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浅谈地下污水处理厂防灾避险措施

2019/12/01 阅读:

【摘要】文章通过分析地下污水处理厂存在的主要危害因素,结合国内目前相关地下污水处理厂的设计经验及部分学者的研究成果,针对各危害因素所对应的防灾避险措施,从地面空间及地下空间两方面分别进行了分析,供行业相关人员参考。

【关键词】地下污水处理厂;地面空间;地下空间;防灾避险

自1994年芬兰建成第一座地下污水处理厂,25年来,国内外已建或在建的地下污水处理厂数量已超过40座。地下污水处理厂在布置形式、构(建)筑物设计、消防设计、臭气的收集与处理方面与地上污水处理厂迥然不同,相关学者对地下污水处理厂地下空间的防火、防汛、有毒有害气体排除等极为重要的安全问题进行了深入的研究[1-3],本文综合考虑地面空间与地下空间两方面对地下污水处理厂防灾避险措施进行浅要分析。

1.主要危害因素分析

地下污水处理厂可能遭受到的危害有:地震、雷击、暴雨、台风、火灾、有毒有害气体等。(1)地震。由于地震波的效应,对地下污水处理厂的破坏作用十分显著,地下厂房的特殊性使得其作用范围大,威胁设备和人员的安全。(2)雷击。雷击能破坏地下污水处理厂设备硬件,并引发火灾继而导致爆炸等,虽然雷击发生的概率极小,发生时间极短,但应引起足够的重视。(3)暴雨。暴雨威胁地下污水处理厂安全,其作用范围大,尤其是暴雨较多的地区,污水处理厂自控程度高、电气元器件多,水浸问题对设备的损坏将严重影响正常生产生活。(4)台风。台风对地下生产设施设备影响甚微,但对花园式厂区地面景观绿化、生产调度中心等破坏强度大,尤其是沿海地区应作好台风防范。(5)火灾。地下污水处理厂以污水为主要处理介质,以钢筋混凝土为主要建筑材料,正常情况下其可燃物较少,火灾发生的可能性较低,但仍应结合实际生产功能布局贯彻“预防为主,防消结合”的消防要求。(6)有毒有害气体。污水处理必然带来诸如氨气、硫化氢、甲硫醇、硫化甲基等臭气,这些物质有刺激性气味,并有一定的毒性,人体大量吸入会产生不适感,长时间的接触对人体损害很大。地下污水处理厂通风条件较差,有毒有害气体的排放相对来说较困难,故其危险性较大。相比传统的建筑工程,地下污水处理厂在防震及防雷击两方面并无特殊要求,在前期设计上应严格执行相关标准、规范的规定。下文重点结合地下污水处理厂的特点,从雨洪、台风、火灾及有毒有害气体四方面分别提出对应的防灾避险措施。

2.防灾避险措施

2.1雨洪

2.1.1地面空间地下污水处理厂避免水浸问题,在地面部分应注意竖向场地标高控制、雨水管渠布置、顶板有效排水及地下空间出入口阻水。竖向场地的标高控制,按照《室外排水设计规范》(GB50014-2006)(2016年版)相关要求,尽量将厂区布置在不受洪涝灾害影响的区域,并做好相关降排水措施。同时,厂区竖向设计应确保厂区道路与周边市政道路合理衔接。雨水管渠布置,一方面应结合花园式地下污水处理厂的定位,采取相应的海绵城市措施,从源头控制径流总量;另一方面应参照相关规范确定相应的管渠设计参数(建议按城区类型放大一级重现期进行校核),确保超量雨水有效导排。顶板有效排水,地下污水处理厂由于其工艺特性,其顶板面积大,为避免因顶板防水质量差导致漏水现象的产生,建议地下污水处理厂顶板设计一定找坡,自然疏解顶板存水,可通过结构找坡、建筑找坡形式实现,或在顶板上部设置一定盲管有组织排水。地下空间出入口阻水,地下污水处理厂其地下空间出入口主要有进出坡道、疏散楼梯间、通风采光孔等,其中进出坡道可采用在出入口处设置逆坡道路、截水沟、挡水板等阻水,疏散楼梯间、通风采光孔的开孔高度应适当高出室外地坪阻水,同时出入口附近应预留一定数量的沙包以防备暴雨水浸。

