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文檔簡介
CECSXXX:2016
中國工程建設協會標準
城鎮污水處理廠節地技術導則
Technicalguidelineforfootprintreductioninmunicipal
wastewatertreatmentplant
征求意見稿
20XX-XX-XX發布20XX-XX-XX實施
1總則
1.1編制目的
為滿足城鎮污水處理廠建設節約用地和減小對周邊環境影響的
需求,綜合考慮節約用地與處理效果、建設費用、運行成本、維護管
理、建設方式之間的制衡關系,實現城鎮污水處理廠建設的節地效果、
經濟效益、社會效益、環境效益的綜合最優,制定本導則。
1.2適用范圍
本導則適用于城鎮污水處理廠的新建、擴建和改建,同類型項目
可參考使用。
1.3指導思想
本導則的指導思想是針對我國污水處理廠建設的實際需求,結合
相關政策要求和現有污水處理廠建設經驗,借鑒國內外污水處理廠節
地的成功范例,提出城鎮污水處理廠的節地定義和評價方法,并從污
水處理廠平面優化布置、技術工藝和豎向強化等三種途徑給出指導方
法,提升我國城鎮污水處理廠節地設計的技術水平。
1.4編制依據
本導則總結了全國近百座城鎮污水處理廠在節約用地方面的經
驗,對關鍵工藝參數進行了試驗驗證,在此基礎上提出了節約用地的
實施途徑和評價指標,是現有設計規范的有益補充,具體設計工作尚
應符合國家現行有關標準和規范的規定。
2節地需求與評價
2.1節地需求
2.1.1污水處理廠建設用地需求激增
污水處理廠作為城市水環境保護不可或缺的單元,對于改善城鎮
化質量具有重要的意義。根據《中華人民共和國國民經濟和社會發展
第十三個五年規劃綱要》,“十三五”期間城市、縣城污水集中處理率
分別達到95%和85%,于此同時《城鎮污水處理廠污染物排放標準》
GB18918(征求意見稿)出水指標提高出了更高的要求。污水量增加、
水質標準提高和處理功能拓展,使得污水處理廠建設用地需求不斷增
加。
2.1.2污水處理廠選址矛盾日益凸顯
隨著城市市政建設用地的日趨緊張和市民環保意識的不斷增強,
污水處理廠選址矛盾凸顯,一方面用地不足,難以找到合適的地塊建
設污水廠;另一方面居民對社區周邊建設污水處理廠普遍持反對態度,
屢屢引發廠群矛盾。如不能妥善解決該問題,將影響污水處理廠建設,
進而制約城市的可持續發展。減少對周邊環境影響已成為污水處理廠
建設中的一項“剛性”要求。
2.1.3土地費用占建設成本比例高企
隨著社會經濟發展,土地作為城市形成和發展的基礎,其價值日
益升高。為提高土地利用效益,城市對地上和地下空間利用的廣度和
深度不斷增強,因此合理規劃建設污水處理廠,節省其用地,是城市
土地集約化利用的必然要求,可為城市其他部分的建設提供更多的可
2
利用的規劃用地,也能緩解城市發展給農業用地帶來的壓力,具有較
好的經濟效益、社會效益和生態效益,對于我國城市的可持續發展具
有重要意義。
2.2節地綜合評價
污水處理廠節地綜合評價是運用多個指標對多個參評方案進行
評價的過程,其基本思想是將多個指標或指標體系轉化為一個能夠反
映節地綜合效益的指標來進行評價。
2.2.1節地評價指標體系
城鎮污水處理廠節地評估應綜合考慮用地規模、成本和運行維護
等因素,為節地設計方案優化和比選提供依據。
評價指標的篩選一般應考慮:簡明科學性、系統整體性、可操作
性、定性與定量相結合等原則。
(1)指標體系框架
城鎮污水處理廠節地評價指標由一級指標和二級指標組成,包含
用地規模、用地結構、建設運行成本、工藝技術和運行維護等5個主
要方面,具體框架如表2-1所示。
表2-1城鎮污水處理廠節地綜合評價指標體系框架
序號一級指標二級指標指標性質
1用地規模單位用地面積(m2/(m3.d))定量
2水處理功能區占地比率(%)足里
3用地結構綠化率(%)定量
4預留土地面積比率(%)定量
5建設單位建設成本(萬元/nr?)定量
6運行成本單位運行成本(元/n?)定量
7工藝技術工藝穩定性定性
8巡視便捷性定性
9運行維護操作便捷性定性
10交通物流便捷性定性
3
(2)指標的算法
