节能高效的城市净水厂设计案例

张玉珠，仲崇军

（北京市市政工程设计研究总院有限公司广东分院，广东广州 510060）

0 引言

污水处理厂作为水资源社会循环的重要组成部分，因为其工作性质因素在城市建设过程中常常面临征地难、落地难等问题。随着人民生活水平的提高和城市化的不断深入，污水处理系统建设也从被动转化为主动，从粗放盲目转化为精细规划，寻求前瞻性、创新性和城市友好性的新角色。面对人民群众对城市基础设施认识的转变，污水处理厂等项目也应结合自身实际探索高效、节能、服务型道路，也是做好碳达峰、碳中和工作的一部分。

1 概况

临平净水厂位于浙江省北部余杭区，是杭州主城区东面及北面的门户。项目建设之初临平副城没有配套的城市污水处理厂，现状污水排入杭州七格污水厂进行处理，目前七格污水厂已超负荷运行，无法解决临平副城的污水处理问题。

原项目由于涉及房屋拆迁协调难度大，用地问题最终未能落实，按照“节约土地资源、优化选址方案”的原则，重新论证后确定选用全地埋式布置，一期建设规模20 万t/d，污水处理工艺采用“水解池+多点进水倒置A/A/O 工艺+高效沉淀池+纤维滤池工艺”，出水标准执行国家一级A 标准，污泥处理采用离心脱水后半干化处理用作建材，如图1、图2 所示。

图1 工艺流程

图2 高程布置

2 集约化设计

（1）集约化模块化布置：各构筑物之间通过渠道有机连接，减少占地，降低水头损失（主体工艺水头损失仅3.1m），节地节能。

（2）鼓风机房布置在生化池上方，充分利用空间：一方面占地省，土建开挖面省；另一方面鼓风机房靠近好养区和膜区，减小风管长度及风机风压，节约运行能耗（项目占地指标0.247m2用地/m3污水）。

（3）尾水结合景观瀑布：即做到尾水的绝对安全排放，又兼顾尾水的景观展示功能。

3 精确曝气控制系统

精确曝气控制系统是运用阀门开度最大化控制理论，实现智能曝气的技术，实践中可大大降低处理能耗。

运营过程中根据污水厂实际进水负荷的变化及各控制单元溶解氧运行水平的需求，通过对鼓风机总风量的调节及与流量调节阀门的联动，及时准确地分配与控制生物反应池的气量，以达到溶解氧稳定控制的需求，使生物池各反应段高效稳定运行，同时达到节能降耗的目的，如图3 所示。

图3 精确曝气系统控制原理

4 绿色照明技术

本工程设计采用光导照明系统，在充分利用日光的情况下实现地下空间白天零能耗的绿色照明。

本工程地下厂区部分，在负一层顶板采用绿色环保的光导照明系统，该系统以室外自然光为光源，通过特殊的传输装置高效地将光线导入室内场所，得到由自然光带来的理想地下空间照明效果，是一种绿色健康、节能环保的新型照明装置，如图4 所示。

图4 室外采光器和光导生产车间照明

5 臭气处理技术

（1）预处理间、脱水机房、装泥间、料仓间等经常有人员操作的高浓度臭气区域，采用生物除臭、离子除臭结合的方式设计，保证厂内空气洁净、厂外达标排放。

（2）水解池、生化处理池、MBR 膜池的水面空间，为高浓度臭气区域，无人员进入，采用生物除臭方式集中处理，达标排放。

（3）水解区、生化处理区、MBR 膜区的人工操作段大空间，为低浓度臭气区域，采用活性炭吸附除臭方式集中处理，达标排放。

（4）尾气排放塔加设活性碳吸附除臭装置，应对生物除臭设备故障工况。

6 水源热泵技术

污水厂处理后达标的尾水通常就近排放水体，如结合水源热泵技术，可将源源不断的尾水利用起来作为可再生能源，实现污水综合利用，为厂区供热、制冷。

利用污水厂尾水的水源热泵系统能效高、成本低、安全可靠，厂区采暖、供冷等运营成本降低显著。本工程设计温差6~8℃，设计水量约32t/h，采用冬季供热与夏季制冷共用的循环水泵工况，水厂出水规模完全能够满足设计所需的水量。

7 城市之窗

为实现土地集约利用，破除“邻避效应”，厂区利用高铁和高速闸道内的“围岛”全地埋设计，地面部分建设成为江南园林式的湿地公园，为市民提供休憩娱乐、运动休闲的场所，同时作为水资源保护宣传基地，已成为余杭区的文化图腾，如图5 所示。

图5 临平净水厂

8 结语

通过厂区布局形式、水源热泵、精确曝气和绿色照明等技术的运用，将节能降耗、集约化和碳中和的思维模式体现在设计细节中，总量核减与潜能开发两条路并行，大大降低水厂建设运营成本，实现高效、节能、环境适配性高的城市污水处理厂解决方案。临平净水厂的尝试，尤其是针对城市中征地难、落地难的市政配套项目，做出很好的示范。