生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和高質(zhì)量發(fā)展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術進步獎項，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實用技術裝備和示范工程，引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
 

　　生態(tài)環(huán)境保護實用裝備
 

　　2023-Z-3
 

　　申報單位
 

　　江蘇泰源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br /> 

　　推薦單位
 

　　中國宜興國際環(huán)保城/國家環(huán)境服務業(yè)華南集聚區(qū)
 

　　一、技術簡介
 

　　適用范圍
 

　　智能模塊化裝配式污水處理系統(tǒng)是基于結構和工藝的雙重優(yōu)化和創(chuàng)新的技術裝備
 

　　適用范圍：各類污水處理項目(含工業(yè)廢水)新建、提標、擴容、應急，自來水廠建設；
 

　　環(huán)境條件：對氣溫、氣候、地勢地形、規(guī)劃沒有限制，尤其適用于地形地勢有困難的地區(qū)；
 

　　應用規(guī)模：1000m³/t——500000m³/d
 

　　工藝應用：適用常規(guī)各類處理工藝+泰源生物強化工藝
 

　　技術原理
 

　　裝配式污水廠采用模塊化設計，運用計算機輔助技術對模塊進行實體三維建模，通過參數(shù)化設計形成系列標準結構模塊。對材料力學性能進行建模計算，開發(fā)出提高材料的抗屈服強度、抗拉強度及抗剪強度的標準工程構件，以滿足大型箱體所需的強度、剛度、穩(wěn)定性等承載能力；并對這些工程構件進行仿真建模設計，達到相同模塊可調(diào)可換的通用性、互換性，不同模塊間通過簡易栓接，裝配成所需功能箱體。在設計過程中將整個污水處理系統(tǒng)劃分為若干個相對獨立的模塊單元，每個模塊單元負責特定的功能和處理過程，功能池內(nèi)部通過波紋的深度、寬度及角度，使流體呈紊流流態(tài)，提高水、氣、泥混合效率；設計多次翻騰及折流結構，降低流態(tài)惰性，提高布水及出水均勻性。對標準化模塊的箱體進行強度分析、流程建設及優(yōu)化計算，例如CFD流場分析以及溶解氧含量、布水、布氣、排泥均勻性分析等，以提高應用過程中的運營效率。通過結構優(yōu)化，使系統(tǒng)做到高度集約設計，減少剛性設計所需的無效空間并采用標準化的制造方式，確保每個模塊單元的結構、尺寸、性能等方面都符合統(tǒng)一的標準。同時置入先進的智能化管理系統(tǒng)，對各個模塊單元的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和調(diào)控。通過智能化管理系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)對污水處理過程的自動化控制，提高處理效率，降低能耗和運營成本。
 

　　工藝路線
 

　　智能模塊化裝配式污水處理系統(tǒng)適用市場常見水處理工藝，以下以預處理+AAOO+MBR膜污水處理工藝為例進行工藝路線說明。
 

　　AAOO+MBR是生物脫氮除磷的原理與膜生物反應器技術相結合的污水處理新技術，充分發(fā)揮膜生物反應器高活性污泥濃度和高效率硝化的特性，使除磷脫氮能力大大提高。AAOO工藝稱為缺氧-好氧工藝，是把除磷、脫氮和降解有機物三個生化過程結合起來，根據(jù)活性污泥微生物在完成硝化、反硝化以及生物除磷過程中對環(huán)境條件不同要求，在池體不同區(qū)域分別設置缺氧區(qū)和好氧區(qū)。該工藝流程總的水力停留時間小于其他的同類工藝，在缺氧、好氧交替運行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹。
 

　　生化段采用了新型高效往復式生物電化學反應技術，主要由折流往復式厭氧和缺氧等技術組成，污泥濃度高達(6—10g/L)，同時采用改性生物炭負載鐵形成生物電化學系統(tǒng)，使生物陰極接受來自陽極的電子進行生物反硝化作用，實現(xiàn)高效脫氨除磷，高效去除有機污染物質(zhì)，出水更優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定。
 

