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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(jié)合國內(nèi)目前相關(guān)地下污水處理廠的設(shè)計經(jīng)驗及部分學(xué)者的研究成果，針對各危害因素所對應(yīng)的防災(zāi)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(yè)相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】地下污水處理廠；地面空間；地下空間；防災(zāi)避險

自1994年芬蘭建成第一座地下污水處理廠，25年來，國內(nèi)外已建或在建的地下污水處理廠數(shù)量已超過40座。地下污水處理廠在布置形式、構(gòu)（建）筑物設(shè)計、消防設(shè)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(guān)學(xué)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(zāi)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(fēng)、火災(zāi)、有毒有害氣體等。（1）地震。由于地震波的效應(yīng)，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(shè)備和人員的安全。（2）雷擊。雷擊能破壞地下污水處理廠設(shè)備硬件，并引發(fā)火災(zāi)繼而導(dǎo)致爆炸等，雖然雷擊發(fā)生的概率極小，發(fā)生時間極短，但應(yīng)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(qū)，污水處理廠自控程度高、電氣元器件多，水浸問題對設(shè)備的損壞將嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)生活。（4）臺風(fēng)。臺風(fēng)對地下生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備影響甚微，但對花園式廠區(qū)地面景觀綠化、生產(chǎn)調(diào)度中心等破壞強度大，尤其是沿海地區(qū)應(yīng)作好臺風(fēng)防范。（5）火災(zāi)。地下污水處理廠以污水為主要處理介質(zhì)，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(zāi)發(fā)生的可能性較低，但仍應(yīng)結(jié)合實際生產(chǎn)功能布局貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)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(zhì)有刺激性氣味，并有一定的毒性，人體大量吸入會產(chǎn)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(fēng)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(tǒng)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(shè)計上應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定。下文重點結(jié)合地下污水處理廠的特點，從雨洪、臺風(fēng)、火災(zāi)及有毒有害氣體四方面分別提出對應(yīng)的防災(zāi)避險措施。

2.防災(zāi)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(yīng)注意豎向場地標(biāo)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(biāo)高控制，按照《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006）（2016年版）相關(guān)要求，盡量將廠區(qū)布置在不受洪澇災(zāi)害影響的區(qū)域，并做好相關(guān)降排水措施。同時，廠區(qū)豎向設(shè)計應(yīng)確保廠區(qū)道路與周邊市政道路合理銜接。雨水管渠布置，一方面應(yīng)結(jié)合花園式地下污水處理廠的定位，采取相應(yīng)的海綿城市措施，從源頭控制徑流總量；另一方面應(yīng)參照相關(guān)規(guī)范確定相應(yīng)的管渠設(shè)計參數(shù)（建議按城區(qū)類型放大一級重現(xiàn)期進行校核），確保超量雨水有效導(dǎo)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(zhì)量差導(dǎo)致漏水現(xiàn)象的產(chǎn)生，建議地下污水處理廠頂板設(shè)計一定找坡，自然疏解頂板存水，可通過結(jié)構(gòu)找坡、建筑找坡形式實現(xiàn)，或在頂板上部設(shè)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(fēng)采光孔等，其中進出坡道可采用在出入口處設(shè)置逆坡道路、截水溝、擋水板等阻水，疏散樓梯間、通風(fēng)采光孔的開孔高度應(yīng)適當(dāng)高出室外地坪阻水，同時出入口附近應(yīng)預(yù)留一定數(shù)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(yīng)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(shè)置速閉閘門，當(dāng)進水水位達(dá)到警戒水位時，速閉閘門自動關(guān)閘，避免地下污水處理廠被水浸入。同時，為防止當(dāng)速閉閘門關(guān)閉后，隨著來水不斷，進水閘門井內(nèi)水位持續(xù)抬升，超量水經(jīng)閘頂漫流進入地下廠區(qū)，建議進水閘門井頂板標(biāo)高設(shè)置應(yīng)適當(dāng)高于室外地坪。積水可排：地下污水處理廠由于構(gòu)筑物、設(shè)備滲漏或檢修排水及地下空間出入口阻水不力均會產(chǎn)生積水，建議在地下空間最低處設(shè)置集水池，出水經(jīng)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(fēng)險，建議結(jié)合場平標(biāo)高控制尾水重力流入河涌標(biāo)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(yīng)加強非工程措施，包括制定相應(yīng)的預(yù)防超標(biāo)洪水的預(yù)案，完善廠區(qū)內(nèi)排水設(shè)施管理工作，平時加強演練，確保緊急情況下人員及設(shè)備安全。

2.2臺風(fēng)

地下污水處理廠受臺風(fēng)作用影響的主要是地面景觀工程及生產(chǎn)調(diào)度中心。地面景觀工程，總體風(fēng)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(fēng)影響的損失，具體在植物配置設(shè)計時，建議根據(jù)植物的生物學(xué)特性選擇根系深、材質(zhì)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(yǎng)護管理以提高植物的抗臺能力，比如做好臺風(fēng)來臨前的整形修剪、綁扎加固等措施；臺風(fēng)過后相關(guān)人員應(yīng)采取合理有效的補救手段，比如進行樹木扶植、災(zāi)后疏水等［4］。生產(chǎn)調(diào)度中心，建議結(jié)構(gòu)型式采用鋼筋混凝土框架，建筑立面盡量不采用輕型構(gòu)件，臺風(fēng)來臨時才不會因結(jié)構(gòu)問題造成安全事故。地下污水處理廠減輕臺風(fēng)災(zāi)害，除落實上文建議的各項工程措施外，還應(yīng)加強非工程措施，包括制定相應(yīng)的應(yīng)對臺風(fēng)的預(yù)案，完善廠區(qū)內(nèi)園林設(shè)施管理工作，做好災(zāi)前應(yīng)對，災(zāi)后補救。

