净水技术|现有污水处理厂提标升级改造与施工期间生产运行的调度控制优化
作者：苏平，上海城投水务(集团)有限公司，研究方向为污水处理厂运行管理及提标改造技术研究、雨洪技术及城市除涝技术应用推广研究。
工程简介
上海市石洞口污水处理厂位于宝山区月浦镇（原盛桥镇）内，北至长江、西至罗泾港、东至石洞口煤气厂。规划服务范围西起宝山区界、北至长江、东与宝钢东城区相邻、南至蕴藻浜、外环线所围合的区域，服务面积约79.16 km2，服务人口约70万人。服务区域为分流制排水系统，污水通过西干线输送至污水处理厂，经处理后尾水排放至长江。石洞口污水处理厂设计处理规模为40万m3/d。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—002）一级B类标准；污水处理采用一体化活性污泥法工艺，污泥处理采用污泥机械浓缩脱水、干化焚烧工艺。工程于1999年12月动工兴建，2002年底投入生产运行。
石洞口污水处理厂提标改造工程主要实现：（1）出水稳定达标《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A类标准；（2）污水处理设施除臭达标，厂界废气浓度符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）厂界（防护带边缘）废气排放最高允许浓度二级标准以及《恶臭污染物排放标准》（GB 14554—1993）恶臭厂界标准值二级标准； （3）调蓄溢流水（调蓄容积8万m3），减少水体污染；（4）优化改造现状污水处理设施，提高污水厂运行的稳定性、可靠性。
污水处理厂提标改造工程各处理环节采用的主要工艺方案如下：（1）预处理：采用粗格栅、细格栅＋平流式水力旋流沉砂池（现有）；（2）生物处理：采用综合池/溢流水调蓄池（新建）＋一体化生物反应池（现有）；（3）深度处理：采用高效沉淀池（新建）+反硝化深床滤池（新建）；（4）尾水消毒：采用次氯酸钠消毒（新建）；（5）除臭：一体化生物反应池采用植物除臭液喷淋措施除臭，其余采用生物滤池除臭。
提标改造后污水厂总体工艺处理流程框图如图1所示。
提标改造过程中的停水、减产及切换施工
1.1
改造原则
1
总体原则
涉及到停水改造的相关施工内容应集中实施，将多次停水平行实施为一次停水，多线同时改造。停水改造作业原则上应连续作业，设置多班轮换工作，时间单位精确到小时。由于涉及多项交叉施工作业，作业点较为分散，对施工组织和安全管理要求非常高。施工单位根据作业特点和需求须采取相应安全保障措施，并制定应急预案，施工过程中，妥善协调，确保施工安全和现状生产安全。
对现有厂区内的工艺管线、建构筑物应结合调阅竣工图纸对现场进行充分的排摸，了解管位现状，设备运行情况，以及建构筑物的结构情况，尤其是涉及到直接接触到污水的各类构筑物的结构腐蚀受损情况应有充分的评估，在此基础上考虑改造方案。需要较大范围拆除混凝土结构的，宜采用金刚石绳锯以提高工作效率。在结构衔接、设备基础方面，使用特种快速水泥、化学锚栓、专用灌浆料等工艺进行施工。
2
单元式停水改造
涉及到水池构筑物内分单元或生产线停水更新设备，可采用预制钢围堰或利用现有闸门对改造单元进行封闭、抽水、清淤和通风，进行原有设备拆除和新设备安装。对工艺线路影响部位，通过设置临时水泵进行调水。
3
工艺线路的增加节点施工
涉及到工艺线路的增加，往往在污水主管或箱涵旁侧设置切换闸门井，在停水或降低水位的情况下将原管涵增加三通或连接段与切换闸门井进行切换衔接，将新的工艺流程并入工艺线路中。
4
安全注意事项
污水提标改造中涉及到水下封堵作业、有限空间作业、有毒有害气体等多种重大危险源作业，对环境必须进行调查了解，通过排风、H2S气体监测进行环境控制，特种作业人员持证上岗，相关施工做好方案审批、作业备案等手续后实施。
1.2
具体实施
根据上述原则，以石洞口污水处理厂提标改造工程为例，逐条列举涉及停水、减产、切换工程主要内容，明确施工方案，简述其对生产的影响，如表1所示。
根据污水提标改造涉及减产施工进行优化统筹，尽量减少对石洞口污水厂生产运行的影响。
（1）加大人员和设备投入，增加施工协调力度，将所有影响运行的施工安排在同时开展。
