EPC管理模式下污水處理廠的設(shè)計(jì)管理與應(yīng)用

史永強(qiáng) 朱文迪 王重軍

中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司西北分公司 陜西 西安 710000

現(xiàn)有EPC總承包模式為建設(shè)方與總承包企業(yè)（總承包聯(lián)合體）簽訂EPC總承包合同,總承包單位（總承包聯(lián)合體單位）對(duì)EPC項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工及試運(yùn)行進(jìn)行全周期管理及負(fù)責(zé)，達(dá)到竣工要求并交付投資方的總承包管理模式。

隨著國(guó)家城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)及綠色低碳工業(yè)化的踐行，污水處理要求愈發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)于現(xiàn)有污水處理廠的規(guī)模擴(kuò)大、處理品質(zhì)提升需求日益增加。2016年5月，住建部印發(fā)了建市〔2016〕93號(hào)《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)工程總承包發(fā)展的若干意見》后，大批量污水處理項(xiàng)目以EPC工程總承包模式開始實(shí)施。本文結(jié)合霍爾果斯經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)兵團(tuán)分區(qū)污水資源化利用項(xiàng)目的工程實(shí)踐，分析EPC總承包聯(lián)合體雙方的設(shè)計(jì)管理優(yōu)化及管控要點(diǎn)，從而在項(xiàng)目建設(shè)中達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

1 項(xiàng)目背景

某新建污水廠設(shè)計(jì)污水日處理能力3萬(wàn)m3/d、污水預(yù)處理采用“粗格柵+調(diào)節(jié)池+細(xì)格柵及曝氣沉砂池+膜格柵”工藝；二級(jí)處理采用“AAO+MBR膜”生物處理工藝；深度處理（再生水處理）采用“CDRO膜+次氯酸鈉消毒”工藝；尾水消毒采用“次氯酸鈉消毒”。污泥處理采用“污泥濃縮+化學(xué)調(diào)理+板框壓濾”工藝，臭氣處理采用“除臭生物濾池”工藝。

本工程通過(guò)招標(biāo)控制價(jià)下浮百分率的方式中標(biāo)，合同內(nèi)建安費(fèi)為上限價(jià)下浮后的金額，合同要求出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)日處理能力3萬(wàn)m3/d。建設(shè)之初投資方即明確要求需采用深度處理工藝，處理后的再生水回打至市政管道供工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)和市政綠化管網(wǎng)二次利用，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)污水零排目標(biāo)，切實(shí)將再生水發(fā)展為工業(yè)發(fā)展、沙漠治理的第二水源。

2 EPC設(shè)計(jì)管理風(fēng)險(xiǎn)管控要點(diǎn)

2.1 了解業(yè)主需求，明確建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

EPC管理模式的特點(diǎn)之一在于充分利用總承包單位的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，使得投資方從不熟悉的工程建設(shè)中得到解放，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)在整個(gè)工程建設(shè)過(guò)程中的主導(dǎo)作用。設(shè)計(jì)單位根據(jù)投資方的要求在做方案設(shè)計(jì)時(shí)，要充分理解業(yè)主方的需求，在工程總投資一定的情況下，以系統(tǒng)工程思維進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的方案既要滿足投資方需求，還要保證總承包單位或聯(lián)合體雙方的整體利益，對(duì)于影響工程造價(jià)較大的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求必須與投資方進(jìn)行書面確認(rèn)，建立工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)清單[1]。

如在方案設(shè)計(jì)階段，按常規(guī)設(shè)計(jì)，污水處理廠需要建中水庫(kù)以存儲(chǔ)部分處理后的中水，但本工程投資方要求不建中水庫(kù)而采用深度處理工藝，將處理后的再生水回打供園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)回用及市政雜用。本地區(qū)內(nèi)地下水位較高，地下水回灌也無(wú)法實(shí)施，為此設(shè)計(jì)單位明確了城市雜用水、景觀環(huán)境用水、工業(yè)用水、綠地灌溉用水等幾個(gè)方向的再生水出路，并對(duì)園區(qū)生產(chǎn)企業(yè)和市政管網(wǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)摸排，以書面形式向投資方說(shuō)明了再生水與市政水水價(jià)分析、再生水壓力管道運(yùn)營(yíng)維護(hù)造價(jià)分析、企業(yè)對(duì)再生水利用的態(tài)度等分析材料，方案設(shè)計(jì)前要求投資方明確具體采用的方案。

