上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司张显忠高工
本文根据上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司张显忠高工在2017排水大会题为《污水处理厂减量提标案例：上海竹园污水处理厂的设计做法与体会》的演讲整理而成。
一、项目背景
上海市2017年1-7月份统计污水量为700万立方米/天，每万吨污泥1.32吨干基。整个上海50多座厂，最近正在新建几座，建成后水量应该突破700万立方米/天。竹园厂的系统占了1/3的区，经过多年建设全部汇集到江边，现在已经建好两座厂，如下图是整个厂的服务面积，服务上海1/3的水量。
这个厂历史比较悠久，一厂一期在2004年5月份建成，是一级强化的处理工艺，在2010年6月份建了二期提标工程，提标带脱氮功能的强化。竹园二厂是07年7月调试，分别是170万立方米/天和50万立方米/天，整个可以用的地块是在范围内做的提标。
这个项目是分三座厂的项目，这次提标根据整个国家的要求，水、气、泥、声、景观都要达到标准，尤其上海在气方面出了一个地方标准，比国家标准要高。
三座厂格局从一厂170万吨减量提标，减了60万吨。二厂原来50万立方/天，减到30万吨，这样新建80万吨升级补量，整个水量还是220万立方米/天，从升级补量工程来看，也解决了雨水溢流问题，初期雨水污染预留了一块地，所以这样在第一个关键点，新建配水要兼顾升级补量厂和初雨四厂，整个方案，下面是往上调水20万吨，上面是旱季170万吨的分流，雨季规模更大，而且不能断水，环保要求施工过程中要保持整体运行。
二、关键节点
2.1管道衔接节点
在国内其他项目上相似情况很少，以后也很难有类似的工程经验做这么大的项目。80万吨它的分流要从170万吨的量和50万吨量分流，所以第一个总量配水井带来一个设计挑战，要在原来170万吨的基础上包含雨季的水量一起分流，所以我们利用老的箱涵做新的设施，整个过程中要不断水施工，这是整个的布局。左边是新建的生物池和平流沉淀池，后面是做减量的概念。
新建配水井要满足80万吨的分流和减的量以及雨季的量，第二是老箱涵和新箱涵怎么衔接。整个工程的关键节点就是节点B。节点C是已经建成的50万吨的管道分流，节点D是改造管道至深度处理。整个量都很大，施工过程中可以看到占地也是非常节约的。
在第一个节点上面的现状箱涵做了一个配水井，配水井就相当于一座中小型污水厂，而且在管道措施中还要有几根箱涵往新建项目跨越，大的箱涵的跨越也是非常难实施，所以我们做了很多方案的测算，对施工细节进行考虑。
2.2流量分配节点
大型合流制箱涵，在运行情况下怎么做分流，上海考虑厂网联动，把老的管道废弃或者修复老的箱涵，这些箱涵都是三米多，怎么做新的井切换，这在行业来说是比较大的挑战。在施工过程中要保证安全的衔接。
在工程中原来工艺到二级标准，现在到一级A，势必要解决水的分流问题，原来的消毒设施在末端进行新的处理，对消毒池的改造成为过流渠不断水。30万吨用新的滤池，采用絮凝加过滤，用的是生物池末端的协同加药至二沉池再经最后的深度过滤。
我们在切换过程中怎么衔接原来的管道，先新建完再切换回来，在这个过程中提出了怎么在运行中建设这个项目。如图是第一个井80万吨的，可以看到整个长88.5米，宽33米，加上围护接近100米，这个厂要同时实现雨季旱季80万吨的分流，170万吨的减量，以后还要做雨水处理，因为上海深隧正在实施，深隧的水要通过这个井分到雨水处理厂，这是上海未来几年重要的项目之一，所以这个井就要解决好几个功能，而且这么大的流量还没有办法做简单的控制，所以我们也经过长远考虑，也是经过水利模型模拟了几次。
三、创新总结
3.1主要改造内容
老厂原来的设施结果十多年的运行肯定有些预流的管道设施改造，除了这些，主要改造的是生物池怎么达到一级A标准。
我们在水的切换过程中，因为要考虑到沉砂池这一块的修复，做污水处理厂的知道，设计水量170万吨，但是很难做到平均处理，波峰和波谷有调节水量，运行波动中就要考虑各种工况。由于合流制系统，很难做到随时来的水量超过它的设计参数还实时达标，运行过程整个考核是瞬时达标的。我们对溢流堰做了一个控制设施，通过切换井切换，控制波动过程中不外排，过程中还有一些调节回流设施。
一厂做完以后的效果如下图，生物池这块除了内部改造还有一些加盖除臭，这个加盖面积非常大，两三百米宽，三百多米长的空间加盖收集器对臭气是个挑战，因为长距离输送气比较麻烦，还要加压输送，不然达标就困难。
我们在生物池里面主要是这几块，第一块原来的生物水池170万吨分两个系列，80万吨系列和90万吨系列，80万吨是20万吨一组，中间的隔墙没有考虑单仓检修，这次改造的时候是40万吨/组检修加内回流，这次不光要改造缺氧好氧分区还要改造内回流。
