淺談地下污水處理廠防災避險措施范文

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【摘要】文章通過分析地下污水處理廠存在的主要危害因素，結合國內目前相關地下污水處理廠的設計經驗及部分學者的研究成果，針對各危害因素所對應的防災避險措施，從地面空間及地下空間兩方面分別進行了分析，供行業相關人員參考。

【關鍵詞】地下污水處理廠；地面空間；地下空間；防災避險

自1994年芬蘭建成第一座地下污水處理廠，25年來，國內外已建或在建的地下污水處理廠數量已超過40座。地下污水處理廠在布置形式、構（建）筑物設計、消防設計、臭氣的收集與處理方面與地上污水處理廠迥然不同，相關學者對地下污水處理廠地下空間的防火、防汛、有毒有害氣體排除等極為重要的安全問題進行了深入的研究［1-3］，本文綜合考慮地面空間與地下空間兩方面對地下污水處理廠防災避險措施進行淺要分析。

1.主要危害因素分析

地下污水處理廠可能遭受到的危害有：地震、雷擊、暴雨、臺風、火災、有毒有害氣體等。（1）地震。由于地震波的效應，對地下污水處理廠的破壞作用十分顯著，地下廠房的特殊性使得其作用范圍大，威脅設備和人員的安全。（2）雷擊。雷擊能破壞地下污水處理廠設備硬件，并引發火災繼而導致爆炸等，雖然雷擊發生的概率極小，發生時間極短，但應引起足夠的重視。（3）暴雨。暴雨威脅地下污水處理廠安全，其作用范圍大，尤其是暴雨較多的地區，污水處理廠自控程度高、電氣元器件多，水浸問題對設備的損壞將嚴重影響正常生產生活。（4）臺風。臺風對地下生產設施設備影響甚微，但對花園式廠區地面景觀綠化、生產調度中心等破壞強度大，尤其是沿海地區應作好臺風防范。（5）火災。地下污水處理廠以污水為主要處理介質，以鋼筋混凝土為主要建筑材料，正常情況下其可燃物較少，火災發生的可能性較低，但仍應結合實際生產功能布局貫徹“預防為主，防消結合”的消防要求。（6）有毒有害氣體。污水處理必然帶來諸如氨氣、硫化氫、甲硫醇、硫化甲基等臭氣，這些物質有刺激性氣味，并有一定的毒性，人體大量吸入會產生不適感，長時間的接觸對人體損害很大。地下污水處理廠通風條件較差，有毒有害氣體的排放相對來說較困難，故其危險性較大。相比傳統的建筑工程，地下污水處理廠在防震及防雷擊兩方面并無特殊要求，在前期設計上應嚴格執行相關標準、規范的規定。下文重點結合地下污水處理廠的特點，從雨洪、臺風、火災及有毒有害氣體四方面分別提出對應的防災避險措施。

2.防災避險措施

2.1雨洪

2.1.1地面空間地下污水處理廠避免水浸問題，在地面部分應注意豎向場地標高控制、雨水管渠布置、頂板有效排水及地下空間出入口阻水。豎向場地的標高控制，按照《室外排水設計規范》（GB50014-2006）（2016年版）相關要求，盡量將廠區布置在不受洪澇災害影響的區域，并做好相關降排水措施。同時，廠區豎向設計應確保廠區道路與周邊市政道路合理銜接。雨水管渠布置，一方面應結合花園式地下污水處理廠的定位，采取相應的海綿城市措施，從源頭控制徑流總量；另一方面應參照相關規范確定相應的管渠設計參數（建議按城區類型放大一級重現期進行校核），確保超量雨水有效導排。頂板有效排水，地下污水處理廠由于其工藝特性，其頂板面積大，為避免因頂板防水質量差導致漏水現象的產生，建議地下污水處理廠頂板設計一定找坡，自然疏解頂板存水，可通過結構找坡、建筑找坡形式實現，或在頂板上部設置一定盲管有組織排水。地下空間出入口阻水，地下污水處理廠其地下空間出入口主要有進出坡道、疏散樓梯間、通風采光孔等，其中進出坡道可采用在出入口處設置逆坡道路、截水溝、擋水板等阻水，疏散樓梯間、通風采光孔的開孔高度應適當高出室外地坪阻水，同時出入口附近應預留一定數量的沙包以防備暴雨水浸。