1)用地規模指標
用地規模是指城鎮污水處理廠占用的土地總面積,不包括代征土
地、臨時用地以及項目外用地。
用地面積是污水處理廠節地綜合評價的核心指標,通常以單位用
地面積來表征。單位用地面積為污水處理廠區面積除以設計處理規模,
分期建設的污水處理廠除以總設計規模。該指標主要受規模、處理要
求、技術工藝和設計等因素影響。
2)用地結構指標
用地結構是指城鎮污水處理廠各功能分區占地比例。從用地結構
合理性、布局優化,土地利用效率等方面考慮,選取水處理功能區占
地比率、綠化率和預留土地面積比率等指標作為用地結構指標的二級
指標。
水處理功能區占地比率是污水處理廠預處理區、生化處理區、深
度處理區面積占污水處理廠總面積的比例。該指標與單位用地面積結
合使用,能夠更加真實準確反映污水處理廠的節地效果。
綠化率是指城鎮污水處理廠用地范圍內綠化面積占污水處理廠
總面積的比例。綠化率需滿足不低于30%的要求,但也不應過大,需
均衡考慮廠區的土地的利用效率。
預留土地面積比率是污水處理廠內預留的土地面積占污水處理
廠總面積的比例。相同用地面積情況下預留土地面積比率大表明方案
的布置更集約,節地效果更好。
3)建設運行成本指標
建設運行成本是污水處理廠節地綜合評價的重要量度,從污水處
4
理廠建設、運行角度考慮,選取單位建設成本和單位運行成本作為建
設運行成本的二級指標。
單位建設成本,污水處理廠工程建設費用除以設計處理規模。該
指標是節地綜合評價的重要約束性指標,其值由污水處理廠建設過程
中的土建、設備和儀控等方面費用綜合決定。
單位運行成本,污水處理廠日運行成本除以處理水量。該指標主
要反映污水處理廠的可持續性,其值由人工費、能耗、藥耗以及維護
保養相關費用綜合決定。
4)工藝技術指標
不同的污水處理技術在構筑物用地面積上存在較大差別。在保證
出水水質達標的情況下,從引導污水處理行業技術發展,促進技術改
造和升級等方面考慮,選取工藝穩定性指標作為工藝技術的二級指標。
工藝穩定性指標反映整個污水處理工藝抗擊水量、水質沖擊的性
能和保障出水穩定達標的能力。新建項目可通過污水處理過程仿真模
擬系統進行評估,建成項目可通過歷史運行數據進行評估。
5)運行維護指標
運行維護是污水處理廠節地綜合評價的重要指標之一,主要反映
相關節地措施對日常運行管理的影響。具體指標可以包括操作便捷性、
巡視便捷性和交通物流便捷性等指標。
操作便捷性主要評估污水處理廠日常操作、日常維護和檢修是否
方便。
巡視便捷性是為評估污水處理廠構建筑物的連接是否流暢,運行
人員是否可以較短的路程而快捷到達污水處理廠主要處理單元。
交通物流便捷性為評估污水處理廠區道路設置是否便于人流物
流的出入,污泥和其他物資的進出路線是否明確區分和便捷。
5
2.2.2污水處理廠節地評價方法
污水處理廠是一個相互關聯、相互影響的眾多因素構成的復雜系
統,具有典型的層次特征,確定各指標權重是節地綜合評價的重點和
難點,而層次分析法基于系統科學的層次性原理,把問題層次化,將
復雜的問題分解成不同的組成因素,在確定項目綜合評估指標體系的
各個層次和各個具體指標的權重方面具有方便、快捷和科學等特性,
因此,可采用層次分析法進行節地方案的優選比較。
2.2.3污水處理廠節地評價模型
運用層次分析法構造評價系統模型時,主要分為以下五步:
首先,建立層次結構模型。污水處理廠節地綜合評價作為目標層
(最高層),評價指標作為準則層和目標層(中間層),污水處理廠節
地方案作為方案層(最底層);而對于相鄰的兩層,稱高層為目標層,
低層為因素層,從而建立城鎮污水處理廠節地評價的層次結構模型,
具體如圖2-2所示。
6
目標層城鎮污水處理廠節地綜合評價A
建設運行工藝技術運行維護
成本
B4B5
交
巡
操
通
工WJ
*N
作
視
物
藝p
r
指標
便
便
層
流
穩u
c
捷
便
捷
定b
e
性
捷
性
性f
uc
c性
C7C89
CIO
▼
方
方方
方案
層
案
案案
D,D2Dn
圖2.2節地評價結構模型
其次,構造判斷(成對比較)矩陣。在建立了圖2-2所示的節地
綜合評價指標體系層次結構后,運用層次分析法確定各指標的權重。
