广州市京溪污水处理厂

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摘要]我国大城市的污水处理厂大都面临着用地紧张、出水水质要求高、环保要求严的问题，地埋式MBR污水处理厂已逐步成为解决这些问题的一条新途径。广州市京溪污水厂是国内首座采用MBR工艺的地埋式污水处理厂，占地少，出水水质好、环境影响小。本文通过对京溪污水处理厂总体造价及经济指标的分析，阐述了采用地下式结构及MBR工艺对污水处理厂造价的影响，提出了未来降低地埋式MBR污水处理厂造价的思路。

[关键词]地下式污水处理厂MBR造价

一、 京溪污水处理厂概况

沙河涌是广州市一条主要河涌，贯穿广州市的白云区、天河区、越秀区三个行政区，河涌沿岸人口密集，其中天河区段更是广州新城市中心，其水环境状况引人注目。基于环境保护及沙河涌景观补水等需求，广州市于2010年在沙河涌上游新建了京溪污水处理厂（规模10万m3/d），以单独处理沙河涌上游流域的污水。

京溪污水处理厂选址于沙太北路以东，犀牛南路以北地段（原金湖停车场处），厂址位于城市中心，周边住宅楼密集，环境要求极高。同时厂区用地情况非常紧张，选址范围1.83万平方米，扣除规划道路面积后的实际厂区可利用面积仅约为1.70万平方米。而按照《给水排水设计手册 （第十分册 技术经济）（第二版））》相关规定， 10-20万t/d二级污水处理厂占地面积应为6～9万平方米，这其中还未包括达到一级A排放标准必需的深度处理设施用地。此外，京溪厂尾水拟作为沙河涌的景观补水来源，出水水质要求高，需同时满足国标一级A标准及广东省标一级标准。因此，京溪污水处理厂在国内率先将地埋式污水处理厂结构形式及MBR工艺结合，采用了膜生物反应器（MBR）污水处理工艺，并将污水处理主体构筑物（二层地下结构、局部一层）布置于地下，地面部分除部分配套办公用房外，均为园林绿化及建筑小品，真正实现了优美的花园式厂区环境。

二、 京溪污水处理厂概算造价分析

京溪厂概算总投资6.45亿元，其中工程费用3.84亿元、工程建设其它费用2.12亿元（含征地拆迁费1.55亿元）、基本预备费0.35亿元、建设期贷款利息0.12亿元、铺底流动资金0.03亿元，工程总投资技术经济指标为6455元/m3.d，工程费用技术经济指标为3836元/m3.d。与传统污水厂相比，京溪厂各项造价指标较高，这是由其工艺新、基坑深、地下土建规模大等特点所决定的。以下对影响其造价的主要因素进行浅略分析。

1.深基坑

京溪厂主基坑平面形状近似梯形，主基坑周长约505m、深度14.15m～10.10m。现场场地条件差，东侧紧靠5～7层的居民楼，最近不足5m，西侧即为规划河涌，且有一座110kv高压电塔，北侧也有在建民房。根据地质勘察报告及现场条件，主基坑支护采用了单排φ1000机械成孔灌注桩（桩中心距1200）+三层钢筋砼梁（配钢格构柱）内支撑，灌注桩间采用φ1000三管旋喷桩止水。附属基坑（车行通道及出土口等）采用单排φ800机械成孔灌注桩加φ500单管旋喷桩支护形式，局部较浅处采用拉森钢板桩支护。京溪厂基坑工程量包括φ1000机械成孔灌注桩10050m、φ1000三管旋喷桩7158m、钢筋砼支撑梁6078m3、钢格构柱662t、φ800机械成孔灌注桩640m、φ500单管旋喷桩864 m、拉森钢板桩75t、基坑挖弃土方163800 m3等。京溪厂基坑工程费用5978万元，按污水处理量计算技术经济指标（以下简称“经济指标”）为598元/m3.d，占工程费用的15.6％。