首先从外回流进来的水在里面进入前端跟原水进行混合，这样在里面通过搅拌推流设施把原来的好氧、厌氧、缺氧进行分区，这样在好氧设立了摇摆池，好氧区在不同时间也可以作为缺氧区用，我们尽量在原来的土建不改造的情况下进行分割，也做了很多数学模型模拟和软件模拟，后置区加了预缺氧区，这样就有两块，一块是控制除磷，另一块是控制加药，尽量控制出水端溶解氧较低。这一块也是经过多次实验，在同步加药平衡以后对生物池污泥活性影响是比较小的，所以我们做了末端加药再加沉淀过滤。最后采用玻璃钢加盖除臭，整个改造时间当时是按19年规划的，现在最新的文件有所调整，是分期来调整施工顺序。
二厂也是，因为一厂170万吨改到110万吨，二厂50万吨改到30万吨也是涉及到很多原有老设施的改造，所以整个厂里几乎没有空地，50万吨的规模。
这个过程中也有很多类似细节改造加深度处理设施，原来的生物池减量结合末端改造，期间也对配水井进行了改造，配水做的比较好，50万吨改成30万吨对4组进行分流，原来采用了等分的水力分配，这么大的厂分水不均匀会带来很大的麻烦，50万吨改成30万吨，每组稍微不足就差几万吨水，对每组影响还是很大的，所以我们在大厂做的跟小厂不一样，需要考虑配水影响，我们通过比较均匀的管渠配水。
这个厂里面原来的工艺采用的是二级标准工艺，现在要用老池，尽量减少土建，利用原有的曝气设施搅动最小，所以进行了厌氧、缺氧的改造加内回流设施，整个改造量从施工量上也是比较少的，这是下了很大的功夫考虑这一块。我们以后会面临很多这样老厂的提标改造工艺升级，在原有土建上怎么进行提标改造，供大家学习借鉴。
3.2BIM技术应用
采用了BIM控制技术细节，考虑到项目工程很大工期很紧，我们采用了BIM设计，实现了几大块，设计协同、三维可视化、数字化的交付，在这个过程中也做了一些前期的策划，对整个厂组建了BIM设计团队，采用了正向设计。所以在这个过程中对80万吨新建最先开始采用建模的标准、交付标准和最后应用的标准进行工作手册。
这是我们建模初期的图，对一厂要建深度处理区和新建几块进行的建模。
主要是增加了泵房加药设施、出水设施和加氯设施。通过BIM建设把这么大的厂的老厂改造和新建的所有的土建设备管道工程量全部可以检测出来，在施工过程中，尽量小的减少误差。如果一不小心把老管挖断修复过程非常麻烦，难度很大地特别是特大厂的管线大管道和小管道是交叉的，我们通过BIM把老图和新图融合起来。
我们对80万吨这块从沉砂池到生物池、二沉池、深度处理区包括脱水机房，左下角做了三层楼高的脱水机房，这是比较大的挑战，脱水机在最上面。
整个水厂设计都用BIM做，修改也好，从工程用料判断也是比较简便的，深度处理区采用了五连体，是把泵房、消毒、回用、初期雨水、厂内雨水、加盖设施全部在一起建了一个组合池，最大限度的节约用地，整个绿化率用地都满足，这是在设施里面考虑的。里面也加了高效沉淀，因为考虑到一级A还要厂区回用，预留了加氯间，在几个大厂都预留了碳源设施，我们判断一级A可能不是最高标准，所以同步预留了以后的衔接措施。
3.3创新重点总结
1.强化预处理：考虑到厂非常大是合流制系统，这样过来的系统整个加一起220万吨每天的水，所以考虑了很多预处理设施，对生物池进行了分组，分组以后在外回流上加了一个点，把杂质去除掉，尽量减少对生物池的影响。
2. 氧的科学管理：我们做了一个模型的模拟，怎么做到5段分区大厂的科学管理，在里面做了多次科学模拟。
3. 高效除臭设计：做了高效的承重设计，包括以后的工艺，加盖怎么移动怎么检修都进行了考虑，因为以后规模很大，加盖吊装移动都做了考虑，也是经过了组合工艺，达到上海市地标的最高标准。
4. 管理系统构建：在系统构建中做了厂建模拟、通水模拟、施工运维平台的构建，通过这个施工平台可以很清楚的知道每天的动态，对整个项目的运维管控，三座厂的联动，设备的运行，维护养护和智能化全部做了系统，这个系统是实时动态的，以后的运行也是实时动态的，智能化的监控、现场设备每天的情况也做了实时动态的监控，整个厂建完以后养护是最关键的，所以对养护里的系统也进行了模型和设计间的植入，做了智能化的安全云控系统。
四、项目进展
从项目进展来看，现在全部用VR航拍，原来的集装箱用地，现在几个标段同时开通，看上去所有池子都做起来了，快速施工，现在的进度是明年年底全部做完。
从这里看节约用地还是非常紧张的，如图是整个施工现场。
五、总结
整个过程中，注重污水提标工程设计的强化预处理；整个把前面的垃圾尽量减少，污水臭气、污泥、景观噪声整体提升。整个氧的科学管理，这么大的厂节能是非常明显的，还有水流流态，包括雨水分配也进行了考虑，还有创新技术与全过程的设计与实施。