不同指標權重采用ThomasL.Saaty提出的1?9標度法進行量化標度,
打分原則如表2-2所示(殉表示i元素相對j元素的重要性標度)。
表2-2判斷矩陣元素殉標度法則
標度含義
1表示兩個指標相比,具有相同重要性
3表示兩個指標相比,前者比后者稍微重要
5表示兩個指標相比,前者比后者明顯重要
7表示兩個指標相比,前者比后者強烈重要
9表示兩個指標相比,前者比后者極端重要
2、4、6、8表示上述相鄰判斷的中間值
若指標i與指標的重要性之比為XiJ,那么指標j與
倒數
指標i的重要性之比為布=1/殉、
7
因素權重評價先從準則層B開始,對目標層A逐對比較準則層
B中用地規模、用地結構、建設運行成本、工藝技術及運行維護的重
要程度性,如表2-3所示。
表2-3準則層B對目標層A的相對重要性
AB)
B2B3B4B5
Bibnhi2bi3b/4bi5
b2i〃22〃23歷4b25
B2
bnh32bab34
B3加5
b4ib42b43b44b45
B4
bsibsib54
B5如如
其中,ba=l,bij=\/bji,by>0o
按其重要程度等級,得到由與構成的5x5階矩陣即為A-B判斷
矩陣,記作3=(3)5X5。
完成對準則層B中因素重要性比較判斷后,再對準則層B中的
某一元素,兩兩比較指標層C中相對應的元素,構建5個B-C判斷
矩陣X=(殉)”x〃;同理再選取指標層C中某一元素,對方案層D中
各方案針對評價因素的表現兩兩比較,構建相對應的10個C-D判
斷矩陣X=(Xy)
再次,進行層次單排序和一致性檢驗。層次單排序是通過判斷矩
陣去推算本層次所有指標對上一層次某指標而言的權重。假設有一n
階正規向量W:,其中為判斷矩陣X的最大特征值,W為對應的特征
向量,如果判斷矩陣滿足一致性,W經歸一化后即為相應指標的權重
向量。
一般地,如果一個正互反矩陣滿足,,則稱X為一致性矩陣。即
判斷矩陣X中各因素權重大小具有上述嚴密邏輯關系。
在實際構造判斷矩陣時,很難完全滿足一致性要求。因此,允許
8
判斷矩陣存在一定程度的不一致性,即要求判斷矩陣的最大特征值
入max與矩陣階數〃大致相等。
為了保證城鎮污水處理廠節地綜合評價的科學性和合理性,即要
將判斷矩陣的不一致性控制在一定范圍內,所以要對上述構建的判斷
矩陣進行一致性檢驗,其步驟如下:
(1)計算衡量一個判斷矩陣不一致程度的指標C/
(2)計算判斷矩陣X的隨機一致性比率CR
為衡量C/的大小,引入隨機一致性指標RI,它只與矩陣階數〃
有關。川是這樣得到的:對于固定的n,隨機構造判斷矩陣X,其中
是從1,2,…,9,1/2,1/3,…,1/9中隨機抽取的(表2-2)。這樣
的X是不一致的,取充分大的子樣得到X的最大特征值的平均值即
為RI。表2-4為平均隨機一致性指標表。
表2-4平均隨機一致性指標表
判斷矩陣階數123456789
RI000.580.891.121.261.361.411.45
(3)一致性檢驗
當C/=0時,判斷矩陣具有完全一致性,當C/值越大,說明判
斷矩陣一致性越差。當CR<0.1時,判定判斷矩陣X具有滿意的一致
性,或其不一致程度是可以接受的;否則就調整判斷矩陣X,對殉
加以調整,直到達到滿意的一致性為止。
然后,進行層次總排序和一致性檢驗。從圖2-2的層次結構模型
的準則層開始,逐層計算各層相對于最高層(目標層)相對重要性的
排序權值,稱為層次總排序。這一過程是從最高層次到最低層次依次
進行的。
B層中5個因素Bi,B2,B3,B4,B5,對總目標A的權重為也,b2,
b3,b4,b5oC層中10個因素Ci,C2,Go,它們對上層B中因素
Bj的層次單排序為Cij,C2j,...,Ci0j(j=l,2,3,4,5),則C層指標Ci的層
次權值為
D層中3個方案對上層C中因素Cj的層次單排序為出力d2j,d3j(j=l,
2,...,10),則D層中Di的層次權值為
層次總排序的一致性檢驗,C層C],C2,對上層(B層)
中因素Bj(j=l,2,3,4,5)的層次單排序一致性指標為Clj,隨機一致性
指標為RIj,則層次總排序的一致性比率為:
當CR<0.1時,該層次總排序計算結果具有滿意的一致性。否則
