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下沉式设计将北京碧水再生水厂打造成“生态综合体”
《中国给水排水》 侯锋 / 时间:2017-08-23 06:43:19

  据中国环保在线2017年8月22日讯 为了满足越来越严格的用水需求,北京碧水下沉式再生水厂进行了一系列的提标改造。目前,该厂主处理工艺采用三级AO工艺,通过模式创新,将污水厂的“负价值”转换为“正价值”,打造了以下沉式再生水厂为核心的新型“生态综合体”。
  北京碧水下沉式再生水厂为北京城市副中心水环境治理的核心项目,采取PPP模式,在原地上厂厂址内新建一座全封闭下沉式再生水厂,占地面积仅为原厂的1/3。新建碧水下沉式再生水厂处理规模从10万立方米/日提升至18万立方米/日,采用多级AO工艺、双层矩形平流沉淀池、高效沉淀+超滤深度处理、污泥低温风冷干化及高效生物除臭等先进处理技术,出水水质由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准提升至北京市地方标准《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890-2012)的B级标准。同时,该厂结合地上景观与市政设施的建设,打造集水质净化、生态景观、休闲运动和科普教育于一体的城市生态综合体。
  现状及升级改造概述
  北京碧水污水处理厂建于2002年,位于城市副中心通州区内,采用地上建筑形式,距副中心核心区仅2.2公里,是区内最大的污水处理厂,服务人口70万,承担着通州区84%的污水处理任务。该厂采用美国深池曝气污水处理技术,存在占地面积大,动力费用高等缺陷。全厂占地面积23公顷,设计处理规模为10万立方米/日,设计出水标准为GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。
  随着城市发展,该厂的实际处理水量逐渐上升,与此同时,北京市污水处理厂排放标准也日益严格,碧水污水处理厂的处理规模与出水水质已远不能满足城市副中心对环境质量提升与高品质再生水利用的需求。同时,臭气、噪声等问题严重影响着周边居民正常生活,也限制了周边区域的发展,碧水污水处理厂提标改造与扩建工作迫在眉睫。
  碧水再生水厂升级改造工程
  碧水再生水厂升级改造工程采用PPP模式,结合现状污水量及未来污水产量预测结果,提标扩容后的碧水再生水厂处理规模为从10万立方米/日增加至18万立方米/日,出水排放标准从GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准提升至北京市地方标准DB11/890-2012《城镇污水处理厂水污染物排放标准》B级标准。
  由于原有碧水污水处理厂已处于城市建成区内,周边无可用预留用地,因此升级改造工程需在原厂址进行,同时还需保证改造过程中原厂正常运行且出水稳定达标排放。为满足上述要求,改造后的碧水再生水厂采用下沉式形式,占地仅7.3公顷,约为原厂的1/3。
  在原厂旁新建碧水下沉式再生水厂,历时仅12个月完成主体工程建设。本工程是国内同等规模实施难度最大、出水标准最高、建设速度最快的污水处理厂改扩建项目。新厂建成后,原厂即停止运行。该厂升级改造前后主要指标对比如表1所示。


表1 碧水再生水厂升级改造前后主要指标对比

表1 碧水再生水厂升级改造前后主要指标对比


  碧水再生水厂主处理工艺采用三级AO工艺,深度处理采用高效沉淀+超滤+紫外消毒工艺,出水中8万立方米/日作为再生水回用,另外10万立方米/日作为河道补给水源。污泥处理采用低温风冷干化,污泥处理量为200吨/日(含水率80%)。另外,该厂采用生物除臭技术,最大程度控制臭气排放,符合GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中大气污染物排放的一级标准。工艺流程如图所示。


下沉式设计将北京碧水再生水厂打造成“生态综合体”


