節(jié)能高效的城市凈水廠設(shè)計案例

張玉珠，仲崇軍

（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司廣東分院，廣東廣州 510060）

0 引言

污水處理廠作為水資源社會循環(huán)的重要組成部分，因為其工作性質(zhì)因素在城市建設(shè)過程中常常面臨征地難、落地難等問題。隨著人民生活水平的提高和城市化的不斷深入，污水處理系統(tǒng)建設(shè)也從被動轉(zhuǎn)化為主動，從粗放盲目轉(zhuǎn)化為精細(xì)規(guī)劃，尋求前瞻性、創(chuàng)新性和城市友好性的新角色。面對人民群眾對城市基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)識的轉(zhuǎn)變，污水處理廠等項目也應(yīng)結(jié)合自身實際探索高效、節(jié)能、服務(wù)型道路，也是做好碳達(dá)峰、碳中和工作的一部分。

1 概況

臨平凈水廠位于浙江省北部余杭區(qū)，是杭州主城區(qū)東面及北面的門戶。項目建設(shè)之初臨平副城沒有配套的城市污水處理廠，現(xiàn)狀污水排入杭州七格污水廠進(jìn)行處理，目前七格污水廠已超負(fù)荷運行，無法解決臨平副城的污水處理問題。

原項目由于涉及房屋拆遷協(xié)調(diào)難度大，用地問題最終未能落實，按照“節(jié)約土地資源、優(yōu)化選址方案”的原則，重新論證后確定選用全地埋式布置，一期建設(shè)規(guī)模20 萬t/d，污水處理工藝采用“水解池+多點進(jìn)水倒置A/A/O 工藝+高效沉淀池+纖維濾池工藝”，出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國家一級A 標(biāo)準(zhǔn)，污泥處理采用離心脫水后半干化處理用作建材，如圖1、圖2 所示。

圖1 工藝流程

圖2 高程布置

2 集約化設(shè)計

（1）集約化模塊化布置：各構(gòu)筑物之間通過渠道有機連接，減少占地，降低水頭損失（主體工藝水頭損失僅3.1m），節(jié)地節(jié)能。

（2）鼓風(fēng)機房布置在生化池上方，充分利用空間：一方面占地省，土建開挖面?。涣硪环矫婀娘L(fēng)機房靠近好養(yǎng)區(qū)和膜區(qū)，減小風(fēng)管長度及風(fēng)機風(fēng)壓，節(jié)約運行能耗（項目占地指標(biāo)0.247m2用地/m3污水）。

（3）尾水結(jié)合景觀瀑布：即做到尾水的絕對安全排放，又兼顧尾水的景觀展示功能。

3 精確曝氣控制系統(tǒng)

精確曝氣控制系統(tǒng)是運用閥門開度最大化控制理論，實現(xiàn)智能曝氣的技術(shù)，實踐中可大大降低處理能耗。

運營過程中根據(jù)污水廠實際進(jìn)水負(fù)荷的變化及各控制單元溶解氧運行水平的需求，通過對鼓風(fēng)機總風(fēng)量的調(diào)節(jié)及與流量調(diào)節(jié)閥門的聯(lián)動，及時準(zhǔn)確地分配與控制生物反應(yīng)池的氣量，以達(dá)到溶解氧穩(wěn)定控制的需求，使生物池各反應(yīng)段高效穩(wěn)定運行，同時達(dá)到節(jié)能降耗的目的，如圖3 所示。

圖3 精確曝氣系統(tǒng)控制原理

4 綠色照明技術(shù)

本工程設(shè)計采用光導(dǎo)照明系統(tǒng)，在充分利用日光的情況下實現(xiàn)地下空間白天零能耗的綠色照明。

本工程地下廠區(qū)部分，在負(fù)一層頂板采用綠色環(huán)保的光導(dǎo)照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)以室外自然光為光源，通過特殊的傳輸裝置高效地將光線導(dǎo)入室內(nèi)場所，得到由自然光帶來的理想地下空間照明效果，是一種綠色健康、節(jié)能環(huán)保的新型照明裝置，如圖4 所示。

圖4 室外采光器和光導(dǎo)生產(chǎn)車間照明

5 臭氣處理技術(shù)

（1）預(yù)處理間、脫水機房、裝泥間、料倉間等經(jīng)常有人員操作的高濃度臭氣區(qū)域，采用生物除臭、離子除臭結(jié)合的方式設(shè)計，保證廠內(nèi)空氣潔凈、廠外達(dá)標(biāo)排放。

（2）水解池、生化處理池、MBR 膜池的水面空間，為高濃度臭氣區(qū)域，無人員進(jìn)入，采用生物除臭方式集中處理，達(dá)標(biāo)排放。

（3）水解區(qū)、生化處理區(qū)、MBR 膜區(qū)的人工操作段大空間，為低濃度臭氣區(qū)域，采用活性炭吸附除臭方式集中處理，達(dá)標(biāo)排放。

（4）尾氣排放塔加設(shè)活性碳吸附除臭裝置，應(yīng)對生物除臭設(shè)備故障工況。

6 水源熱泵技術(shù)

污水廠處理后達(dá)標(biāo)的尾水通常就近排放水體，如結(jié)合水源熱泵技術(shù)，可將源源不斷的尾水利用起來作為可再生能源，實現(xiàn)污水綜合利用，為廠區(qū)供熱、制冷。

利用污水廠尾水的水源熱泵系統(tǒng)能效高、成本低、安全可靠，廠區(qū)采暖、供冷等運營成本降低顯著。本工程設(shè)計溫差6~8℃，設(shè)計水量約32t/h，采用冬季供熱與夏季制冷共用的循環(huán)水泵工況，水廠出水規(guī)模完全能夠滿足設(shè)計所需的水量。

7 城市之窗

為實現(xiàn)土地集約利用，破除“鄰避效應(yīng)”，廠區(qū)利用高鐵和高速閘道內(nèi)的“圍島”全地埋設(shè)計，地面部分建設(shè)成為江南園林式的濕地公園，為市民提供休憩娛樂、運動休閑的場所，同時作為水資源保護(hù)宣傳基地，已成為余杭區(qū)的文化圖騰，如圖5 所示。

圖5 臨平凈水廠

8 結(jié)語

通過廠區(qū)布局形式、水源熱泵、精確曝氣和綠色照明等技術(shù)的運用，將節(jié)能降耗、集約化和碳中和的思維模式體現(xiàn)在設(shè)計細(xì)節(jié)中，總量核減與潛能開發(fā)兩條路并行，大大降低水廠建設(shè)運營成本，實現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)境適配性高的城市污水處理廠解決方案。臨平凈水廠的嘗試，尤其是針對城市中征地難、落地難的市政配套項目，做出很好的示范。