需要重新調整那些一致性比率高的判斷矩陣的元素取值。
依次方案D層對指標層C也要驗證層次總排序一致性。
最后,進行方案決策。計算得出方案層(最低層)對目標層(最
高層)的相對權重,按此相對權重可以對最低層中的各種方案進行排
序,權重大的為最佳節地方案。
10
3節地策略與途徑
3.1污水處理廠節地要求
在不同條件下,污水處理廠節地要求可分為以下三個層次:
(1)通過平面優化布置、工藝節地、豎向強化節地等一種方法
或者多種方法組合,使污水處理功能區占地面積較《城鎮污水處理工
程項目建設標準》(建標[2001]77號)中相應基準值降低20%以上;
(2)通過二次污染有效控制和景觀設計,使污水處理廠環境相
融性提高,減小污水處理廠對周邊土地利用價值的影響;
(3)在不影響污水處理廠功能的前提下,將污水處理廠節約處
理的土地用于生產、生活和社會公益等方面,實現土地綜合利用。
3.2污水處理廠節地原則
污水處理廠節地應遵循以下原則:
(1)應根據處理要求和節地等級要求,選擇一種或多種組合節
地方法;
(2)應利用節地評價模型進行方案優選,在滿足單位占地指標
的前提下,兼顧建設運行成本和運行維護等因素,確保設計方案整體
最優;
(3)應同時考慮節約建設用地和環境相融性,應在現有用地指
標基礎上節約用地,同時考慮污泥處理處置和遠期發展用地。
3.3污水處理廠節地關鍵因子分析
3.3.1污水處理廠用地影響因素
在相同水質條件下,污水處理廠用地與規模、處理標準、處理工
11
藝和地域均有一定關系,通過各影響因素分析可進一步明確污水處理
廠節地重點。
(1)用地與規模的關系
污水處理廠用地面積與規模呈正相關,單位處理水量用地(噸水
用地)則與占地面積呈負相關性,通常以單位處理水量用地反映污水
處理廠實際用地水平。對全國各地不同規模、工藝的421座污水處理
廠進行調研,統計的污水處理廠用地與規模之間的關系如圖3-1所示,
處理規模越大,單位用地面積就越小。處理規模在2萬m3/d時,出
現拐點,單位用地面積隨規模的減小顯著增加;當污水處理廠的規模
達到10萬m3/d后,單位用地面積趨于穩定,規模效益減弱并維持在
Im2/(m3-d)以下。
污水處理廠單位用地與規模之間呈很好的事函數關系,當污水處
理廠出水執行GB18918-2002一級A和一級B標準時、單位用地面積
與規模關系可分別用以下函數表示:
丫=2.11%心304,X>1(一級A)(式3-1)
y=1.22X-0235,X>1(一級B)(式3-2)
其中y為單位用地面積(m2/(m3.d)),x為規模(萬m3/d)o
(
(
(1.2
(。P
z.
PZ
.E
Z)1.0
Ey=2.11x-0304y=1.22x0235
)L54
>R2=0.96400.82
E1R=1.00
))
LC送
電0.6
國
國
爰
罷S50.4
安
五
歸
名0.2
<<
。
O.0.0
010203040020406080100
污水處理規模(萬m,/d)污水處理規模(萬rrP/d)
一級A一級B
圖3-1污水處理廠單位處理水量用地與污水處理規模的關系
(2)用地與處理標準的關系
12
目前,全國大部分污水處理廠執行《城鎮污水處理廠污染物排放
標準》(GB18918-2002)的一級A或一級B排放標準。污水處理廠出
水為達到一級A標準乃至更高標準時,需在二級處理后增加深度處
理單元,因此處理標準越高污水處理廠用地越大。國家和部分省市對
不同規模污水處理廠二級處理和深度處理用地進行了明確規定,如表
3-1所示,設計時可參照執行。
表3-1國家和地方污水處理廠用地標準值(m2/(m3/d))
污水處理廠規模(萬m3/d)
規范、標準名稱處理要求I類II類III類IV類V類
50-10020-5010?205-101?5
1城市污水處理工二級處理0.50-0.400.60-0.500.70-0.600.85-0.701.20-0.85
程項目建設標準山深度處理—0.20-0.150.25-0.200.35-0.250.40-0.35
2城市生活垃圾處
二級處理0.50-0.450.60-0.500.70-0.600.85-0.701.20-0.85
理和給水與污水處
理工程項目建設用