2.2 基于工程造價(jià)，確定工藝標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)階段，總承包單位要積極推進(jìn)與投資方、設(shè)計(jì)單位建立有效的溝通機(jī)制，在污水處理工藝的選擇上要及時(shí)組織工藝評(píng)審專家進(jìn)行評(píng)審，擬采用的工藝設(shè)備也應(yīng)及時(shí)有效地組織相關(guān)單位進(jìn)行預(yù)采購(gòu)，在選工藝的同時(shí)選設(shè)備。一是可以切實(shí)提高設(shè)計(jì)單位工作效率保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，二是實(shí)現(xiàn)工藝和設(shè)備選型的性價(jià)比優(yōu)選，有了具體的量化指標(biāo)來(lái)控制工程的整體造價(jià)，防止設(shè)計(jì)采購(gòu)的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的超概風(fēng)險(xiǎn)。

以電氣設(shè)計(jì)為例，為了降低污水處理的能源損耗率，廠區(qū)電氣設(shè)計(jì)的優(yōu)化，常常選用變壓器節(jié)能產(chǎn)品替代原有能耗較大產(chǎn)品。現(xiàn)階段，我國(guó)大多數(shù)污水廠區(qū)為達(dá)到方便維護(hù)的目的，基本都選用了干式變壓器，但相比油浸式變壓器，干式變壓器相對(duì)造價(jià)高、承過(guò)載差、空載及負(fù)載損耗較大，故可以通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化選用油浸式變壓器，能有效的降低廠區(qū)建設(shè)成本的同時(shí)，可大幅的降低運(yùn)行使用成本。

2.3 結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，輸出設(shè)計(jì)成果

總承包單位或聯(lián)合體設(shè)計(jì)方在開展具體分項(xiàng)設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)著重避免由于設(shè)計(jì)不合理等情況而造成的二次返工、工期延誤以及配置資源浪費(fèi)等情況的發(fā)生，即設(shè)計(jì)成果的輸出要結(jié)合工程施工現(xiàn)場(chǎng)，理論與實(shí)際的有效結(jié)合才能發(fā)揮出EPC模式下設(shè)計(jì)單位更大的作用。首先，在設(shè)計(jì)階段必須充分發(fā)揮及利用總承包管理經(jīng)驗(yàn)，確保設(shè)計(jì)方案的可行性。其次，設(shè)計(jì)過(guò)程要充分考慮并衡量當(dāng)前建筑市場(chǎng)行情，施工材料、工藝及設(shè)備的選擇要能同時(shí)兼顧標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和建筑市場(chǎng)的選擇，能與EPC采購(gòu)、施工及相關(guān)部門形成溝通與聯(lián)動(dòng)，了解國(guó)家地方政策、材料設(shè)備、施工工藝的市場(chǎng)行情才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的可實(shí)施性[2]。

如《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2021第5.2.1條“新建建筑應(yīng)安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)”，再如新疆住建廳新建科〔2020〕4號(hào)文要求“新建民用建筑外圍護(hù)墻體應(yīng)采用一體化技術(shù)，外墻外保溫禁止使用膠粘劑或錨栓以及兩種方式組合的施工工藝”，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予考慮。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化管理

