牙买加波特莫尔地区污水输送工程投标设计

彭江喜

（江西省南昌市城市规划设计研究总院，江西 南昌 330038）

1 概述

波特莫尔（Portmore）是圣凯瑟琳教区的第二大城市。波特莫尔地区的污水处理设施覆盖范围广且发展非常完善，该地区的污水收集率超过95%，据估计每天平均有42 100 m3的污水排入污水处理厂[1]。该地区共有六家污水处理厂（WTP），这些污水处理厂分别是：

布里奇波特污水处理厂（Bridgeport Sewage Treatment Plant WTP，见图1）、独立城市污水处理厂（Independence City WTP）、汉密尔顿花园污水处理厂（Hamilton Gardens WTP）、波特莫尔别墅污水处理厂（Portmore Villas WTP）、卡曼纳斯花园污水处理厂（Caymanas Gardens WTP）、大波特莫尔污水处理池及人工湿地 (Greater Portmore Ponds and Constructed Wetlands)。

图1 布里奇波特污水处理厂

其中前五家污水处理厂每天接收的污水总量仅仅为24 100 m3，而这正是要求进行投标的波特莫尔污水处理工程的前身（PSP）。

由于这些污水处理厂都已年久失修，且所有设施的运行情况都不太理想，甚至有些设备不能运行，没有备用设备或零件，或处理后的水质达不到国家环保局（NEPA）的要求和日益严格的环保要求。且这些不达标污水排入水体，是造成金斯顿港口污染的主要因素。

为改善居民生活环境，提高生活质量和改善金斯顿港口环境和形象，全国水务委员（NWC）会要求报废这些设备，并将排入这些工厂的污水引入新的Soapberry污水处理厂，该处理厂的日污水处理能力高达75 000m3。Soapberry污水处理厂现在每天处理从金斯顿地区（KSA）所收集的约45 000 m3的污水。

投标设计内容：（1）在现有的污水处理厂内建设污水提升泵站，由这些泵站将污水提升，通过新安装的污水管输送到新的Soapberry污水处理厂进行处理；（2）在新的污水提升输送系统投入运行后拆除报废这些旧的污水处理厂。

波特莫尔地区污水输送设施的投标方案设计，包括四座污水提升泵站、大约8 km长压力管道设计、大约300 m重力管道及下穿Rio Cobre河的管道。

具体走向为：

波特莫尔别墅污水处理池污水采用重力流管道流入卡曼纳斯花园污水泵站；汉密尔顿污水泵站到卡曼纳斯花园污水泵站、布里奇波特污水泵站到独立城市污水泵站、独立城市污水泵站到卡曼纳斯花园污水泵站之间污水管道以及跨越Rio Conbre河道均采用压力流管道输送。

工艺流程见图2。污水提升泵站规模及间距见表 1、表 2。

2 泵站及管道设计

2.1 泵房型式的选择

（1）由于污水泵站为常年运转，故采用自灌式泵房，启动及时，管理方便，便于自动控制。

（2）由于泵房深度较浅，且周边地形开阔，明挖施工较方便，采用矩形泵房。

表1 污水提升泵站规模

表2 污水提升泵站间距离

2.2 水泵的选择

以前污水泵常用干式污水泵，近年来主要采用潜水污水泵。潜污泵和普通干式污水泵相比有以下优点：

（1）潜污泵不需单独设置水泵间，直接安装在集水池里，可省去水泵间，节省泵房土建费用20%～40%。

（2）潜污泵效率较高，采用防缠绕、无堵塞技术，因此运行维护费用较省。

（3）潜污泵的泵与电机共轴，结构紧凑，噪声小，大多采用自藕合安装系统，安装、起吊方便。

（4）水泵设置过载、短路、渗漏、温升等自动保护装置，确保安全运行。

2.3 格栅除污机的选择

格栅主要拦截污水中较大的漂浮物及杂质，起到净化水质，保护水泵的作用，也有利于后续污水的处理。

以前常用回转式格栅除污机、抓斗式格栅除污机、链条式格栅除污机或齿靶式等地面操作格栅除污机，栅渣通过机械或人工打捞至地面再经压榨后送至垃圾处理厂处理。

近年来发展了一种新型格栅除污机——粉碎型格栅除污机，与传统格栅除污机相比，它有以下优点：

（1）结构独特，技术先进。

粉碎型格栅采用独具一格的双轴设计，技术先进，相互独立的切割刀片和垫片安装在两个平行的旋转轴上，交替重叠，实现螺旋形的切割，彻底粉碎大颗粒物体。

（2）减少臭气逸出，提高工作环境。

应用于半地埋式或完全地埋式泵站中，可实现城市内泵站处理系统与建筑物地下式合建，增加了绿化面积，改善了环境，避免了臭气从传统格栅上的开放孔逸出，泵站的除臭设计变得更加简单，实现泵站全自动化运行。

（3）水阻力小，水头损失少。

与传统的机械格栅相比，粉碎型格栅除污机的水阻小，栅前与栅后的水位落差相差不大且较稳定。

（4）自耦合安装，简洁方便。

格栅在井下工作，采用自动耦合式安装。无需排放水即可提升维修、更换，安装定位方便、快捷，降低维护费用。采用潜水电机，能适应水位的突然变化。

（5）占地面积少、整体投资少。

机械格栅的传动设备放置于渠道的上部，对空间要求较大、泵房的高度较高，导致泵站土建量的增加，而粉碎型格栅高度小，可以不露出渠道外面，大大降低了空间要求，无人值守全地埋式泵站全部掩埋在地下，上面可覆土种植草坪、花卉，大大美化了环境。同时，由于整个泵房位于地下，降低了泵站运行的噪音。