深度處理一0.20-0.150.25-0.200.35-0.250.55-0.35
地指標⑵
3北京市城市建設二級處理0.50-0.450.60-0.500.70-0.600.85-0.701.20-0.85
節約用地標準⑶深度處理—0.20-0.150.25-0.200.35-0.250.55-0.35
4上海市基礎設施二級處理0.50-0.450.60-0.500.70-0.600.85-0.701.20-0.85
用地指標⑶深度處理0.20-0.150.20-0.150.25-0.200.35-0.250.75-0.35
5天津市城市規劃二級處理0.50-0.400.70-0.500.80-0.601.00-0.801.50-1.00
管理技術規定⑸深度處理*0.65-0.500.80-0.651.00-0.801.50-1.002.00-1.50
[1]城市污水處理工程項目建設標準,住房與城鄉建設部,中國計劃出版社,2012
[2]城市生活垃圾處理和給水與污水處理工程項目建設用地指標,建標[2005]157
號
[3]北京市城市建設節約用地標準,北京市規劃委員會等,2008
[4]上海市基礎設施用地指標,上海市建設和交通委員會等,2007
[5]天津市城市規劃管理技術規定,天津市人民政府,2009
(3)用地與處理工藝的關系
對調研的A/A/O、氧化溝和SBR工藝城鎮污水處理廠用地數據
進行整理分析,結果如表3-2所示,在所有處理規模段的污水處理廠
中,SBR工藝的單位處理水量用地最小;當處理規模<10萬m3/d時,
13
氧化溝工藝的單位處理水量用地最大;當處理規模N10萬m3/d時,
氧化溝工藝的單位處理水量用地與A/A/O工藝差異較小。
表3-2污水處理工藝與單位處理水量用地關系
處理工藝噸水占地處理規模(萬ntVd)
(m2/(m3d))<55-1010-2020-50
A/A/O工藝1.30.880.740.53
SBR工藝1.270.810.680.41
氧化溝工藝1.480.940.760.54
(4)用地與地域的關系
對不同地理區域污水處理廠占地與處理規模的關系進行分析,得
到結果如圖3-2?3?8所示,各地區污水處理廠占地與處理規模均呈現
較好的函數關系。
華東地區
3
?
同
我
卬
o
01020304050
處理規模(萬td)
圖3-2華東地區污水處理廠占地與處理規模的關系
華東地區污水處理廠占地面積與處理規模之間的關系滿足的函
數關系如下:
>=2.17—82(式3-3)
其中y為占地面積(ha),x為處理規模(萬t/d),下同。
14
30
華北地區
Q
Oy=2.9273x390
。R2=0.8486
畫
S
卬
20304050
處理規模(萬td)
圖3-3華北地區污水處理廠占地與處理規模的關系
華北地區污水處理廠占地面積與處理規模之間的關系滿足的函
數關系如下:
y=2.93Z549(式3-4)
7
0
描
畫
黃
卬
o
01020304050
處理規模(萬t,d)
圖3-4華南地區污水處理廠占地與處理規模的關系
華南地區污水處理廠占地面積與處理規模之間的關系滿足的函
數關系如下:
v=2.30A;0-470(式3-5)
30
25
(20
■
)15
黑
同10
場
卬5
0
01020304050
處理規模(萬td)
圖3-5東北地區污水處理廠占地與處理規模的關系
15
東北地區污水處理廠占地面積與處理規模之間的關系滿足的函
數關系如下:
y=1.6U07'9(式3-6)
3C
華中地區
2
D
屣
晅
*
?3600X0-6887
卬?R2=0,8290
o
010203040
處理規模(萬td)
圖3-6華中地區污水處理廠占地與處理規模的關系
華中地區污水處理廠占地面積與處理規模之間的關系滿足的函
數關系如下:
>=1.36%°襁9(式3-7)
Q
O
。
Ifsl
卬
0
01020304050
處理規模(萬td)
圖3-7西北地區污水處理廠占地與處理規模的關系
西北地區污水處理廠占地面積與處理規模之間的關系滿足的函
數關系如下:
y=1.93A:0-705(式3-8)
16
30
西南地區?
7
0
霹
?