3.1 工藝布置調(diào)整優(yōu)化

本工程原設(shè)計(jì)粗格柵及提升泵房位于擬建場(chǎng)地內(nèi)西側(cè)，結(jié)構(gòu)埋深-15m左右，污水主干管采用球墨鑄鐵重力管，采用放坡大開挖+頂管的方式實(shí)施，需要臨時(shí)征地的范圍大、時(shí)間長(zhǎng)，且重力管開挖深度較大，部分管段還需降水，工程造價(jià)較高；鑒于此通過(guò)實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)既有的污水處理廠位于污水主干管沿線且內(nèi)部有預(yù)留用地可供使用，通過(guò)與投資方協(xié)商并經(jīng)行政主管部門同意，最終將粗格柵提升泵房選址更改至既有的污水處理廠內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)污水主干管從起點(diǎn)至既有污水處理廠采用重力流，既有污水處理廠至新建污水處理廠壓力流，結(jié)構(gòu)埋深大幅縮減的設(shè)計(jì)方案，既大幅降低了污水管道的造價(jià)，又減少了基坑支護(hù)的投入，在滿足使用功能的前提下降低了施工難度，成就了投資方和工程總包方的雙贏。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專項(xiàng)優(yōu)化

（1）地基處理方案優(yōu)化

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，本工程場(chǎng)地內(nèi)的土質(zhì)由上而下為風(fēng)積細(xì)砂層、局部角礫層、細(xì)砂層，擬建建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)持力層為風(fēng)積細(xì)砂層，原地基處理方案為先挖除基礎(chǔ)下部厚500mm的風(fēng)積細(xì)砂層，然后采用水墜砂法處理1.5m深度，要求處理后的風(fēng)積細(xì)砂層壓實(shí)系數(shù)≥0.97，處理后的地基承載力值不小于150kPa。

該方案的不可取之處一是風(fēng)積細(xì)砂層貫穿整個(gè)場(chǎng)地，采用水墜砂法處理時(shí)耗水、耗電量大；二是該土層經(jīng)過(guò)第三方試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)，其壓實(shí)度系數(shù)最高達(dá)到0.91-0.92，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求；三是需在水墜砂法處理完成后進(jìn)行靜載試驗(yàn)，在不封底的情況下不具備可操作性，因砂層土質(zhì)的特性是在水的作用下砂粒之間由疏松變緊密，但隨著水分蒸發(fā)，又會(huì)回歸到結(jié)構(gòu)松散、堆積密度較小、力學(xué)性質(zhì)較差的狀態(tài)。為此，將其優(yōu)化為直接采用級(jí)配砂夾石換填的地基處理方案，方便施工且地基處理質(zhì)量得到了保證[3]。

（2）預(yù)應(yīng)力預(yù)制屋蓋的設(shè)計(jì)選型

通常污水處理廠使用的設(shè)備體型較大，需要安裝電動(dòng)懸掛橋式起重機(jī)來(lái)運(yùn)營(yíng)檢修，故結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常采用框架結(jié)構(gòu)，如內(nèi)部跨度較大時(shí)普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋無(wú)法滿足，需采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。

工程所在地地處邊疆，屬寒冷地區(qū)，冬季降雪量大，如采用鋼結(jié)構(gòu)，一要考慮雪荷載，二要考慮安裝吊車梁及電動(dòng)單梁懸掛橋式起重機(jī)的動(dòng)荷載，三是工業(yè)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的酸堿性腐蝕性水蒸汽對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。

通過(guò)考察周邊既有污水廠，了解不同設(shè)計(jì)方案的生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)成本后，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)屋蓋與預(yù)應(yīng)力預(yù)制屋蓋進(jìn)行比選，最終確定了部分建筑物采用預(yù)應(yīng)力預(yù)制屋蓋的方案。

3.3 污水處理單元優(yōu)化

（1）細(xì)格柵

污水經(jīng)粗格柵提升泵房處理后提升至細(xì)格柵處理單元，將繼續(xù)去除污水中剩余漂浮物，特別是絲帶狀漂浮物質(zhì)，確保后續(xù)污水處理系統(tǒng)能正常運(yùn)行。當(dāng)前格柵孔尺寸規(guī)格為5～10mm的回轉(zhuǎn)格柵，孔隙相對(duì)較大，為防止造成后續(xù)污水處理單元淤積，加重設(shè)備本身的磨損，可優(yōu)化選用尺寸4mm的細(xì)網(wǎng)板格柵。

