綠色施工理念在污水處理系統(tǒng)改造中的應(yīng)用實(shí)踐

趙志浩 刁晉東 何叢飛 李山金 魏秀英

(中建七局第一建筑有限公司，北京 102600)

在污水處理廠改造施工階段使用現(xiàn)代的施工工藝進(jìn)行科學(xué)的管理施工，提高了資源的利用效率，降低了因污水處理改造工程造成的環(huán)境污染的影響。在建筑工程施工的階段，需要特別注重施工安全和建筑工程的質(zhì)量，減少能源的消耗。因此，對(duì)該城市的環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了很大的幫助，進(jìn)而營(yíng)造了一個(gè)安全環(huán)保的城市環(huán)境。同時(shí)，綠色施工理念是以環(huán)保、綠化、經(jīng)濟(jì)為前提，重視建筑項(xiàng)目改造施工的節(jié)能性以及高效性，推動(dòng)了建筑改造工程的可持續(xù)發(fā)展。在污水處理改造工程的過(guò)程中，選取施工方案時(shí)需要考慮能源的消耗以及生產(chǎn)安全等問題。因此，污水處理改造工程造成的能源消耗以及環(huán)境污染等問題，違反了綠色施工理念，施工單位需要額外注重此問題。本文結(jié)合實(shí)際工程對(duì)該改造工程的有效技術(shù)措施進(jìn)行分析研究，以便為相關(guān)建筑工程提供參考[1]。

1 工程概況

某城市的污水處理廠，其使用的處理工藝為氧化溝，單座氧化溝( 4×104 m3/d) 結(jié)構(gòu)尺寸為115.5m×56.5m×4.8m，分 6 槽。污水處理廠處理污水設(shè)備采用的仍然十多年前的工藝技術(shù)，很多都不能符合現(xiàn)代技術(shù)的要求。現(xiàn)如今污水處理廠的主要問題有以下2方面：1)硝化段在氧化溝的處理系統(tǒng)中沒有詳細(xì)的建立，導(dǎo)致該系統(tǒng)沒有深化脫氮除磷的效果，排出水的BOD5達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但是出水含氮、磷的量超出了排放標(biāo)準(zhǔn)(TN為40mg /L，TP為3mg /L)，因此，該氧化溝排出水的質(zhì)量沒有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；2)對(duì)銹蝕嚴(yán)重的污水處理廠混凝土池壁時(shí)展開防腐蝕處理。要求該污水廠的排放情況必須符合高污水處理廠的排放要求。經(jīng)過(guò)相關(guān)的研究人員探討后，決定更改氧化溝的曝氣方法為推流式水下曝氣的A2/O方法，在增加水深的同時(shí)于池頂設(shè)置曝氣設(shè)備以及供操作人員行走的道板，同時(shí)展開氧化溝池壁的防腐處理[2]。

2 存在的問題及施工工藝

2.1 存在的問題

2.1.1 污染環(huán)境

在進(jìn)行氧化溝池壁加高池壁走行平臺(tái)和新增建工作橋的施工時(shí)，如果使用傳統(tǒng)的施工工藝(腳手架)，此工藝需要污水處理廠在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)停止作業(yè)，導(dǎo)致大量的污水沒有進(jìn)行處理就直接排除，進(jìn)而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[3]。

2.1.2 二次污染

已知氧化溝堆積大量活性污泥，為了減少停產(chǎn)時(shí)間需要將污泥快速地清理干凈，但該操作無(wú)法通過(guò)單一的脫水機(jī)房進(jìn)行處理，且若處理方式不合理就進(jìn)行填埋作業(yè)則會(huì)造成二次污染[4]。

2.2 施工主要內(nèi)容

該污水處理廠改造的主要施工內(nèi)容包含：對(duì)污水池壁進(jìn)行加高、新增走行平臺(tái)以及工作橋，清理氧化溝內(nèi)的污泥，將現(xiàn)有的轉(zhuǎn)碟曝氣器加以拆除。池壁用DPS水基滲透式的無(wú)機(jī)保水劑加以防銹處理，應(yīng)新增設(shè)管型曝氣泵和攪拌機(jī)、推進(jìn)器、內(nèi)回流泵等，并進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改。已在單座氧化溝內(nèi)建立起了池壁和甬路平臺(tái)329m2，氧化溝池內(nèi)沉淀污泥總約為6 000m3。

2.3 改造施工總體工藝流程

具體的施工工藝流程如圖1所示。

圖1 污水處理廠改造工程施工工藝流程

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 氧化溝土建改造鋼平臺(tái)施工技術(shù)

