深坑酒店水体改造与水循环系统研究

霾工技术ConstructionTechnology深坑酒店水体改造与水循环系统研究WaterReformandCycleSysteminEarth-scraperHotel郭志鑫i,吴光辉i,王峥噪2,陈新喜1(1.中国建筑第八工程局有限公司，上海201204；2,上海一建安装工程有限公司，上海201204)摘要：以上海市深坑酒店为案例，阐述深坑建筑水体改造思路和实施方式。该项目最终通过多级物理、生物水质净化与坑内外双循环系统的方案完美解决了坑内水质净化的难题。这些成果可为类似工程提供指导和借鉴。关键词：深坑酒店；水体改造；生物水质净化；水循环系统中图分类号：TU991文献标识码：A文章编号：1674-814X(2019)05-062-041项目概况上海市深坑酒店坑内主楼被优美的湖水环绕，酒店景观湖水域面积为17618m2,相当于两个半足球场，水深约20m,水体体积约40万m3。酒店有部分亲水平台，游客可与水有直接接触。根据景观设计要求，酒店开业时湖水水体透明度需达到2m以上，水体常规水质指标达到III类水质标准。水质净化施工开始之前，坑内湖水滋生了大量藻类，水体呈墨绿色。坑上可作为补水水源的市政河道一一横山塘河河水水质经检测为V类水水质，距离设计要求有较大差距，水质净化难度较大。深坑坑内水体仅靠蒸发和降水实现水循环，循环效率低，无法实现水质自净化的效果。需设法建立坑内湖水与坑外河水的外循环系统，以提升循环效率，从而加强坑内水自净化能力，降低人工净化的压力。2控制目标与实施思路2.1总体目标深坑酒店水体属于景观娱乐水体，水质的维持与保障，尤其是水体的浊度、透明度、气味、色度等感官指标是保证本项目能长久运行的关键环节。本工程设定了以下几点目标。(1)保持水清面洁、无异味、感官好。(2)透明度在2.0m以上，水体清亮。(3)水环境系统持续稳定，具有一定抵抗和处理外界污染的能力。(4)水体常规水质指标达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》所规定的III类水体标准。(5)水体可以实现调蓄水量平衡、持久水质自净的功能。2.2实施思路深坑酒店三面临河，河体相互连通，其中横山塘河周边主要为居民区、旅游风景区，不存在重大污染源。经检测，横山塘河为V类水水质，污染负荷较小，但河道取水区存在藻类堆积现象。为保证景观湖水系统的正常运转，经多方论证采用循环处理净化系统，如图1所示。本系统分为内循环和外循环。内循环主要是为实现坑内景观湖的水质保持和提升，通过对坑内水体进行提水曝气和生物净化，确保坑内水体满足III类水体标准。外循环主要为满足景观湖的初次补水以及日常补水，利用一体化水处理设备将横山塘河的河水处理合格后作为补水进入景观水体。062绿色建筑2019年第5期ConstructionTechnology磴工技术|横山塘河水帆取水石笼［■»［前置粗滤池卜气浮处理卜置粗滤池|——｛泄洪泵房抽水|通过补水管道注水|人工瀑布|■I内坑盲观湖X~*外循环图1循环处理净化系统示意图III提水曝气II生物控藻剂I内循环3控制方法3.1多级物理、生物水质净化技术3.1.1污染指标控制项多级物理、生物水质净化主要针对作为坑内补水水源的——坑上横山塘河河水及坑内泄洪泵房抽出的部分湖水。此部分水主要需控制的污染物指标如下。(1)化学需氧量(ChemicalOxygenDemand,COD)oCOD是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。水样在一定条件下，以氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。COD反映了水中受还原性物质污染的程度。COD越高，水质污染越严重。(2)悬浮物(SuspendedSolids,SS)。SS指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。数值越高，水质污染越严重。