2.1.2地下空间地下污水处理厂避免水浸问题,在地下部分应确保进水可控、积水可排、出水不倒流。进水可控:为了保证地下操作层的防汛安全,在进水泵房的最前端设置速闭闸门,当进水水位达到警戒水位时,速闭闸门自动关闸,避免地下污水处理厂被水浸入。同时,为防止当速闭闸门关闭后,随着来水不断,进水闸门井内水位持续抬升,超量水经闸顶漫流进入地下厂区,建议进水闸门井顶板标高设置应适当高于室外地坪。积水可排:地下污水处理厂由于构筑物、设备渗漏或检修排水及地下空间出入口阻水不力均会产生积水,建议在地下空间最低处设置集水池,出水经泵站提升至污水处理厂进水前池中。出水不倒流:由于地下污水处理厂尾水除再生利用外,均需排至临近河涌,存在河水顶托倒灌的风险,建议结合场平标高控制尾水重力流入河涌标高,可按高于河道百年一遇洪水位及防潮水位取二者较大值确定或者将尾水压力抽排至河涌。地下污水处理厂避免水浸问题除落实上文建议的各项工程措施外,还应加强非工程措施,包括制定相应的预防超标洪水的预案,完善厂区内排水设施管理工作,平时加强演练,确保紧急情况下人员及设备安全。

2.2台风
地下污水处理厂受台风作用影响的主要是地面景观工程及生产调度中心。地面景观工程,总体风格上建议以疏林草地为宜,一方面提供尺度宽、通透性好的景观空间,另一方面最大程度降低台风影响的损失,具体在植物配置设计时,建议根据植物的生物学特性选择根系深、材质硬的树种,推荐选用本土树种;辅以正确的种植方法和有针对性的养护管理以提高植物的抗台能力,比如做好台风来临前的整形修剪、绑扎加固等措施;台风过后相关人员应采取合理有效的补救手段,比如进行树木扶植、灾后疏水等[4]。生产调度中心,建议结构型式采用钢筋混凝土框架,建筑立面尽量不采用轻型构件,台风来临时才不会因结构问题造成安全事故。地下污水处理厂减轻台风灾害,除落实上文建议的各项工程措施外,还应加强非工程措施,包括制定相应的应对台风的预案,完善厂区内园林设施管理工作,做好灾前应对,灾后补救。

2.3火灾

2.3.1地面空间地下污水处理厂地面空间部分消防设计参考的规范主要是套用《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)(2018年版)中的相关要求,工厂、仓库区内应设置消防车道;民用建筑、厂房、仓库、储罐(区)和堆场周围应设置室外消火栓系统,耐火等级不低于二级且建筑体积不大于3000m3的戊类厂房,可不设置室外消火栓系统[5]。考虑地下污水处理厂生产特性及建构筑物布置特点,建议地面空间消防设施布置重点围绕满足生产调度中心等突出地面的建构筑物防火需求,且在地下厂区出入坡道附近按《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)相关要求布置室外消火栓,布置位置距地下厂区出入坡道口的距离不大于40m,且不小于5m。