（2）增加工程投入，改变切换闸门井施工工艺，同时提前在正常运行期在现有箱涵上方新建箱涵与切换闸门井连接，减少对污水厂运行影响。
（3）压缩切换闸门井施工周期、压缩进水泵房施工周期、压缩精确曝气系统阀和流量计安装的施工周期、增加设备、人员投入，DN900、DN1600管道接入旧构筑物，采用设置附壁井，提前做好混凝土养护。
（4）增加临电、临泵、人员投入，解决进水区变电站和进水泵房改造、浑水系统等改造期间用电和和处理水量不足问题。
2
运行单位配合及调度措施
2.1
总体原则
1
生产安全
由于涉及多项交叉施工作业，存在全厂停水、停气和停电、单路供电及多次停送电操作，在施工过程中，须妥善协调，加强沟通，确保现状生产安全和施工安全。
2
处理水量
在出水水质可控条件下，石洞口污水处理厂将根据具备的生产条件，强化运行管理，通过采取临时措施，解决污泥焚烧受影响增加的污泥处置需求，尽量提高处理水量。
3
出水水质
改造施工期间，石洞口污水处理厂将强化设备巡检和维保力度，加强对活性污泥性状和出水水质的监控，尽量确保出水水质标准排放。
4
干线调度
污水输送干线需根据方案实施水量调配，污水输送干线调度室加强与石洞口污水处理厂的沟通，及时反馈，信息互通。
2.2
结合运行统筹优化
根据涉及停水、减产、切换工程主要内容，结合运行单位恢复、调度、统筹优化。明确时间周期，统一安排，生成组织系统图，如图2所示。
在污水提标改造施工存在石洞口污水厂停产切换的配合要求，污水输送西干线在确保干线和石洞口污水厂运行安全的前提下，综合考虑减少对宝山5#泵站排放口上游陈行水库的影响，通过合理调度并采取应急措施，尽量减少污水溢出量、确保无直接排入江体情况。
（1）蕰藻浜泵站及上游水量去向
石洞口污水厂停产期间，蕰藻浜泵站停运，新沪太、大场、场中、长临等支线17万t/d、新村支线20万t/d、苏北3#支线20万t/d的污水全部通过污水三期A块汶水（污）泵站输送至合流一期干线，经竹园第一污水处理厂处理后达标排放，具体如图3所示。
（2）藻浜泵站下游水量去向
蕰藻浜泵站和月罗泵站之间最大流量为：各支线20万t/d及月罗泵站北面的外来水最大流量3万t/d，合计23万t/d，从日常运行数据来看，由于污水厂原处理工艺中产生回流水和西干线雨天径流量增大等因素，导致现状宝山5#泵站出现约7.7万t/d的溢流。在本次提标改造工程完成后，通过新建的8万t/d的调蓄池可基本得到解决，基本不再发生溢流情况。经统筹优化压缩停产时间，把施工作业和设备交割切换产生的污水厂间歇性停水时间控制在极限值约2~3 d，形成专项施工配合运行方案报环保部门审批，尽最大努力降低施工可能带来的不利影响，尽快发挥出提标后的工程效益。
2.3
应急预案
充分考虑施工过程可能存在的主要风险及应急措施，生成专项应急预案，如表2所示。
3
提标改造期间水质情况
石洞口污水处理厂自提标改造工程启动以来的一年水处理量及出水水质的数据统计情况如图4和图5所示。由图4和图5可知：经施工单位与运营单位的统筹策划及管理预案等措施，水量和水质指标得到了很好的控制，没有对周边水环境带来不利影响，为今后污水厂提标改造工程积累了很好的经验，同时起到了示范作用。
4
结语
污水厂提标改造工程在现有厂区内施工，不可避免地与运行存在相互影响，在实施前应进行资料调阅、现场查勘排摸，充分考虑厂区的停水安排、巡检要求、水电资源、现状管线等因素，编制完善的施工方案及应急预案。在施工过程中施工单位应与运行单位密切沟通，明确工作内容及对生产的影响，做好统筹安排，加强沟通及时解决动态问题。
推荐参考
苏平. 现有污水处理厂提标升级改造与施工期间生产运行的调度控制优化[J].净水技术,2017,36(8):105-109.
Su Ping. Upgrading and reconstruction of existing wastewater treatment plant and optimization of production and operation control during the construction[J]. Water Purification Technology, 2017, 36(8):105-109.