【概况】

大东湖核心区污水传输系统工程是国内首条正式建造并投入运营的城市深层污水传输隧道，其主要功能为收集武汉大武昌片区污水，通过“预处理+深隧传输”的方式将污水输送至北湖污水处理厂进行深度处理，近期实现80万吨/日的污水传输规模，远期将达到100万吨/日的规模。

项目实施践行“绿色环保、低碳节能”理念，将绿色低碳发展贯穿项目全生命周期。在项目设计阶段，通过结构设计、工艺比选、设备选型等方式，从源头上降低项目能耗指标；在工程施工阶段，通过技术创新和科学管理，最大限度节约资源，减少环境污染；在项目运营阶段，通过开发应用深隧智慧管理系统，提高管理效率，实现低碳运营。

 

图1 大东湖核心区污水传输系统工程剖视图

【主要做法】

（一）科学规划、合理设计

1.全地下式结构设计，减少地表环境破坏

深隧传输系统为国内首次采用深层隧道传输污水，充分利用深层地下空间（地下20-50m），避免了长距离管道施工对地表的大面积占用及破坏。地表完善系统中的强化污水预处理厂为全地下式设计，地上为花园式绿化，将对周边环境的不利影响降到最低，进一步改善人居环境。

 

图2 花园式地下预处理厂

2.深隧压力流传输，降低工程能耗

通过理论分析、CFD模型、物理模型对压力流和重力流传输方式进行方案比选，确定深隧传输采用压力流方式，减小系统埋深，降低深隧建造期的施工能耗。运营阶段，深隧传输的污水需通过末端提升泵站进入北湖污水处理厂进行深化处理，相比于重力流传输，压力流传输可明显降低末端泵站的扬程，可大大降低末端泵站日常运行的能耗。

3.优化设备选型，提高能源利用效率

水泵及风机等设备均采用高效、低耗的产品，关键设备采用进口设备，主要的设备采用合资或国产的优质设备。污水提升泵房内的水泵设有变频器，调节电机的转速来适应服务区来水量的不断变化，以减少泵站的电耗。供电设计采用新型无功补偿装置，提高功率因数，减少电力无功损耗。

（二）资源节约、高效利用

1.低碳环保预制盾构管片制备技术

本项目主隧盾构长度17.5km，隧道内径分别为3.0m、3.2m、3.4m，盾构管片尺寸多且需求量较大。项目研发低碳环保预制盾构管片技术，实现水泥等强条件下超大固废掺量，促进废弃资源高值利用。同时利用纳米颗粒有效填补构件孔隙的特性，将所制管片抗渗能力提高50%。项目所有的盾构管片均采用预制构件厂流水线式生产，有效保障了管片及预埋件的生产精度，提高生产效率与质量合格率。本项目预制盾构管片生产量共计约80000块，有效节约工程成本120万元。

2.基坑降水收集、空气能综合利用

本项目施工内容包括9座超深竖井，采用封闭式止水帷幕设计，对部分需要坑内降水的竖井，建立基坑降水再利用的收集系统，通过抽取至洒水车，设置储水池等措施收集基坑降水，并利用该水源作为施工现场喷淋、绿化浇灌用水。项目施工中利用基坑降水约3.6万m3，有效节约施工成本约13万元。

施工临建生活区安装空气能热水器为管理人员日常生活、工作提供热水。空气能热水器利用空气能，实现24小时全天候运行。该技术整体节能环保，产出相同的热水量，比电辅助太阳能热水器利用能效高，使用成本仅相当于电热水器的1/4，燃气热水器的1/2，太阳能热水器的2/3。本工程建设期间，采用空气能热水器节约成本约6万元。

3.建筑垃圾减量化与资源化利用

工程建设过程中会产生很多建筑垃圾，通过采用绿色施工新技术、精细化施工和标准化施工等措施变废为宝、减少建筑垃圾排放，或者回收直接利用或加工处理后作为工程材料二次利用，同时优化施工方案，以实现建筑垃圾减量化和资源化利用。

本工程合理制定材料进场计划，限额领料，避免现场材料存放时间过长导致建筑垃圾的产生；优化钢筋下料和集约化生产，减少钢筋废料的产生；优化模板方案，推广采用定型化支架及钢模板；针对盾构岩层、砾卵石地层渣土进行筛选，实现骨料再利用。通过采用上述技术，节约施工成本约622万元。

（三）智慧运营、管理创新

1.研发智慧水务系统

项目大力开展科技创新，以建设数字化、自动化、智能化的智慧水务系统为目标，研发了包括智慧运营，结构健康监测，水下巡检机器人以及无人机巡线在内的深隧智慧管理系统，实现深隧上下游物联感知，运维数据智能分析、调度策略智慧调整、系统风险准确预测，巡检作业无人化远程控制，显著提高运营管理效率。

深隧智慧管理系统应用后，共节约管理人员25人，每年减少深隧冲水清淤4次，并有效避免了隧道传统排空检测所需的停运、抽水、通风、检测、复运等一些列措施，节约了大量物料、能源消耗，减少了管理人员投入，降低厂站运营及维护成本，实现了绿色低碳运营。

 

图3 深隧智慧运营管理系统

2.升级改造格栅反冲洗系统

根据工程设计文件，预处理厂细格栅及精细格栅均需采用自来水进行反冲洗，水资源消耗极大。项目经过研究实践，创新采用临近污水处理厂排放的中水替代自来水冲洗格栅的改造方案，实现了中水冲洗。预处理厂现有细格栅、精细格栅设备改造后，按照设备每天运行8小时计算，每年节约自来水86.4万吨，每年节约费用262.6万元，运行一年即可回收初期设备升级改造成本。

【取得成效】

（一）经济效益

本项目于2017年8月开始建设，2020年8月正式通水运营，在工程建设与运营过程中，通过应用各项创新技术，节约水、电、材料消耗及人工投入，创造经济效益约10182.5万元，经济效益率达到4.7%。

（二）环境效益

大东湖深隧项目是武汉市推行“长江大保护”的重点民生工程，也是武汉市“大东湖生态水网”建设的核心工程。项目运营以来，已累计传输污水逾近4.5亿吨，减少了对周边河湖水系生态环境的污染，推动区域水环境质量持续稳步提升。

（三）社会效益

大东湖深隧项目作为国内首个正式建造并投入运营的城市深层污水传输隧道，其设计、建造及运维充分践行绿色、低碳理念，有效解决了城市污水处理难题，优化城市基础设施布局，推动了城市高质量发展。

【经验启示】

（一）在设计阶段融入绿色、低碳理念

城市污水处理设施的建设应在规划设计阶段兼顾处理需求与城市绿色发展要求，通过绿色、节能设计和技术降低系统用能指标，控制碳排放，同时提高环境友好程度，将“邻避效应”转变为“邻利效应”。

（二）强化施工技术研发与科学管理

绿色施工是建筑业转变发展方式，实现持续发展的重要途径，在此过程中应充分发扬创新能力，加强“新技术、新材料、新设备、新工艺”的攻关研发，节约水、能源、材料投入；着重提高绿色施工技术水平，实现资源高效利用。

（三）重视智慧水务建设

城市污水处理系统的运营维护应充分结合数字化技术，创新管理模式，通过数字化技术赋能系统管理智慧化，实现节能、低碳与高效运营。

【责任编辑：俞昭君】