2.3火災(zāi)

2.3.1地面空間地下污水處理廠地面空間部分消防設(shè)計參考的規(guī)范主要是套用《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）（2018年版）中的相關(guān)要求，工廠、倉庫區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置消防車道；民用建筑、廠房、倉庫、儲罐（區(qū)）和堆場周圍應(yīng)設(shè)置室外消火栓系統(tǒng)，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(shè)置室外消火栓系統(tǒng)［5］。考慮地下污水處理廠生產(chǎn)特性及建構(gòu)筑物布置特點，建議地面空間消防設(shè)施布置重點圍繞滿足生產(chǎn)調(diào)度中心等突出地面的建構(gòu)筑物防火需求，且在地下廠區(qū)出入坡道附近按《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）相關(guān)要求布置室外消火栓，布置位置距地下廠區(qū)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(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）（2018年版）中關(guān)于地下廠房的防火要求，火災(zāi)危險性戊類的地下或半地下廠房，其防火分區(qū)的最大允許建筑面積為1000m2，當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)時，防火分區(qū)的面積可按要求增加一倍，每個防火分區(qū)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(nèi)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(shè)計應(yīng)滿足生產(chǎn)需求，同時兼顧檢修便利性，若按上述規(guī)定，將導(dǎo)致原有生產(chǎn)布局被強行分割成很多相對獨立的單元，對水處理流線、設(shè)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(shè)計應(yīng)立足生產(chǎn)特性，組織消防專項評估，根據(jù)評估成果確定整體消防設(shè)計。相關(guān)學(xué)者推薦全地下式污水處理廠操作巡視層的單個防火分區(qū)的面積應(yīng)取不大于5000m2，同時最遠(yuǎn)疏散距離取70m，建筑面積不大于200m2且經(jīng)常停留人數(shù)不大于3人的分區(qū)可只設(shè)置一個通向相鄰防火分區(qū)的防火門，對于管廊層的防火分區(qū)的面積應(yīng)取不大于5000m2，同時最遠(yuǎn)疏散距離取200m［1］，據(jù)此，再結(jié)合規(guī)范對應(yīng)要求，合理設(shè)置室內(nèi)消火栓、自動噴水、滅火器、氣體滅火、防排煙、火災(zāi)報警系統(tǒng)等消防設(shè)施設(shè)備。地下污水處理廠避免火災(zāi)問題除落實上文建議的各項工程措施外，還應(yīng)加強非工程措施，包括制定相應(yīng)的火災(zāi)防范與疏散的預(yù)案，完善廠區(qū)內(nèi)消防設(shè)施管理工作，平時加強演練，確保緊急情況下人員及設(shè)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(chǎn)特性必然帶來有毒有害氣體的產(chǎn)生，地上污水處理廠構(gòu)筑物布置形式常為敞開式，運作過程中產(chǎn)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(huán)境封閉，通風(fēng)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(jīng)處理后集中排放，常見做法是在地面設(shè)置除臭塔。在廠區(qū)整體建筑的總平面布置中，應(yīng)著重考慮常年風(fēng)向這個環(huán)境因素的作用。根據(jù)常年主導(dǎo)風(fēng)向?qū)⑸a(chǎn)調(diào)度中心設(shè)于上風(fēng)向，除臭塔設(shè)于下風(fēng)向，且按《惡臭污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-1993）相關(guān)要求，除臭塔設(shè)置高度按不小于15m控制，減少氣味的影響。同時，為達(dá)到環(huán)境友好的效果，除臭塔造型設(shè)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(tǒng)可按臭氣的聚集情況分高濃度、低濃度兩種臭氣處理系統(tǒng)。前者適用于預(yù)處理區(qū)、污泥處理區(qū)等臭氣相對集中且濃度較高區(qū)域，后者應(yīng)用于除上述區(qū)域之外的其他所有臭氣較少的生產(chǎn)區(qū)域。高濃度臭氣的處理設(shè)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(shè)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(yīng)加強新風(fēng)設(shè)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(yīng)加強非工程措施，包括制定相應(yīng)的人員疏散與救治應(yīng)急預(yù)案，完善廠區(qū)內(nèi)通風(fēng)除臭設(shè)施管理工作，平時加強演練，確保緊急情況下人員安全。

3.結(jié)束語

地下污水處理廠區(qū)別于地上污水處理廠，也不同于傳統(tǒng)的地下公用民建工程，具有專業(yè)性強、空間占用大、箱體埋設(shè)深等特點。地下污水處理廠的設(shè)計除考慮正常水處理需求外，還應(yīng)匹配花園式水廠的定位，其防災(zāi)避險措施應(yīng)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(yīng)注重非工程措施建設(shè)與管理工作。

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作者：魯帥 單位：中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司