关于某市水质净化厂扩容提标工程改造实践 湛江市广业生态环保有限公司 梁宇程 王秋养
摘要：赤坎水质净化厂一二期工程日处理规模为10万m3/d，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B标准。扩容提标工程将原来的处理规模10万m3/d扩容至15万m3/d，出水水质提升至广东省《水污染物排放限值》（DB 44/26--2001）第二时段一级标准及国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918--2002）一级A标准中的较严值。通过新增“A2/O微曝氧化沟-MBBR+磁混凝澄清池”深度处理组合工艺实现了水质达标；通过分步切换一二期与三期出水管道成功实现了不停产施工。 关键词:提标改造；A2/O-MBBR+磁混凝澄清池；不停产施工
1 引言 绿水青山就是金山银山。随着城市的迅速发展，人民生活水平的不断提高及国家对环境的要求越来越高，对城市污水处理的要求也越来越高。根据《广东省环境保护厅关于印发南粤水更清行动计划（2013-2020年）的通知》【粤环（2013）13号】要求，新建污水处理厂设计出水水质应执行广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）第二时段一级标准及国家标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准中较严者（以下简称一级A标准）要求。湛江市赤坎水质净化厂提标改造前执行的是一级B的标准，已经不能满足新要求需进行提标改造。另由于赤坎区的城市化发展，赤坎水质净化厂服务片区污水量逐年递增，城市用地的紧张无法新增建设用地，故需在不增加厂区用地的基础上进行扩容。赤坎水质净化厂承担着城市污水处理，保证城市正常运转的功能，所以必须在不停产的状态下进行提质扩容改造。 赤坎水质净化厂共分三期建成。其中三期工程A段5万m3/d，采用CAST工艺+纤维转盘滤池+生物除臭，出水执行一级A标准。一二期工程建成于2010年3月，占地面积27.2公顷，日处理规模为10万m3/d，采用“A/A/O微曝氧化沟”处理工艺，出水水质为一级B标准。现扩容提标改造工程是在原设计规模10万m3/d扩容至15万m3/d，采用“A/A/O微曝氧化沟-MBBR+磁混凝澄清池”深度处理组合工艺，出水水质提升至一级A标准。 
图1-1 改造前一二期状况 主要建设内容包括：新建中途提升泵及磁混凝澄清池一座、新建巴氏计量槽一座、新建机修间及变配电间一座、新建加药间一座、新建储泥池一座。同时对原有建筑粗格栅及提升泵房、细格栅及旋流沉砂池、生化池、鼓风机房、污泥脱水间、紫外线消毒渠等进行扩容改造。
2 水质净化厂现状 2.1 原进、出水水质 赤坎水质净化厂现况一二期出水达到国家标准《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）规定的一级B水质排放标准的较严者。设计进、出水水质如表2-1所示：
表2-1一二期原设计进水、出水指标 
2.2 原工艺流程 一二期原主要工艺流程为： 
原工艺的出水水质已经达不到一级A标准的要求，并且该厂以140%处理量超负荷运行，需要进行扩容及提标。
3 扩容提标工程改造 3.1 扩容提标设计出水水质 本次扩容提标改造工程设计出水水质执行一级A标准。主要出水水质指标如表： 表3-1 设计出水水质 
3.2 扩容提标工程采用的处理工艺流程 根据A段为提标扩建工程，即在现况一、二期规模10万m3/d基础上扩建至15万m3/d。提标方面主要是改造现况生化池，在池中添加MBBR填料，增加深度处理单元磁混凝澄清池，保证出水TP、SS达标排放。水质净化厂扩容提标采用的工艺流程如下图3-2所示：  
图3-2 扩容提标工艺流程图