2.4 泵站设计

各泵站主要设备见表3。泵站设计示意见图3。

2.5 管道施工工艺的选择

在管道工程施工中，管道铺设的工作量占整个工程的比重很大，应该合理地选择施工方法。不管是开挖施工还是非开挖施工，在施工前都要详细的调查与施工相关的地下情况，主要有：各管段的地下水位和土质情况，已有地下管道与施工管线有关或交叉的具体位置，地下各种电缆的具体位置，施工管道与已建的的管道、构筑物衔接的平面位置和高程校对等，以便合理地采取相应的措施。

表3 各泵站主要设备表

污水管道的施工方法可分为明挖施工和非开挖施工。

（1）明挖施工的沟槽开挖的方法有两种：人工开挖和机械开挖。

根据沟槽的断面形式、地下管线的复杂程度、土质坚硬程度、工作量和施工场地的大小及机械设备、劳动力等条件确定。在工作量不大、地面狭窄、地下有障碍物或其它无机械施工条件的情况下，采用人工开挖。

管道明挖施工：施工简单，技术要求低，可以跟踪控制施工全过程，施工费用较低。但施工期间影响交通，对周围环境有一定的影响（特别是在闹市区）。

（2）非开挖铺设地下管线技术是指在地表不挖槽的情况下，铺设地下管线的施工技术，不影响交通，不破坏环境，施工周期较短。尤其适合在一些无法实施开挖作业的地区，见图4。

明挖施工和非开挖施工两种方法均能满足本工程要求，根据现场考察，管道沿线敷设的位置基本上均能满足明挖施工要求，从工程造价、工程可靠性以及当地常用施工方法等方面综合考虑，推荐采用明挖沟槽施工方法。

图3 泵站设计图（单位：mm）

图4 非开挖施工示意图

2.6 通过Rio Cobre River的压力管设计

波特莫尔污水输送到Soapberry污水处理厂，必须经过Rio Cobre河。Rio Cobre河堤的宽度大约为320 m，平常水面宽约40 m，河床标高约0 m，河上的铁路桥约宽170 m。

过河管道设计一般有：桥架与倒虹两种设计方案。

（1）桥架方案

根据现场情况，本次设计污水管过河处现有一座已经废弃的铁路桥（无火车运行），若可以利用，污水管可固定在铁路桥上过河，再接入Soapberry预留污水管。并在管道较高处设置排气井。

（2）倒虹方案

Rio Cobre河平常流量较小，水面较窄，采用倒虹管型式下穿河道。其中过河段采用两根d600管道。倒虹管管顶距河底1.0 m，为防止冲刷，采用混凝土满包处理。

以上两种方案均为可行，但从施工难度，经济等方面综合比较，利用现有铁路桥的桥架方案施工方便，施工费用底，故推荐采用该方案。

3 现有污水处理厂报废拆除

为便于对现有污水处理厂用地的有效利用，甲方要求待新建泵站及管道施工完成并投入使用后，把现有污水处理厂设备及其它多余设施报废拆除，以便地块的重新规划利用。

3.1 施工现场准备

（1）根据建设单位的要求和施工总平面布置，工程施工前，其临时建筑、运输道路、施工用电、主要材料、施工机具、劳动力等应有充分准备，并作出合理安排。

（2）根据总平面布置和施工具体情况，对施工用的道路以及吊装用的场地进行修整和清理，保证施工的顺畅进行。

3.2 设备拆除安全要求

（1）拆除前，施工人员应认真研究设计施工图纸、清楚拆除施工方法以及拆除过程中的技术要求。

（2）拆除过程中大型或重要设备的吊装，应有专人（起重工）进行严格的力学计算后方可进行吊装。

（3）拆除施工中，及时做好施工记录；施工记录应真实、准确、完整，手续齐全，做到施工记录与工程施工同步。

（4）施工时，严禁野蛮的拆除施工。

（5）项目部设专职质检员，负责拆除施工质量的检测和监督。施工班组设兼职质检员，进行自检和互检。

（6）拆除过程中遇到的技术问题，应及时与项目部或建设单位协调处理、修改。

（7）拆除过程中统一指挥，服从安排，起重吊装时应由专人指挥，吊车司机、起重工均应持证上岗。

（8）吊装使用的钢丝绳、滑轮、卡环等吊具在使用前应进行检查，符合要求方可使用。

3.3 墙体拆除施工安全注意事项

（1）墙体拆除必须在设备拆除完毕，场地清理完成后进行，保证施工场地能搭设安全防护结构。

（2）由架子工支搭防护、操作架，室内场地应平整，室外架底铺设大板，保证架子底部平整坚实，受力稳定。

（3）拆墙施工时，施工人员必须戴好安全帽，在内防护架上设竖向安全梯，上下架子必须走安全梯，严禁随处攀行上架。在高于2 m的架上进行拆除作业时，施工人员必须佩戴好安全带。在确认没有其他人员在操作影响区域后，才能开始施工。

（4）施工用电由专业电工接线，保证供电线路完好，每天施工完毕由专人切断电源。

3.4 施工现场环境保护与文明施工

（1）根据施工特点，由专人负责环境保护。

（2）施工垃圾和生活垃圾分类存放。施工垃圾集中堆放，覆盖防止扬尘，每天施工完毕后清运出场。

（3）运输车辆保持清洁，严禁将泥土带入厂区。

（4）拆开设备内的泥水要随时冲洗，在室外清理时，将污物随时清走。

（5）每天施工结束后，将施工现场清理干净，保持卫生整洁。