1994年芬兰建成世界上第一座地下式污水处理厂, 2011年国内第一座全地下污水处理厂———深圳布吉污水处理厂建成, 规模为20万m³/d, 但随着工程技术的日益成熟, 城市化水平和环境要求的不断提高, 国内地下式污水处理厂迎来了高速发展期, 目前已建成有30多座地下式污水处理厂。对于地下污水处理厂, 由于养护管理麻烦, 造价高等问题受到诟病, 同时, 又因其节省用地, 环境友好而受到欢迎, 因此, 是否采用地下式污水处理厂, 需因地制宜。

　　 临沂市位于山东省西南部, 境内河流水系发达, 隶属淮河流域。随着经济发展, 市区部分河道水质有所恶化, 为改善城市水环境, 切实改善百姓生活环境, 市政府启动“临沂市中心城区水环境综合整治工程”, 该工程包含城区涑河、青龙河、陷泥河、柳青河、李公河及祊河等6条河道, 总长度87.2km, 总投资10.6亿元, 是国家财政部PPP示范项目, 见图1。

　　 青龙河污水处理厂工程, 属于临沂市中心城区水环境综合整治工程的一个子项, 位于青龙河源头, 其主要功能有两个, 一是及时处理涑河北片区收集过来的生活污水, 不增加市第一污水处理厂的负担;二是作为青龙河河道的源头补水水源。由于受到周边各障碍物限制, 污水处理厂西面与南面紧贴青龙河, 东面与北面紧贴居住小区围墙, 其中北侧还有20m宽待建市政道路穿过污水处理厂, 位于传统老市中心, 居民居住密集区, 环境敏感极高, 为降低对周边居民的影响, 采用全地下式建设, 地上为休闲景观绿地, 绝不是“为了地下而地下”, 是山东省第二座全地下污水处理厂, 见图2。

　　 依据水量预测结果, 青龙河污水处理厂设计规模为3万m³/d。

　　 通过分析临沂第一污水处理厂进水水质情况, 根据服务范围内规划用地类型, 参考国家相关的设计规范及类似区域的水质情况等资料, 并综合考虑污水处理厂服务范围内的污水组成、比例、性质, 最终确定进水水质。本工程出水排入青龙河, 执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918-2002) 中的一级A标准。进出水主要污染物指标见表1。

　　 在国内已建地下式污水处理厂中, MBR工艺占主流, 至少有一半, 因此, 本工程在设计阶段, 对方案1 (A²/O+高效沉淀池+转盘滤池) 与方案2 (生物池+MBR) 进行详细对比。其中方案1流程如图3所示, 为保证方案对比的有效性, 方案2为虚线框内改为生物池+MBR, 其他不变。

　　 根据上述工艺差别, 对方案1与方案2主要比选运行费用及造价等指标, 具体见表2。

　　 表2中“对比年运行费”仅是计算两种不同工艺的年运行费用差值, 人员工资固定资产折旧等暂不考虑, 根据比较, MBR工艺总投资少, 占地少, 但年运行费用高, 传统工艺在第6.3年后, 节省运行费用即可抵销总投资的增加, 考虑到本工程用地规模均可满足, 最终推荐方案1:A²/O+高效沉淀池+转盘滤池工艺。

　　 青龙河污水处理厂箱体结构L×B=123.2 m×66.8m, 负二层主要为水处理构筑物, 负一层主要要设备间及辅助用房, 总平面布置如图4所示。

　　 粗格栅井中安装有2台回转式格栅除污机。粗格栅井尺寸为L×B=7.5m×3m。

　　 曝气沉砂池前端设细格栅井, 细格栅井中设2套转鼓式细格栅除污机。曝气沉砂池高峰设计流量停留时间为5 min。构筑物整体尺寸为L×B=11m×8.5m。

　　 初沉池共设2座4格, 表面负荷2m³/ (m²·h) , 有效水深3.6 m, 单个池体尺寸为L×B×H=30.35m×7.2m×4.5m。

　　 本工程设2座A²/O生化反应池, 污泥龄15d, 污泥负荷为0.09kgBOD₅/kgMLSS, 厌氧、缺氧和好氧段的停留时间分别为1.48h、3.08h和8h。生化池单池平面尺寸为L×B=63.5m×41.6m, 有效水深7m。

