裝配式污水處理廠成套技術(shù)裝備在城鎮(zhèn)應(yīng)急污水處理中的應(yīng)用探討

張大健

（中鐵環(huán)境科技工程有限公司，湖南 長沙 410218）

在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，各項(xiàng)新的技術(shù)以及材料不斷地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中，同時(shí)所排放的污水中所含有污染物含量和種類也呈現(xiàn)出復(fù)雜化。同時(shí)，由于城市的擴(kuò)張及規(guī)劃的調(diào)整，城市中現(xiàn)有的污水處理設(shè)備已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段的排放指標(biāo)和排放量要求，很多污水處理廠需要對污水處理廠進(jìn)行技術(shù)改造，提高處理效率。

裝配式污水處理廠成套技術(shù)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(jié)合，實(shí)現(xiàn)了工藝裝置化、裝置智能化、系統(tǒng)模塊化、模塊集成化，具有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高、建設(shè)速度快、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)?？朔藗鹘y(tǒng)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(yùn)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(shù)裝備開啟了創(chuàng)新型污水處理廠工藝及應(yīng)用的新模式。

1 項(xiàng)目概況及進(jìn)出水水質(zhì)

（1）項(xiàng)目概況。四川省成都市某區(qū)水務(wù)局?jǐn)M建設(shè)一座應(yīng)急污水處理廠，在原污水處理廠提標(biāo)改造停運(yùn)期間，處理進(jìn)入原污水處理廠污水。該應(yīng)急污水處理廠計(jì)劃運(yùn)營期一年，政府采用支付污水處理費(fèi)方式進(jìn)行項(xiàng)目工程款及運(yùn)營費(fèi)用支付。該應(yīng)急污水處理廠處理規(guī)模為15000m3/d，占地面積約5畝，工期要求為3個(gè)月，出水指標(biāo)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)分析。建設(shè)單位提供的2019年月度平均水質(zhì)指標(biāo)顯示COD進(jìn)水值為280～571mg/L（常規(guī)250 mg/L）；BOD5進(jìn)水值為122～232mg/L（常規(guī)150mg/L）；氨氮進(jìn)水值為18.1～38.2mg/L（常規(guī)20mg/L）；總磷進(jìn)水值3.91～8.29mg/L（常規(guī)4.5mg/L）。該項(xiàng)目污水進(jìn)水質(zhì)指標(biāo)比常規(guī)生活污水水質(zhì)指標(biāo)高約1.5～2倍。該區(qū)域可能存在部分企業(yè)將工業(yè)廢水排入城鎮(zhèn)污水處理廠管網(wǎng)，造成了該項(xiàng)目水質(zhì)較常規(guī)生活污水進(jìn)水指標(biāo)偏高（圖1）。

圖1

（3）設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)，詳見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)最高限值

2 工藝路線選擇

2.1 工藝選擇原則

因該項(xiàng)目可利用土地僅5畝，結(jié)合現(xiàn)在可利用土地情況，選擇科學(xué)合理、便于施工的工藝方案，最終可達(dá)到水質(zhì)優(yōu)良、運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便的目的。設(shè)計(jì)采用先進(jìn)可靠的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)自動(dòng)化管理，盡量減少人工費(fèi)用。在達(dá)到預(yù)期治理目標(biāo)的基礎(chǔ)上，力求經(jīng)濟(jì)合理可行，工藝選擇應(yīng)有降低工程總投資的措施，同時(shí)，保證處理工藝有效性的前提下降低維護(hù)成本，最終降低工程總成本，并達(dá)到治理目標(biāo)。充分利用已有研究成果和工程實(shí)例的經(jīng)驗(yàn)，確定工藝設(shè)計(jì)參數(shù)，確保工藝穩(wěn)定、高效。在確保治理達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的前提下，本著綠色可持續(xù)的原則，采用生態(tài)措施進(jìn)行綜合治理，力求環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的完美統(tǒng)一。

2.2 工藝路線確定

（1）水質(zhì)分析。關(guān)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(xué)法，結(jié)合項(xiàng)目水質(zhì)特點(diǎn)及實(shí)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(jié)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(xué)除磷的方法，通過加藥進(jìn)行處理。③氨氮的去除方法：本項(xiàng)目采用生物法進(jìn)行硝化反應(yīng)以降低氨氮濃度，具有效果顯著、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢。④總氮的去除方法：考慮本項(xiàng)目的用地緊張及建設(shè)周期短的特點(diǎn)。因此，建議采用A2-RPIR方法進(jìn)行脫氮工藝。