（2）調(diào)節(jié)池、事故池

①優(yōu)化加設(shè)調(diào)節(jié)超越管道。正常來(lái)水時(shí)間段內(nèi)，進(jìn)水超越調(diào)節(jié)池，直接進(jìn)入后續(xù)水解酸化池體，節(jié)約調(diào)節(jié)池內(nèi)潛水泵用電能耗的同時(shí)降低了設(shè)備損耗率，也可通過(guò)增長(zhǎng)進(jìn)水超標(biāo)時(shí)間段或來(lái)水高峰期的調(diào)蓄空間，延長(zhǎng)處理系統(tǒng)事故檢修時(shí)的調(diào)蓄時(shí)間。

②進(jìn)入污水經(jīng)過(guò)格柵及沉砂處理工序以后，然后再流入事故池。此舉能降低事故池內(nèi)泥砂等淤積物堆積過(guò)多，避免對(duì)事故池內(nèi)排污泵正常運(yùn)行造成不利影響。

③通過(guò)在池底增設(shè)鼓風(fēng)曝氣裝置，能達(dá)到水質(zhì)和水量均衡，避免池體污水固體顆粒過(guò)度沉淀。

（3）水解酸化池

①池體內(nèi)通過(guò)增加半池放空管，在填料板下部設(shè)置放空管，確保在池體不完全放空的情況下進(jìn)行內(nèi)部修整。

②若池體內(nèi)排泥管標(biāo)高與池底持平且坡度較小或無(wú)坡度，易造成淤泥淤積，可在管口位置設(shè)置集水槽進(jìn)行優(yōu)化處理。

（4）AAO生物反應(yīng)池

①增加生物池放空管并對(duì)應(yīng)設(shè)置蝶閥，提升生物池由于檢修時(shí)放空，生化池重力傳輸接種活性污泥的時(shí)效及便捷性，減少過(guò)程減產(chǎn)時(shí)間。

②封閉式生物池結(jié)構(gòu)，使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易造成空氣支管位于水下軟連接部位破壞、脫節(jié)。為便于進(jìn)行檢修作業(yè)，通過(guò)優(yōu)化在氣管穿墻部位增開檢修人孔，方便檢修作業(yè)人員及檢修機(jī)具入內(nèi)；且有有效控制平衡臭氣收集過(guò)程因氣壓不平衡造成的水流波動(dòng)影響。

③AAO池體缺氧區(qū)域可將直角優(yōu)化成圓角，提升流水順暢的同時(shí)避免淤泥淤積。

3.4 電氣管線設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）電纜線路

降低電纜損耗往往是污水處理廠區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化重點(diǎn)。一般通過(guò)合理布置高低壓配電單體位置，使配電房靠近負(fù)荷中心，減少電纜用量。同時(shí)在污水處理廠區(qū)，包括鼓風(fēng)機(jī)、臭氧發(fā)生器等附屬大功率設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)可將配電房與鼓風(fēng)機(jī)房進(jìn)行“合體”布置。

（2）照明設(shè)備

污水處理廠區(qū)一般包括生產(chǎn)廠房、生產(chǎn)附屬用房及綜合辦公樓等。生產(chǎn)附屬用房（各類泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、加氯加藥間等）相對(duì)潮濕且空間大，應(yīng)選用金屬氯化物燈或彎桿式壁燈。所以，設(shè)計(jì)在滿足生產(chǎn)照明需求的前提下應(yīng)確保節(jié)能、合理、經(jīng)濟(jì)等特性。

4 EPC模式下設(shè)計(jì)管理思路

4.1 明確聯(lián)合體成員的責(zé)權(quán)利

聯(lián)合體協(xié)議中應(yīng)該協(xié)商明確各方的責(zé)權(quán)利，對(duì)于設(shè)計(jì)管控的重點(diǎn)內(nèi)容，如限額設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)周期節(jié)點(diǎn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化利益分配方式等做出明確的約定。鑒于EPC總承包模式無(wú)設(shè)計(jì)變更，設(shè)計(jì)變更或工程量變化都會(huì)對(duì)工程效益造成影響，只有形成利益與風(fēng)險(xiǎn)并存共擔(dān)的聯(lián)合體，才能從根本上調(diào)動(dòng)設(shè)計(jì)人員管理的積極性，在建造過(guò)程中配合并高質(zhì)量的完成設(shè)計(jì)優(yōu)化管理工作。