　　 生化池的设计混合液内回流比为200%, 外污泥回流比为100%。

　　 二沉池共6座, 采用平流式沉淀池, 高峰流量时表面负荷1m³/ (m²·h) , 单池尺寸L×B=38 m×8m, 配有6套非金属链条式刮泥机。

　　 本工程设混合池2座, 水力停留时间3min。高效沉淀池2座, 直径9 m, 总水深6 m, 表面负荷12m³/ (m²·h) 。总平面尺寸L×B=34 m×10.6m。

　　 设1套转盘滤池, 内设有转盘及中心管, 滤盘直径3m, 共12组, 滤速均量为6.5m/h, 配有反冲洗泵。池体尺寸为L×B×H=10.55m×7.1m×4.8m。

　　 本工程采用加氯消毒, 设消毒池1座, 接触时间30min, 平面尺寸L×B=17.3m×9m。

　　 接触消毒池出水由出水泵房提升排至青龙河, 平面总尺寸为L×B=6.85m×6.4m, 为钢筋混凝土矩形集水池, 深度4.7m。

　　 污泥处理单元由储泥池和污泥脱水机房组成。储泥池1座, 平面尺寸L×B=5 m×5 m, 有效水深5m。污泥脱水机房按3万m³/d规模进行设备安装, 内配备有两套带宽1.5 m的污泥浓缩脱水机, 污泥脱水机房平面尺寸为L×B=36 m×16m。

　　 本工程于2017年4月通水试运行, 经过2个月的调试, 目前已稳定运行, 出水水质完全达到一级A标准。本工程规模为3万m³/d, 总投资2.1亿元 (含征地拆迁费1 000万元) , 建安费1.8亿元, 占地1 4 370m², 其中箱体结构8 230 m², 单位处理成本1.86元/m³, 单位处理可变成本0.59元/m³。

　　 根据实际调试运行结论, 有几点经验可供借鉴:

　　 (1) 本工程设计在综合楼与地下箱体结构之间设联络通道, 便于运行检修及养护, 非常实用, 以后可推广。

　　 (2) 污泥套筒阀在初沉池应慎用。本工程设计在初沉池与二沉池均采用套筒阀, 实际运行证明, 二沉池使用正常, 初沉池由于污泥无机物较多, 易板结, 导致排泥不畅, 最终调整为泵排泥, 该点在以后工程中需注意。

　　 (3) 土建施工时, 设备需采购到位。本工程由于工期较紧, 土建施工时设备没有订货, 在设备进场后, 部分预埋件无法使用, 导致重新开洞等问题, 影响结构安全, 尤其是负一层底板的开洞, 应尽量避免。

　　 (4) 生物池多设兼性段。由于全地下污水处理厂很难改扩建或者技改, 建成后需考虑应对各种工况, 在本工程的好氧池内, 部分底部安装搅拌器, 形成缺氧与好氧可随时切换的可能, 以应对水质变化。

　　 (5) 消防分区的划分需与主管部门沟通。本工程严格按照消防规范进行设计与施工, 在有自动喷淋的前提下, 每个消防分区不超过2 000m², 实际施工中管线交叉较多, 分区麻烦, 建议与主管部门沟通, 争取可适当扩大分区面积。

　　 (1) 青龙河污水处理厂因地制宜采用全地下方式布置, 对环境影响小, 带动地块升值。

　　 (2) 青龙河污水处理厂采用传统A²/O工艺作为主体工艺, 运行费用省, 出水稳定, 运行可靠。

　　 (3) 作为山东省第二座全地下污水处理厂, 目前已通水运行, 达到设计预期目标。