“數”說天津東郊污水處理廠設計
近日，中國建設科技集團所屬中國市政工程華北設計研究總院有限公司（以下簡稱“華北院”）設計的天津東郊污水處理廠及再生水廠遷建工程順利達標出水。該項目采用半地下式布置方式，是目前亞洲處理規模領先的半地下污水、再生水綜合處理工程。項目設計以“4項之最”樹立地下污水廠典范、“8項措施”貫徹“以人為本”主旨、“2項融合”創新服務周邊標桿、“4項科技”彰顯節能降耗優勢，為加快“五個現代化天津” 建設提供了有力保障。
▲項目鳥瞰圖
4 項之最
項目污水處理規模60萬m³/d，再生水處理規模10萬m³/d，處理規模為亞洲之最；
項目將污水和再生水處理單元集成建設并形成地下箱體，地下箱體單層面積為167900㎡，施工土方147萬m⊃3;，混凝土60萬m⊃3;，鋼筋9萬t，為亞洲之最；
污水處理出水達到天津市地方排放標準DB12/ 599-2015《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中A類標準要求，其出水各項污染物要求位居大規模半地下式污水廠之最；
為達到污水及再生水處理要求，全廠處理功能單元逾30項，主要工藝用電設備逾2400臺套，工藝管線超5.4萬延米，工藝單元及設備臺套數量亦為全國之最。
▲項目整體布置圖
8 項措施
1.三條大閘保進水安全，十三項舉措防水淹事故。進水量突然增大、雨水回灌、多級泵站出現聯動故障、部分處理單元突然斷電、運行人員出現操作失誤等因素均能引起地下式污水廠水淹事故。工程在進水端設計3條防護大閘，內部設計多重保障，加強多級泵站聯動、設置13處溢流出口、設置應急排放措施等13項舉措，保障運行安全；
2.源頭消減+終端處理+事故報警防有毒有害氣體危害。通過合理布局，減少空間死角，防止污泥發酵，減少毒害氣體產生，并通過合理的有毒有害氣體去除措施和針對性的儀表設施保障運行人員安全；
3.全面分析+模擬論證+重點設防確保消防安全。立足地下式污水廠可燃物分析，合理確定消防分區及消防疏散方案，并針對重點地區重點設防，加強消防泵站、高位水箱、氣體滅火裝置及電氣火災監控系統、自動滅火系統等設施設置。采用特定軟件模擬火災場景，以不同火災位置分析火災增長速率和人員疏散路線，保障消防安全；
4.一區一策+多線結合保箱體環境“風清氣正”。不同部位選取不同的送排風方式及換氣次數，對環境較差的預處理、污泥處理車間等采取負壓排風，對變電站、控制室等采取正壓送風、排風及防排煙除臭等多項措施，保證氣流通暢，打造健康舒適的操作環境；
5.智慧工廠+智能運行實現安全高效、無人值守。項目按照工業4.0和工業互聯網的先進理念進行設計，采用先進的信息化、智能化和自動化技術相互融合，建設高度現代化智能綜合監管平臺，以信息采集交互、數據倉庫、應用支撐平臺和業務應用模塊四個總體框架實現“無人化”值守運行為總目標的設計控制；
6.項目采取自然采光及智能照明有效結合的采光方案；
7.設備安裝、檢修，人員巡檢及參觀規劃等多頭并舉的交通布置方案；
8.多重保障的供電安全方案。
▲項目箱體內部環境
▲處理設施布局圖
▲項目除臭及通風系統
2 項融合
1.污水處理廠與南淀郊野公園深度融合。項目建設地點位于南淀郊野公園內，總體設計以水為核心，充分貫徹文化策略、科技策略和生態策略整體要求，按照水之源、水之緣、水之圓的景觀構架實現污水廠與郊野公園的景觀融合，真正實現綠色生態、服務周邊的良好環境效應；
2.箱體布置與用地條件有效融合。項目充分結合用地形狀，通過地形處理化解污水處理廠頂部和底部的高差。根據場地進深的不同形成不同坡度場地空間，其不同坡度場地又被賦予不同公園主題，既滿足了景觀需求，又最大化降低了投資和運維管理難度。
▲項目景觀設計定位
4 項科技
1.結構優化模擬降低工程投資。項目設計基于對箱體長、寬、埋深及結構單價參數建立多元方程組，并迭代求解獲取最優工程造價，從而大幅度減少項目投資；
2.工藝智慧化管控節省運行費用。項目工藝智能優化控制系統采用前饋追蹤實時控制原理，在實時計算出動態目標控制值后反饋至生物池現場設備及控制子系統（包括生物池曝氣子系統、污泥內外回流設備、碳源及除磷投加設備等），實現對生物處理過程智能化自動控制，進而在保證出水穩定達標的基礎上，達到節能減排目標；
3.多項海綿設施實現水資源綜合利用。項目融入低影響開發設計理念，實施透水鋪裝、雨水花園、生態植草溝、人工濕地、多功能調蓄水體等多項技術措施，對場區內降雨進行綜合收集利用，采取初期雨水棄流、調節池等技術措施對外部降雨進行生態化處理，從而實現海綿城市控制目標；
4.新型設計手段應用確保系統優化。污水處理工藝涉及過程復雜，傳統設計手段難以精準把握過程控制。項目采用二級處理仿真模擬技術優化生物處理段設計參數；采用BIM技術提高工程整體布局合理性，增強圖紙呈現力；采用流體力學仿真對構筑物布置形式和流態進行模擬分析，確保運行穩定性；采用Matlab GUI及FLUENT軟件模擬通風、除臭等系統實際流態，校核阻力平衡，保證最佳運行效果。
▲項目BIM模型圖
多重保障助力項目設計乘風破浪
截至目前，華北院承擔設計的大中型地埋式污水廠處理規模逾420萬m⊃3;/d，居同行業首位。近年來，華北院在設計中以創新驅動發展、以情懷激發熱情、以技術保障質量、以黨群共建加強責任，多重保障助力地埋式污水廠設計業務突飛猛進發展，技術團隊關注工程與城市生態和未來華北院發展的交融共生，努力勾畫我國污水處理工程未來可持續發展形態。
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