PRZYSZŁOŚĆ TWORZENIA
Share this story
Zespół inżynierski firmy Hunziker Betatech AG otrzymał zadanie nie tylko zmodernizowania dwóch przestarzałych zakładów uzdatniania ścieków usytuowanych w kantonie Zurychu, ale również przeniesienia ich do jednej lokalizacji, tak aby spełniały nowe wymagania. Do szczególnych wyzwań, z jakimi zespół musiał się zmierzyć, należały: ograniczenia przestrzenne, rygorystyczne uregulowania prawne wymagające potrojenia wydajności oczyszczania, zapewnienie zgodności z nowymi przepisami o ochronie środowiska oraz konieczność prowadzenia projektu bez przerywania pracy zakładu. To zadanie mogło zostać zrealizowane wyłącznie z użyciem cyfrowych narzędzi planowania.
Model nowego zakładu WWTP Zimmerberg: film o projekcie
W gminach Horgen, Oberrieden, Rüschlikon i Thalwil, na malowniczych brzegach Jeziora Zuryskiego, mieszka ponad 60 000 osób. Do tej pory w Horgen i Thalwil działały dwa zakłady oczyszczania ścieków na potrzeby tych gmin. Po 50 latach eksploatacji obydwa zakłady wymagają modernizacji, aby mogły sprostać potrzebom rosnącej liczby mieszkańców i strategii zrównoważonego rozwoju w przyszłości.
Stowarzyszenie ARA Zimmerberg zdecydowało się na projekt budowy na terenie Thalwil dużego zakładu, którego moc przerobowa ma wynosić 800 litrów ścieków na sekundę i który będzie służyć 78 000 mieszkańców. Jest to przybliżone prognozowane obciążenie na rok 2050.
Projekt zlecono firmie projektowej Hunziker Betatech AG. Zespół inżynierski zastosował do analizy wykonalności modelowanie cyfrowe w połączeniu z procesami BIM.
WWTP Thalwil obecnie, plac budowy nowego zakładu WWTP Zimmerberg
Największym wyzwaniem dla planistów w firmie Hunziker Betatech była konieczność wykorzystania pod budowę zakładu jak najmniejszego obszaru, gdyż teren budowy ARA Zimmerberg jest ograniczony ze wszystkich stron: przez budynki mieszkalne, tory kolejowe i samo Jezioro Zuryskie.
Jednocześnie zdolności przerobowe zakładu miały zostać potrojone (ze względu na połączenie zakładów i odpowiednią rezerwę zdolności przerobowych sięgającą poziomu docelowego rozbudowy). Ponadto weszły w życie uregulowania prawne w sprawie ochrony zasobów wodnych, które nakładają wymóg wprowadzenia dodatkowego etapu oczyszczania. Woda jest odprowadzana do Jeziora Zuryskiego, więc nowe uregulowania wymagają wprowadzenia dodatkowego etapu związanego z usuwaniem nowo pojawiających się zanieczyszczeń, takich jak śladowe ilości środków farmaceutycznych, które coraz częściej występują w tego rodzaju strumieniach wody.
Wraz z postępem projektu dużym wyzwaniem może okazać się sam etap budowy, gdyż będzie się odbywał podczas normalnej eksploatacji zakładu ARA Thalwil. Aby to umożliwić, zespół inżynierski zaplanował kompleksowo kolejność prac budowlanych z zastosowaniem konstrukcji tymczasowych. Usytuowanie instalacji budynku jest przewidziane na specjalnej platformie nad „Seestraße”.
“Projekt stanowił wyzwanie techniczne. Musieliśmy wykorzystać każdy centymetr powierzchni, aby spełnić wszystkie wymagania.”
— Dominik Börrnert, Szef planowania cyfrowego, Hunziker Betatech AG
ARA Zimmerberg: etap budowy
„Tego projektu nie udałoby się zrealizować bez zastosowania rozwiązań cyfrowych. Za pomocą tradycyjnych metod 2D byłoby niemożliwe zaplanowanie i zbudowanie tego zakładu uzdatniania ścieków w dłuższej perspektywie. Jedynie za pomocą cyfrowych narzędzi planowania 3D jesteśmy w stanie efektywnie wykorzystać każdy centymetr placu budowy i uwzględnić w projekcie stronę techniczną i prawną” — wyjaśnia Dominik Börrnert, szef działu inżynierii wodno-lądowej i szef planowania cyfrowego w firmie Hunziker Betatech
Korzystając z rozwiązania Autodesk do tworzenia obrazów fotorealistycznych ReCap Pro, utworzono chmurę punktów 3D na podstawie danych cyfrowych uzyskanych za pomocą stacjonarnych technologii skanowania. Ten bogaty zestaw danych, zaimportowany do programu Revit, został następnie wykorzystany do wygenerowania modelu rzeczywistych warunków, który dokładnie odzwierciedla środowisko budowlane i naturalne projektu. Inżynierowie zastosowali skanowanie 3D w połączeniu z rozwiązaniem Recap w programie Revit. Planowanie architektoniczne i model konstrukcyjny wykonano w programie Revit, natomiast Civil 3D zastosowano do zaplanowania wykopu budowlanego, a Plant 3D do opracowania modelu procesu technologicznego. Utworzono także symulację CFD dla wieży fermentacyjnych.
