污水处理深层曝气井施工技术

污水处理深层曝气井施工技术深井曝气也称“超深水曝气”、“超深层曝气”，最早是由英国在70年代所开发的一项新技术，以往，国外由于钻井技术较发达，一度曾利用废井将生产污水注入地下进行处置。后来由于环境保护的要求日益严格，深井注入法逐渐被淘汰，进而改为在深井基础上，把井壁和井底用钢筋混凝土或钢板作为井衬加以密封，使污水不会渗出造成“二次污染”，从而有效地利用深井的巨大深度，进行超深水曝气，即为“深井曝气”。1975年4月，英国有限帝国化学公司（I.C.I）发表了深井曝气工艺的使用效果论文：当时的钻井直径为0.4m，井深135m，处理能力363m3/d，停留时间1.2h,MLSS为2~6g/L，出水BOD5为15mg/L，取得了良好的处理效果。当时该公司认为，此法是污水处理近几十年来的最大革新，具有投资省，占地面积少，运行稳定，费用低，无恶臭等特点，且该法对氧的利用率可比常规曝气法高10倍。自从I.C.I公司发表论文后，引起了北美、欧洲、南非及日本各国的极大兴趣，它们相继引进和推广应用该技术，迄今为止作了许多改进，并建成了许多生产性装置。我国的污水处理工作者为了发展本国的水处理技术，也进行了深井曝气法处理工艺的研究，国内研究院所及大专院校从1978年起进行了深井工艺的开发，并在自我研究的基础上，吸取国外的新成果，推出了多种形式的深井装置，目前在国内，深井曝气工艺在制药、化工领域等排放的不易系生化降解的废水及食品、啤酒业等高浓度有机废水处理中得到了较为成功的应用。国内为推广这一技术还成立了专门设计院、制造这种装置的深井曝气设备厂、工程施工公司，我们上海岩土工程勘察设计研究院也专门成立了上海广联建设发展有限公司，从事环保深井的施工。“深井曝气”其机理是以地下深竖井构筑物作为曝气装置的高效活性污泥工艺，深井直径一般为0.5~6m,深度为50~100m。深井在纵向分隔为两部份----上升管（内管）和下降管（外槽）。废水进入深井后，随原污水和回流污泥的混合液在下降管和上升管内反循环流动，并在此过程中得到净化。及效果与充氧能力、井内混合液的循环时采用的动力、氧利用率、曝气时间和有机物负荷、MLSS、空隙率、回流污泥比、脱气池容积、二沉池固体负荷及停留时间均有关，深层曝气井槽的结构一般如右图。随着我国环境保护的要求越来越严，环保事业也得到较快的发展，相应的，也带动了“深层曝气”法污水处理的发展。近年来，我公司相继完成了常州制药厂φ3.2深层曝气井,山东滨洲化工厂φ3.0m深层曝气井、温洲啤酒厂φ3.2m深层曝气井、山东化工厂φ3.0m深层曝气井、新疆糖厂（一期）φ3.4m深层曝气井、新疆糖厂（二期）φ5.0m深层曝气井、常州黑牡丹股份有限公司φ2.5m深层曝气井污水处理工程，在污水工程井施工中积累了相当丰富的经验。一、钻井法“深层曝气”施工技术随着我国深井曝气技术的不断提高，以及各污水厂日处理量的增加，深层曝气井直径也从最早时的2m，发展到后来的3m、3.4m，目前，我院巳完成直径5m的污水竖井。由于曝气井直径大，深度一般都在80米以上，相对于基础工程井，在井径、成井垂直度和井壁持孔能力具有更高的技术质量，其技术复杂性主要体现以下几点：1.

成井垂直度

污水井完成后，下入的构筑物为钢管或混凝土管，其长度较长、直径也较大，加上外加强板，井管最大直径略小于孔径20cm。因此，对成井垂直度要求极高，垂直度偏差一般不得大于2‰。目前，采用回转钻一次成井时，除了确保机械设备的安装垂直度外，施工过程中，都应该加足配重、加扶正器、采用减压钻井的防斜措施。对于复杂的漂卵石地层，采用冲击钻成孔后，由于冲击钻垂直度及孔壁的园整度难以达到下管的安装要求，为了确保外槽能顺利下到孔底，采用回转钻修孔的办法，达到修圆冲击钻形成的梅花孔孔壁和纠正其垂直度的目的。2.

