裝配式污水處理廠成套技術裝備在城鎮應急污水處理中的應用探討

張大健

（中鐵環境科技工程有限公司，湖南 長沙 410218）

在我國經濟不斷發展的過程中，各項新的技術以及材料不斷地應用到工業生產以及日常生活中，同時所排放的污水中所含有污染物含量和種類也呈現出復雜化。同時，由于城市的擴張及規劃的調整，城市中現有的污水處理設備已經無法滿足現階段的排放指標和排放量要求，很多污水處理廠需要對污水處理廠進行技術改造，提高處理效率。

裝配式污水處理廠成套技術裝備的工藝，將新型快速生化處理與快速深度處理工藝相結合，實現了工藝裝置化、裝置智能化、系統模塊化、模塊集成化，具有質量標準高、建設速度快、占地面積小等優點。克服了傳統的污水處理廠存在的建造模式落后、占地面積大、污水處理效率低、運維管理難、投資成本高等一系列問題。裝配式污水處理廠成套技術裝備開啟了創新型污水處理廠工藝及應用的新模式。

1 項目概況及進出水水質

（1）項目概況。四川省成都市某區水務局擬建設一座應急污水處理廠，在原污水處理廠提標改造停運期間，處理進入原污水處理廠污水。該應急污水處理廠計劃運營期一年，政府采用支付污水處理費方式進行項目工程款及運營費用支付。該應急污水處理廠處理規模為15000m3/d，占地面積約5畝，工期要求為3個月，出水指標滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A排放標準。

（2）項目進水水質分析。建設單位提供的2019年月度平均水質指標顯示COD進水值為280～571mg/L（常規250 mg/L）；BOD5進水值為122～232mg/L（常規150mg/L）；氨氮進水值為18.1～38.2mg/L（常規20mg/L）；總磷進水值3.91～8.29mg/L（常規4.5mg/L）。該項目污水進水質指標比常規生活污水水質指標高約1.5～2倍。該區域可能存在部分企業將工業廢水排入城鎮污水處理廠管網，造成了該項目水質較常規生活污水進水指標偏高（圖1）。

圖1

（3）設計進出水水質，詳見表1。

表1 設計進出水水質指標最高限值

2 工藝路線選擇

2.1 工藝選擇原則

因該項目可利用土地僅5畝，結合現在可利用土地情況，選擇科學合理、便于施工的工藝方案，最終可達到水質優良、運行穩定、管理方便的目的。設計采用先進可靠的控制系統，實現科學自動化管理，盡量減少人工費用。在達到預期治理目標的基礎上，力求經濟合理可行，工藝選擇應有降低工程總投資的措施，同時，保證處理工藝有效性的前提下降低維護成本，最終降低工程總成本，并達到治理目標。充分利用已有研究成果和工程實例的經驗，確定工藝設計參數，確保工藝穩定、高效。在確保治理達到預期目標的前提下，本著綠色可持續的原則，采用生態措施進行綜合治理，力求環境效益、社會效益和經濟效益的完美統一。

2.2 工藝路線確定

（1）水質分析。關于本工程生活污水中的污染物COD、氨氮、TP及總氮的去除，一般可分為生物法和化學法，結合項目水質特點及實際的氣候、水文條件，對各污染物的去除方法分析如下：①COD的去除方法：由于污水中80%以上為生活污水，可生化性較高，通過物化和生化結合作用，保證出水COD滿足要求。②TP的去除方法：TP的去除采用化學除磷的方法，通過加藥進行處理。③氨氮的去除方法：本項目采用生物法進行硝化反應以降低氨氮濃度，具有效果顯著、運行費用低的優勢。④總氮的去除方法：考慮本項目的用地緊張及建設周期短的特點。因此，建議采用A2-RPIR方法進行脫氮工藝。

（2）工藝路線確定。經調研已建設運營的各應急污水處理項目，RPIR快速生化污水處理工藝（以下簡RPIR工藝）可滿足該項目需求。與其他生化工藝相比，RPIR工藝成熟、功能穩定可靠，出水效果好，可確保出水達標排放；基建投資運行費用較低，經多方比選，最終選定此工藝線路（圖2）。

圖2 項目工藝流程圖

該項目采用“污水→提升泵房→細格柵→旋流沉砂器→厭氧池→缺氧池→RPIR好氧池→加載高效沉淀池→消毒池→出水”的工藝流程。

2.3 工藝路線說明

提升泵房內設置粗格柵及提升泵，粗格柵作為預處理第一道工序，設置在提升泵之前，能夠有效去除塑料、紙質及較小懸浮物等雜質，防止泵及其管道被磨損或阻塞。污水經提升泵的提升作用提升至細格柵池，去除污水中細小的懸浮物，再進入旋流沉砂器，去除砂礫。沉砂器出水進入厭氧池，部分容易降解的有機物被厭氧微生物分解利用，同時厭氧微生物完成厭氧釋磷過程。厭氧池出水進入缺氧池，利用缺氧微生物將回流的混合液中的硝態氮、亞硝態氮還原為氮氣，完成脫氮作用。隨后均勻地自流地進入RPIR好氧生化池，結合化學除磷劑的作用，在該生化池內快速、高效地去除CODcr、BOD5、NH3-N、SS、TP等污染物。

