MBR工艺地下式污水厂如何优化消防设计？

根据建造形式，污水处理厂主要分为地上式、半地下式和地下式。其中，全地下式将所有或主要处理设施置于一个结构箱内，且结构箱完全位于地面以下，因此，又被称为地埋式。地下式污水处理厂作为污水处理设施的新兴建造模式，在我国应用越来越多、发展越来越快。以我国大陆地区为例，自2010年首次采用伊始，（半）地下式污水处理厂目前已建设（含在建）200余座，其中不乏地埋下式污水处理厂。因此，对其设计特点与难点进行研究是有必要的，具有现实的工程意义。

地下式污水处理厂的设计难点是工艺与结构、建筑和消防（尤其是建筑防火）的交叉处理，最典型的问题就是防火分区的划分。根据《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014），耐火等级为一、二级的丁、戊类地下或半地下厂房的单个防火分区建筑面积不超过1 000 m ² ，当设有自动灭火系统保护时单个防火分区的最大允许建筑面积可增加1.0倍。以北京槐房再生水厂为例，其地下空间的总建筑面积约为1.3×10 ⁵  m ² ，如果严格执行《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）的要求，将设置70~140个防火分区，极大地破坏了厂区地表景观效果；违背了采用地下式建造形式的初衷；增加了地下空间的使用难度；削弱了运行管理的便捷性。因此，经与属地消防主管部门充分沟通并征得其批准，槐房再生水厂采用因区施策、重点设防的策略，将单个防火分区的最大建筑面积做到10 000 m ² ，但这一划分标准仅适用于槐房再生水厂。其他不具备此类条件的工程，则需在响应建筑防火要求的同时努力兼顾工艺设计、运行维护和消防救援的合理性、便捷性与安全性。为此，本文以武汉某地下式污水处理厂膜生物反应器（MBR）工艺的设计为例，对地下式污水处理厂的消防与优化设计进行研究，以供探讨与交流。

武汉某 污水处理 厂近期设计规模为 7.5×10 ⁴  m ³ /d ，远期设计规模为 1 . 5×10 ⁵  m ³ /d 。厂址东西两侧均为铁路，北侧为规划地铁，南侧为规划市政道路，用地十分紧张， 如 图 1 ( a ) 所示 。另外，厂区位于城市滨河地带，具有 较高的 休闲娱乐和旅游观光价值，对地 表 景观和使用功能要求高。因此，为集约用地，该厂采用地埋 式 建 造形式 ，所有处理设施均位于地下箱体内，地面为管理用房和城市公园，厂区占 地面积仅为 67   460 m ² 。地下箱体的土建工程按远期规模建设，安装工程按近期规模实施，各处理单元分 2 组平行设置。 污水处理厂 设计出水水质 在《城镇污水处理厂污染物排放标准》 ( GB 18918 — 20 02 ) 一级 A 标准 的基础上 ， 将 COD _Cr 、 BOD ₅ 、 氨氮 、 TP 提升至 《地表水环境质量标准》 ( GB 3838 — 2002 ) 中的 Ⅳ 类水 标准 。污水处理工艺流程 如 图 1 ( b ) 所示 ， 二级处理单元采用 “ 改良厌氧 - 缺氧 - 好氧（ AAO ） +MBR ” 工艺 ，消毒单元采用 “ 紫外消毒 + 次氯酸钠消毒 ” 组合工艺 。

         

方案一 平面布置如下图(a)所示，膜池设备间和配电间、加药间、消毒区及尾水泵房水平平行布置。

膜池单格廊道安装9台膜组器，为应对未预见的突发情况，各廊道起端另外预留1个安装机位。每组膜池分14格廊道并联运行，总计提供140个机位、126台组器，名义膜通量为13.63 L/(m ² ·h)。膜池区建筑面积为2 188.8 m ² ，大于防火分区最大允许建筑面积，因此，膜池区需分为2个防火分区。将21-25轴、A-B轴围合区域划入其他防火分区后，膜池区剩余部分的建筑面积为1 987.2 m ² ，满足防火分区划分要求。膜组器的吊装和运输采用电动葫芦，廊道两端1.5 m范围内的护栏均采用活动栏杆。

出水区建筑面积为1 944 m ² ，疏散通道直线拉通时投影面积为189.4 m ² ，防火分区建筑面积为2 133.4 m ² 。因此，该防火分区内的部分设施需做特殊处理：次氯酸钠、乙酸钠等成品药液的溶液池设计成封闭空间，相应的建筑面积予以扣除；疏散通道在中间断开，相应的面积在叠加计算时予以减少。调整后出水区防火分区建筑面积为1 987.9 m ² 。次氯酸钠消毒渠接触时间为30 min。

方案二 平面布置如下图(b)所示，膜池设备间和配电间、加药间、消毒区及尾水泵房上下错层布置。

膜池单格廊道安装9台膜组器，为应对未预见的突发情况，每组膜池预留1格廊道。每组膜池分15格廊道并联运行，总计提供135个机位、126台组器，名义膜通量为13.63 L/(m ² ·h)。膜池区建筑面积为1 962.7 m ² ，满足防火分区划分要求。

出水区建筑面积为1 654.7 m ² ，疏散通道投影面积为189.4 m ² ，防火分区建筑面积为1 884.1 m ² ，满足防火分区划分要求。膜组器的吊装和运输采用电动葫芦和平板车接力完成——先由电动葫芦吊运至平板车上，然后再由平板车运送至清洗区，仅廊道起端的护栏采用活动栏杆。次氯酸钠消毒渠接触时间为40~60 min。

（1）地下式污水处理厂将主要的处理设施集中设置在地下箱体内，将地表空间释放出来用于复合利用，具有占地少、空间利用率高、景观效果好等显著优点，有助于土地的集约开发，应用越来越多。

（2）地下箱体的火灾危险性类别为戊类，耐火等级为一级，单个防火分区的最大允许建筑面积不超过1 000 m ² ，当设有自动灭火系统保护时则可按2 000 m ² 控制。相较于庞大的污水处理设施而言，单个防火分区的最大允许建筑面积偏小，对工艺设计造成较大约束。因此，其设计应综合考虑工艺需求、结构安全、防火要求以及运行维护和消防救援的便捷性、安全性等多方面因素。

（3）武汉某污水处理厂采用地下式建造形式，二级处理采用“改良AAO+MBR”工艺，消毒单元采用“紫外消毒+次氯酸钠消毒”组合工艺。结合该厂MBR工艺（含膜池、设备间、配电间、加药间、消毒区和尾水泵房等）的设计，介绍了在现行规范体系下平衡建筑防火设计和工艺设计的方法，并针对箱体内的防淹、危化品防护、药剂卸载与投加系统进行了优化设计。结果显示，在防火分区建筑面积不超过2 000 m ² 的前提下相关优化设计实现了地下空间的最大化、最优化利用，对该类工程的设计具有借鉴意义。