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绿色市政设计在洋湖再生水厂的应用

来源:中国市政工程企业协会

洋湖再生水厂工程地处洋湖垸湿地公园,位于洋湖大道以南,靳江河以东,总设计规模12.0万m³/d,一期设计规模为4.0万m³/d,二期设计规模为8.0万m³/d。

污水处理厂承担了二环线、坪塘大道、白鹤天池以南含浦组团内的污水,纳污面积50km²,规划人口约50万人。

一期设计出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标,同时满足再生利用景观用水及再生利用杂用水水质标准。

处理后的尾水进入洋湖湿地公园后进行再生利用,既保证了湿地公园的水景,又充分利用了湿地公园的自净功能以减少厂区能耗。实现了省内污水处理厂首例“零排放”,真正实现了节约水资源的目的。

而二期工程设计出水水质进一步提高,在一期工程的基础上还需满足Ⅳ类地表水水质标准。

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工艺流程

针对本工程进出水水质,工程采用的工艺路线为:预处理+二级生化工艺(具有回流污泥反硝化、强化除磷脱氮功能的MSBR工艺)+微絮凝过滤+人工湿地+消毒,整体工艺路线经济合理,稳妥可靠,可使出水水质稳定达标。目前,洋湖再生水厂出水水质可达地表准四类标准。

▲ 污水处理厂工艺流程图

设计理念

全生命周期的绿色市政主要以“节能”为重点,满足可持续发展与生态原则的绿色设计,一定要对功能、技术、经济等传统设计因素与节能、生态环保、健康等可持续设计因素进行综合考虑。

本工程设计理念有以下四点:

一、“全生命周期成本” 理念:

洋湖再生水厂工程不但考虑初期建设投入,还要考虑后期运营和维护;不但考虑项目本身的投资成本,还要考虑项目附带的社会成本和环境成本,确保建成后长时期都能产生良好的社会经济效益。

同时,项目设置了较高的出水水质标准,使污水处理与再生利用能够充分结合,避免了处理设施的重复建设和浪费,前瞻性的总体方案既保证了出水效果,又减少了工程总体投资,节能、节地、节材,绿色环保,实现水资源循环利用。

二、“绿色市政” 理念:

洋湖再生水厂二期建筑风格上保持与一期建筑相一致,其风格生态环保。

建筑设计充分考虑到了建筑群体与周围环境及洋湖湿地公园的协调统一,主体建筑采用 “地景式”处理方式,建筑形体模拟自然丘陵形态,模糊了墙体、屋面等建筑构件与基地的界限,同时采用种植屋面,屋面绿化与场地内部绿化融为一体,弱化厂区建筑体量,最大限度的减少厂区建筑对湿地公园景观的影响,实现了建筑与环境的和谐共生。

三、“海绵城市” 理念:

整个厂区LID设施紧密结合,统一考虑绿化,整个厂区道路及雨水排放系统按照低影响开发的海绵城市标准设计,打造园林式再生水厂,二期绿化率达48.36%,其乡土植物占全部植物种类的比例≥70%。

厂区办公楼前及南面绿地设计为下沉式绿地,采用模拟自然的方式来增加径流时间、年径流总量控制率和径流污染负荷控制率,以此削减径流峰值,起到对雨水的调蓄作用。

所有雨水口设置在绿化带以内,雨水管网中设置雨水收集池,下雨时厂区雨水汇流进入绿化,部分雨水下渗,部分雨水通过盲管收集进入雨水集水池,对雨水进行一定的调蓄利用。

厂区道路两侧设置平缘石和植草沟,道路径流分散汇入植草沟,植草沟内设置滤水层、渗水管,汇入植草沟的雨水,向下经滤水层净化后,通过渗水管横向传输至雨水井。

停车场按照生态式停车场设计,在主入口左侧设计18个生态停车位,采用嵌草植草砖透水材料,两车位间用花岗岩铺装隔离,并设计高大乔木形式林荫。

四、“智慧水务” 理念:

建立再生水厂专家数据库,实现再生水厂精细化运行管理。

设置数据安全保障体系,采取实时备份、异地备份等方式切实保障再生水厂数据安全。

形成完整的污水处理全过程水质在线监测链,通过实时监测到的水质参数指导水处理工艺的调试运行,在运行过程中实现节能降耗。

实现对污水处理厂水质的可视化管理,让管理者随时可以实时了解到污水处理厂的运行状况,提高管理效率,减少管理成本,打造智慧厂区,通过自控集成设计,打造全方位的智慧水务体系。

设计特点及亮点

一、出水水质高标准、高要求

本污水处理厂的设计积极引入了绿色市政理念。尾水全部考虑再生利用作为城市杂用水和景观回用水,从而实现了节约水资源、环境友好的目的。

另一方面,由于污水厂出水水质标准较高(地表准四类标准),该工程投产后的运行效果明显优于同期建设的污水处理厂,前瞻性的总体方案既保证了出水效果,又减少了提标改造的投资。

