■ 浙江西城工程設計有限公司 王君晗

城市污水處理是改善生態(tài)環(huán)境、促進水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)展的重要措施，同時也是實現(xiàn)水資源重復利用的有效途徑[1]。根據桐鄉(xiāng)市的經濟發(fā)展戰(zhàn)略，由于目前的污水處理廠處理量小、效率低、水質不理想，難以滿足桐鄉(xiāng)市的污水處理需求。基于此，本文深入研究了桐鄉(xiāng)市政污水泵站擴容改造工程的設計與運行，分析了桐鄉(xiāng)市的污水處理現(xiàn)狀，制定了科學且合理的改造計劃，以實現(xiàn)高效率的市域污水處理，為桐鄉(xiāng)市的生態(tài)建設和經濟發(fā)展提供基礎保障。

工程概況和現(xiàn)狀分析

工程概況

桐鄉(xiāng)市位于長江三角洲，地勢平坦，無丘陵盆地，氣候溫宜，季節(jié)分明?！锻┼l(xiāng)市域總體規(guī)劃》提出，到2030年，桐鄉(xiāng)市的污水總排放量預測達到50萬m3/d。按照這種發(fā)展速度，現(xiàn)有的污水系統(tǒng)將無法滿足桐鄉(xiāng)市未來的污水排放和處理需求，需對污水泵站施行擴容改造工程[2]-[3]。

經過實地勘察，受地理位置的影響，桐鄉(xiāng)市四座污水處理廠中僅有申和污水處理廠及崇福污水處理廠具備擴容條件。為提升市域污水處理量，在無法進行擴建的桐鄉(xiāng)市城市污水處理廠和濮院恒盛污水處理廠將進行兩座泵站改建，包含進出水管網的改建，將原有的尾水外排泵站改為污水提升泵站，并對其內部設備進行改造，從而進一步提升桐鄉(xiāng)市的污水處理能力，改善水質環(huán)境，滿足經濟發(fā)展與居民生活需要。污水系統(tǒng)規(guī)劃如圖1所示。

圖1 污水系統(tǒng)規(guī)劃

現(xiàn)狀分析

目前，桐鄉(xiāng)市共有4座市域地表水廠進行城市供水，總供水能力約45.00萬m3/d，四座污水處理廠的總污水處理能力約20.00萬m3/d，能夠滿足目前桐鄉(xiāng)市的污水處理需求。采用A2/O法工藝進行污水處理，同時設有深度處理工藝和污泥脫水工藝，處理廠的進、出水水質控制一直執(zhí)行我國一級B類污水排放標準。桐鄉(xiāng)市污水處理廠的尾水排放，采用重力管方式，將尾水排放至錢塘江，但隨著城市建設的不斷發(fā)展，處理廠周圍的道路進行了多次改建，導致原有道路的污水排水管道逐漸演變?yōu)榉至髦朴晡叟欧殴艿?，即單獨設置雨水排放管和污水排放管。但在排水管道的實際運行中，面對污水處理量日益增大的現(xiàn)狀，排水管道工作困難，加上泵站容積較小，處理效率較低，無法應對暴雨等惡劣天氣下城市的污水處理需求。同時，由于臭氣消除不徹底、出水質量污染物含量高等問題，無法滿足周圍居民的生活需求[4]-[5]。

污水泵站擴容改造工程的設計與運行

泵站設計與運行

結合桐鄉(xiāng)市城市污水處理廠和濮院恒盛污水處理廠的現(xiàn)狀條件，在其已有設備基礎上進行改造。在原有污水處理廠的進水泵房新建出水管道至下游泵站，提升污水的輸送效率。保留原有分流泵房，在一般情況下，僅采用進水泵房進行污水處理，當進水泵房處于維修狀態(tài)或污水流量較大時，啟用分流泵房進行污水處理[6]-[7]。

改造后的進流泵房和分流泵房均采用地埋式污水泵房，改造特點為上部建筑僅有水泵起吊房外，無其他組成結構。采用兩格格柵，內設回轉式格柵，確保在一格格柵處于檢修狀態(tài)時，另一格柵的水流量能滿足污水處理需求。

設計擴容改造后的進水泵站流量約4.5萬m3/d，共計4臺水泵，單臺水泵流量850m3/d，泵站高12m，功率45KW。污水量大時，同時啟動4臺泵站進行污水處理，進水泵站的最大處理量可達5.9萬m3/d。主要改造內容包括第一艙室、第二艙室進水管的改造。

