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信件六 - 再下一城

亲爱的维港:

「净化海港计划」第一期在2001年12月落成启用,政府经过全面的专家检讨、大量技术研究和广泛公众咨询后,于2004年决定展开「净化海港计划」第二期。

 

让我们把时光倒流至2001年左右,重温当时的情况。

第二期甲:处理其余25%污水

自从「净化海港计划」第一期工程落成启用后,即肩负起处理维港两岸区域约75%污水的工作,维港中部及东部地区的水质因而得到明显改善。然而,其余25%来自港岛北部及西南部的污水尚待处理,当时每天仍有约45万立方米近乎未经处理的污水,直接排进维港。

 

另一问题,就是昂船洲污水处理厂排放的污水虽已经处理,但由于仍未经消毒,维港西面受到这些污水影响。政府仍需要进一步投资扩建「净化海港计划」,方能令整个维港回复健康。

 

第二期甲工程范围

第二期甲包括以下主要工程:

  • 全面改善八所位于北角、湾仔东、中环、沙湾、数码港、香港仔、华富及鸭脷洲的现有基本污水处理厂,以加强隔筛和除砂等污水处理设施

 

  • 建造全长约21公里的深层污水隧道,将上述八所基本污水处理厂的污水收集并输送到昂船洲污水处理厂进行化学强化一级处理

 

  • 提升昂船洲污水处理厂的化学强化一级污水处理量,从原先设计的每天处理170万立方米的污水,提升至每天处理约245万立方米污水

 

  • 在昂船洲污水处理厂优先兴建消毒设施,定为前期项目,以解决荃湾一带泳滩的水质污染问题

 

  • 设立新的分布式监控和数据采集系统

第二期甲主要工程于2009年动工,而其中的消毒设施系统工程则已提早进行,并于2009年率先提前落成启用,让维港西面荃湾区七个关闭的泳滩,得以早日重新开放。

「净化海港计划」第二期甲隧道走线

「净化海港计划」第二期甲隧道走线

「净化海港计划」第二期甲隧道纵断面图

「净化海港计划」第二期甲隧道纵断面图

「净化海港计划」第二期甲隧道资料

「净化海港计划」第二期甲隧道资料

附注
1. 「D&B」即钻爆方法。
2. 「HDD」即水平定向钻挖。
3.「HDPE」即高密度聚乙烯。

前期消毒设施

昂船洲污水处理厂排放的污水虽已经处理,但由于未经消毒,维港西面受到这些污水影响。为保护维港西面的水质,在昂船洲兴建消毒设施实在刻不容缓,以尽早解决问题。

 

因此,政府于2005年对昂船洲污水处理厂兴建前期消毒设施工程,进行环境影响评估研究。研究结果显示,使用次氯酸钠进行氯化消毒,乃首选方案。

 

前期消毒设施工程于2008年4月动工,2009年12月开始启用,为昂船洲污水处理厂排出的经处理污水进行消毒,然后才排放出维港,效果显着。2010年3月,前期消毒设施全面投入服务,维港的水质马上有明显改善,而以维港西部水域的水质改善情况尤其明显。

 

荃湾区七个原先关闭的泳滩陆续重开,最后一个泳滩也于2014重新开放。事实上,由于水质大幅改善,停办多年的维港渡海泳,已早于2011年在维港东部水域复办。

全面改善八所基本污水处理厂

位于港岛北部和西南部的八所现有基本污水处理厂必须进行改善工程,以配合「净化海港计划」第二期甲的技术要求。工程包括安装4毫米的隔筛以隔除细小物体,及安装除砂设施去除95%大于0.2毫米的砂砾,避免深层污水输送隧道堵塞。此外,工程也包括更换污水泵。

 

基本污水处理厂的建筑外观也进行了优化工程,增加绿化植物和在屋顶安装可再生能源的光伏板,还加设了除味装置。种种设施,都能长远改善附近居民的生活环境。

深层隧道系统

第二期甲是由相连的深层隧道网络组成,全长21公里,深度介乎海平面以下70米至160米之间,在地质和设计方面都与第一期的隧道系统类似。

 

借镜第一期工程的经验,工程团队在第二期甲隧道系统地质勘测和设计的早期,已经进行各种详细考虑。我们采用一种名为「水平定向取芯」的先进创新技术进行地质勘测,更在其中一个隧道路段的取芯点,直接沿隧道路线连续取芯1,247米,取得连续完整的岩心样本。

 