(3)总氮(TotalNitrogen,TN)。TN是水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3-、NC)2「和NHJ等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。数值越高，水质污染越严重。(4)总磷(TotalPhosphorus,TP)。TP指废水中以无机态和有机态存在的磷的总和，是衡量水污染程度的指标之一，数值越大，水质污染程度越高。3.1.2初级前置物理过滤本工程外循环系统在横山塘河取水后将先经过两级初级前置物理过滤池，分别为普通快滤池和沸石滤池，每个过滤池尺寸为6000mmX4000mmX2000mmo前置过滤系统会截留大量补水水源中的SS、COD、TP等颗粒态污染物。污染物的截留会造成滤池孔隙率的下降，本系统采用了反冲洗系统，有效地将节流物质冲洗干净。沸石滤池具有吸附氨氮的作用，可以降低补水水源中的氨氮及TN等污染。3.1.3物理、生物综合水处理(1)净水流程简介。本项目在西侧崖壁顶部设置了综合水处理机房进行深度水质净化，机房内设置气浮池、氧化池、沉淀池及生物滤池等设备，系统水处理流程如图2所示。图2物理、生物综合净水流程图(2)主要功能设备。①气浮池。本项目采用加压溶气气浮。带有空气压缩机和溶气罐，采用刮板机去除水中悬浮颗粒。初步过滤后的水在输入气浮池前，通过加药装置往水中混入无机高分子混凝剂聚合氯化铝(PAC),对COD及SS等污染物具有较好的祛除效果。去除污染物的同时，可以向水中补充大量氧气，改善水体溶氧状态。②生物氧化池。本系统生物氧化池主要负责处理亚硝酸盐、硝酸盐和有机氮化合物。③氧化池。一级氧化池为氨化反应池。通过好氧菌在好氧条件下通过氨化反应将有机氮化合物转化为氨态氮。氨化反应原理如式(1)所示。绿色建筑0632019年第5期籬工技术ConstructionTechnologyRCHN2COOH+O2—-RCOOH+CO2+NH3(1)二级氧化池为硝化反应池，通过亚硝化菌和硝化菌在好氧条件下将氨态氮转化为亚硝酸盐或硝酸盐，硝化反应原理如式(2)所示。NH4++2O2—-NCV+2H++H2O(2)三级氧化池为反硝化反应池，通过反硝化菌在缺氧条件下将亚硝酸盐或硝酸盐还原为氮气，反应过程如图3所示。硝酸盐硝酸盐还原酶图3硝酸盐还原为氮气过程③曝气生物滤池。曝气生物滤池主要包括滤池池体、滤料层、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统、自控系统“。曝气生物滤池处理能力强、受气温影响小、耐冲击负荷。本工程选用的曝气生物滤池利用聚磷微生物进行除磷，同时具有生物氧化及过滤两种功能。3.2坑内外双循环系统3.2.1双循环系统简介深坑内水循环采用内外双循环系统，既可以保证坑内水有足够的新鲜水源作为补充，又可以减小对坑外市政河道的影响并降低水处理成本。外循环流程如图4所示，内循环流程如图5所示。图4外循环系统流程图图5内循系统环流程图外循环系统的主要作用是满足景观湖的初次补水以及日常补水。利用一体化水处理设备将横山塘河的河水处理合格后作为补水进入景观水体。深坑湖水内循环系统与外循环系统的主要差别是在湖内水被泄洪水泵抽取后不排入市政河道，而是经过另一路回水管输送回水处理机房再次进行水质净化。净化完毕后，利用人工瀑布或者水面周边布设的布水管均匀地送入湖中。此外，为了增加湖内水的自净化能力，在湖内均匀设置了多个超大流量提水曝气机。在制造垂直循环流的过程中，同时使表层水体与底部水体交换。新鲜的氧气被输入湖底，在湖底形成富氧水层，消化分解底部沉积污染物。废气被夹带从水中逸出，底层低温水被输送到表层后，通过调节表层水温，抑制表层水体藻类繁殖和生长，改善水体微生态环境，强化自净能力，短期内改善水质。3.2.2人工瀑布人工瀑布是外循环和内循环系统中至关重要的一部分，除具有建立坑内外水体联系的作用外，还为相对平静的坑内景观增添了一丝动态的美。崖壁人工瀑布对深坑酒店具有重大意义。(1)瀑布选址。