2.大型地下框架结构

京溪厂地下处理中心框架结构（不含各个工艺单体池体、隔墙、设备基础等）为二层地下结构（局部一层），建筑面积22111 m2 ，工程量包括现浇混凝土24033 m3、非预应力钢筋3151t、 防水处置28082m2、回填陶粒混凝土5693 m3、回填土方17846 m3等。地下处理中心框架结构工程费用4458万元，经济指标为446元/m3.d，占工程费用的11.6％。

3.配套通风与消防工程

京溪厂主要生产构筑物均位于地下，除单独加盖除臭外，需要配套建设地下空间通风工程。京溪厂地下空间通风工程排风总风量87000m3/h，采用活性炭吸附消毒处理后经由高空排放塔排出。此外，京溪厂还根据建筑防火分区布置防烟分区，排烟量按防烟分区每小时每建筑平方米60m3 考虑，补风量按不小于排烟量的50％考虑，防排烟设备还考虑了10％的漏风量。京溪厂地下空间内全面设置自动喷淋水灭火系统，发电机房及电房等位置还设置了全淹没式气溶胶灭火装置。京溪厂通风工程费用781万元、消防工程费用244万元，消防配套电气工程（含消防自动报警）费用110万元，三项工程费用合计1135万元，经济指标为114元/m3.d，占工程费用的3.0％。

4.MBR膜处理装置

4.1 MBR工艺原理

MBR是膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）的简称，MBR工艺实质是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池，以超、微滤膜分离过程取代传统活性污泥处理过程中的泥水重力沉降分离过程，实现膜分离技术与生物处理法的高效结合。MBR有分置式、一体式及复合式三种形式，京溪厂采用的是一体化MBR，即膜组件直接置于生物反应器内部，其工作原理是将生化后污水引入膜生物反应器，通过真空泵在膜上产生的抽吸作用将出水与混合液分离。由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时问和污泥龄的彻底分离，使生物反应器内保持较高的 MLSS。同时充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化菌，完全保留在生物反应器内，使硝化反应保证顺利进行，有效去除氨氮，避免污泥的流失，并且可以截留一时难于降解的大分子有机物，延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限度的分解。

4.2 京溪厂MBR 膜处理装置概况

京溪污水处理厂MBR膜区由20 组独立控制的膜处理单元组成（每单元设10个膜组件），处理流程上又分为两套独立系统运行，以确保一套检修时另一套也能正常工作，从而始终保持出水水质。该工程采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维帘式膜,设计膜通量为14.5L/m2.h，膜孔径≤0.1μm。MBR配套的出水、反洗、循环、剩余污泥排放等设备包括22台22kW产水泵、2台18.5kW反洗泵、 2台18.5kW循环泵、2台7.5kW剩余污泥泵、2台3.4 m3/min真空泵（真空度700 mmHg）、 3台7.5kW中水泵以及空压机、储气罐等。

4.3 京溪厂MBR 膜概算造价

京溪厂MBR膜组件工程费用（含安装）9130万元，MBR系统自控及仪表工程费用（含安装）398万元，其它MBR系统配套设备工程费用（含材料。安装等）约363万元。三项工程费用合计9891万元，经济指标为989元/m3.d，占工程费用的25.8％。

5.建设标准高

5.1 关键工艺设备进口

京溪污水厂的关键工艺设备均按进口考虑，其中包括了转鼓式细格栅、转鼓式精细格栅、潜水搅拌器、潜水推进器、盘式曝气器曝气膜、混合液回流泵、MBR膜组件及MBR系统主要配套设备、气动阀门、空气悬浮离心鼓风机、一体化污泥离心浓缩脱心机及污泥脱水系统主要配套设备（含污泥料仓）、PLC系统以及各类自控仪表等。

5.2 自动化程度高

为提高生产的稳定性、安全性和实时性，并使系统控制方便，京溪厂自控系统采用“集中管理、分散控制”的设计思路。全厂建立了两个自控主站和五个远程从站。主从站之间采用Profibus协议通讯，通过通讯进行数据传输方式即减少了外部接线长度，又提高了数据传输的稳定性。主站与从站均采用双机热备冗余的配置，采用了电源冗余、CPU冗余、以太网冗余、总线冗余以及各类总线制监测仪表。保证了大型MBR生化处理工艺对工艺设备的较高的控制要求和稳定性要求。此外，除了常规设置的闭路电视监控、红外线安保探测、消防自动报警等子系统外，京溪厂增设了“电力自动监控系统”对高低压配电系统、变压器、直流屏、EPS电源系统等实施自动监测 (高压系统可控制),从而实现电力系统的自动化，提高了供配电系统运行的可靠性。京溪厂自控与仪表工程费用1578万元，经济指标为158元/m3.d，占工程费用的4.1％。

