装配式污水处理厂成套技术装备在城镇应急污水处理中的应用探讨

张大健

（中铁环境科技工程有限公司，湖南 长沙 410218）

在我国经济不断发展的过程中，各项新的技术以及材料不断地应用到工业生产以及日常生活中，同时所排放的污水中所含有污染物含量和种类也呈现出复杂化。同时，由于城市的扩张及规划的调整，城市中现有的污水处理设备已经无法满足现阶段的排放指标和排放量要求，很多污水处理厂需要对污水处理厂进行技术改造，提高处理效率。

装配式污水处理厂成套技术装备的工艺，将新型快速生化处理与快速深度处理工艺相结合，实现了工艺装置化、装置智能化、系统模块化、模块集成化，具有质量标准高、建设速度快、占地面积小等优点。克服了传统的污水处理厂存在的建造模式落后、占地面积大、污水处理效率低、运维管理难、投资成本高等一系列问题。装配式污水处理厂成套技术装备开启了创新型污水处理厂工艺及应用的新模式。

1 项目概况及进出水水质

（1）项目概况。四川省成都市某区水务局拟建设一座应急污水处理厂，在原污水处理厂提标改造停运期间，处理进入原污水处理厂污水。该应急污水处理厂计划运营期一年，政府采用支付污水处理费方式进行项目工程款及运营费用支付。该应急污水处理厂处理规模为15000m3/d，占地面积约5亩，工期要求为3个月，出水指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准。

（2）项目进水水质分析。建设单位提供的2019年月度平均水质指标显示COD进水值为280～571mg/L（常规250 mg/L）；BOD5进水值为122～232mg/L（常规150mg/L）；氨氮进水值为18.1～38.2mg/L（常规20mg/L）；总磷进水值3.91～8.29mg/L（常规4.5mg/L）。该项目污水进水质指标比常规生活污水水质指标高约1.5～2倍。该区域可能存在部分企业将工业废水排入城镇污水处理厂管网，造成了该项目水质较常规生活污水进水指标偏高（图1）。

图1

（3）设计进出水水质，详见表1。

表1 设计进出水水质指标最高限值

2 工艺路线选择

2.1 工艺选择原则

因该项目可利用土地仅5亩，结合现在可利用土地情况，选择科学合理、便于施工的工艺方案，最终可达到水质优良、运行稳定、管理方便的目的。设计采用先进可靠的控制系统，实现科学自动化管理，尽量减少人工费用。在达到预期治理目标的基础上，力求经济合理可行，工艺选择应有降低工程总投资的措施，同时，保证处理工艺有效性的前提下降低维护成本，最终降低工程总成本，并达到治理目标。充分利用已有研究成果和工程实例的经验，确定工艺设计参数，确保工艺稳定、高效。在确保治理达到预期目标的前提下，本着绿色可持续的原则，采用生态措施进行综合治理，力求环境效益、社会效益和经济效益的完美统一。

2.2 工艺路线确定

（1）水质分析。关于本工程生活污水中的污染物COD、氨氮、TP及总氮的去除，一般可分为生物法和化学法，结合项目水质特点及实际的气候、水文条件，对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%以上为生活污水，可生化性较高，通过物化和生化结合作用，保证出水COD满足要求。②TP的去除方法：TP的去除采用化学除磷的方法，通过加药进行处理。③氨氮的去除方法：本项目采用生物法进行硝化反应以降低氨氮浓度，具有效果显著、运行费用低的优势。④总氮的去除方法：考虑本项目的用地紧张及建设周期短的特点。因此，建议采用A2-RPIR方法进行脱氮工艺。

（2）工艺路线确定。经调研已建设运营的各应急污水处理项目，RPIR快速生化污水处理工艺（以下简RPIR工艺）可满足该项目需求。与其他生化工艺相比，RPIR工艺成熟、功能稳定可靠，出水效果好，可确保出水达标排放；基建投资运行费用较低，经多方比选，最终选定此工艺线路（图2）。

图2 项目工艺流程图

该项目采用“污水→提升泵房→细格栅→旋流沉砂器→厌氧池→缺氧池→RPIR好氧池→加载高效沉淀池→消毒池→出水”的工艺流程。

2.3 工艺路线说明

提升泵房内设置粗格栅及提升泵，粗格栅作为预处理第一道工序，设置在提升泵之前，能够有效去除塑料、纸质及较小悬浮物等杂质，防止泵及其管道被磨损或阻塞。污水经提升泵的提升作用提升至细格栅池，去除污水中细小的悬浮物，再进入旋流沉砂器，去除砂砾。沉砂器出水进入厌氧池，部分容易降解的有机物被厌氧微生物分解利用，同时厌氧微生物完成厌氧释磷过程。厌氧池出水进入缺氧池，利用缺氧微生物将回流的混合液中的硝态氮、亚硝态氮还原为氮气，完成脱氮作用。随后均匀地自流地进入RPIR好氧生化池，结合化学除磷剂的作用，在该生化池内快速、高效地去除CODcr、BOD5、NH3-N、SS、TP等污染物。