2.3.2地下空间参照《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)(2018年版)中关于地下厂房的防火要求,火灾危险性戊类的地下或半地下厂房,其防火分区的最大允许建筑面积为1000m2,当厂房内设置自动灭火系统时,防火分区的面积可按要求增加一倍,每个防火分区至少有两个安全出口且至少有一个直通室外的安全出口,厂房内任一点至最近的安全出口的直线距离均不大于60m[6]。地下污水处理厂消防工程的设计应满足生产需求,同时兼顾检修便利性,若按上述规定,将导致原有生产布局被强行分割成很多相对独立的单元,对水处理流线、设备检修及臭气排放均带来较大影响,建议地下污水处理厂地下空间的防火设计应立足生产特性,组织消防专项评估,根据评估成果确定整体消防设计。相关学者推荐全地下式污水处理厂操作巡视层的单个防火分区的面积应取不大于5000m2,同时最远疏散距离取70m,建筑面积不大于200m2且经常停留人数不大于3人的分区可只设置一个通向相邻防火分区的防火门,对于管廊层的防火分区的面积应取不大于5000m2,同时最远疏散距离取200m[1],据此,再结合规范对应要求,合理设置室内消火栓、自动喷水、灭火器、气体灭火、防排烟、火灾报警系统等消防设施设备。地下污水处理厂避免火灾问题除落实上文建议的各项工程措施外,还应加强非工程措施,包括制定相应的火灾防范与疏散的预案,完善厂区内消防设施管理工作,平时加强演练,确保紧急情况下人员及设备安全。

2.4有毒有害气体

2.4.1地面空间污水处理厂的生产特性必然带来有毒有害气体的产生,地上污水处理厂构筑物布置形式常为敞开式,运作过程中产生的有毒有害气体可以迅速扩散至空气中,不至于大量聚集,但地下污水处理厂布局的特殊性,环境封闭,通风条件差,有毒有害气体的散出不易,因而危险性较大。往往地下污水处理厂臭气需经处理后集中排放,常见做法是在地面设置除臭塔。在厂区整体建筑的总平面布置中,应着重考虑常年风向这个环境因素的作用。根据常年主导风向将生产调度中心设于上风向,除臭塔设于下风向,且按《恶臭污染排放标准》(GB14554-1993)相关要求,除臭塔设置高度按不小于15m控制,减少气味的影响。同时,为达到环境友好的效果,除臭塔造型设置可考虑采用钟楼、眺望塔等样式。

2.4.2地下空间地下污水处理厂地下空间部分臭气处理系统可按臭气的聚集情况分高浓度、低浓度两种臭气处理系统。前者适用于预处理区、污泥处理区等臭气相对集中且浓度较高区域,后者应用于除上述区域之外的其他所有臭气较少的生产区域。高浓度臭气的处理设备可采用整体密闭加罩的方式进行有效收集和集中处理,低浓度臭气的处理一般采用隔断的方法,同时辅以良好的流通排出设施[3]。因此,为了改善地下污水处理厂地下空间的空气舒适性,应加强新风设计。地下污水处理厂避免有毒有害气体问题除落实上文建议的各项工程措施外,还应加强非工程措施,包括制定相应的人员疏散与救治应急预案,完善厂区内通风除臭设施管理工作,平时加强演练,确保紧急情况下人员安全。

3.结束语

地下污水处理厂区别于地上污水处理厂,也不同于传统的地下公用民建工程,具有专业性强、空间占用大、箱体埋设深等特点。地下污水处理厂的设计除考虑正常水处理需求外,还应匹配花园式水厂的定位,其防灾避险措施应自上而下,从里至外对地面空间与地下空间综合考量,同时还应注重非工程措施建设与管理工作。

参考文献:

[1]刘世德,崔洪升,尹兴蕾,等.全地下污水处理厂消防设计分析及建议[J].中国给水排水,2016(16):46-49.

[2]徐晓波,崔洪升,刘世德.地下污水处理厂的安全设计分析及建议[J].中国给水排水,2017(10):17-21.

[3]任玉辉.地下污水处理厂防灾与消防、通风除臭系统适应性工程研究[J].工程建设标准化,2018(07):99-101.

[4]伊爱娟.沿海城市抗台护绿的实践与思考[J].中国园林,2006:53-56.

[5]GB50974-2014消防给水及消火栓系统技术规范[S].北京:中国计划出版社,2014.

[6]GB50016-2014(2018年版)建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2018.

作者:鲁帅 单位:中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司

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