  “生态综合体”是由自然生态系统、人类系统、社会系统、居住系统和支撑系统五大要素,通过系统的组合构筑在一个特定区域的人居环境体系。在此体系中,突出强调了自然生态与人类生活的和谐统一。传统地上污水处理厂因臭味和噪声等问题,严重降低周边区域的利用价值,不符合城市生态综合体的理念。碧水下沉式再生水厂通过模式创新,将污水处理设施与地上生态环境有机结合,将污水厂的“负价值”转换为“正价值”,打造以下沉式再生水厂为核心的新型“生态综合体”。
  生态综合体的建设原则
  针对城市建成区内和建成区外的不同功能,下沉式再生水厂地上区域的功能设计也有所区别。城市建成区内再生水厂的地上部分应承接服务城市内部周边区域的功能,为周边居民和游客提供公共空间,强调其社区友好性,注重居住、商业与旅游区的互补和缝合,将其打造成集下沉式再生水厂、市政基础设施、商业街区、主题公园、相关科技展馆及公益体育于一体的综合体。
  而城市建成区外下沉式再生水厂的地上部分,因地域面积相对较大,适宜打造为环境优美的湿地公园和素质拓展为主的景观,为居民及游客提供旅游场所的同时,还能够进一步提升水质。设计应强调与周边用地功能的和谐,充分利用当地环境优势,突出生态内涵;需构造公共景观空间和活动空间,让游人在行为与视觉上参与其中,乐在其中,同时应关注一定的经济效益。
  碧水生态综合体的建设
  碧水生态综合体区域北临梨园南街,西侧为临河里路,南侧为砖厂北街,东北至六环西辅路,综合总面积约56.6公顷,其中心区域用于建设学问休闲区,周边区域用于建设人工湿地区。
  学问休闲区包括儿童游乐区、运动休闲区、林下植物观赏区、疏林草坡休闲区和生态景观湖。在该休闲区建设水环境科技创新基地,集水环境科普教育、科技创新高地和成果转化平台于一体,为北京市水环境治理提供科技支撑的同时,兼具市政基础设施等功能,与周边居住、工商业和旅游功能区实现互补。
  在休闲区的周边范围建设人工湿地区:潜流湿地通过植物根系和填料层中生物膜的作用,有效去除水中的COD、SS和重金属等污染物;表流湿地与潜流湿地联通,在丰富地表景观的同时进一步提高了尾水深度净化程度。
  碧水生态综合体的建设主要体现为以下三方面:


碧水生态综合体物质、能量及信息循环示意图

碧水生态综合体物质、能量及信息循环示意图


  (1)物质循环
  碧水再生水厂再生水产量为8万立方米/日,可供厂区及地上建筑使用;另外10万立方米/日作为河道补给水源,其中潜流湿地过滤5万立方米/日,2万立方米/日可用于湖区补水,3万立方米/日可用于政府景观用水。同时,根据海绵城市理念,生态综合体总面积全部作为城市生态蓄水排洪湿地,用于缓解城市短时间积水问题。另外,碧水下沉式再生水厂产生的污泥经无害化、稳定化处理后,可作为园林土壤改良剂等进行资源化利用。这充分体现了水与污泥在生态综合体中的循环利用。
  (2)能量利用
  碧水下沉式再生水厂采用水源热泵技术,不仅满足厂区内的制冷与采暖需求,还可为地上建筑供给能量,实现了生态综合体中能量的循环。同时,碧水再生水厂通过合理设计充分利用自然采光,从而可节省厂区照明用电。
  (3)信息传递
  在该区域建设环境物联网,根据人类活动和自然变化制定应急机制,通过调控厂内各处理系统进而调整污水处理量、尾水补给量、中水回用量等指标,实现信息的传递互联。
  通过下沉式再生水厂以及地上空间内湿地、科普基地和人文景观等建设,构建了碧水生态综合体的物质循环、能量利用和信息传递,不仅有效利用了下沉式再生水厂高品质出水、污泥和能源产出,并且与周边居住、工商业和旅游功能区互补,实现环境友好型、土地节约型、资源利用型的城市新型再生水厂建设。
  编辑概况:
  侯锋,中国水环境集团董事长兼总裁,研究员,国家环保部、财政部等部委特聘环境专家和PPP专家。曾任国家城市污水处理及资源化工程技术研究中心主任,北京市再生水水质安全保障工程技术研究中心主任,2016年度中国经济论坛创新榜样。曾获两届中国两弹元勋邓稼先青年科技进步奖,在城市污水处理及资源化、水环境治理方面拥有20余项专有专利技术。从事环保行业近三十年,主持BOT、TOT、PPP等项目200余项,包括马来西亚潘岱、北京碧水、上海嘉定、贵阳青山等一批国内外标杆性的下沉式再生水厂,以及贵阳南明河流域、大理环洱海湖泊、广安区域水环境治理等多个极具影响力的国家水环境治理PPP示范项目。

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