分流泵站預設污水流量約3.5萬m3/d，內設4臺水泵，單臺水泵污水流量750m3/d，泵站高35m，功率80KW。改造內容與進水泵站改造相似，在完成兩座泵站的擴容改造后，進行道路及地面景觀工程建設。

廢氣處理

泵池微生物的化學反應產生的污染氣體是泵站廢氣的主要來源，主要廢氣類型包括有毒含硫氣體、刺激性氣體、腐蝕性氣體等臭氣，廢氣處理的二級排放標準如表1所示。

表1 廢氣處理二級排放標準

泵房廢氣是影響出水水質的重要因素，水質污染物含量高，對人體的健康威脅較大，因此，在進行泵站擴容改造時，對泵站的廢氣處理系統(tǒng)進行改造，通過建造高效生物除臭濾池實現(xiàn)廢氣的清除。高效生物除臭濾池設計結構如圖2所示。

由圖2可知，高效生物除臭濾池各部分運行功能包括：

圖2 高效生物除臭濾池設計結構

廢氣收集系統(tǒng)：對尾水處理池以及泵站各結構建筑物產生的惡臭氣體進行統(tǒng)一收集，并通過輸氣系統(tǒng)進行氣體輸送。

廢氣輸送系統(tǒng)：考慮廢氣對管道使用壽命的影響，采用玻璃鋼、碳鋼型鋼刷漆為管道的基礎材料，提升抗污染物腐蝕能力。為便于冷凝水的防控，常在廢氣輸送管道最低點設置導淋管和導淋閥[8]。

生物除臭裝置：生物除臭裝置是生物除臭濾池的核心，通過在設置裝置中投入化學藥物，與廢氣進行充分的化學反應，從而將臭氣轉化為無危害化學物質或氣體。

廢氣排放筒：排放被處理后的廢氣，底部設有導淋閥便于冷凝水排放。

管道工程設計與運行

針對泵站擴容工程的管道設計，具體設計內容和運行方案如下：

（1）管材

為保證管材的質量和綜合性能，在滿足國家相關標準的情況下，管道系統(tǒng)采用Q235B鋼管和K9級球墨鑄鐵管。在不影響管道系統(tǒng)運行的前提下，管道壁厚應大于8mm且小于16mm。針對鋼管連接，采用焊接和承插式橡膠圈接口兩種連接方式進行管材連接，保證鋼管連接緊密程度，避免出現(xiàn)連接縫隙影響管道系統(tǒng)的通體運行。

（2）管道基礎

管道基礎是存在于管道與地基的構筑物，其主要采用人工建造方式，作用是均衡管道的荷載分布，避免管道對局部地基的壓力過大，防止受力不平衡造成的工程危險，管道基礎建設平面圖如圖3所示。

圖3 管道基礎建設平面圖

（3）基槽開挖

基槽開挖是管道工程的關鍵，針對泵站地下水含量豐富的問題，在進行基槽開挖時應采取降水措施，針對地質較差、土質疏松的地段，可采用搭設鋼板的方式對基槽進行硬性支撐，開挖深度滿足3m≤開挖深度＜5m時，可采用分臺階開挖方式，邊挖掘邊維護；針對地質較好地段，在保證槽壁穩(wěn)定性的情況下可不設支撐，但當開挖深度≥5m時，需進行深基坑支護工程進行基坑圍護。具體開挖斷面如圖4所示。

圖4 基槽開挖斷面示意圖

（4）管道回填

在基槽挖掘成功后，利用起吊車放置鋼管，引入水流進行閉水試驗，檢驗管道是否具有漏水、漏氣情況。對嚴密度、剛度符合標準的的管道，清除槽內雜物和施工設備，進行管道回填，且為盡可能地延遲管道壽命，規(guī)定管道回填的回填土中不得含有鋼筋、硬塊、塑料制品及其他腐蝕性物質。

（5）檢查井

該工程采用的檢查井均采用鋼筋砼井，根據檢查井的形狀，分為矩形和方形兩類，方形檢查井的規(guī)格為1100×1100，矩形檢查井規(guī)格為1250×1100。

（6）排放口

采用八字式排放口，保證排放效率。

實例分析

為驗證桐鄉(xiāng)市政污水泵站擴容改造工程的實際應用效果，針對污水泵站的污泥處置效果和進出水質的控制效果進行了分析，將改造后的運行效果與改造前的運行效果進行對比，選取污泥水含量、污泥量、投藥量為綜合評價指標，提升運行效果評價的可靠性和真實性。