人工瀑布的选址定位遵循两个原则。①尽量靠近水处理机房，以减小处理后水的水平运距。②尽量设置在客房区视线正前方，方便酒店住客欣赏。经综合考虑，决定将人工瀑布设置在深坑正西侧，具体位置如图6所示。064绿色建筑2019年第5期ConstructionTechnology^工技术(2)瀑布构造。瀑布结构分两部分，上部下沉式水处理机房及下部二级瀑布水池。上部下沉式水处理机房共计400m?面积，从河道中抽取的水先后经过三级沉淀池-活性炭处理池-微生物处理水箱，通过人工瀑布通过瀑布出水口跌落至下部二级瀑布水池。(3)瀑布施工。坑顶水处理机房施工，材料通过坑边临时道路运输至悬崖边。由于水处理机房及三级沉淀池位于土层以下，因此需要组织较大范围的土方开挖工作，并施工水处理机房底板及侧墙顶板，顶板预留检修口，顶板部位覆种植土。由于沉淀池为开放式的，故沉淀池不做覆土处理。平整基坑内二级平台的材料运输通道，然后通过项目塔吊转运至基坑内。由于B14观景平台也处于施工阶段，材料的转运场地尽可能地缩小区域，且尽量做到不留材料在工作区域上。人工运送也需及时转运至二级平台，避免交叉施工的相互影响。(4)二级瀑布水池临时通道施工。临时通道平面图如图7所示。首先对搭设通道地面进行混凝土硬化处理。随后用钢管搭设“回”字形坡道，两端需设置休息平台，供上下人员会车及休息使用。通道内侧立杆每隔5m设置拉结点，在石台壁钻孔打入锚栓，与通道内侧立杆用钢丝绳索连接。通道与双排架连成整体，保证通道在施工过程中的整体稳定性。(5)水池底板及侧壁施工。底板及侧壁钢筋混凝土浇筑采用手推车运送，人工通过临时通道运送至底板位置。考虑到距离远，人工运送时间长，在浇筑过程中配备专业人员随振随捣，避免冷缝。混凝土浇筑完成后，筏板面铺设薄膜，定期养护。水池底板及侧壁施工完毕后，于坑底收集10〜20cm的坑底岩块，使用水泥砂浆黏结于二级水池侧壁，营造出原生态景象。3.2.3辅助水质净化措施本工程采用综合生物控藻剂作为辅助水质净化措施，其作用是分解水中有机物，控制氮、磷的积累，破坏水中藻类原生物质，使其在幼小阶段得到控制，避免藻类生长繁殖。综合生物控藻剂是特选酶及活性微生物混合体，可以迅速、高效地降解水体中的有机物，抑制有害菌的生长。所含的微生物为全谱微生物，可以在有氧和无氧状态下发挥作用，清洁水质，提高溶解氧含量，从而达到修复水体的目的。该产品包含有多种自然形成的酶、菌。通过自然氧化的过程，这些酶、菌能降低各种池塘和湖泊中的氨和有机物质，并且能够通过繁殖大量的酶、菌而形成一种生物反应链。主要作用有以下几点。(1)控制浑浊的黄绿色池水。(2)帮助维持正常的酸度值和加速有机废物的分解过程。(3)帮助清除各种臭味。(4)能够分解各种食物残渣和其他腐烂有机物质。(5)降低生物耗氧量(BOD)并且增加水中的溶解氧(DO),满足高密度生物群和高繁殖率的需要。(6)对鱼类和水生植物无副作用。(7)综合生物控藻剂经稀释后，均匀布入处理水体，一般一周可以见效。投用一次，维持时间春秋季一般在一个月左右，夏季一般2〜3周。每年5月份至11月份为水体维护期，在维护期内需投用综合生物控藻剂。4结语深坑内湖水景是深坑酒店重要的景观组成部分，其精致柔美与岩石崖壁刚毅硬朗的气质形成鲜明对比，相得益彰。为了充分展现深坑水景的美，设计师对深坑水质提出了极高的设计要求，即水质总体需达到III类水标准，能见度达2mo但作为唯一补水源的横山塘河水质只能达到V类水，且坑内水体更是滋生了大量藻类，水呈墨绿色。最终采用多级物理、生物水质净化与坑内外双循环系统的方案解决了坑内水质净化的难题，取得了良好效果。参考文献：[1]王康臣.曝气生物滤池在济钢生活■污■水处理及回用工程中的应用[D].西安：西安建筑科技大学,200&收稿日期：2019-05-08作者简介：郭志鑫，1988年生，工程师，主要研究方向为深基坑工程、装配式建筑建造、大型公共建筑、超高层，现供职于中国建筑第八工程局有限公司。作者通信地址：上海市浦东新区罗山路4088弄8号楼401室，邮编：201204»绿色建筑065