二、与湿地公园和谐共存

考虑到坪塘污水处理厂与洋湖湿地公园距离仅0.3km左右,污水厂的总体方案设计充分考虑了与湿地公园的有效结合,处理后的尾水进入湿地公园。既保证了湿地公园的补水,又充分利用了湿地公园的自净功能以减少厂区能耗,人工强化与自然处理的结合保证了出水的长期稳定。

而且,厂区与湿地公园共同组成了一道风景线,为市民提供了一处欣赏景观、娱乐休闲的景点。

三、绿色建筑设计

在满足工艺要求的前提下,做到建筑形体方正,体型系数小,有利于节材节能,方案初期采用了软件模拟建筑的采光热辐射等情况,并对以此为依据对平面功能与立面形式作出优化,投入使用后主要建筑冬暖夏凉,特别是办公楼在南方炎热的夏季在无任何电耗的情况下可以保证温度比室外明显减低,节能减排的效果明显,达到了运行维护成本低,效果好的社会效益。

▲洋湖再生水厂数据分析图

▲厂区综合楼实景

四、绿色景观设计

本工程设计贯彻了“海绵城市”、“生态园林”和“绿色市政”的理念,采取了绿化屋面、下沉绿地、垂直绿化、林荫车场等一系列设计,将厂区打造为美观、生态、人与自然充分融合的场所。

厂区与湿地公园有效结合。整个建筑群融入在厂区大面积的绿化、周边洋湖湿地公园的水面和蓝天白云中,极具韵律感。

▲厂区人工湿地实景

五、电气自控节能设计

变、配电等主要电气设备采用先进的高、低压变、配电柜,变压器选用节能型SC11型环氧树脂干式变压器;自工程投运以来,主要电气设备运行安全、稳定、可靠,电气设备故障率少,有效保证了污水处理厂及中水回用工程安全稳定运行。

其次,变、配电间设置在工程用电负荷中心;采用无功功率补偿、调节谐波措施,提高供电系统的功率因数;利用变频调速,对大功率风机电机进行变频调速节能控制;通过PLC自控系统进行监测、控制、管理,各种工艺设备可根据水质、水位、水量的变化自动调节工艺设备运行时间和台数,使系统处于最佳运行状态,工作效率有了很大提高。

工程效益

一、经济指标

污水处理厂二期概算总投资为24922.50万元,单位水量投资为3125元/m³,低于国内类似项目的平均水平;单位用地指标为0.47/(m³/d),不到《城市污水处理工程项目建设标准》建表[2001]77号中关于采用二级生化+深度处理工艺的污水处理厂建设用地标准(1.2~0.95)的50%;单位耗电仅为0.269kW•h/ m³,远低于国内类似项目0.306kW•h/ m³平均指标标准(一级A标)。

二、社会环境效益

全面贯彻绿色建筑、海绵城市等低碳、绿色、循环理念,项目与周边环境及湿地公园共同组成一道亮丽的风景线,为市民提供了一处欣赏景观、娱乐休闲的景点,实现了良好的社会效益。

二期工程的建设将促成洋湖自然湿地的提质,通过种植沉水植物等措施,完善湿地的生态系统,保护公园的生态环境,实现了良好的环境效益。

设计创新

一、理念创新

坚持全生命周期成本理念,融入绿色建筑、海绵城市等低碳、绿色、循环理念,以及智慧水务理念,进行高标准的设计,实现了项目与周边环境的和谐共生。

二、处理工艺创新

处理工艺创新,采用集生化反应与泥水分离于一体、强化脱氮效果的五段式MSBR工艺作为二级生化工艺,采用微絮凝过滤代替传统的高效沉淀+过滤,并同时具有反硝化功能,处理工艺先进高效,投资省,运行成本低,并实现污水处理与再生利用的结合与统一。

三、绿色建筑创新

建筑设计充分考虑到了建筑群体与周围环境及洋湖湿地公园的协调统一,采用 “地景式”处理方式,按照一星绿建标准设计,采用种植屋面,外墙垂直绿化,建筑绿化与场地内部绿化融为一体,实现建筑与环境的和谐共生。该污水处理厂实现了一星建筑设计。

四、景观设计创新

景观设计贯彻低影响开发的海绵城市理念,采用了绿化屋面、下沉绿地、垂直绿化、生态停车场等一系列设计,将厂区打造为美观、生态、人与自然充分融合的场所。

总 结

洋湖再生水厂项目设计充分考虑污水处理厂的特殊位置,以及场地周边环境,并依托先导区两型社会的建设和上层规划定位,合理确定工艺路线及工程总体布局,贯彻了绿色建筑、海绵城市等低碳、绿色、循环理念,体现了智慧水务、项目全生命周期理念。

项目建成后将产生良好的经济效益及社会环境效益,充分满足了“绿色市政”标准的要求。


肖楚汉 HD市政工程研究设计院

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