孔壁稳定性污水处理工程都在陆地上，其成井设备相对于基础工程井大而重，在孔口堆载也多，因此，为了确保成井过程中及成井后内外槽安装时的孔口安全，钻井施工基础平台的施工显得极为重要：除了要求在孔口埋设护筒外，还应搭设混凝土施工平台，混凝土施工平台应满足成井及下管时的工作面要求，同时将孔口地面的堆载分散到孔口四周，壁免了对孔口护筒底部危险截面的影响，为了确保护筒外壁与孔口自然土壁的牢固，在护筒外壁除回填粘土、夯实外，在护筒外壁布设压密注浆孔，对护筒外回填的粘土进行注浆，达到保护孔口稳定的目的。由于从成井开始到外槽安装完成，正常的情况也长达数十天，我公司在新疆糖厂污水竖井施工过程时，从开孔到外槽安放到孔底长达60多天，钻井过程中对泥浆的质量要求极高，在泥浆配制时，除采用优质膨润土、纯碱外，还加入Na—CMC和KP共聚物，一方面进行降失水，防止孔内泥浆失水过大，泥皮增厚；另一方面以满足泥浆固相含量较低且相对稳定、流动阻力小的深层曝气井施工要求。其泥浆循环系统较为复杂，除了采用出渣桶、除渣槽外，泥浆循环系统布设要求也较高，除了储渣池外，宜有一沉池和二沉池和结合旋流器对泥浆中的粗颗粒进行分离。在成井过程中，除了对泥浆一般指标粘度、比重和含砂量进行控制监测外，还应控制泥浆的泥皮、失水量、静切力和胶体率，一方面以保证成孔时的孔壁安全，另一方面，确保在成井结束后，长达几天下管过程中，孔壁不塌、孔内泥浆不分层、岩渣不易沉淀和孔底沉渣不多，以使外槽能安全下入到孔底。二、深层曝气井外槽的安放技术成井施工，主要是为曝气槽提供安放槽，为确保槽体的顺利安装，关键要掌握以下几点：1.

做好安装前的准备工作议深层曝气盲井外槽安倒装直接影翻响深井的赏成败，外副槽一旦巳禾安全下放适、深井施寺工的风险降基本巳避蓄免，接下柜来，是在嗓外槽内下僚入不封底夸的内管，始除了根据肾内管总重散量配制好呜足够的吊瑞车进行安乖装外，一话般不存在宏安装难度去。因此，翁在成井结探束后的下父降管安装造是相当重饼要的一道手工序，为励了确保外戏槽能最快锈速度安全脑下放入孔能底要求在原成井设备糕让出孔口净前，组织圆好对接工伐作，包括附外槽试拼狱、标记、累防腐处理溜等准备工拜作。瓣2.

碎

夫

辽

唐外槽在孔因口的对接嘉整形咐由于外槽嫩管的直径正较大，在撞制作和运德输过程中殖，管口可浆能产生变软形，井管粪在孔口的傅对接整形持直接影响称了下管安枝装进度，矿正常时一毕般络花若1诸个小时左牺右的管口常整形处理查，在管口驳变形较大触时可能花革上浆7~痰8轰个小时，闻因此，为无确保整形歌处理能及稀时顺利的事进行，分是节外槽在寇送到孔口情前应有防柄变形措施除，在管口从处加十字善支撑或在缝管口处加荣密加强板尖，运送到快现场前应特进行试拼肃，右图为偏外管在孔冠口整形对株接。自3.

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逆根据施工掀起重能力讨和现场的课条件对外做槽进行分却节后，根凯据每一节纷的分节长不度，精确君计算管内横注浆高度蔬，下沉外受槽时采用探吊车导正膜下放，要怠求其下放催速度一定陷要缓而稳生，下沉要瓣均匀，避滨免由于下蒜沉过快而诚造成泥浆法压力激动表，影响孔臂壁的稳定移性。蛛4.

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骗外槽安装处垂直度保轻证措施戒成井过程孔中，采用摔了一系列戒措施确保贺钻孔的垂壤直度，下势管过程中鸡，确保如胡此长的刚朴性外槽在正孔内垂直寸对接也显久得尤其重医要，为了煎确保外槽奏在井口的取垂直对接麻，对接时层采用两台烘经伟仪监删测井管的卸垂直度，蛙确保外槽蹈加工垂直盘度胀(友垂直度偏趁差逗〈放2偏‰球)桃，以及外爷槽的圆整也度，防止妙外槽在下剂放过程中焦刮摩孔壁剪，引起孔瞒壁坍塌导途致外槽下轧不到孔底杏。待5.

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言

御

苹外槽蛾防机“篇失限稳由”诱技术控制岭随着深井裙曝气技术浅的推广应泛用，其外否槽直径由棋以前性的占1厚m但以内，发线展到现在料的挤5厦m催，槽体的虑刚度急剧关降低，而和由于外槽筒底部为封鬼闭的圆球股形姓“递锅橡底您”说，外槽的刺安放采用态管内注须浆唯“朽悬浮绝法遍”痒下沉，在定安装过程珠中，应视盈为一种薄她壁长圆筒插型受外压睬的压力容泰器，在孔欲内泥浆外这压的作用粒下，可能石采蚀生粪“瓦失括稳序”慧破坏，在套早期曾有租过井管失晋稳压扁的延事故落，沿8箱0钩多米的外川槽，在井浮内发生压膨扁失稳，喉发出巨大淹的破裂响三声。厌近年来，似一般采用轰在外槽外瞧从底口往顿上外加强遭板的措施客，根据孔轨内泥浆比康重及安放后深度，一挣般从上往肠下逐渐加慌密的措施斜。叔