#y=1.9368X0-5573
2
卬R=0,6934
10203040
處理規模(萬td)
圖3-8西南地區污水處理廠占地與處理規模的關系
西南地區污水處理廠占地面積與處理規模之間的關系滿足的函
數關系如下:
y=1.94Z557(式3-8)
總體而言,華南地區污水處理廠占地隨處理規模的增幅度小,且
總體用地偏小,西北地區、東北地區污水處理廠占地隨處理規模增幅
最大,遠高于全國平均水平,主要與當地氣候條件、經濟水平、進水
水質等相關;華東地區、華北地區、西南地區、華中地區污水處理廠
用地與處理規模的變化情況與全國平均水平類似。
3.3.2污水處理廠各功能單元占地比例分析
在大范圍調研全國污水處理廠用地的基礎上,針對重點流域(太
湖、巢湖、滇池)、重點城市(北京、上海等)采用A/A/O、氧化溝、
SBR三大主流工藝的污水處理廠用地現狀開展調研,并對重點調研的
60座污水處理廠各類設施占地比例進行統計分析,結果如表3-3所示,
綠化占地占據了污水處理廠總占地的44.7%,其次為生化處理設施、
道路及廣場用地。
表3-3污水處理廠各功能單元平均占地比例
設施類別所占污水處理廠面積比例(%)
預處理設施ZF
生化處理設施24.1
深度處理設施5.3
污泥處理設施*2.4
附屬設施4.1
道路及廣場16.9
綠化44.7
合計100
*為方便比較,污泥處理設施僅包括濃縮和脫水等一般污水處理廠均設置的設施
3.3.3污水處理廠節地重點
根據污水處理廠節地需求和實際用地情況,污水處理廠節地重點
包括以下幾個方面:
(1)污水處理廠所在地域:土地價格是污水處理廠節地的經濟
驅動力,經濟發達地區土地價格高,用地緊缺,是節地技術應用的重
點區域;經濟欠發達地區也應積極采用適合的節地技術,為未來發展
儲備土地資源。
(2)污水處理廠規模:污水處理廠用地和規模呈正相關性,尤
其2.0萬m3/d是一個重要的臨界點;大中型污水處理廠開展節地工作
成效更為顯著,因此在規劃層面應將污水處理設施適當集中。
(3)污水處理廠內節地重點:綠化、生化處理設施和道路等污
水處理廠面積占比大的組成部分應作為節地重點對象。如表3-3所示,
綠化和道路二者合計平均約占廠區面積60%,生化處理設施占25%
左右。
3.4污水處理廠節地途徑
3.4.1平面布置節地
18
平面布置節地是通過工藝流程優化、構筑物單元組團和構筑物單
元優化的設計方法,減少污水處理廠或污水處理功能區用地面積。其
中構筑物單元組團是平面布置節地的關鍵,主要將位置相鄰、功能相
連的污水處理構(建)筑物合并、共用池壁的平面布置形式,達到組
團目的,通常對生化反應池和二沉池實施組團布置。
3.4.2工藝優化節地
工藝節地是通過強化傳統工藝或采用高效污水處理工藝減少生
化處理區污水停留時間,進而減少用地面積的節地設計方法。工藝節
地的關鍵在于增加生化反應池的生物量和提高高生物量狀態下的泥
水分離效率。
3.4.3豎向強化節地
豎向強化節地是通過采用深池型生化反應池、多層沉淀池以及整
體或局部疊加構(建)筑物等方式減少污水處理廠用地的節地設計方
法。
3.5污水處理廠節地策略
城鎮污水處理廠節地應根據設計條件選擇平面布置節地、工藝節
地或豎向強化節地及組合。不同節地方法的節地效果與成本之間存在
如圖3-9所示的趨勢性關系。在實際工程中建議采用以下節地策略:
(1)當設計的污水處理廠單位用地面積接近《城鎮污水處理工
程項目建設標準》(建標[2001]77號)基準值時,優先采用平面布置
節地策略,通過減少綠化和道路面積,節約污水處理功能區25%左右
占地;
(2)當采用平面布置節地策略不能滿足單位用地指標時,可通
19
過工藝節地方法減小生化處理設施用地,能夠節約用地10%左右,但
會增加建設運行成本。
(3)當平面布置和工藝優化節地不能滿足節地需要,可考慮豎
向強化方法,如全地下式污水處理廠,將會增加施工難度、投資,以
及后期運行維護難度。
--------綜合成本線..........影響因素線---------地價影響線
100%---------------------------------------------------------------------------------------------------
%
80
60
40%
20
%
%
0%
00.40.81.21.62
噸水占地(m2/m3/d)
圖3-9不同方法節地效果與成本關系示意圖
20
4平面布局節地策略