2.1.2地下空間地下污水處理廠避免水浸問題，在地下部分應確保進水可控、積水可排、出水不倒流。進水可控：為了保證地下操作層的防汛安全，在進水泵房的最前端設置速閉閘門，當進水水位達到警戒水位時，速閉閘門自動關閘，避免地下污水處理廠被水浸入。同時，為防止當速閉閘門關閉后，隨著來水不斷，進水閘門井內水位持續抬升，超量水經閘頂漫流進入地下廠區，建議進水閘門井頂板標高設置應適當高于室外地坪。積水可排：地下污水處理廠由于構筑物、設備滲漏或檢修排水及地下空間出入口阻水不力均會產生積水，建議在地下空間最低處設置集水池，出水經泵站提升至污水處理廠進水前池中。出水不倒流：由于地下污水處理廠尾水除再生利用外，均需排至臨近河涌，存在河水頂托倒灌的風險，建議結合場平標高控制尾水重力流入河涌標高，可按高于河道百年一遇洪水位及防潮水位取二者較大值確定或者將尾水壓力抽排至河涌。地下污水處理廠避免水浸問題除落實上文建議的各項工程措施外，還應加強非工程措施，包括制定相應的預防超標洪水的預案，完善廠區內排水設施管理工作，平時加強演練，確保緊急情況下人員及設備安全。

2.2臺風

地下污水處理廠受臺風作用影響的主要是地面景觀工程及生產調度中心。地面景觀工程，總體風格上建議以疏林草地為宜，一方面提供尺度寬、通透性好的景觀空間，另一方面最大程度降低臺風影響的損失，具體在植物配置設計時，建議根據植物的生物學特性選擇根系深、材質硬的樹種，推薦選用本土樹種；輔以正確的種植方法和有針對性的養護管理以提高植物的抗臺能力，比如做好臺風來臨前的整形修剪、綁扎加固等措施；臺風過后相關人員應采取合理有效的補救手段，比如進行樹木扶植、災后疏水等［4］。生產調度中心，建議結構型式采用鋼筋混凝土框架，建筑立面盡量不采用輕型構件，臺風來臨時才不會因結構問題造成安全事故。地下污水處理廠減輕臺風災害，除落實上文建議的各項工程措施外，還應加強非工程措施，包括制定相應的應對臺風的預案，完善廠區內園林設施管理工作，做好災前應對，災后補救。

2.3火災

2.3.1地面空間地下污水處理廠地面空間部分消防設計參考的規范主要是套用《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）（2018年版）中的相關要求，工廠、倉庫區內應設置消防車道；民用建筑、廠房、倉庫、儲罐（區）和堆場周圍應設置室外消火栓系統，耐火等級不低于二級且建筑體積不大于3000m3的戊類廠房，可不設置室外消火栓系統［5］。考慮地下污水處理廠生產特性及建構筑物布置特點，建議地面空間消防設施布置重點圍繞滿足生產調度中心等突出地面的建構筑物防火需求，且在地下廠區出入坡道附近按《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974-2014）相關要求布置室外消火栓，布置位置距地下廠區出入坡道口的距離不大于40m，且不小于5m。