第一期工程证明,挖掘前进行预先灌浆,是控制地下水在高压下渗入的最可行及最有效的方法。第一期隧道工程的主要困难,是要在有限的工作空间内,为隧道钻挖机进行改动,为其加装机械设备,使钻挖机能在挖掘面前方的隧道周边钻灌浆孔。

 

基于上述考虑,并参考世界其他地方,特别是北欧国家的硬岩隧道钻挖经验,工程团队认为,使用钻爆方法,能让挖掘前的预灌浆工作在最高效的情况下进行。因此,工程团队要求承建商度身定造流动巨型钻孔机,上面装有最先进的钻挖设备,用以进行挖掘前预灌浆工作及钻炮孔。

巨型钻孔机

巨型钻孔机

爆破面的炮孔

爆破面的炮孔

政府爆炸品运送车

政府爆炸品运送车

爆炸品用的雷管

爆炸品用的雷管

深层污水隧道在建造中

深层污水隧道在建造中

连接深层污水隧道的竖井在建造中

连接深层污水隧道的竖井在建造中

「净化海港计划」第二期甲工程共完成了6,990次爆破

「净化海港计划」第二期甲工程共完成了6,990次爆破

双管椭圆形隧道

双管椭圆形隧道

我们在工程初段已经就爆破工程的技术要求作出详细评估及决定,确保工程在安全情况下进行。至于爆炸品的运送及使用,我们亦预先与有关当局,即矿务处处长,商讨及落实安排细节及程序。采用钻爆方法,也让工程团队可以设计弯曲的隧道路线,以尽量减少侵占私人地段。此外,与隧道钻挖机相比,爆破的设置成本较低,可以在隧道的两端同时进行挖掘,加快工程进度。事实上,自从2009年7月工程展开后,调控有序,所有第二期甲的隧道工程均于2015年6月顺利完成。

 

在工程早期,我们已经预知鸭脷洲至香港仔的隧道段,乃建造工程的一大难题。由于该隧道段途经一个主要地质断层带—「香港仔断层」,即使采用预灌浆及安装不同的地基支撑,在脆弱的地质里进行隧道工程仍然充满严峻挑战。为了减少进行隧道工程时的风险,我们决定采用最先进的「水平定向钻挖」技术来建造这隧道段。有关技术,我们会在下一封信详谈。

污水处理厂改善工程

至于昂船洲污水处理厂的主要改善工程,则包括兴建第二个主泵房及增建化学强化一级处理的沉淀池,并扩建污泥脱水设施、增加新的消毒设施和除味装置、和设置新的控制系统以管理上述设施。让我们逐一介绍有关设施,首先由新主泵房开始。

「净化海港计划」污水处理流程

「净化海港计划」污水处理流程

「净化海港计划」第二期甲昂船洲污水处理厂规划图

「净化海港计划」第二期甲昂船洲污水处理厂规划图

新主泵房

新主泵房设有8台巨型污水泵,把污水从深层污水隧道抽到地面作处理。新主泵房不单负责处理第二期甲深层隧道带来的新增污水,而当第一期的主泵房发生机械故障或进行大型维修时,新主泵房更可提供分流作用,提升操作的灵活性。

 

新主泵房的最高抽水量为每秒32立方米,第一期主泵房的最高抽水量为每秒31.2立方米。新主泵房配有两个湿井,操作灵活,方便日后进行维修。新主泵房和第一期主泵房之间,由一条250米长的地下隧道连接起来,也是为了方便日后维修及提升设施操作的灵活性。

二号主泵房摩打房

二号主泵房摩打房

二号主泵房外观

二号主泵房外观

二号主泵房主泵

二号主泵房主泵

建造连接隧道的隧道钻掘机

建造连接隧道的隧道钻掘机

连接隧道内部结构

连接隧道内部结构

连接一号主泵房和二号主泵房的连接隧道

连接一号主泵房和二号主泵房的连接隧道

化学强化一级处理沉淀池

昂船洲污水处理厂改善工程另一核心项目,就是增建8个双层沉淀池,使沉淀池的总数达到46个。

 

我们也提前批出合约,为现有第一期的全部沉淀池安装除味装置,以三种悦目色调的玻璃纤维罩覆盖沉淀池,工程于2012年完成。这措施有效减少沉淀池对邻近深水埗、长沙湾及西九龙区居民造成的气味滋扰。

双层沉淀池以玻璃纤维罩复盖

双层沉淀池以玻璃纤维罩复盖

消毒设施

进行「净化海港计划」第二期甲工程的主要原因之一,就是要为经过化学强化一级处理的污水进行消毒,避免对维港造成污染。

 