進、出水水質質量對比分析

在污水處理廠處于最大負荷運行狀態(tài)時，在運行穩(wěn)定的情況下，測試泵站進、出水水質，對比改造前的保留數(shù)據。為便于分析，各項指標取平均值，得到的進、出水水質對比結果如表2和表3所示。

表2 改造前、后污水處理廠進、出水水質對比結果

表3 改造前后污水處理廠去除率和一級A 標準

對比表2和表3的數(shù)據可以看出，改造后，污水處理廠的出水中污染物含量的平均值低于國家一級A標準，表明針對水質問題，污水處理廠的改造目標已經初步實現(xiàn)。對比改造前和改造后的進、出水水質和去除率可以看出，隨著泵站系統(tǒng)的污水收納網的改造和完善，不僅進水水質略有改善，出水水質明顯優(yōu)于改造前的水質情況，去除率大幅度增高，改造效果優(yōu)異。在符合國家排放標準的情況下，改造后的污水處理廠具有良好的水質凈化作用，水質具有一定的安全保證。此外，經過多次測試，進、出水水質變化穩(wěn)定，從側面體現(xiàn)出改造后的泵站的抗沖擊能力較強，運行穩(wěn)定性有保障。

污泥量、含水率與投藥量分析

污水處理廠泵站的擴容改造，在有效提升進、出水水質的同時，系統(tǒng)的污泥產生也發(fā)生變化，在某種程度上，對污泥處理單元造成了一定影響。改造前后的污泥量與投藥量對比如圖5所示。

圖5 改造前后的污泥量與投藥量對比

從圖5可以看出，在進行泵站擴容改造后，污水處理廠的污泥量和投藥量明顯上升。原因在于：擴容改造后，污水處理廠的污水處理量大幅度提升，且改造后的高效生物除臭濾池的污染物去除率增強，產生了無害化和物，且進水水質的變化在某種程度上增加了有機物的負荷量，使得污泥量增加。這也從側面反映出擴容改造后的污水處理廠處理效率高、凈化能力強。

擴容改造前后，污水處理廠的污泥含水率與投藥量的變化如圖6所示。

圖6 改造前后的污泥含水率與投藥量對比

根據上述變化曲線可知，在經擴容改造前，隨著投藥量的不斷加入，污泥的脫水性能降低，導致污泥的含水量上升，而經過擴容改造后的泵站在A2/O工藝處理基礎上提升了污泥的脫水效果，加速提取污泥中的水成分。調查數(shù)據表明，擴容改造后，優(yōu)化的污水處理工藝能夠更好地改善污泥性質，使其處理和應用更加便利。

綜上所述，從改造后污水處理廠的進、出水水質、污泥量、污泥含水量的變化可以看出，經過泵站擴容改造后的污水處理廠的污水處理效果得到了大幅度的優(yōu)化，能夠滿足桐鄉(xiāng)市的未來發(fā)展需求。

結語

污水的處理是保證居民生活用水質量的關鍵措施，通過對桐鄉(xiāng)市政污水泵站進行擴容改造，不僅有利于降低水污染，還能促進水的社會循環(huán)。本文基于目前桐鄉(xiāng)市政污水處理廠污水處理量低、進出水水質難以保障，無法滿足桐鄉(xiāng)市的未來發(fā)展需求，且對居民的生活環(huán)境造成了一定影響的現(xiàn)狀，提出了一種污水泵站擴容改造工程的設計與運行方案，結合工程概況和桐鄉(xiāng)市政污水處理現(xiàn)狀，對泵站系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)以及管道系統(tǒng)進行擴容改造優(yōu)化設計，改造進水泵站和分流泵站，建設高效生物除臭濾池處理污水污染物，選用管材設計完善的管道系統(tǒng)，并嚴格按照施工標準實現(xiàn)改造工程的運行。實驗結果表明，擴容改造后泵站的污水處理量大大提升，進、出水水質得到有效控制，符合國家一級A類標準。在高效率、高去除率的污水處理廠的工作下，還能進一步保證市域兼職、工業(yè)和其他設施免受污水中化學物質的腐蝕，有效減少空氣和水中的污染物含量，在改善居民的生活環(huán)境的同時，也可為其他污水處理廠的改造提供借鑒。