2.3.2地下空間參照《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）（2018年版）中關于地下廠房的防火要求，火災危險性戊類的地下或半地下廠房，其防火分區的最大允許建筑面積為1000m2，當廠房內設置自動滅火系統時，防火分區的面積可按要求增加一倍，每個防火分區至少有兩個安全出口且至少有一個直通室外的安全出口，廠房內任一點至最近的安全出口的直線距離均不大于60m［6］。地下污水處理廠消防工程的設計應滿足生產需求，同時兼顧檢修便利性，若按上述規定，將導致原有生產布局被強行分割成很多相對獨立的單元，對水處理流線、設備檢修及臭氣排放均帶來較大影響，建議地下污水處理廠地下空間的防火設計應立足生產特性，組織消防專項評估，根據評估成果確定整體消防設計。相關學者推薦全地下式污水處理廠操作巡視層的單個防火分區的面積應取不大于5000m2，同時最遠疏散距離取70m，建筑面積不大于200m2且經常停留人數不大于3人的分區可只設置一個通向相鄰防火分區的防火門，對于管廊層的防火分區的面積應取不大于5000m2，同時最遠疏散距離取200m［1］，據此，再結合規范對應要求，合理設置室內消火栓、自動噴水、滅火器、氣體滅火、防排煙、火災報警系統等消防設施設備。地下污水處理廠避免火災問題除落實上文建議的各項工程措施外，還應加強非工程措施，包括制定相應的火災防范與疏散的預案，完善廠區內消防設施管理工作，平時加強演練，確保緊急情況下人員及設備安全。

2.4有毒有害氣體

2.4.1地面空間污水處理廠的生產特性必然帶來有毒有害氣體的產生，地上污水處理廠構筑物布置形式常為敞開式，運作過程中產生的有毒有害氣體可以迅速擴散至空氣中，不至于大量聚集，但地下污水處理廠布局的特殊性，環境封閉，通風條件差，有毒有害氣體的散出不易，因而危險性較大。往往地下污水處理廠臭氣需經處理后集中排放，常見做法是在地面設置除臭塔。在廠區整體建筑的總平面布置中，應著重考慮常年風向這個環境因素的作用。根據常年主導風向將生產調度中心設于上風向，除臭塔設于下風向，且按《惡臭污染排放標準》（GB14554-1993）相關要求，除臭塔設置高度按不小于15m控制，減少氣味的影響。同時，為達到環境友好的效果，除臭塔造型設置可考慮采用鐘樓、眺望塔等樣式。

2.4.2地下空間地下污水處理廠地下空間部分臭氣處理系統可按臭氣的聚集情況分高濃度、低濃度兩種臭氣處理系統。前者適用于預處理區、污泥處理區等臭氣相對集中且濃度較高區域，后者應用于除上述區域之外的其他所有臭氣較少的生產區域。高濃度臭氣的處理設備可采用整體密閉加罩的方式進行有效收集和集中處理，低濃度臭氣的處理一般采用隔斷的方法，同時輔以良好的流通排出設施［3］。因此，為了改善地下污水處理廠地下空間的空氣舒適性，應加強新風設計。地下污水處理廠避免有毒有害氣體問題除落實上文建議的各項工程措施外，還應加強非工程措施，包括制定相應的人員疏散與救治應急預案，完善廠區內通風除臭設施管理工作，平時加強演練，確保緊急情況下人員安全。

3.結束語

地下污水處理廠區別于地上污水處理廠，也不同于傳統的地下公用民建工程，具有專業性強、空間占用大、箱體埋設深等特點。地下污水處理廠的設計除考慮正常水處理需求外，還應匹配花園式水廠的定位，其防災避險措施應自上而下，從里至外對地面空間與地下空間綜合考量，同時還應注重非工程措施建設與管理工作。

參考文獻：

［1］劉世德，崔洪升，尹興蕾，等.全地下污水處理廠消防設計分析及建議［J］.中國給水排水，2016（16）：46-49.

［2］徐曉波，崔洪升，劉世德.地下污水處理廠的安全設計分析及建議［J］.中國給水排水，2017（10）：17-21.

［3］任玉輝.地下污水處理廠防災與消防、通風除臭系統適應性工程研究［J］.工程建設標準化，2018（07）：99-101.

［4］伊愛娟.沿海城市抗臺護綠的實踐與思考［J］.中國園林，2006：53-56.

［5］GB50974-2014消防給水及消火栓系統技術規范［S］.北京：中國計劃出版社，2014.

［6］GB50016-2014（2018年版）建筑設計防火規范［S］.北京：中國計劃出版社，2018.

作者：魯帥 單位：中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司