上海建工四建集团有限公司 上海市 200436
摘要：随着城市的发展和工程建设的饱和，现今城市内水厂的改造因所处城区位置，往往占地面积或能征地范围有限，如何在水厂原有范围内进行深度处理改造成为当前面临的一项重要难题。本文以上海月浦水厂为例，详细阐述了如何在征地范围有限的情况下新建深度处理工艺，在不停产的情况下最大程度地运用各种方法集中进行施工改造，以减少水厂停水时间，为提升水厂水质，降低对水厂运行和用户供水量的影响提供参考。
关键词：水厂，深度处理，净水工艺，不停水改造
1、引言
随着城市的不断发展和科技的日新月异，人们对生活用水水质的需求不断提高，现有常规的净水处理工艺越来越难以满足水质要求。为适应新环境下生活用水水质的要求，我国各大水厂陆续进行深度处理改造，进入21世纪，水厂改造进入高峰时期。水厂改造主要面临如何有效合理安排停水时间，避开夏季用水高峰期，进行集中改造的问题，具有施工难度大、工期紧张、设备采购繁多、施工工作面复杂的特点，同时还要贯彻不停水改造和满足高峰供水量的要求，统筹安排施工进度，实现水厂改造期间不间断运行，改造后提高出水水质和满足更多城市居民用户用水量的需求。
2、改造中的问题及分析
从水厂建成、投入运行到无法满足城市居民用水需求而进行深度处理改造，各个水厂的工程实例值得人们思考，目前的改造工艺在实际运用中往往会遇到以下3个问题：
一是如何在不停水停产或者说对水厂生产运营造成最小影响的情况下实现水厂深度处理改造。单体改造时考虑分期停水进行改造、在必须停水的时间节点内集中进行改造、多单体同时改造尽量避开用水高峰期等方法可有效减少改造期间对水厂生产运行的影响。
二是新建深度处理工艺与原有老厂区工艺的管线如何实现新老接驳，和已有厂平管线电缆的冲突碰撞如何解决。前期对老厂管线情况彻底摸排了解，对新老管线接驳碰撞处综合考量、整体规划，在水厂定期清洗时间内进行管线接驳、在施工工艺中可采用更换钢管内防腐涂料减少保养时间、使用球墨铸铁管减小施工难度等方法尽量降低对水厂生产运营的影响。
三是自控系统的安装调试，从原有的老式人工手动操作到现在自控一体化操作的逐渐更新改进。进行自控系统改造需要考虑在改造过程中自动化与手动操作并行的临时过渡阶段如何采用边改造边运行的交叉施工以确保安全供水。
3、不停水改造的实际运用
本文以上海月浦水厂为例，详细介绍不停水改造在水厂施工过程中的实际应用。月浦水厂2019年全年完成供水量7568万m3，日平均供水量20.7万m3，最大日出水量27.5万m3。年平均出厂水浊度0.04NTU，优于国家规定标准（国标为<1NTU），水厂原水取自长江下游水源，由陈行水库引水。[1]改造期间，水厂应尽可能维持最大供水能力。工程设计应可实现各期流程改造的分组停水，最大限度保证供水，并尽可能在最短时间内实现管道的连接和运行的切换。[2]
3.1改造整体思路
新建深度处理系统在厂区西侧预留场地内实施。由南向北，分别布置中间提升泵房、臭氧活性炭滤池。臭氧车间和液氧站布置在活性炭滤池西侧。反冲洗泵房和中间提升泵房合建，回用水池叠合在臭氧车间下方。
老厂区改造主要涉及自用水管线、加药管线的更换，恢复因施工拆迁的各类管线，净水生产管线与老厂区管线碰头处安装，排泥水管道、生产废水管道安装等。对老厂区单体进行分期分阶段改造，主要包括加氯间、加氨间、一期普通快滤池、二期V型滤池、二级泵房，一期和二期沉淀池等单体。
本工程老厂区供水能力已能满足供水需求，故新建厂区主要为新增深度处理工艺，使出水水质更进一步提升。在不停水改造过程中，需考虑在不停水停产情况下合理连接布置管线，减少对水厂生产运行和出水水质的影响。
3.2不停水改造在本工程实例中的应用及分析
3.2.1构筑物单体分期改造
综合考虑水厂不停水改造所需施工进度安排，在单体改造时考虑分期停水，达到水厂满足必要供水量的情况下不间断运行。例如在老厂区一期普通快滤池改造时，一期普通快滤池共有12格滤格，分别标为1~12#滤格。改造第一阶段：先对7~12#滤格进行改造，在管道阀门处增设盲板，改造时不对1~6#滤格产生影响。第二阶段对1、3、5#滤格进行改造，第三阶段再对2、4、6#滤格进行改造。通过分期停水改造的方式，保证改造期间，整个净水工艺不间断运行。一期滤池改造主要内容为阀门更新，设备均为原位更换。其余单体，二期V型滤池、一期二期沉淀池等进行改造，都可分批分期进行改造，缩短施工周期和对水厂运行的影响，实现不停产改造。