通過(guò)對(duì)氧化溝土建改造工程施工工藝以及施工條件的考慮，并結(jié)合現(xiàn)有氧化溝分槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，改造施工的方案為在原氧化溝上擺建一個(gè)平穩(wěn)豎實(shí)的鋼鐵平臺(tái)進(jìn)行施工作業(yè)平臺(tái)港用型鋼，型鋼有著不易變行形、很強(qiáng)穩(wěn)定性特點(diǎn)。在平臺(tái)上進(jìn)行施上改造，可以不用停止處理廠的處理作業(yè)，大幅度的降低排放沒有進(jìn)行處理的污水。

3.1.1 鋼平臺(tái)施工設(shè)計(jì)

通過(guò)氧化溝分槽池壁的特征(其池壁的凈距為9m)，工程人員選用了12m、14m厚度的25a槽型板，將池壁上方沿原平臺(tái)橫向與池壁縱向且高度高于3m的梁設(shè)置為主梁，在其上池壁兩側(cè)縱向布置3道16a槽型鋼縱梁，以其為支架底膜與施工通道，將16a槽鋼反扣在25a橫鋼梁拼裝架，然后再其上鋪設(shè)步行板，安裝高度為1.2 m的護(hù)欄做硬性防護(hù)，如圖2所示。

圖2 鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)示意圖

3.1.2 鋼平臺(tái)安裝

按照鋼平臺(tái)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，施工人員在進(jìn)行吊裝型鋼梁作業(yè)時(shí)所使用的是25t的汽車吊，再需要人工配合使鋼梁到指定位置。首先在氧化溝池壁的頂端放上25a的槽鋼作為主梁，并且使用膨脹螺絲進(jìn)行固定，然后在主梁上焊接固定16a的縱吊梁，并在25a的主梁上設(shè)置護(hù)欄立桿，最后在縱梁上鋪設(shè)走道板。由此可以看出，該施工技術(shù)不影響污水處理廠的正常運(yùn)行，還能夠在鋼平臺(tái)上建模、捆綁鋼筋、實(shí)施混凝土澆筑，最終進(jìn)行新建走行板以及工作橋的施工。

3.2 沉積活性污泥清理技術(shù)

當(dāng)前所需改造的氧化溝活性污泥體積大于6 000m3，而且為多年前沉積有很強(qiáng)硬度的污泥，想要將氧化溝沉積的污泥一次性清理干凈，采用傳統(tǒng)的污泥泵抽的方式難度很大，且傳統(tǒng)的污泥泵抽方式需要先稀釋處理，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量高濃度污泥廢水，這些污水直接抽出排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，采用更加環(huán)保的處理方式，先放空氧化溝水份并對(duì)氧化溝進(jìn)行晾曬，通過(guò)晾曬提升污泥硬度，并結(jié)合機(jī)械與人工實(shí)現(xiàn)氧化溝污泥的快速清理[5]。

3.2.1 機(jī)械與人工相結(jié)合的污泥清理技術(shù)

由于氧化溝的面積很大，施工人員需要利用吊車把小型鏟車吊放入氧化溝底部，在氧化溝底部小型鏟車將硬化后的污泥鏟起后裝入特制的吊斗內(nèi)，地面的工程吊車將吊斗吊出，吊出的吊斗里的污泥裝入自卸車內(nèi)，并運(yùn)送到污泥堆積場(chǎng)。

鏟車的選擇。此次經(jīng)晾曬后，氧化溝底板最大承載3.3t，經(jīng)綜合計(jì)算后取 ZL08 鏟車，其技術(shù)參數(shù)見表 1。

表1 鏟車參數(shù)

人工配合機(jī)械清理污泥技術(shù)施工工藝流程。具體的施工工藝流程如圖3所示。

圖3 人工配合機(jī)械清理污泥技術(shù)施工工藝流程

人工配合機(jī)械清理污泥技術(shù)，首先是利用汽車吊的方式將鏟車吊到污水處理廠的氧化溝內(nèi)，同時(shí)用汽車吊把裝污泥的斗吊進(jìn)氧化溝的底部，通過(guò)鏟車鏟除氧化溝底部污泥至泥斗，然后利用吊車吊出泥斗并將其中污泥卸入自卸車，運(yùn)輸至污泥堆場(chǎng)。

3.3 污水處理廠場(chǎng)地污泥石灰處理技術(shù)

