節能高效的城市凈水廠設計案例

張玉珠，仲崇軍

（北京市市政工程設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的重要組成部分，因為其工作性質因素在城市建設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，污水處理系統建設也從被動轉化為主動，從粗放盲目轉化為精細規劃，尋求前瞻性、創新性和城市友好性的新角色。面對人民群眾對城市基礎設施認識的轉變，污水處理廠等項目也應結合自身實際探索高效、節能、服務型道路，也是做好碳達峰、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，是杭州主城區東面及北面的門戶。項目建設之初臨平副城沒有配套的城市污水處理廠，現狀污水排入杭州七格污水廠進行處理，目前七格污水廠已超負荷運行，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調難度大，用地問題最終未能落實，按照“節約土地資源、優化選址方案”的原則，重新論證后確定選用全地埋式布置，一期建設規模20 萬t/d，污水處理工藝采用“水解池+多點進水倒置A/A/O 工藝+高效沉淀池+纖維濾池工藝”，出水標準執行國家一級A 標準，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 集約化設計

（1）集約化模塊化布置：各構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），節地節能。

（2）鼓風機房布置在生化池上方，充分利用空間：一方面占地省，土建開挖面省；另一方面鼓風機房靠近好養區和膜區，減小風管長度及風機風壓，節約運行能耗（項目占地指標0.247m2用地/m3污水）。

（3）尾水結合景觀瀑布：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

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

運營過程中根據污水廠實際進水負荷的變化及各控制單元溶解氧運行水平的需求，通過對鼓風機總風量的調節及與流量調節閥門的聯動，及時準確地分配與控制生物反應池的氣量，以達到溶解氧穩定控制的需求，使生物池各反應段高效穩定運行，同時達到節能降耗的目的，如圖3 所示。

圖3 精確曝氣系統控制原理

4 綠色照明技術

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

本工程地下廠區部分，在負一層頂板采用綠色環保的光導照明系統，該系統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入室內場所，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、節能環保的新型照明裝置，如圖4 所示。

圖4 室外采光器和光導生產車間照明

5 臭氣處理技術

（1）預處理間、脫水機房、裝泥間、料倉間等經常有人員操作的高濃度臭氣區域，采用生物除臭、離子除臭結合的方式設計，保證廠內空氣潔凈、廠外達標排放。

（2）水解池、生化處理池、MBR 膜池的水面空間，為高濃度臭氣區域，無人員進入，采用生物除臭方式集中處理，達標排放。

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

（4）尾氣排放塔加設活性碳吸附除臭裝置，應對生物除臭設備故障工況。

6 水源熱泵技術

污水廠處理后達標的尾水通常就近排放水體，如結合水源熱泵技術，可將源源不斷的尾水利用起來作為可再生能源，實現污水綜合利用，為廠區供熱、制冷。

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

7 城市之窗

為實現土地集約利用，破除“鄰避效應”，廠區利用高鐵和高速閘道內的“圍島”全地埋設計，地面部分建設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宣傳基地，已成為余杭區的文化圖騰，如圖5 所示。

圖5 臨平凈水廠

8 結語

通過廠區布局形式、水源熱泵、精確曝氣和綠色照明等技術的運用，將節能降耗、集約化和碳中和的思維模式體現在設計細節中，總量核減與潛能開發兩條路并行，大大降低水廠建設運營成本，實現高效、節能、環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。