4 扩容提标工程建设实施 4.1 工程施工计划 赤坎水质净化厂扩容提标工程施工分为两部分进行，一是新建工程部分，另一部分为改造工程部分。由于水质净化厂承担城区的污水处理，不能完全停产施工。为了减少工程建设对生产运行的影响，先开展新建工程施工，再启动改造部分工程施工。改造部分由于一期东侧为新建池体集中部位，需要保留施工道路运输材料，同时考虑到氧化沟内积物清理和处置空间，交叉作业的安全风险高，故改造部分先改造离新建厂房远的二期再改造一期。 经过充分研究后，我们制定了施工计划：先建新建池体和厂房→地基与基础完成至正负零回填→进行新建厂房正负零上部施工及启动二期停产改造，一期加大处理量继续生产→厂区管道改造施工→第一次停水接驳，同时进行尾水排水切换→二期通水，一期停水改造→第二次停水接驳，同时进行尾水排水切换→一二期均通水，进行通水调试→环保验收→竣工验收。 工程需要进行两次停产接驳及尾水排水切换施工。第一次停水接驳在二期氧化沟改造完成，新建磁混凝池完成，工艺主管道铺设完成，预留接驳口，一二期全停产10天进行接驳，同时进行三期出水切换至一二期管道出水。第二次停产接驳是新电房、新建巴氏计量槽、尾水管改造、一期氧化沟改造等完成后进行，同时进行一二期出水切换至三期管道出水。通过切换出水管道，减少了水质净化厂的全停产时间，保证了城市纳污的正常运转。 4.2 工程建设的重难点 本工程的重难点为以下几点： （1）城市水质净化厂承担城市污水处理功能不能进行完全停产施工，只能在半停产的状态下进行一半一半的改造施工，在管道接驳汇合的时候有几天的全停产施工，生产施工必须进行综合考虑。 （2）新建磁混凝澄清池土方开挖超过5m，属于深基坑工程。由于基坑离原有办公楼及原来池体距离都比较近，给基坑支护造成较大难度。 （3）工程改造部分情况复杂，施工较为困难。例如氧化沟结构改造需清淤工程量大，改造工程施工较难；粗格栅及进水泵房闸门无法完全严密关闭，有渗水，无法创造干作业环境；脱泥机房的脱水离心机更换原来的压滤污泥机，由于原来的行车起重量不够，无法进行吊装，安装困难；入滨湖的退水管由原来一二期的退水管并入三期的退水管，由原来的并为一条；新建巴氏计量槽及尾排水管部分位于高压线下方，施工危险性较高。新旧工程的衔接，新旧设备、新旧系统的衔接及兼容难度也大。 4.3 工程建设实施措施 4.3.1 深基坑采用拉森钢板桩支护加喷毛护壁 新建的建筑物中途提升泵房及磁混凝澄清池最大，基坑开挖长40.5m，宽37.4m，基坑开挖深度达6.1m，南侧距离综合办公楼约13m，西侧距离现况生化池约18.8m，土层主要为人工填土层，土层较软，地下水较浅，基坑工程安全等级为二级。 基坑从原地面标高4.60m地面按1:1放坡开挖至1.8m ,在1.8m标高进行施打预应力管桩，送桩深度3m，然后再在基坑四周施打拉森钢板桩，上部边坡进行喷毛处理，做好基坑周围排水沟，接着进行从1.8m开挖至-1.5m，做好降排水措施，最后进行腰梁及锚索施工。采用拉森钢板桩Ⅳ+预应力锚索进行支护的优点是强度高，止水效果好。后续在进行地基基础施工过程中委托了第三方监测单位对基坑进行监测，监测结果理想。基坑支护图如下： 
图4-1 基坑平面布置图 基坑剖面示意图如下： 
图4-2 基坑支护剖面图 基坑支护完成后照片： 
图4-3 基坑支护完成后 4.3.2 微曝氧化沟-MBBR生物池体改造 生物池的改造是工程改造部分的难点，包括两部分内容：一方面是由原来的10万m3/d扩容改造至15万m3/d，另一方面是在好氧区增加MBBR悬浮填料区。保留原有的厌氧区、缺氧区池容不变，分割一部分好氧池容作为缺氧池容，满足硝化脱氮需求。原来停留时间为厌氧区1.7h、缺氧区2.4h、好氧区8.5h，总12.6h；改造后厌氧区1.08h、缺氧区3.67h、好氧区3.54h，总8.3h。原好氧区内的曝气膜需要进行全部的更换，在好氧区增加HBR除臭系统。 氧化沟改造图如下： 
图4-4 氧化沟改造图 由于生化池中有大量的污泥，改造施工前需要将池内的水及污泥进行清理干净。考虑二期限生化池内沉积物清理和处置需要较大空间（二期池外空间较大），先进行二期生化池改造后进行一期生化池改造。缺氧区结构改造需要将原来部分导流墙体进行凿除，先将原有导流墙按设计进行切割，再整块吊出。没法进行吊出的部位用炮机进行破除。然后在新增导流墙位置进行植筋及混凝土浇筑。 氧化沟结构改造照片如下： 