RPIR生化池出水进入加载高效沉淀池，在该池内进一步去除SS和TP，之后进入消毒池，通过次氯酸钠的消毒，最终进入紫外消毒-计量渠，出水通过紫外线消毒处理并计量后排放。项目产生的剩余污泥排至污泥浓缩池，经污泥脱水设备处理后外运处置。

3 设计方案确定

3.1 设计分区情况

考虑现场土地占用情况及现场进出水位置，整个厂区设计包括预处理区、污水处理和辅助生产区。

预处理区：预处理区位于应急污水处理设施的西面。预处理区主要是粗格栅及提升泵房、细格栅及旋流沉砂器。

污水处理区：污水处理单元有A2-RPIR生化池、加载多效澄清池和污泥脱水间，位于应急污水处理设施的中部及西面。本次污水主处理核心工艺采用装备化形式，各种功能集成在一体化设备中。

辅助生产区：辅助生产单元有加药间、配电房和鼓风机房等。

3.2 设计总体布置

总平面布置以节约用地为原则，在满足生产工艺要求的前提下，结合厂内地形、气象和地质条件等因素，力求做到工艺流程顺畅、分区明确、布局紧凑，管理方便。整体采用公司自主研发的CRHIC-PST装配式污水处理厂成套技术装备及工艺，主要设备包括一体化快速生化处理装备、一体化快速澄清装备、一体化高效消毒装备、一体化加药装备、一体化污泥脱水装备等。

4 项目施工情况

4.1 项目前期准备

项目中标后，组织人员对项目现场进行详细的施工调查，根据调查报告编制项目管理策划，审批通过后的管理策划为项目的纲领性文件，指导各项目工作的开展。

4.2 优化设计方案

项目开工前，梳理项目关键线路。发现提升泵站开挖深度为11.5m，地质资料显示地层4m以下地下水丰富且为砂卵石，支护困难，施工进度较慢；因场地狭小，提升泵站的开挖直接影响生化池基础的施工，导致项目整体工期无法保证。公司组织设计人员多次召开现场协调会议，最终修改设计为调整提升泵站位置，以避免影响生化池基础施工。调整原污水管网进水的设计方案，改为从原管网检查井处进水，提高提升泵站开工深度为8.5m，保证了项目工期。

4.3 扎实有效的施工组织

项目部按照节点工期目标，每周组织召开各分包单位、物资供应安装单位等相关单位协调会议，每天在项目现场召开交班会议，并制定奖惩措施，确保每个节点工期的实现。

4.4 采取措施克服异常气候

该项目施工期为夏季，针对高温天气，采取错时上下班制；项目现场常备防暑降温药品及经常性开展送清凉活动等，保证现场有充足的劳动力投入施工生产。针对雨季，提前关注天气预报，提前谋划准备好物资材料，充分利用雨季中少数的几个晴好天气。“晴天抢干、雨天巧干、白天大干、晚上加班干”，通过有效的组织保证了工期目标的实现。

4.5 提前谋划运营工作

为保证运营工作的正常开展，提前谋划，组织相关部门对运营水厂考察学习。根据运营方案，运营人员在项目建设期提前进入项目现场，熟悉工艺流程及各设备参数。多次组织运营团队到其他水厂参观学习。要求各设备厂家提前进入项目现场，采取理论加实践方式对运营人员进行培训。

4.6 项目施工及运营总体情况

该项目于2020年7月中旬正式开工建设，2020年9月30日开始通水调试，2020年10月20日排水稳定达标，一次性通过相关方验收。目前该项目在稳定运营、自动化运行、信息化管理，现场运营人员需求较少，运营各费用指标均低于常规污水处理厂（图3～6）。

图3 项目现场效果图

图4 A2-RPIR生化池

图5 钢结构池体

图6 细格栅及旋流沉砂器

5 成套技术装备应用优势

装配式污水处理厂成套技术装备通过将新型快速生化处理及快速深度处理工艺相结合，使出水标准可根据项目实际情况实现一级B、一级A和准地表Ⅳ类水标准。该成套技术装备实现了通过工厂化生产、模块化设计、自动化运行、信息化管理，具有质量标准高、建设速度快、占地面积小等优点。

工业化生产，质量稳定可靠。设计专业化、生产工业化、装配流程化、质量标准化体系制造完成，质量稳定可靠。

模块化设计，利于后期扩建。采用标准化模块设计，设备占地面积小，土建建设少，有利于项目后期的扩建。

土建建设少，施工工期缩短。土建建设仅有设备基础，设备安装仅需简单管道及电缆连接，大大缩短了施工工期。

6 结语

该项目污泥浓缩池及解除消毒池目前为钢筋砼结构，可调整为钢结构，节约建设成本，缩短施工工期。

装配式污水处理厂成套技术装备可实现工业化生产、模块化设计，非常有利于在市政污水领域全面推广应用，尤其适合缺地条件下，污水处理厂的新建以及现有污水处理厂的扩容和提标改造，应用前景十分广阔。