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多維度“拷問”地下污水廠建設(shè)

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摘要:在前不久舉辦的清華大學(xué)工程博士高峰論壇上,地下污水處理廠建設(shè)成為熱議話題。污水處理專家結(jié)合工程案例,從不同的角度分析了地下污水處理廠建設(shè)的利弊。

在前不久舉辦的清華大學(xué)工博士高峰論壇上,地下污水處理廠建設(shè)成為熱議話題。污水處理專家結(jié)合工程案例,從不同的角度分析了地下污水處理廠建設(shè)的利弊。

工藝:兼顧各專業(yè)需求

全地下式污水處理廠的操作層位于地下,布置緊湊、節(jié)省占地,地上景觀效果好,但現(xiàn)實(shí)問題不容回避,比如通風(fēng)問題、消防問題、防洪問題、運(yùn)輸問題、設(shè)備檢修以及以后改造擴(kuò)建問題。北京市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司副總工程師程樹輝認(rèn)為,由于地下式污水處理廠的特點(diǎn)(投資高、實(shí)施難度大、運(yùn)行管理不便、改擴(kuò)建難度大),使得工藝之外的其他因素在設(shè)計(jì)中的權(quán)重大幅提升,需轉(zhuǎn)變以工藝專業(yè)為主導(dǎo)的設(shè)計(jì)理念,在保證工藝前提下,盡可能多地兼顧各專業(yè)需求。以地下式污水處理廠工藝設(shè)計(jì)來說,處理工藝是基礎(chǔ),設(shè)計(jì)參數(shù)為核心,池型選擇做優(yōu)化,輔助系統(tǒng)求簡(jiǎn)化。這類廠結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管線密集,各專業(yè)在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)各自功能,不同于以往的專業(yè)配合,必須采用新的設(shè)計(jì)手段,也是適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展的要求。比如豎向設(shè)計(jì)與平面布局要有機(jī)結(jié)合,同時(shí)注意防洪設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)以及發(fā)生運(yùn)行事故時(shí)的應(yīng)急處理。

鑒于地下式污水處理廠的特殊性,采用數(shù)字化的設(shè)計(jì)手段,對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)成果、控制工程投資、指導(dǎo)施工監(jiān)理、方便運(yùn)行管理都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。多維的數(shù)據(jù)支持,特別適合集中化程度很高的地下式污水處理廠。如采用BIM+三維有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算。地下式污水處理廠箱體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且工程混凝土用量巨大,采用傳統(tǒng)的拆分構(gòu)件的計(jì)算模式無法準(zhǔn)確協(xié)調(diào)各相連構(gòu)件的互相影響,在構(gòu)件拆分和邊界條件的確定中也難以與實(shí)際受力情況協(xié)調(diào)一致,從而造成較大的設(shè)計(jì)誤差,可能存在部分構(gòu)件的受力考慮不足的現(xiàn)象,造成設(shè)計(jì)隱患。所以將整體模型導(dǎo)入三維有限元計(jì)算軟件進(jìn)行三維整體計(jì)算,各結(jié)構(gòu)單元之間的內(nèi)力可以相互協(xié)調(diào),避免傳統(tǒng)單獨(dú)構(gòu)件計(jì)算的種種弊端。此外通過CFD(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))模擬優(yōu)化,可以對(duì)池內(nèi)不同水深的流速分布進(jìn)行分析,優(yōu)化攪拌器位置、功率,調(diào)整池體形狀,長(zhǎng)寬比、減少污泥淤積。

出水:河流重要生態(tài)補(bǔ)水

中國水環(huán)境集團(tuán)董事長(zhǎng)侯峰認(rèn)為,地下污水處理廠建設(shè)很好地體現(xiàn)了環(huán)境友好、土地節(jié)約和資源利用。高品質(zhì)出水是下沉式污水處理系統(tǒng)對(duì)水環(huán)境治理的重要作用。表現(xiàn)在除外源截污治污與內(nèi)源清淤外,可以向河流提供高質(zhì)量的生態(tài)補(bǔ)水且大幅削減外源污染負(fù)荷,解決臭氣、噪聲等問題,可與周邊城市建成區(qū)協(xié)調(diào)融合。

把一個(gè)穩(wěn)定的資源即處理后的城市污水,轉(zhuǎn)化成對(duì)河流生態(tài)修復(fù)、恢復(fù)自然凈化能力有用的水,這是不少城市污水處理廠應(yīng)該發(fā)揮的重要作用。以貴州省貴陽市青山下沉式再生水廠為例,它是南明河流域綜合整治配套工程,因選用下沉式模式,水廠造價(jià)比傳統(tǒng)地面廠高約80%,但因其環(huán)境友好、土地節(jié)約、資源利用的優(yōu)點(diǎn),大大節(jié)省土地與管網(wǎng)費(fèi)用,總投資較傳統(tǒng)地面廠節(jié)省3.32 億元。其出水水質(zhì)指標(biāo)(COD、氨氮、總磷)達(dá)地表水IV類水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),其余水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),尾水用于南明河河道景觀生態(tài)補(bǔ)水。節(jié)約衛(wèi)生防護(hù)帶用地207畝(按《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范(GB50318-2000)》300米防護(hù)距離),節(jié)省征地費(fèi)用1.04 億元(按50萬元/畝)。地面置換一座景觀活水公園,提升了土地利用價(jià)值;污水就近收集處理、就地回用,與原規(guī)劃20公里外建設(shè)同等規(guī)模污水處理廠相比,節(jié)省污水收集管網(wǎng)投資2億元(按1000萬元/公里),節(jié)省再生水回用管網(wǎng)投資1.8億元(按900萬元/公里),同時(shí)也節(jié)省了再生水回用管網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用。