　　本工藝融入高效富集反應及剩余污泥減量技術，通過分析入口流量對活性污泥的影響趨勢，對反應系統(tǒng)內(nèi)部的時均速度場分布進行分析，利用箱體特殊結構及構造，產(chǎn)生高效混流效果，提高系統(tǒng)反應效率，同時對剩余污泥進行強化生物捕食，最終實現(xiàn)剩余污泥減量50%以上。
 

　　詳細流程為：污水經(jīng)過預處理去除大顆粒物質(zhì)，后續(xù)進入AAOO設備。在缺氧段厭氧菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物。經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，厭氧菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異厭氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理。另結合回流污泥把膜池的溶解氧帶進缺氧段，滿足反硝化的需氧量，利用有機碳作為電子載體，將亞硝酸氮和硝酸氮轉化為氮氣。進入膜池的污水經(jīng)硝化細菌的硝化作用實現(xiàn)脫氮作用，同時好氧微生物通過內(nèi)源呼吸對有機物進行氧化分解而達到降低COD的目的。浸沒安裝在膜生物反應池中的MBR膜裝置對泥水混合液進行過濾處理，進一步去除SS、大腸桿菌等。膜池產(chǎn)水經(jīng)過消毒裝置進入清水池后達標排放。
 

　　裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標準
 

　　模塊標準產(chǎn)品在每個5米以上板材加工后平整度、對角線差、截面扭曲誤差均不大于4mm，即誤差小于0.0008。模塊波高范圍為100mm±2mm，波距范圍為345mm±5mm。
 

　　模塊產(chǎn)品滿足《萬噸級鋼結構模塊智能制造系統(tǒng)技術要求》Q/TYHB CP68—2022、《萬噸級模塊化裝配污水處理池體技術要求》Q/TYHB CP67—2022、《智能模塊化裝配式集成污水處理系統(tǒng)》Q/TYHB CP22-2022、《裝配式不銹鋼水處理構筑物安裝技術規(guī)程》T/YWEISA 001-2022。
 

　　出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級標準中的A級標準。
 

　　應用效果
 

　　智能模塊化裝配式污水處理系統(tǒng)設備持續(xù)穩(wěn)定達到標準排放要求，有效證明了系統(tǒng)在城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)廢水處理中的應用，也驗證了系統(tǒng)能夠克服東北嚴寒降雪環(huán)境，開展工程施工作業(yè)的突出優(yōu)勢。使城市具有良好的生產(chǎn)、生活環(huán)境，有利于城市的文明，衛(wèi)生、安全水平的提高，有利于人民的健康水平和生活質(zhì)量的提高。
 

　　出水COD去除率92%以上，氨氮去除率86%以上，總氮去除率80%以上，總磷去除率95%以上；出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級標準中的A級標準；大氣污染物及污泥等其他污染物也需滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中相關指標要求。具體技術指標達到：污泥濃度：6g/L~12g/L；城鎮(zhèn)或工業(yè)園區(qū)污水進水水質(zhì)：COD≤500mg/L;BOD5≤300mg/L、SS≤300mg/L;NH3-N≤70mg/L;TN≤80mg/L;TP≤10mg/L；出水水質(zhì)：達到優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準的要求。
 

　　研發(fā)背景
 

　　裝配式污水(凈水)廠的研發(fā)背景主要源于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的需求，傳統(tǒng)的污水處理廠建設周期長、占地面積大、投資成本高，難以滿足快速發(fā)展的城市和工業(yè)區(qū)的需求。此外，傳統(tǒng)的污水處理廠還存在處理效率低、能耗高、運營成本高等問題，需要進行改進和升級。
 

　　裝配式污水(凈水)廠采用標準化的設計、制造和安裝方式，能夠縮短建設周期、降低投資成本、提高處理效率、降低能耗和運營成本等。這種新型的污水處理方式具有很高的實用價值和市場前景，逐漸成為水處理領域的研究熱點和發(fā)展方向。
 

　　本技術瞄準污水深度處理與資源化需求，基于低碳綠色制造理念，研制市場急需、高效智能、模塊化、標準化的污水深度處理與資源化成套水處理裝備，完善水處理裝備工藝模塊化、集成化及智能化設計和實施過程標準化，突破水處理裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，促進水處理裝備模塊化、標準化和智能化制造產(chǎn)業(yè)鏈的形成。
 