盖同时，施造工过程中企也采用优纱质泥浆，摸成井结束伪后，控制印孔底泥浆裂的比重番在蕉1.1群5斑以内，对维注入管内稼的泥浆面未进行精确锄控制，以祝确保槽体织底部承受纲的外向侧绒压力不超豪过姓0.1M邮p零a压，以及尽接头泛焊缝采用脆打坡口对绢接，施焊墨三道等一卫系列措施闸，即通过丑修改槽体幻的结构设枪计、根据摄孔内的泥仙浆密度对考外槽进行晴受力状况冶分析、稳菜定性计算犯及控制槽期体的加工杨质量解决砍了外槽失风稳的施工着技术难题降。良三、地下尿支护挖掘佩法厨“间深层曝气哲井呢”颠施工技术孝随着我国释深层曝气取井的推广资应用、环主保深井施份工技术的盼日益成熟渡，成井直真径越来越基大，同时席，外槽的聋设计也朝禽混凝土管卖方向转化巩，相对于洞钢管，混傻凝土外槽列具有耐腐扑性能强的复优点。津在第四纪电粘土、砂小层中，国非内外施史工留5义m粉直径的机包械设备，乒一次成孔壁设备基本潮能满足施剩工的需要图，新疆糖助厂较复杂作的漂卵石宏地层中，菌其动探被（片N63.傅5租）击怕数惨>10女0锅击，一般芝粒径罗30-6紫0m蝶m臣，在一期浅施浇工垃3.4筐m筛深井时，丘就相当困魂难，成井敲时间长达捕两个多月伴，要在这容么复杂的汇地层利用州回转钻进挖完叮成院5查m竞直径的深哑井，一次如成孔相当俗困难，势诉必工程竖档井悄钻机叔或多次扩粮井的方法用。考虑到妈采用混凝己土外槽的羽设计方案亩，我们在纯施工中采纤用了地下雨支护挖掘艰法成孔，风在成岭孔脾1~3签m痕后，采用牲模板许支护，浇躺注徐40c映m僵厚混凝土纲井壁的方疏法。英采用挖掘混法施工深祥曝井时，斜由于其井重壁除了起软到支护的虫作用外，蒜还作为曝融气工程的隶外槽，因绞此，对混蚀凝土井壁拼的垂直度盐、圆度、阔抗渗性能结要求比一坚般竖井来滨得要高，壳一般对混强凝土井壁怎进行配筋搜，采用抗检渗混凝土示，抗渗等淘级苦0.8M疗p捷a呈以上，达和到了护壁腾及作为深乌井外槽壁茄的目的。雄由于深井裤外壁在挖猫掘过程中辈，不断地蜓延伸制作缺，在成井肤结束后，沃曝气井外谨槽也就施未工完成，内减少了下僻外槽的工挨序，在混欠凝土井筒拍达到养护期期后，即糟可下入曝咬气井内管平。析相对于钻胞井法，挖币掘法成井好在施工过止程中，除仇了采用边扇挖掘边用锹混凝土支妨护制作井皇壁外，主朗要解决是避遇地下水循时，防止盏管涌跟坍方和漂锡卵石层、斑基岩怠层掘进效奋率，以及吵在极松散哥层防坍的匠技术问题悄。在地下革水位较高泥，含水量钳丰富的地吹层中，一狭般采用在酸竖井外降芒水的措施杏，遇松散帖易坍地层定，可采用项超前井壁槽压密注浆府的措施，夫而漂卵石湾和鲜基岩洋的掘进，贪常采取打底眼点放钥“储砾石仪弹独”庆的办法。柔四、深层型曝气井施讽工中的施撒工关键版大口径桥闷梁工程井甲的施工时全，其工程洽规模较大堵，对于海箱上和陆地省上的复杂苦地层，为偿了保证孔奏壁的稳定貌，我们都森可采用打馋入一定深着度的钢护婶筒，达到坡维护孔壁醋，满足钻糟进的要求溪，但在污过水处理工宴程中，由瑞于一般成炸井工作圣量薄1~展6补个，工程际规模小，榨总投资一离般在几百桌万元左右踪，业主往任往不给予霸打入长护嫌筒的预算订，因此，站孔口除采跑取了施工帆混凝土平泪台、埋设运孔口护筒捐措施外，进我们近两属年来，为蹲了确保上御部地层的凑稳定，采票用了在护终筒倾外受50c疮m此布设水泥术注浆孔的使加固措施讲，达到了夺有效保护短上部地层茎稳定的效普果，其成刮本低，效堵果好，这誉种方法值僚得在一些冷上部易坍蝇地层中采唤用。币在完成钻磨进法成孔括施工时，沾应及时组曾织其后续袖下管安装据工序的施脊工，防止仔钻孔在长确时间下管蓬过程中出徐现裂缩径碎坍塌事故鲜，一旦井沸管开始安世装到一定节深度出现译事故，如皮此巨大的番钢管