地下污水處理廠節(jié)省廠區(qū)邊界環(huán)境衛(wèi)生防護(hù)距離(300米)的占地,且高品質(zhì)出水可就地河道補(bǔ)水,節(jié)省水資源費(fèi)用與再生水管網(wǎng)敷設(shè)成本,地面景觀與商業(yè)協(xié)同,提升了區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。但是地下污水處理廠建設(shè)目前還需要解決工藝優(yōu)化問題。侯峰認(rèn)為,一要通過高效低成本的新技術(shù)新工藝的應(yīng)用,進(jìn)一步縮小占地,節(jié)省投資,使其土地節(jié)約的特點(diǎn)更加突出,比傳統(tǒng)地面廠更具競(jìng)爭(zhēng)力。二要解決污水處理系統(tǒng)的安全問題、防洪排澇問題、防爆問題,地面景觀公園等公共設(shè)施如何與生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行人性化的有效隔離。三要盡快制定針對(duì)地下污水處理廠設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范,如明確地下污水處理廠區(qū)消防標(biāo)準(zhǔn)等。

廠建:產(chǎn)學(xué)研用實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)

根據(jù)城市污水處理廠提標(biāo)、改擴(kuò)建要求,要因地制宜采用不同的建設(shè)模式與技術(shù)路線。桑德國際執(zhí)行董事張景志認(rèn)為,應(yīng)將地下污水廠作為產(chǎn)、學(xué)、研、用全方位聯(lián)合開發(fā)實(shí)踐平臺(tái),強(qiáng)化工程性實(shí)驗(yàn)研究,持續(xù)加大應(yīng)用性、改進(jìn)型研究。

以肖家河污水處理廠為例,其建成于2002年,是北京市首家由民營企業(yè)投資建設(shè)的BOT項(xiàng)目。2013年,北京市“污水治理三年行動(dòng)方案”正式發(fā)布,提出升級(jí)改造要求,即在不新增占地的情況下,將日處理規(guī)模由2萬噸提高到8萬噸,改造后出水水質(zhì)主要指標(biāo)滿足地表水IV類水體標(biāo)準(zhǔn),并提供優(yōu)質(zhì)、安全的再生水源,要實(shí)現(xiàn)“不增加一寸土地,處理能力增4倍,升級(jí)改造不停運(yùn)”的目標(biāo)。

該項(xiàng)目難點(diǎn)包括:污水處理廠占地面積小,僅為22000平方米,改造用地非常緊張;冬季水溫低,進(jìn)水氨氮含量指標(biāo)高、碳源較低,不利于脫氮,需考慮與原廠工藝銜接。如何盡可能利用原有設(shè)施,優(yōu)化改造設(shè)計(jì)是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。為了改造期間不停水、保證污水處理廠的連續(xù)運(yùn)行,減少改造期間的環(huán)境污染,污水處理廠改造采用半地下式,即污水處理系統(tǒng)的構(gòu)筑物均建于地下,生產(chǎn)性建筑物及辦公、生活區(qū)統(tǒng)一建于地上。

肖家河污水處理廠升級(jí)改造項(xiàng)目將處理水量從2萬噸/日提高到8萬噸/日,項(xiàng)目占地22000平方米,比標(biāo)準(zhǔn)占地節(jié)約了62000平方米,土地費(fèi)用節(jié)約近10億元;項(xiàng)目采用自主研發(fā)的節(jié)能型MBR工藝,在保證處理效果與膜沖刷效果的前提下,可節(jié)省膜系統(tǒng)風(fēng)機(jī)能耗30%~50%;出水采用臭氧紫外聯(lián)合氧化消毒方式,并設(shè)有臭氣收集與生物除臭裝置。項(xiàng)目建成投產(chǎn)后,為清河上游每天補(bǔ)給8萬噸再生水,為河道景觀和沿岸綠化等用水提供水源,并為周邊單位提供再生用水。由于該廠采用半地下式設(shè)計(jì),所有構(gòu)筑物全封閉,對(duì)環(huán)境的有害影響降至最低,建成后廠區(qū)綠化率大于30%,環(huán)境優(yōu)美。該項(xiàng)目的建設(shè)為提標(biāo)擴(kuò)建需求迫切、但用地緊張的污水處理廠建設(shè)提供了一個(gè)樣本??傊瑥募夹g(shù)角度看,城市地下式污水處理廠優(yōu)缺點(diǎn)并存,應(yīng)綜合各方面因素(土地價(jià)值、周邊環(huán)境等),在全地下、半地下、地埋等形式空間,尋找一個(gè)最佳方案。

發(fā)布:2007-11-05 17:45    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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