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图1 一期普通快滤池平面图
3.2.2改造时考虑集中安排停水时间
水厂老厂区改造主要为厂平管线改造和构筑物单体更换阀门、水泵和实现自动化自控仪表改造。在厂平管线改造和单体改造时，都需考虑停水时间的综合安排，与水厂协商后，在停水时间内集中进行改造。提高施工进度、减少对水厂运行的影响。本工程经多方面协商，原定计划在夏季用水高峰期即10月之后进行改造，现因符合供水要求，改为在用水高峰期改造，满足施工进度要求。
表1 改造期间水厂停水时间汇总表
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从上图可以看出，必须全场停水的工程节点为二级泵房更换吸水井连通管阀门，其余单体改造均为分批分期进行改造，本工程综合考虑施工进度和供水要求，在二级泵房吸水井连通管阀门改造期间，进行其他单体阀门水泵的更换安装。
在二级泵房、厂平管线改造期间，全厂运行处理水量为20万m3/d左右，对出水水量基本没有影响。而一期普通块滤池改造开始时间放在高峰期末端，尽量避免对供水量的影响；二期V型滤池改造则放在6月初，此处对供水量影响较大，由设计确认后采取更换内防腐的水泥砂浆涂料，避免水泥砂浆保养时间，以达到减少停水时间的目的。
3.2.3多单体同时改造
由老厂区改造施工时间计划表，二期V型滤池、加氯间、加氨间、二级泵房的改造可以同时进行，且可以安排在夏季用水高峰期进行改造，在6月前可对二级泵房吸水井连通管阀门进行更换，此时全厂停水一天，综合考虑是在整个老厂改造施工周期内对水厂运营的影响最小的时间段。之后的单体改造水厂只需分期进行停产改造，可以满足用户用水量的需求。8月底可对一期普通块滤池进行改造，9月之后对脱水机房改造，在用水高峰期的末端对供水量的影响较小。
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表2 老厂区改造施工时间计划表
3.2.4厂平管线改造
1）厂平管线与改造单体碰头连接
在老厂单体改造完成后，需考虑单体与厂平管线连接方法，在管线连接时单体内需要停水，避免在管道碰头时产生影响。在水厂运行期间水厂会定期进行池体清洗工作，在清洗时会对单体进行轮换放空，在此期间可进行厂平管线与改造单体管道的碰头连接工作。
3）钢管内防腐涂料更换
设计要求对小于DN500的钢管内防腐涂料采取强级环氧涂料（8710），而大于DN500的钢管内防腐涂料采取水泥砂浆。因为水泥砂浆在钢管运输过程中极易产生裂纹且焊缝处水泥砂浆很难搭接，容易后期脱落，同时本工程改造时新老管线碰头点多，水泥砂浆保养时间长，不符合短时间停水要求。经设计确认钢管内防腐涂料将全部采用强级环氧涂料（8710），以控制停水时间。
4）厂区自用水管使用球墨铸铁管
因钢管焊接后焊缝位置内防腐很难施工，为确保厂内自用水水质，厂区自用水管将全部采用球墨铸铁管。
3.2.5自控系统改造
自控系统改造主要有三个阶段：第一阶段（临时过渡阶段）：拆除原中控室设备，将原配电室区域改建为临时中控操作室；第二阶段：进行原中控室改建、改造；第三阶段：由临时中控操作室迁移回改造后的中控室。自控系统改造由手动操作变为自动操作，由零散控制变为集中控制。在临时过渡阶段手动自动操作方式并存，在搬迁过程中要合理安排施工计划，保证中控操作调度系统的正常运行。
5、结语
随着我国水质标准的不断提高，提高出水水质和供水能力成为首要目标，全国各大水厂都在有序进行深度处理改造，其中臭氧活性炭滤池深度处理工艺具有有机污染物去除率高，提高处理水的生物稳定性，延长活性炭的运行寿命，减少运行费用等特点[3]。但是改造过程中的征地问题成为了水厂深度处理改造的限制条件，针对上海月浦水厂深度处理改造工程实例，详细分析了在水厂改造过程中需要进行全厂停水的阶段，如何通过施工进度安排实现减少停水时间乃至不停水的目的，在厂平管线碰头连接、单体改造时通过分期分批进行改造，实现水厂供水量满足城市居民需求。
参考文献：
[1]陈亮.戴建美.主编;上海城投水务(集团)有限公司制水分公司月浦水厂[Z];宝山年鉴;2019年
[2]吴国荣,邬亦俊,杨友强.老厂深度处理改造的系统衔接和安全溢流模式探析[J].给水排水,2018,54(09):29-33.
[3]曲鋆洋.臭氧—生物活性炭深度水处理工艺探究[J].化工管理,2017(26):55.