　　裝備特點
 

　　圍繞行業(yè)亟須解決的標準化、模塊化、智能化、高效率、節(jié)能減排等關鍵技術難題，構建水污染防治裝備模塊化設計和標準化制造信息庫，研發(fā)污水處理裝備模塊化設計、智能化控制和標準化生產(chǎn)、拆裝關鍵技術；實現(xiàn)污水資源化再生裝置應用示范和標準化；通過生物處理強化關鍵集成技術，實現(xiàn)工程裝備化。還開展標準模塊高精度加工生產(chǎn)工藝研究，攻克大尺寸板材高精度切割、開孔、焊接等核心關鍵技術，建成水處理裝備標準模塊智能產(chǎn)線，有力提升我國水處理產(chǎn)業(yè)標準化水平和國際競爭力，為水污染防治產(chǎn)業(yè)邁入“雙碳”經(jīng)濟、循環(huán)利用時代奠定技術基礎。
 

　　我司為全國甚至全球范圍內(nèi)率先對該細分領域進行研發(fā)和應用的企業(yè)，已獲得市場和行業(yè)諸多認可。
 

　　通過標準化設計、智造、裝配、運營，顛覆了污水廠、凈水廠鋼筋混凝土 非標準化“建造”模式，以工業(yè)化智造不銹鋼標準模塊，開發(fā)出的智能模塊化水處理新裝備，開創(chuàng)了污水廠建設新模式，已獲得國際領先水平的科技成果鑒定，解決了我國水處理工程主體不統(tǒng)一，無法實現(xiàn)模塊化、智能化、標準化技術，占地多投資大周期長等痛點問題。
 

　　該產(chǎn)品具有使用壽命50年以上、節(jié)約占地60%以上、節(jié)能減碳75.4%、縮短工期約80%、生態(tài)施工減少三廢90%以上、箱體循環(huán)利用率100%等優(yōu)點，同時采用特殊的布水、布氣、排泥方式以及優(yōu)勢微生物菌，提升運營效果和效率，實現(xiàn)了水質(zhì)凈化項目的資源、能源節(jié)約；應用微動物和原生動物，提升微生物菌繁殖能力，進行高效生物捕食，實現(xiàn)污泥減量50%；使用富集填料，提高污泥活性及濃度，相同容積的污水處理效率提升10%。
 

　　對箱體板進行仿真建模設計，計算波紋的深度、寬度及角度，使流體呈紊流流態(tài)，提高水、氣、泥混合效率；在功能池內(nèi)部設計多次翻騰及折流結構，降低流態(tài)惰性，提高布水及出水均勻性。通過結構優(yōu)化，還使系統(tǒng)做到高度集約設計，減少剛性設計所需的無效空間，并利用鋼結構特性，提高水位。
 

　　二、典型應用案例
 

　　案例名稱
 

　　江西黎川縣工業(yè)園區(qū)東南片區(qū)7500m3/d TIMP模塊化裝配式污水處理項目
 

　　案例簡介
 

　　項目處理對象：黎川縣陶瓷園區(qū)生活污水及工業(yè)區(qū)生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工程以及污廢水處理中產(chǎn)生的污泥的處理和處置。
 

　　處理規(guī)模：污水處理廠設計日處理規(guī)模為7500m3
 

　　本項目合同含二部分組成：第一部分為污水管理設施、管網(wǎng)采購及安裝合同；第二部分為污水處理運營服務合同。
 

　　工程總承包：黎川縣鑫源投資發(fā)展有限公司
 

　　設計單位：江蘇龍騰工程設計股份有限公司
 

　　施工及運行單位：江蘇泰源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br /> 

　　運行模式：第三方運營
 

　　本次污水處理采購內(nèi)容為：黎川縣東南片區(qū)裝配式集成一體化污水處理設施設備采購及運營服務。包括：系統(tǒng)污水處理設備采購、安裝、調(diào)試、達標排放及 10 年的運營服務。項目占地面積：7944m2。
 

　　處理出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002 中的一級 A 標準。
 

　　主體工藝：采用“絮凝沉淀+氣浮+A2O+二沉池+過濾+消毒工藝”
 