污水经过化学强化一级处理过程后,会加入漂水,即次氯酸钠,以进行消毒。来自第一期和第二期甲处理过的污水,会进入新建的排放水隧道进行消毒,该隧道也用作加氯设施,漂水可以消灭污水中99%以上的大肠杆菌,乃改善维港水质的重要一步。为了保护海洋生态系统,经处理和消毒后的污水也会随之进行除氯程序,中和污水中的余氯,才排放出海港。

 

我们也同时应用了计算流体力学电脑模型和实体模型,以加强消毒程序,例如模拟测试不同的次氯酸钠浓度、和在不同位置投配次氯酸钠的果效。基于测试结果,我们在溢流堰通往倾卸竖井之前的位置,增添了第二个投配化学剂的装置,务求化学剂与经过处理消毒后的污水,能混合得最好。

 

与此同时,着名的环境水力学专家李行伟教授也开发出一套名为Waterman的先进电脑模型,有助预测由排放管道扩散器排放出去的排放水,在不同天气及潮汐情况下,对邻近海滩水质的远场影响。

 

事实证明,这些模型工具,让工程团队更深入了解化学剂的消毒成效,并能以最少量的化学剂发挥最大的消毒果效,非常有用。

用以优化昂船洲污水处理厂消毒设施的水力模型

用以优化昂船洲污水处理厂消毒设施的水力模型

污泥脱水设施

新的污泥脱水大楼设有14台巨型离心机,负责处理「净化海港计划」第一期和第二期甲产生的污泥。新的污泥脱水设施,将污泥处理量从每日600吨增加至每日1,200吨。

 

脱水后的污泥由一个固体泵输送系统运送到污泥块储存仓。由于共设有16个污泥块储存仓,即使遇上恶劣天气令脱水污泥运输延误,仍可提供足够的储存空间。我们更建造了两艘轮船,专责将污泥运往屯门的 T · PARK [源 · 区]进行焚化。稍后我们会再谈有关这个可持续发展的故事。

污泥脱水大楼

污泥脱水大楼

污泥块筒仓

污泥块筒仓

污泥脱水大楼内的离心机

污泥脱水大楼内的离心机

除味装置

昂船洲污水处理厂的所有可能产生气味的设施都加设了除味装置,包括泵房、污泥脱水大楼、污泥块储存仓及沉淀池,而所有这些设施都已加上覆盖,以确保气味不会外溢。至于有味的气体,则会经过管道被抽到除味装置,再以生物滴滤池、湿化学洗涤器或活性炭装置进行除味程序,然后排出。

除味装置

除味装置

新控制系统

我们引进了一个新的分布式控制和数据采集系统,以便对整个「净化海港计划」系统进行综合控制。我们也开发了一个专家系统,能提供各种模拟操作及先进的决策支援系统,有助培训昂船洲污水处理厂的操作员。

 

第二期甲于2015年落成启用

经过六年努力,「净化海港计划」第二期甲于2015年12月正式落成启用。从此,维港两岸包括港岛及九龙市区的所有污水,都会经昂船洲污水处理厂这全球首屈一指的化学强化一级处理厂进行全面处理。我们不会再因海港污染而关闭泳滩,珊瑚也不会在维港凋萎。

 

复办渡海泳!

第二期甲工程投入服务后,维港水质进一步改善,足以让停办多年的维港渡海泳得以复办。维港渡海泳始于1906年,曾是香港一年一度的盛事,惜后来因维港水质污染严重而于1978至2010年停办,直至近年维港水质因「净化海港计划」获得改善,再适合游泳后,才于2011年在维港东部复办。2017年,渡海泳更重返维港中部水域举行。

 

亲爱的维港,这就是「净化海港计划」主要工程的故事。「净化海港计划」的愿景经已实现,维多利亚港回复健康,芬芳再现。

附笺

「过去二十年我主要从事浮射流扩散研究计划,让排放的污水在很短时间和很小范围内稀释,保护环境。我也研发了一个名为Waterman的流动程式,运用大数据实时分析全港海滩每日水质,对保护荃湾一带海滩特别有用,也有助出现突发事故时作出预警和进行危急应变。」

 

「大学做的是基础研究,但实际问题却很复杂。我们和渠务署长期合作,是相辅相成,对回馈社会、教学和培养人才都很有意义。『净化海港计划』是全球数一数二的工程,我很荣幸能参与其中。」

李行伟教授

香港科技大学
土木与环境工程学系客座教授、校长高级顾问及
广州霍英东研究院讲座教授

李行伟教授
附笺 1
附笺 2