筑（构筑物）一起创建，设施内的混凝土路面和其他不透水区域也可以划分为该区域，通过增设设备与海绵设施相结合，以达到海绵城市建设标准要求。其中工厂中的道路分区可以通过实现海绵城市设计目标的难易程度来确定。基于上述对各下垫面污染程度的分析，根据本项目污水处理厂的项目特点，需要确定扩建厂区域的结构布局、绿色布局方案、道路方向等。扩建厂的面积，以有效利用污水处理厂废水处理厂的容量，保证年总流量和控制扩建厂土地区域内的流量污染3。建议将其完全组合。根据地面高度、道路坡度、总体平面布局、道路高度以及厂区场地控制和管线布局，将其分为十九个区域。其中 A1 到 A4 为扩建区域，可接纳一定量降水量；A5 为高腐蚀性集水区域；S1 到 S13 为下点面区域，其中包括绿地和屋顶等，作为海绵设施施工地点；S14 为该污水处理厂新建道路区域，此地区暂未进行海绵设施施工。其中十九个分区具体结构见图 1。2.3调蓄容积计算在进行海绵设施分区后，对区域内调蓄容积进行计算。在计算前，所有准备工作均按照城市排水规划施工标准来进行，并在计算中各指标也均符合标准。图 1污水处理厂海绵设施分区情况141-科学技术创新 2023.24其中海绵设施分区后调蓄容积计算一般按下式来计算：（1）式中：V 为海绵设施分区后调蓄容积，单位为 m3；H 为雨水深度，单位为 mm；为综合雨水径流系数；F 为雨水分支面积，单位为 m2。其中上式（1）中提到的综合径流系数计算方式为：（2）式中：Q 为每项径流系数；S 为每项面积；S 为总面积。以 S12 分区为例，计算分区径流系数数值为：=（1080.8+786.790.12+479.390.8）/1374.18=0.41。厂区综合径流系数计算为：=7475.9/12622=0.59。所需调蓄容积按 V=10H F 进行计算：V=10H F=1027.50.5912622/10000=205 m3。通过计算得到调蓄容积具体数值后，根据各区具体情况进行海绵排水设施的构建。2.4污水厂海绵排水通过计算分区内调蓄容积，根据实际情况进行合理排水。由于该污水处理厂为半地下式，其中屋顶排水设计需结合相关技术和各个分支连接关系，以完成整个排水海绵排水系统的形成。该大型污水处理厂中屋顶雨水排水设计中分为屋顶地面排水系统和屋面蓄排水层排水系统两部分。该排水点内集水沟增设穿孔管用来收集雨水，雨水可以通过集水沟内排水渠管道流入到地面排水系统中。当降雨停止时，由于降雨初期储存在屋顶土壤和屋顶空隙中的雨水经屋顶排水系统自动流入到系统中排水口，多余水量沿排水层的蓄水池和坡度收集在箱外边缘的集水口，并通过穿孔管流入到地面排水系统。该污水处理厂地面总面积为两公顷，正常情况下污水处理系统应安装在南北方向，但考虑到该污水处理厂位置特殊且南北方向空间狭小，选择安装在东西方向上。其中该污水处理厂东侧下凹绿地约占一千六百平方米，西侧下凹绿地面积约占七百平方米，下凹绿地总蓄水容积约为六百零五立方米，平均蓄水深度约为二十五厘米。以上数据均符合城市规划施工标准4-6。在降雨初始阶段，将屋顶排水系统集水槽承装的雨水经过管道流入下凹绿地中，将地面排水系统承装的雨水经过植草沟流入下凹绿地中。经时间雨水累积量增加，最终形成蓄水池。景观带和植草沟流入到下凹绿地的雨水排入到污水处理厂专设排水池中。当降雨停止时，下凹绿地所积累的雨水会出现下渗现象，并通过排水井管道流入到地面污水排水系统中。地面污水排水系统收集雨水后，通过雨水渗透和地表径流排出地表绿地，将地表径流收集在沿人行道创建的接力型草坪种植园的沟渠中，最后通过下凹绿地排出7。在硬质铺装收集雨水后，将其从副石中的收集井流入到地表排水系统。3结果与讨论在经过上述海绵设施的设计，污水处理厂在对建设后对污染控制率进行比较记录，见表 1。由表 1 可知，下凹式绿地在经过海绵设施设计处理后污染物去除率为 85%，植草沟经过海绵设施设计处理后污染物去除率为 90%，普通绿地经过海绵设施设计处理后污染物去除率为 95%，屋面经过海绵设施设计处理后污染物去除率为 95%，硬质铺装过海绵设施设计处理后污染物去除率为 80%。并通过计算可以得出分区 S12 的分区污染物去除率为 75.05%，符合污10VH F表 1污染控制率类型 海绵城市实施后年径流总量控制率/%各项措施污染物去除率/%设计面积 S/m2 面积占设施比 I 分区污染物去除率/%下凹式绿地-85 130 9.46-植草沟-90 35.7 2.60-普通绿地 80.63 85 619.29 45.07-屋面-95 108 7.86-硬质铺装-80 479.39 34.88-分区 S12-1 374.18 100 75.05 =QSS142-2023.24 科学技术创新染物去除标准。结束语上述某市一污水处理厂建设过程中应用海绵设施的设计，对该厂进行污染程度分析后对其进行海绵设施分区设计。并根据计算得出分区调蓄容积，最后实施海绵排水，污水处理厂的合理排水目前是企业发展的最重要一项，并通过本研究的施工设计可以合理提高污染物去除率。参考文献1汉京超.污水处理厂海绵城市设施设计方案研究与探索J.净水技术,2022,41(11):154-159.2王智.海绵城市理念在城市污水处理厂建设工程中的应用J.工程技术研究,2022,7(19):129-131.3蔡璇.污水处理厂改扩建过程中的新老衔接设计与思考J.净水技术,2022,41(S1):290-295.4陈浩林,安东,卢先春,等.基于“海绵城市”理念的下沉式污水处理厂地面景观设计分析 J.现代园艺,2022,45(4):90-92.5沈怡雯,吕瑞滨,曹红.海绵化改造在污水处理厂径流污染控制的应用J.中国市政工程,2022(1):49-52，123.6陆丰鑫.海绵城市在城市污水处理厂建设工程中的应用探究J.当代化工研究,2022(2):66-68.7程明涛,薛峰.浅议污水处理厂海绵城市设施建设设计方案J.净水技术,2020,39(12):127-131，151.Study on the Design of Sponge FacilitiesUsed in the Construction of Large andMedium-sized Sewage Treatment PlantsWang Zixuan（Lanzhou Railway Design Institute Co.,Ltd.,Lanzhou,China）Abstract:In some large sewage treatment plants,it is easy to appear sewage discharge is not compliant,sewage treatment is not timely formation of water phenomenon.Therefore,the pollution degree analysis of thefunctional area of a city is carried out to analyze the sources of pollutants in sewage from both inside andoutside the factory.According to the ground height,road slope,overall layout,road height,site control andpipeline layout of the plant,it is divided into 19 areas.The storage capacity in the area is calculated,andall the preparatory work before calculation is carried out in accordance with the urban drainage planning andconstruction standards.Finally,sponge drainage is carried out reasonably according to the actual precipitationsituation and the specific storage volume.Through the implementation of the project,the pollution control andthe removal rate of regional pollutants in the project were recorded,and the results were good and in linewith the sponge city planning standards.Key words:sewage treatment plant;sponge facilities;drainage system;precipitation143-