氧化溝污泥具有含水量高、臭味濃、所含重金屬離子類別較多等特點(diǎn)，需完成對(duì)應(yīng)處理才可進(jìn)行裝載、填埋等操作。該污泥處理廠的污泥的臨時(shí)存放場(chǎng)所，均采用由水泥構(gòu)筑的約30cm厚度的表面層，具備了相當(dāng)?shù)哪透g性，從而符合污泥長(zhǎng)期存放的要求，而按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，2 000m2的存放場(chǎng)所中最多可以存放1 600m2的污泥，而且污泥處理的平均含水率達(dá)90%以上，而處理廠的一個(gè)氧化槽中污泥數(shù)量大約在5 000～6 000m3。所以，為不干擾氧化溝的污泥處理作業(yè)，就必須通過(guò)對(duì)舊污水場(chǎng)地的淤泥實(shí)施脫水處理、固化、再外運(yùn)等的處置方法，讓現(xiàn)場(chǎng)有充足的空間來(lái)堆放新污水。而按照現(xiàn)代環(huán)保建筑理念，施工人員可以通過(guò)生石灰來(lái)處置現(xiàn)場(chǎng)堆積的新污水，施工人員采用生石灰來(lái)處理場(chǎng)地堆放的污泥，能夠迅速降低場(chǎng)地污泥的含水量，直到降到65%就可以實(shí)施填埋作業(yè)，且生石灰具有殺掉污泥內(nèi)污染物的作用，能夠有效減少環(huán)境二次污染[6]。

3.3.1 生石灰摻拌比例

根據(jù)污水廠施工詳細(xì)情況，實(shí)施污泥摻拌生石灰實(shí)驗(yàn)，得出摻拌生石灰的具體數(shù)據(jù)(如表2所示)，基于所實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，最終確定選用25%的生石灰參量。

表2污泥含水量變化

3.3.2 污泥處理

對(duì)堆放廠污泥進(jìn)行自然過(guò)濾處理、晾曬之后，進(jìn)一步減少了污泥的含水率，然后再對(duì)污水采用了20%的生石灰摻拌，對(duì)污泥起到了進(jìn)一步的脫水和消毒固化的效果。

(1)為了方便堆放廠的污泥處理工作展開，劃分污水廠干化污泥場(chǎng)地為自然晾曬區(qū)、生石灰摻拌區(qū)以及堆積運(yùn)輸區(qū)。

(2)通過(guò)鏟車運(yùn)輸生石灰至污泥堆積場(chǎng)地，在利用挖掘機(jī)把生石灰和污泥進(jìn)行拌和，在把拌和之后的污泥用鏟車鏟成堆放在堆放場(chǎng)地。

(3)為了避免下雨天給打堆好的污泥造成影響，將堆好的污泥用塑料薄膜蓋好。當(dāng)污泥與生石灰完全反應(yīng)實(shí)現(xiàn)固化后，對(duì)其展開裝車外運(yùn)處理。

(4)完成與生石灰的拌和后，污泥的含水量要低于65%后，就可以使用鏟車、挖掘機(jī)裝車運(yùn)輸?shù)揭?guī)定的污泥填埋場(chǎng)地進(jìn)行填埋。

4 結(jié)果與分析

通過(guò)使用上述的綠色施工技術(shù)對(duì)污水廠進(jìn)行改造作業(yè)可知，首先，在改造氧化溝的主體結(jié)構(gòu)階段，不影響氧化溝正常的污水處理作業(yè)，進(jìn)而消除了沒有進(jìn)行處理的污水排放風(fēng)險(xiǎn)。然后是人工配合機(jī)械清理污泥技術(shù)，降低了高濃度的污泥排放，以及采用生石灰摻拌污泥技術(shù)，降低了氧化溝內(nèi)的污泥含水率，進(jìn)而對(duì)污泥中的細(xì)菌進(jìn)行了有效的消滅以及對(duì)重金屬離子進(jìn)行鈍化。由此可以看出，綠色施工理念能夠很大程度的降低環(huán)境污染，同時(shí)還能夠降低施工成本，大幅提升工程效益。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于污水處理廠提標(biāo)改造的具體施工過(guò)程比較復(fù)雜以及不確定性，同時(shí)會(huì)對(duì)原有污水處理廠的施工作業(yè)帶來(lái)一定的影響，造成沒有進(jìn)行處理過(guò)的污水、污泥的排放，對(duì)環(huán)境造成污染。本文通過(guò)有效的技術(shù)措施對(duì)污水處廠進(jìn)行改造，其技術(shù)能夠讓污水處理廠正常作業(yè)的同時(shí)，還能夠使該改造工程達(dá)到綠色施工的目的。