　　達到的標準或性能要求
 

　　GB18918-2002一級A排放標準
 

　　業(yè)主單位
 

　　黎川縣鑫源投資發(fā)展有限公司
 

　　投運時間
 

　　2021年4月18日
 

　　工藝流程
 

　　園區(qū)污水通過粗細格柵后進入絮凝沉淀池，而后進入組合氣浮池去除廢渣等懸浮物。
 

　　后續(xù)改良型A2/O工藝，它是在厭氧池前增加預脫硝池和選擇池，以降低回流污泥中硝酸鹽對厭氧放磷的影響，并抑制絲狀菌生長，為了解決缺氧池反硝化碳源不足的問題，將進水按比例進入?yún)捬醭睾腿钡刂小?br /> 

　　1)預缺氧池，部分原污水(10-25%Q)進入，同步進入的還有從沉淀池排出的含磷回流污泥，本反應器的主要功能消耗掉回流污泥所含的溶解氧和硝態(tài)氧，保證下階段厭氧池磷的充分釋放。
 

　　2)厭氧池，大部分原污水(75-90%Q)進入，同步進入的還有經(jīng)預缺氧池排出的含磷回流污泥，本反應器的主要功能是釋放磷，同時部分有機物進行氨化。
 

　　3)缺氧池，本反應池的首要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過內(nèi)循環(huán)由好氧反應池送來的，循環(huán)的混合液量較大，一般為1.5-2Q(Q——原污水流量)。
 

　　4)好氧池，這一反應器單元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等項反應都在本反應器內(nèi)進行。混合液中含有NO3--N，污泥中含有過剩的磷，而污水中的BOD(或COD)則得到去除。流量為2Q的混合液從這里回流缺氧反應池。
 

　　5)沉淀池污泥的一部分回流至預缺氧反應池，上清液進入纖維轉盤濾池進一步去除SS，出水經(jīng)過紫外線消毒處理后達標后排放。
 

　　運行情況
 

　　江西黎川縣東南片區(qū)污水處理設施、管網(wǎng)及運營服務采購項目運行后改善原工業(yè)園區(qū)的環(huán)保設施體系，減少污水的排放，改善園區(qū)地表水以及地下水的水質(zhì)問題，有效提高規(guī)劃區(qū)域環(huán)境質(zhì)量、提高城市居民生活水平與身體健康水平，改善投資環(huán)境，促進經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益同步發(fā)展。
 

　　本項目產(chǎn)生的污泥經(jīng)鑒定屬于一般工業(yè)固體廢物，委托黎川縣鼎垚環(huán)境技術有限公司進行處置。產(chǎn)生的分析廢液屬于危險廢液委托九江浦澤環(huán)?？萍加邢薰具M行無害化處置。運行過程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過廢氣處置裝置后達到環(huán)評要求。
 

　　項目開始運行以來一直穩(wěn)定運行，未發(fā)生環(huán)境事故，排放數(shù)據(jù)上傳至全國污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)管理與共享系統(tǒng)，第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至全國排污許可證信息平臺公開。
 

　　技術應用產(chǎn)生的碳減排效果
 

　　該產(chǎn)品具有使用壽命50年以上、節(jié)約占地60%以上、節(jié)能減碳75.4%、縮短工期約80%、生態(tài)施工減少三廢90%以上、箱體循環(huán)利用率100%等優(yōu)點，同時采用特殊的布水、布氣、排泥方式以及優(yōu)勢微生物菌，提升運營效果和效率，實現(xiàn)了水質(zhì)凈化項目的資源、能源節(jié)約；應用微動物和原生動物，提升微生物菌繁殖能力，進行高效生物捕食，實現(xiàn)污泥減量50%；使用富集填料，提高污泥活性及濃度，相同容積的污水處理效率提升10%。
 

　　三、技術申報單位聯(lián)系信息
 

　　單位名稱：江蘇泰源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br /> 

　　單位地址：江蘇省宜興市經(jīng)開區(qū)新莊工業(yè)集中區(qū)新西路36號
 

　　聯(lián)系人：曹暉
 

　　來源：技術部
 

　　原標題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |智能模塊化裝配式污水處理系統(tǒng)