Inżynierowie przeprowadzili badanie zacienienia, aby zapewnić, że z powodu budowy mieszkańcom nie będzie brakować światła słonecznego ani nie będzie przesłonięty widok na jezioro. Zaplanowanie okapu i oczyszczania powietrza usuwanego za pośrednictwem biofiltrów umożliwiło wyeliminowanie hałasu i zapachów. Aby budynek nie przypominał zakładu uzdatniania ścieków, fasadę wykończono szwajcarskim drewnem, co pozwoliło na dyskretne wtopienie jej w otoczenie.
“Tego projektu nie dałoby się zrealizować bez cyfrowych narzędzi planowania 3D.”
— Dominik Börrnert, Szef planowania cyfrowego, Hunziker Betatech AG
ARA Zimmerberg: wirtualne zwiedzanie
Mając do dyspozycji program Revit i procesy BIM, wszyscy uczestnicy projektu lepiej orientowali się w różnych etapach budowy i poziomach planowania. Z powodu ograniczenia przestrzennego niezbędna była nieustanna współpraca między wykonawcami.
Modele projektu udostępniono za pośrednictwem strony BIM 360, częściowo z użyciem okularów VR, aby wszystkie osoby, począwszy od inżynierów budownictwa, przez budowniczych zakładu i inżynierów elektryków, a skończywszy na właścicielu budynku i zarządcy — a nawet mieszkańcach — mieli jednolity obraz planów. To było istotne nie tylko z punktu widzenia oszczędności czasu, ale przede wszystkim ze względu na prowadzenie planowanej przebudowy podczas normalnej eksploatacji.
“Znaleźliśmy wspólne rozwiązania dla ponad 300 zadań koordynacyjnych dzięki współpracy za pomocą oprogramowania BIM 360. W innym wypadku niektóre z tych zadań uwidoczniłyby się prawdopodobnie dopiero na etapie budowy.”
—Dominik Börrnert, Szef planowania cyfrowego, Hunziker Betatech AG
Za pomocą cyfrowych narzędzi planowania inżynierowie w firmie Hunziker Betatech pomyślnie stawili czoła trudnościom technicznym związanym z: ograniczeniem przestrzeni, koniecznością zwiększenia wydajności, przebudową podczas normalnej eksploatacji, nowymi przepisami w sprawie ochrony środowiska i budową zrównoważonej infrastruktury.
Nowo zastosowany proces membranowy pozwala na niezwykle kompaktową konstrukcję o wyższej wydajności oczyszczania. Zamiast typowej wielkości powierzchni 54 metrów kwadratowych na mieszkańca wymogi powierzchniowe obniżono do 19 metrów kwadratowych.
Zmodernizowano zespół filtracyjny, aby zapewnić filtrację cząstek do 0,04 µm, dzięki czemu w przyszłości będzie możliwe eliminowanie ze ścieków wirusów. Ponadto za pomocą bezpośredniego dozowania pylistego węgla aktywnego można wyeliminować ponad 80% organicznych substancji śladowych (czwarty stopień oczyszczania).
W nowatorskiej koncepcji energetycznej wykorzystywane są wszystkie dostępne rodzaje energii. Przez wykorzystanie turbin i układu fotowoltaicznego zakład produkuje ekologiczną energię elektryczną. Gaz pochodzący z zakładów oczyszczania jest przetwarzany na biogaz i doprowadzany do lokalnej sieci gazowej. W ten sposób potencjał energetyczny gazu z oczyszczalni jest w pełni wykorzystywany. Zużycie wynosi około 0,55 GWh/rok, co ogranicza emisje pochodzące z paliw kopalnych w obszarze zlewni o 170 ton CO2 rocznie. Na koniec z oczyszczonych ścieków jest odzyskiwane ciepło procesowe.
W rezultacie powstanie bardziej zrównoważony, najnowocześniejszy zakład uzdatniania w Szwajcarii, w którym będą wykorzystywane wszystkie źródła energii. Rozpoczęcie budowy zaplanowano na 2022 r., a oddanie zakładu ARA Zimmerberg do użytku odbędzie się w 2027 r.
Wyższej jakości, bardziej wydajne procesy technologiczne