4.2 建立建設(shè)方和總承包商雙方的信任

互相信任是雙方合作共贏的基礎(chǔ)。在合同簽訂及談判階段，EPC總承包管理單位要做足充分的準(zhǔn)備工作，認(rèn)真了解項(xiàng)目擬采用的工藝標(biāo)準(zhǔn)、材料設(shè)備和工程造價(jià)的匹配度，取得建設(shè)單位信任，簽訂公平公正合理的EPC工程總承包合同，同時(shí)建造標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與整體造價(jià)協(xié)調(diào)，避免而工程造價(jià)無(wú)法滿足項(xiàng)目高標(biāo)準(zhǔn)需求的情況發(fā)生。

4.3 重視設(shè)計(jì)階段的黃金優(yōu)化期

EPC總承包單位應(yīng)盡量提前設(shè)計(jì)優(yōu)化管理，在設(shè)計(jì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或施工圖設(shè)計(jì)階段提早插入優(yōu)化工作?？偝邪鼏挝婚_展設(shè)計(jì)優(yōu)化不僅是設(shè)計(jì)與施工方之間的溝通協(xié)調(diào)，還需及時(shí)與投資建設(shè)單位溝通，并獲取認(rèn)可，必要時(shí)應(yīng)報(bào)住建單位及相關(guān)行政部門的審查審批，重視并控制設(shè)計(jì)時(shí)間成本，把握設(shè)計(jì)階段的黃金優(yōu)化期，做好與建設(shè)、行政等單位的溝通，避免低效、無(wú)效工作[4]。

4.4 控制工程造價(jià)不超概

總承包單位在設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)需要全盤考慮設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)工程造價(jià)的影響，對(duì)于增加工程造價(jià)較多的優(yōu)化項(xiàng)即使可以增加利潤(rùn)，但能否采用需要全面考量，看能否與其他降低造價(jià)的設(shè)計(jì)優(yōu)化項(xiàng)一道綜合評(píng)判，否則勢(shì)必增加項(xiàng)目超概風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 采取有效的激勵(lì)措施

總承包單位要制定有效的激勵(lì)制度，提高設(shè)計(jì)和施工人員對(duì)于設(shè)計(jì)優(yōu)化的積極性，除激勵(lì)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要人員外，對(duì)配合的其余人員也應(yīng)設(shè)置一定的獎(jiǎng)勵(lì)措施。獎(jiǎng)勵(lì)額度應(yīng)與優(yōu)化后產(chǎn)生的效益成正比。

5 結(jié)論和建議

隨著建筑行業(yè)的持續(xù)更新發(fā)展，EPC工程總承包模式在污水處理廠類項(xiàng)目中勢(shì)必成為主流，在投資方和建設(shè)行政主管部門控制投資和滿足工程使用功能的基調(diào)下，打造EPC模式下的設(shè)計(jì)管理核心競(jìng)爭(zhēng)力也必將成為企業(yè)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)路基。為此需要做到：

（1）構(gòu)建高效率的施工團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目總承包管理團(tuán)隊(duì)，要有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)人員和施工人員要有過(guò)硬的專業(yè)技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備及管理能力素養(yǎng)，在做好專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)的同時(shí)結(jié)合實(shí)際對(duì)制定人員培養(yǎng)計(jì)劃和合理調(diào)動(dòng)，以打造優(yōu)質(zhì)高效的項(xiàng)目總承包管理團(tuán)隊(duì)。

（2）EPC總承包項(xiàng)目往往含有固定總價(jià)和固定工期屬性，對(duì)設(shè)計(jì)和施工的要求較高，所以EPC總承包單位應(yīng)從項(xiàng)目的初設(shè)階段就納入設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，緊密結(jié)合設(shè)計(jì)和施工。

（3）工程總承包單位應(yīng)與建設(shè)投資方做好溝通工作，要求建設(shè)投資方牽頭協(xié)調(diào)與地方政府及各行政單位的關(guān)系，配合做好政策服務(wù)和前期三通一平、征地拆遷等相關(guān)工作，為施工的順利開展提供便利條件。