“数”说天津东郊污水处理厂设计
近日，中国建设科技集团所属中国市政工程华北设计研究总院有限公司（以下简称“华北院”）设计的天津东郊污水处理厂及再生水厂迁建工程顺利达标出水。该项目采用半地下式布置方式，是目前亚洲处理规模领先的半地下污水、再生水综合处理工程。项目设计以“4项之最”树立地下污水厂典范、“8项措施”贯彻“以人为本”主旨、“2项融合”创新服务周边标杆、“4项科技”彰显节能降耗优势，为加快“五个现代化天津” 建设提供了有力保障。
▲项目鸟瞰图
4 项之最
项目污水处理规模60万m³/d，再生水处理规模10万m³/d，处理规模为亚洲之最；
项目将污水和再生水处理单元集成建设并形成地下箱体，地下箱体单层面积为167900㎡，施工土方147万m⊃3;，混凝土60万m⊃3;，钢筋9万t，为亚洲之最；
污水处理出水达到天津市地方排放标准DB12/ 599-2015《城镇污水处理厂污染物排放标准》中A类标准要求，其出水各项污染物要求位居大规模半地下式污水厂之最；
为达到污水及再生水处理要求，全厂处理功能单元逾30项，主要工艺用电设备逾2400台套，工艺管线超5.4万延米，工艺单元及设备台套数量亦为全国之最。
▲项目整体布置图
8 项措施
1.三条大闸保进水安全，十三项举措防水淹事故。进水量突然增大、雨水回灌、多级泵站出现联动故障、部分处理单元突然断电、运行人员出现操作失误等因素均能引起地下式污水厂水淹事故。工程在进水端设计3条防护大闸，内部设计多重保障，加强多级泵站联动、设置13处溢流出口、设置应急排放措施等13项举措，保障运行安全；
2.源头消减+终端处理+事故报警防有毒有害气体危害。通过合理布局，减少空间死角，防止污泥发酵，减少毒害气体产生，并通过合理的有毒有害气体去除措施和针对性的仪表设施保障运行人员安全；
3.全面分析+模拟论证+重点设防确保消防安全。立足地下式污水厂可燃物分析，合理确定消防分区及消防疏散方案，并针对重点地区重点设防，加强消防泵站、高位水箱、气体灭火装置及电气火灾监控系统、自动灭火系统等设施设置。采用特定软件模拟火灾场景，以不同火灾位置分析火灾增长速率和人员疏散路线，保障消防安全；
4.一区一策+多线结合保箱体环境“风清气正”。不同部位选取不同的送排风方式及换气次数，对环境较差的预处理、污泥处理车间等采取负压排风，对变电站、控制室等采取正压送风、排风及防排烟除臭等多项措施，保证气流通畅，打造健康舒适的操作环境；
5.智慧工厂+智能运行实现安全高效、无人值守。项目按照工业4.0和工业互联网的先进理念进行设计，采用先进的信息化、智能化和自动化技术相互融合，建设高度现代化智能综合监管平台，以信息采集交互、数据仓库、应用支撑平台和业务应用模块四个总体框架实现“无人化”值守运行为总目标的设计控制；
6.项目采取自然采光及智能照明有效结合的采光方案；
7.设备安装、检修，人员巡检及参观规划等多头并举的交通布置方案；
8.多重保障的供电安全方案。
▲项目箱体内部环境
▲处理设施布局图
▲项目除臭及通风系统
2 项融合
1.污水处理厂与南淀郊野公园深度融合。项目建设地点位于南淀郊野公园内，总体设计以水为核心，充分贯彻文化策略、科技策略和生态策略整体要求，按照水之源、水之缘、水之圆的景观构架实现污水厂与郊野公园的景观融合，真正实现绿色生态、服务周边的良好环境效应；
2.箱体布置与用地条件有效融合。项目充分结合用地形状，通过地形处理化解污水处理厂顶部和底部的高差。根据场地进深的不同形成不同坡度场地空间，其不同坡度场地又被赋予不同公园主题，既满足了景观需求，又最大化降低了投资和运维管理难度。
▲项目景观设计定位
4 项科技
1.结构优化模拟降低工程投资。项目设计基于对箱体长、宽、埋深及结构单价参数建立多元方程组，并迭代求解获取最优工程造价，从而大幅度减少项目投资；
2.工艺智慧化管控节省运行费用。项目工艺智能优化控制系统采用前馈追踪实时控制原理，在实时计算出动态目标控制值后反馈至生物池现场设备及控制子系统（包括生物池曝气子系统、污泥内外回流设备、碳源及除磷投加设备等），实现对生物处理过程智能化自动控制，进而在保证出水稳定达标的基础上，达到节能减排目标；
3.多项海绵设施实现水资源综合利用。项目融入低影响开发设计理念，实施透水铺装、雨水花园、生态植草沟、人工湿地、多功能调蓄水体等多项技术措施，对场区内降雨进行综合收集利用，采取初期雨水弃流、调节池等技术措施对外部降雨进行生态化处理，从而实现海绵城市控制目标；
4.新型设计手段应用确保系统优化。污水处理工艺涉及过程复杂，传统设计手段难以精准把握过程控制。项目采用二级处理仿真模拟技术优化生物处理段设计参数；采用BIM技术提高工程整体布局合理性，增强图纸呈现力；采用流体力学仿真对构筑物布置形式和流态进行模拟分析，确保运行稳定性；采用Matlab GUI及FLUENT软件模拟通风、除臭等系统实际流态，校核阻力平衡，保证最佳运行效果。
▲项目BIM模型图
多重保障助力项目设计乘风破浪
截至目前，华北院承担设计的大中型地埋式污水厂处理规模逾420万m⊃3;/d，居同行业首位。近年来，华北院在设计中以创新驱动发展、以情怀激发热情、以技术保障质量、以党群共建加强责任，多重保障助力地埋式污水厂设计业务突飞猛进发展，技术团队关注工程与城市生态和未来华北院发展的交融共生，努力勾画我国污水处理工程未来可持续发展形态。
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