RPIR生化池出水進入加載高效沉淀池，在該池內進一步去除SS和TP，之后進入消毒池，通過次氯酸鈉的消毒，最終進入紫外消毒-計量渠，出水通過紫外線消毒處理并計量后排放。項目產生的剩余污泥排至污泥濃縮池，經污泥脫水設備處理后外運處置。

3 設計方案確定

3.1 設計分區情況

考慮現場土地占用情況及現場進出水位置，整個廠區設計包括預處理區、污水處理和輔助生產區。

預處理區：預處理區位于應急污水處理設施的西面。預處理區主要是粗格柵及提升泵房、細格柵及旋流沉砂器。

污水處理區：污水處理單元有A2-RPIR生化池、加載多效澄清池和污泥脫水間，位于應急污水處理設施的中部及西面。本次污水主處理核心工藝采用裝備化形式，各種功能集成在一體化設備中。

輔助生產區：輔助生產單元有加藥間、配電房和鼓風機房等。

3.2 設計總體布置

總平面布置以節約用地為原則，在滿足生產工藝要求的前提下，結合廠內地形、氣象和地質條件等因素，力求做到工藝流程順暢、分區明確、布局緊湊，管理方便。整體采用公司自主研發的CRHIC-PST裝配式污水處理廠成套技術裝備及工藝，主要設備包括一體化快速生化處理裝備、一體化快速澄清裝備、一體化高效消毒裝備、一體化加藥裝備、一體化污泥脫水裝備等。

4 項目施工情況

4.1 項目前期準備

項目中標后，組織人員對項目現場進行詳細的施工調查，根據調查報告編制項目管理策劃，審批通過后的管理策劃為項目的綱領性文件，指導各項目工作的開展。

4.2 優化設計方案

項目開工前，梳理項目關鍵線路。發現提升泵站開挖深度為11.5m，地質資料顯示地層4m以下地下水豐富且為砂卵石，支護困難，施工進度較慢；因場地狹小，提升泵站的開挖直接影響生化池基礎的施工，導致項目整體工期無法保證。公司組織設計人員多次召開現場協調會議，最終修改設計為調整提升泵站位置，以避免影響生化池基礎施工。調整原污水管網進水的設計方案，改為從原管網檢查井處進水，提高提升泵站開工深度為8.5m，保證了項目工期。

4.3 扎實有效的施工組織

項目部按照節點工期目標，每周組織召開各分包單位、物資供應安裝單位等相關單位協調會議，每天在項目現場召開交班會議，并制定獎懲措施，確保每個節點工期的實現。

4.4 采取措施克服異常氣候

該項目施工期為夏季，針對高溫天氣，采取錯時上下班制；項目現場常備防暑降溫藥品及經常性開展送清涼活動等，保證現場有充足的勞動力投入施工生產。針對雨季，提前關注天氣預報，提前謀劃準備好物資材料，充分利用雨季中少數的幾個晴好天氣。“晴天搶干、雨天巧干、白天大干、晚上加班干”，通過有效的組織保證了工期目標的實現。

4.5 提前謀劃運營工作

為保證運營工作的正常開展，提前謀劃，組織相關部門對運營水廠考察學習。根據運營方案，運營人員在項目建設期提前進入項目現場，熟悉工藝流程及各設備參數。多次組織運營團隊到其他水廠參觀學習。要求各設備廠家提前進入項目現場，采取理論加實踐方式對運營人員進行培訓。

4.6 項目施工及運營總體情況

該項目于2020年7月中旬正式開工建設，2020年9月30日開始通水調試，2020年10月20日排水穩定達標，一次性通過相關方驗收。目前該項目在穩定運營、自動化運行、信息化管理，現場運營人員需求較少，運營各費用指標均低于常規污水處理廠（圖3～6）。

圖3 項目現場效果圖

圖4 A2-RPIR生化池

圖5 鋼結構池體

圖6 細格柵及旋流沉砂器

5 成套技術裝備應用優勢

裝配式污水處理廠成套技術裝備通過將新型快速生化處理及快速深度處理工藝相結合，使出水標準可根據項目實際情況實現一級B、一級A和準地表Ⅳ類水標準。該成套技術裝備實現了通過工廠化生產、模塊化設計、自動化運行、信息化管理，具有質量標準高、建設速度快、占地面積小等優點。

工業化生產，質量穩定可靠。設計專業化、生產工業化、裝配流程化、質量標準化體系制造完成，質量穩定可靠。

模塊化設計，利于后期擴建。采用標準化模塊設計，設備占地面積小，土建建設少，有利于項目后期的擴建。

土建建設少，施工工期縮短。土建建設僅有設備基礎，設備安裝僅需簡單管道及電纜連接，大大縮短了施工工期。

6 結語

該項目污泥濃縮池及解除消毒池目前為鋼筋砼結構，可調整為鋼結構，節約建設成本，縮短施工工期。

裝配式污水處理廠成套技術裝備可實現工業化生產、模塊化設計，非常有利于在市政污水領域全面推廣應用，尤其適合缺地條件下，污水處理廠的新建以及現有污水處理廠的擴容和提標改造，應用前景十分廣闊。