（2）工藝路線確定。經(jīng)調(diào)研已建設(shè)運(yùn)營的各應(yīng)急污水處理項(xiàng)目，RPIR快速生化污水處理工藝（以下簡RPIR工藝）可滿足該項(xiàng)目需求。與其他生化工藝相比，RPIR工藝成熟、功能穩(wěn)定可靠，出水效果好，可確保出水達(dá)標(biāo)排放；基建投資運(yùn)行費(fèi)用較低，經(jīng)多方比選，最終選定此工藝線路（圖2）。

圖2 項(xiàng)目工藝流程圖

該項(xiàng)目采用“污水→提升泵房→細(xì)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(nèi)設(shè)置粗格柵及提升泵，粗格柵作為預(yù)處理第一道工序，設(shè)置在提升泵之前，能夠有效去除塑料、紙質(zhì)及較小懸浮物等雜質(zhì)，防止泵及其管道被磨損或阻塞。污水經(jīng)提升泵的提升作用提升至細(xì)格柵池，去除污水中細(xì)小的懸浮物，再進(jìn)入旋流沉砂器，去除砂礫。沉砂器出水進(jìn)入?yún)捬醭?，部分容易降解的有機(jī)物被厭氧微生物分解利用，同時(shí)厭氧微生物完成厭氧釋磷過程。厭氧池出水進(jìn)入缺氧池，利用缺氧微生物將回流的混合液中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮還原為氮?dú)猓瓿擅摰饔?。隨后均勻地自流地進(jìn)入RPIR好氧生化池，結(jié)合化學(xué)除磷劑的作用，在該生化池內(nèi)快速、高效地去除CODcr、BOD5、NH3-N、SS、TP等污染物。

RPIR生化池出水進(jìn)入加載高效沉淀池，在該池內(nèi)進(jìn)一步去除SS和TP，之后進(jìn)入消毒池，通過次氯酸鈉的消毒，最終進(jìn)入紫外消毒-計(jì)量渠，出水通過紫外線消毒處理并計(jì)量后排放。項(xiàng)目產(chǎn)生的剩余污泥排至污泥濃縮池，經(jīng)污泥脫水設(shè)備處理后外運(yùn)處置。

3 設(shè)計(jì)方案確定

3.1 設(shè)計(jì)分區(qū)情況

考慮現(xiàn)場土地占用情況及現(xiàn)場進(jìn)出水位置，整個(gè)廠區(qū)設(shè)計(jì)包括預(yù)處理區(qū)、污水處理和輔助生產(chǎn)區(qū)。

預(yù)處理區(qū)：預(yù)處理區(qū)位于應(yīng)急污水處理設(shè)施的西面。預(yù)處理區(qū)主要是粗格柵及提升泵房、細(xì)格柵及旋流沉砂器。

污水處理區(qū)：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(yīng)急污水處理設(shè)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(shè)備中。

輔助生產(chǎn)區(qū)：輔助生產(chǎn)單元有加藥間、配電房和鼓風(fēng)機(jī)房等。

3.2 設(shè)計(jì)總體布置

總平面布置以節(jié)約用地為原則，在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，結(jié)合廠內(nèi)地形、氣象和地質(zhì)條件等因素，力求做到工藝流程順暢、分區(qū)明確、布局緊湊，管理方便。整體采用公司自主研發(fā)的CRHIC-PST裝配式污水處理廠成套技術(shù)裝備及工藝，主要設(shè)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(xiàng)目施工情況

4.1 項(xiàng)目前期準(zhǔn)備

項(xiàng)目中標(biāo)后，組織人員對項(xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的施工調(diào)查，根據(jù)調(diào)查報(bào)告編制項(xiàng)目管理策劃，審批通過后的管理策劃為項(xiàng)目的綱領(lǐng)性文件，指導(dǎo)各項(xiàng)目工作的開展。

4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

項(xiàng)目開工前，梳理項(xiàng)目關(guān)鍵線路。發(fā)現(xiàn)提升泵站開挖深度為11.5m，地質(zhì)資料顯示地層4m以下地下水豐富且為砂卵石，支護(hù)困難，施工進(jìn)度較慢；因場地狹小，提升泵站的開挖直接影響生化池基礎(chǔ)的施工，導(dǎo)致項(xiàng)目整體工期無法保證。公司組織設(shè)計(jì)人員多次召開現(xiàn)場協(xié)調(diào)會(huì)議，最終修改設(shè)計(jì)為調(diào)整提升泵站位置，以避免影響生化池基礎(chǔ)施工。調(diào)整原污水管網(wǎng)進(jìn)水的設(shè)計(jì)方案，改為從原管網(wǎng)檢查井處進(jìn)水，提高提升泵站開工深度為8.5m，保證了項(xiàng)目工期。