图4-5 氧化沟改造照片 氧化沟好氧区增加MBBR填料投放区，增设拦网，更换曝气系统，以及安装除臭系统。氧化沟结构改造完成后进行设备安装及进行清水调试，然后接着投加MBBR填料进行培菌，最后再进行通水联动调试。在二期完成改造进行培菌调试时，通过污泥回流泵房将一期的活性污泥回流至二期进行培菌，并关闭从污泥泵房回流至一期氧化沟的污泥回流管道阀门，以此减少一期氧化沟内污泥量，大大减少一期养化沟后续改造时清理沉积物的量，减少1/2以上。这样不仅加快二期氧化沟菌种培育速度，而且大大减少了一期氧化沟清理沉积物工程量，大大缩短了工期，一举两得。 
图4-6 MBBR填料拦截系统 4.3.3 粗格栅及进水泵房进水封堵及技术改造 粗格栅及进水泵房需进行扩容改造，提升泵房需要增加一台大功率提升泵及更换一台提升泵。并且进水泵房的闸门由于长期被水浸泡已经锈蚀无法严密关闭，需进行更换闸门胶边及闸门拉杆。实现断水创造干作业环境变成一个棘手的问题。 方案一：进行关闭闸门，然后抽干进水泵房的水，如果闸门漏水严重，就在闸门后面堆码沙包放置水泵进行不间断排水。 方案二：用蛙人潜进水中进行进水管封堵，然后再将水抽干进行施工作业。 将这两个方案进行对比，方案一比较简单，安全性高，成本低，前提条件是闸门能够进行关闭及开启；方案二相对复杂，风险高，成本高，前提条件停产就可以。方案一应该是优先选择方案。但在实际操作后发现，进水泵房的阀门由于锈蚀及垃圾缠绕堵塞，根本无法进行关闭及开启，闸门漏水太大无法抽干。为了减少停产时间以及减少工程建设工期，只能选择方案二。 专业蛙人进行水下封堵技术在工程应急处置中较为常见，用特殊材料作为砌筑粘合材料，砌筑红砖封堵墙，在墙中埋置带可开启盖的套管。由于此技术有封堵快、凝固快、养护时间短、抗渗性强、强度高等特点，非常适合此项目实际情况。从专业蛙人下水封堵完成到封堵墙达到强度要求总共3天，其中养护时间至少超24h。封堵墙体达到强度后，将封堵墙上的套管拧上盖子就完成了断水封堵的作业。再接着就是进行抽水及清理泵房中的积泥，进行闸门修复、拉杆修复或更换，进行水泵基础施工。然后进行水泵安装及建筑垃圾清理。改造工作完成后再将封堵墙上的套管打开，让水从套管流进进水泵房，水位平衡后将封堵墙进行拆除。先后加起来的总时间为10天，大大缩短了施工改造时间。 
图4-7 进水管道封堵图 4.3.4 新建巴氏计量槽及尾水管解决方案 现况的水质净化厂退水管情况为一、二期为一条独立尾排水管，三期一条单独尾排水管。三期排水管的直径为2200mm，经核算可以承担远期32万m3/d尾排水量。此次扩容提标工程一二期的管道需要接入三期尾排水管，汇总后并入新建巴氏计量槽统一进行计量，再统一利用三期尾水管进行排水。 新建巴氏计量槽在一二三期并管之后，为了不使三期停产，新建巴氏计量槽需要骑在三期管道上进行施工，然后待新巴氏计量槽施工完成后再进行管道切割及对没有用的管道封堵。另原三期接入滨湖的最后一段长约三十多米的退水管管径为1m，已经无法满足扩容并管后的水量排放需求，需要进行更换为管径2200mm的球墨铸铁管。故在第一次停水接驳施工时，需要完成一二期接入三期管道施工，同时需要从新建巴氏槽前端进行切管封堵，临时将三期的水改道至一二期排放，减少三期停产时间。同时在第一次全停产的10天时间里，完成一二期管道接驳，二期通水调试，一期停水进入改造。一二三期的尾水汇合从一二期尾水管排至滨湖。新建巴氏槽进行装修施工，三期最后接入滨湖的尾水管换大施工同一期改造施工同时进行，这三项施工完成后即进行第二次停水，将尾水切换至三期尾水管统一排至滨湖。原来的一二期退水管作废，一二三期的水由新建巴氏槽进行统一计量。两个排污口合并为一个，减少了排污口数量。 
图4-8 管道停水接驳 5 结语 从本水质净化厂扩容提标改造工程的实施过程中可以看出，污水处理厂的提标改造工程的建设比新建一座污水处理厂难度还大。由于土地因素的制约，不能完全停产进行改造建设，新旧工程的有效衔接，新旧系统的改造升级兼容，管道的改造及合并等等都是该工程必须考虑的。而合理严密地安排施工顺序，创造性地使用新方法方案，抓住施工的重难点进行各个击破，有序有效地进行统筹安排是本工程顺利完成的保证。在其余的污水处理厂扩容提标改造中也会遇到此类问题，而本工程实践经验将为类似工程提供借鉴。
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