4.1總體布置
污水處理廠總體布置是在擬定的場址區域內,結合地形地貌和周
邊環境特點,對廠區內各構(建)筑物作出統籌安排和合理選擇。應
綜合考慮工藝流程、運行維護、生產管理和物料運輸等各個方面。
總體布置是以環境效益、經濟效益和社會效益總體最優為目標,
綜合考慮工藝流程、道路布置、管線布置、綠化布置等各種影響因子,
對污水處理廠投資和運行成本影響巨大,也是節地的最重要途徑。
4.1.1污水處理廠流程布置
工藝流程是總體布置的主體和骨架,構(建)筑物的平面和空間
組合做到分區明確、合理緊湊、造型協調,有利生產。
在進行污水處理廠工藝流程布置時應首先考慮污水處理廠的地
勢,若地勢平坦,可根據場地長寬比例,選擇直線型、折線型或回轉
型布置;若地勢不平坦,則應分析進行全面土地平整的工程量,如最
終將土地平整成平坦地塊,則工藝流程布置可按平坦地塊考慮,如土
地平整工程量過大,則可結合地勢采用階梯型布置。
圖4-1平面布置決策流程圖
21
(1)平坦地塊的布置形式
污水處理廠工藝流程布置通常包括三種基本類型:
1)直線型
直線型是最常見的工藝流程布置方式,即整個工藝流程從進水到
出水呈直線,生化反應池、二沉池布置在廠區中央,其優點是各類連
接管線短、管理方便,有利于日后平行擴建。圖4-2所示的工藝流程
為典型的直線型布置,遠期擴建設置可以比較
才
宜
時
曾
口=
二-
PF
二Z-
二-
二-
圖4-2污水處理廠直線型工藝流程布置
2)折角型
當工藝流程受地形等周邊條件所限,不能布置成直線型時可布置
成折角型。工藝流程采用折角型布置時,工藝流程中工作聯系緊密的
單元應靠近布置成一個組合,并需要充分考慮日后改擴建時與目前流
程相配合的問題。
22
圖4-3污水處理廠折角和回轉型工藝流程布置
3)回轉型
當污水處理廠進出水口在同一方向時,可采用回轉型布置,通常
通過生化反應池改變水流方向。
此外,在地形復雜地段,可結合地形特征,適當改變構(建)筑
物外形,將構(建)筑物合并或分散布置。
(2)坡度較大地塊的布置形式
當自然地形坡度超過3%時?,可考慮采用階梯型布置方式,構(建)
筑物的長軸應沿自然等高線布置,符合排水流程、降低能耗、平衡土
方的要求。具體布置時,應注意以下幾個方面:
1)污水接入點宜布置在地形較高的區域,按地形坡降順工藝流
程方向進行。
2)工藝聯系密切的構(建)筑物應布置在同一個階梯區域內。
3)荷重大或對沉降要求高的大型構(建)筑物布置在低填土區
域。
4)臺階的長邊宜平行于自然地形等高線布置。
5)臺階與臺階之間的連接方式,可采用自然放坡、護坡、護墻
23
或擋土墻等形式。
4.1.2污水處理廠道路布置
污水處理廠的道路布置應滿足日常運行運行維護的人流、物流和
動力流需要;滿足污水處理、污泥處理等功能區劃分需要;滿足各類
管線鋪設和施工期間構(建)筑物施工間距需要。廠區道路布置宜簡
捷,避免迂回重復。
污水處理廠區外圍應設置環狀道路,大型構(建)筑物四周應設
置道路以方便日常運行維護。
污水處理廠區不同類型道路布置應注意以下幾點:
(1)雙車道,寬度為6.0m?7.0m,作為廠區干道,主要布置在
人流、物流較為的密集區域,平面節地布置中雙車道應在滿足功用的
基礎上精簡優化。
(2)單車道,寬度為3.5m?4.0m,廠區道路的主體,應保證各
構(建)筑物和操作點均有鄰近道路,有消防任務的道路寬度取上限
值。
(3)人行道,寬度為1.5m?2.0m,應保證構筑物踏步、建筑物
出入口、各操作點至鄰近道路有人行道連接,為方便日常運行維護可
在鄰近構筑物之間設置人行天橋。
為滿足消防需要,車行道的內緣半徑不宜小于9.0m。
廠區道路應在滿足生產生活需要的基礎上進行優化,其用地面積
應控制在廠區面積的15%以內。
4.1.3污水處理廠管線布置
管線布置應與污水處理廠總平面布置、豎向設計和綠化布置相結
合,并統一規劃。分期建設的污水處理廠近期管線應集中布置,近期
24
管線穿越遠期用地時,不得妨礙遠期用地的使用。
管線之間、管線與構(建)筑物、道路之間在平面和豎向上應相
互協調、緊湊合理、有利廠容。
污水處理廠內各種管渠應統籌安排,避免相互干擾。處理單元間
輸水、輸泥和輸氣管線的布置應確保長度短、損失小、流行暢通、不
易堵塞和便于清通。在保證生產工藝管線短捷、順暢的條件下,力求
其他管線短捷、合理,并滿足間距要求。
管線敷設方式應根據管線內的介質性質、地形、生產安全、交通
運輸、施工、檢修等因素綜合確定。埋地管線布置應遵循以下原則:
(1)按照管線的埋深,自建筑物紅線向道路由淺至深布置。
(2)管線不得布置在構(建)筑物的基礎壓力影響范圍內。
(3)小的管道讓大的管道;壓力管道讓自流管道。
(4)臨時性管道讓永久管道;新建的管道讓現有的管道。
(5)檢修方便的或次數少的管道讓檢修不方便的或次數多的管
道。
(6)酸、堿等腐蝕性管道應布置在其他管道下面。
管道復雜時應設置管廊,管廊內宜敷設污水管、給水管、再生水
管、污泥管、壓縮空氣管及各種通信和電力纜線,并設置色標。管廊
內應設通風、照明、通信、火災、可燃氣體和有毒有害報警系統、獨
立的排水系統、吊物孔、人行通道出入口和維護需要的設施等,并應
符合國家現行防火規范的要求。
4.1.4污水處理廠綠化布置
綠化布置應符合廠區總體布置要求,與廠區平面布置、豎向設計
和管線布置統一進行,并應合理安排綠化用地,使其在廠區用地比例
25
不低于30%o
污水處理廠應充分利用廠區非建筑地段和零星空地進行綠化;應
利用管線、架空管線等設施的下面和地下管線的上面進行綠化;樹木
與構(建)筑物、管線、架空電力線路之間的最小間距應滿足國家現
行的規范和標準要求,如《城市道路綠化規劃與設計規范》CJJ75-1997
和相關架空電力線路設計規范等。
管廊或管架兩側,宜種植耐修剪、根系淺的灌木及小喬木;鼓風
機房周圍宜選用分枝點低、枝葉繁茂的常綠喬木,并與灌木結合,形
成緊密結構的復層防噪聲林帶。
4.1.5污水處理廠附屬設施布置
中小型污水處理廠可將辦公、會議、中控室、化驗室、食堂,以
及少量單身和值班宿舍合建為綜合辦公樓,以節省用地;大型污水處
理廠可以根據自身情況將部分功能獨立出去。
生產附屬設施中,鼓風機房、變配電間均應在主要負荷中心處,
變配電間還應盡量靠近進線處;可以根據情況將常規備品備件倉庫、
機修間和熱泵機房等設施合建;或者將浴室和熱泵機房等供熱設施合
建。
用地特別緊張時,在確保附屬設施不影響生產的情況下,可以考
慮將辦公或附屬設施和地下處理構筑物或儲水構筑物合建,通過豎向
布置來節省用地,但應避免將人員長期停留的辦公或值班用房與有振
動、噪音或異味的構筑物合建。
4.2處理設施組團布置
組團布置是一種將位置相鄰、功能相連的污水處理構(建)筑物
合并布置、共用池壁的平面布置形式,通常對生化反應池和二沉池實
26
施組團布置。
4.2.1預處理組團
污水處理廠預處理構筑物通過組團布置可減少用地,可選擇的形
式包括:
(1)粗格柵間與進水泵房采用矩形組合,配電間設置在進水泵
房的地面層;
(2)細格柵間與沉砂池合建,細格柵進水側設計成進水泵房的
出水井。
4.2.2生化處理組團
通過生化反應池之間、二沉池之間組團減少構筑物之間的空地,
可選擇的形式包括:
(1)生化反應池組團,主要通過平行生化反應池共壁布置,減
少平行生化反應池之間的空地;
(2)生化反應池和二沉池組團,主要通過矩形生化反應池和矩
形周進周出沉淀池共壁布置,減少生化反應池和二沉池之間的空地;
(3)成組布置的沉淀池中間空地,可以布置共用的配水井、回
流污泥井和出水井。污泥泵井可與生物池或配水井共構合建;配水井、
回流污泥渠、出水井以及回流污泥泵井可以共構且可以采用同心環狀
布置。
生化反應池與二沉池組團布置時,兩個處理單元均采用矩形,同
時保證兩個處理單元的寬度一致。由于生物反應池的平面布置受制因
素較少,一般首先考慮二沉池的平面設計,其步驟如下:
(1)根據設計規模與設計表面水力負荷(矩形周進周出二沉池
一般設計取值為L2?1.4m3/(m2?h)),從而得出矩形二沉池的表面積;
27
(2)根據場地特征和構筑物尺寸限制,確定矩形二沉池的寬度,
二沉池長度不宜超過60m;
(3)二沉池的分組數一般根據單組設備最大允許寬度(目前國
內應用案例中單組渠道寬度一般不大于Um)、二沉池設備總費用來
綜合確定(分組數一般為偶數)。
二沉池基本尺寸確定之后,開始進行生化反應池計算,其步驟如
下:
(1)根據進水水質和處理標準計算得出生化反應池有效容積;
(2)選擇合理的反應池深,計算生化反應池表面積;
(3)根據二沉池確定的寬度,確定生化反應池的長度,并進行
各區段的廊道布置。
在此過程中,一方面根據生物反應池的廊道布置情況,對二沉池
的布置進行反饋調整;另一方面在生物反應池和矩形二沉池的平面布
置都完成之后,還需將二者的組合布置平面與污
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