4.3 扎實(shí)有效的施工組織

項(xiàng)目部按照節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)，每周組織召開各分包單位、物資供應(yīng)安裝單位等相關(guān)單位協(xié)調(diào)會(huì)議，每天在項(xiàng)目現(xiàn)場召開交班會(huì)議，并制定獎(jiǎng)懲措施，確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)工期的實(shí)現(xiàn)。

4.4 采取措施克服異常氣候

該項(xiàng)目施工期為夏季，針對高溫天氣，采取錯(cuò)時(shí)上下班制；項(xiàng)目現(xiàn)場常備防暑降溫藥品及經(jīng)常性開展送清涼活動(dòng)等，保證現(xiàn)場有充足的勞動(dòng)力投入施工生產(chǎn)。針對雨季，提前關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，提前謀劃準(zhǔn)備好物資材料，充分利用雨季中少數(shù)的幾個(gè)晴好天氣?！扒缣鞊尭?、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(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4.5 提前謀劃運(yùn)營工作

為保證運(yùn)營工作的正常開展，提前謀劃，組織相關(guān)部門對運(yùn)營水廠考察學(xué)習(xí)。根據(jù)運(yùn)營方案，運(yùn)營人員在項(xiàng)目建設(shè)期提前進(jìn)入項(xiàng)目現(xiàn)場，熟悉工藝流程及各設(shè)備參數(shù)。多次組織運(yùn)營團(tuán)隊(duì)到其他水廠參觀學(xué)習(xí)。要求各設(shè)備廠家提前進(jìn)入項(xiàng)目現(xiàn)場，采取理論加實(shí)踐方式對運(yùn)營人員進(jìn)行培訓(xùn)。

4.6 項(xiàng)目施工及運(yùn)營總體情況

該項(xiàng)目于2020年7月中旬正式開工建設(shè)，2020年9月30日開始通水調(diào)試，2020年10月20日排水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，一次性通過相關(guān)方驗(yàn)收。目前該項(xiàng)目在穩(wěn)定運(yùn)營、自動(dòng)化運(yùn)行、信息化管理，現(xiàn)場運(yùn)營人員需求較少，運(yùn)營各費(fèi)用指標(biāo)均低于常規(guī)污水處理廠（圖3～6）。

圖3 項(xiàng)目現(xiàn)場效果圖

圖4 A2-RPIR生化池

圖5 鋼結(jié)構(gòu)池體

圖6 細(xì)格柵及旋流沉砂器

5 成套技術(shù)裝備應(yīng)用優(yōu)勢

裝配式污水處理廠成套技術(shù)裝備通過將新型快速生化處理及快速深度處理工藝相結(jié)合，使出水標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)一級(jí)B、一級(jí)A和準(zhǔn)地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。該成套技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)了通過工廠化生產(chǎn)、模塊化設(shè)計(jì)、自動(dòng)化運(yùn)行、信息化管理，具有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高、建設(shè)速度快、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

工業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。設(shè)計(jì)專業(yè)化、生產(chǎn)工業(yè)化、裝配流程化、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化體系制造完成，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

模塊化設(shè)計(jì)，利于后期擴(kuò)建。采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計(jì)，設(shè)備占地面積小，土建建設(shè)少，有利于項(xiàng)目后期的擴(kuò)建。

土建建設(shè)少，施工工期縮短。土建建設(shè)僅有設(shè)備基礎(chǔ)，設(shè)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(jié)語

該項(xiàng)目污泥濃縮池及解除消毒池目前為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，可調(diào)整為鋼結(jié)構(gòu)，節(jié)約建設(shè)成本，縮短施工工期。

裝配式污水處理廠成套技術(shù)裝備可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)、模塊化設(shè)計(jì)，非常有利于在市政污水領(lǐng)域全面推廣應(yīng)用，尤其適合缺地條件下，污水處理廠的新建以及現(xiàn)有污水處理廠的擴(kuò)容和提標(biāo)改造，應(yīng)用前景十分廣闊。