5.3 全面采用照明母线与智能照明

京溪厂地下构筑物内全面采用了可扩展、模块化、高安全的低压照明母线系统，使得日后的日常维护、用电设备变更、线路扩建极为方便。同时，京溪厂地下构筑物照明、厂区照明及综合楼照明均采用了由C-BUS总线、红外探测器、照度探测器、智能照明控制箱等设备构成的可编程控制智能照明系统，实现了节能降耗。

5.4 绿化及园林建筑

京溪厂位于城市中心区，周边居民楼、商业楼密集，景观要求高。 为此，京溪厂实施了高标准绿化，厂区绿化设计中不再单纯的采用简单绿化，而是把厂区作为园林景观来考虑，除了地面绿化、天面绿化外，还设置了自动喷灌系统及大量的园林建筑小品，在厂区的主景处还设置了一假山水。使得整个厂区绿化景观既有植物的自然美，也有山石的敦厚感，还有园林小品的雅致、更有流水的灵性和活力。京溪厂地面绿化面积10056m2、天面绿化面积959m2、园林建筑小品3176m2，绿化、园建、喷灌及喷灌自控工程费用合计380万元，绿化园建总面积14191m2，按绿化园建总面积计算经济技术指标为268元/m2。

6. 分析小结

根据建设部2008年颁布的《市政工程投资估算指标――第四册 排水工程》，10万m3/d规模的普通二级污水厂（二），估算工程费用指标为1471元/m3.d。该估算指标人材机单价按北京地区2004年（编制时）价格水平，且设备均按国产考虑。

由于采用地埋式布置，与普通污水厂相比，京溪污水处理厂增加的基坑支护、地下框架结构、配套消防及通风等工程费用合计约11571万元，经济指标为1157元/m3.d，约占工程费用的30％。而京溪厂采用的MBR系统工程费用合计9891万元，按污水处理量计算技术经济指标为989元/m3.d，占工程费用的25.8％。此两部分工程费用合计21462万元，按污水处理量计算技术经济指标为2146元/m3.d。若除开该两部分工程费用，京溪厂其余工程费用为16899万元，经济指标为1690元/m3.d，与普通污水处理厂价格水平基本相当。

由此可见，对于地埋式MBR污水厂而言，造价较高的主要原因除了采用地下式结构后，基坑工程费用较高，此外就是MBR系统本身价格较高。未来其它同类污水厂实施时，可以考虑通过根据施工现场场地、地质条件优化基坑设计，采用放坡开挖或有效降土等措施降低基坑工程费用。此外，随着国内膜生产技术水平的提高以及国内MBR系统集成商的成长，国产MBR系统也已逐步得到更广泛认可，这将有力降低MBR系统造价，进一步促进地埋式MBR污水处理厂在我国的发展应用。

三. 结语

京溪厂将地埋式污水厂污染小、环境好的优点与MBR工艺占地少、水质好的长处有效的结合到一起，达到了节约用地、美化环境、提高水质的目的。京溪污水厂已于2010年9月竣工运营，出水水质达到一级A标准，有效的改善了沙河涌水质，为广州的靓丽风景增添了厚重一笔。

随着经济飞速发展、人口迅速增加，国内大型城市的污水厂建设普遍面临着建设用地紧、出水水质好、环境要求高等新要求，地埋式MBR污水处理厂已成为满足这些新要求的一种新途径，国内不少城市已陆续开始尝试，其中昆明第九污水厂（10万m3/d）、昆明第十污水厂（15万m3/d）已经进入了设计实施阶段。作为国内首家地埋式MBR工艺污水处理厂，京溪污水处理厂的造价指标对于后续同类污水厂有相当的借鉴意义。