生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
 

　　生態環境保護實用裝備
 

　　2023-Z-3
 

　　申報單位
 

　　江蘇泰源環?？萍脊煞萦邢薰?br /> 

　　推薦單位
 

　　中國宜興國際環保城/國家環境服務業華南集聚區
 

　　一、技術簡介
 

　　適用范圍
 

　　智能模塊化裝配式污水處理系統是基于結構和工藝的雙重優化和創新的技術裝備
 

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

　　環境條件：對氣溫、氣候、地勢地形、規劃沒有限制，尤其適用于地形地勢有困難的地區；
 

　　應用規模：1000m³/t——500000m³/d
 

　　工藝應用：適用常規各類處理工藝+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，功能池內部通過波紋的深度、寬度及角度，使流體呈紊流流態，提高水、氣、泥混合效率；設計多次翻騰及折流結構，降低流態惰性，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。通過結構優化，使系統做到高度集約設計，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一的標準。同時置入先進的智能化管理系統，對各個模塊單元的運行狀態進行實時監測和調控。通過智能化管理系統的應用，實現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境條件不同要求，在池體不同區域分別設置缺氧區和好氧區。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，使生物陰極接受來自陽極的電子進行生物反硝化作用，實現高效脫氨除磷，高效去除有機污染物質，出水更優質穩定。
 

　　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，對反應系統內部的時均速度場分布進行分析，利用箱體特殊結構及構造，產生高效混流效果，提高系統反應效率，同時對剩余污泥進行強化生物捕食，最終實現剩余污泥減量50%以上。
 

　　詳細流程為：污水經過預處理去除大顆粒物質，后續進入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。經缺氧水解的產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、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-還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環，實現污水無害化處理。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。進入膜池的污水經硝化細菌的硝化作用實現脫氮作用，同時好氧微生物通過內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。膜池產水經過消毒裝置進入清水池后達標排放。
 

　　裝備性能參數及執行標準
 

　　模塊標準產品在每個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。
 

　　模塊產品滿足《萬噸級鋼結構模塊智能制造系統技術要求》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》Q/TYHB CP22-2022、《裝配式不銹鋼水處理構筑物安裝技術規程》T/YWEISA 001-2022。
 

　　出水水質滿足《城鎮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設備持續穩定達到標準排放要求，有效證明了系統在城鎮生活污水和工業廢水處理中的應用，也驗證了系統能夠克服東北嚴寒降雪環境，開展工程施工作業的突出優勢。使城市具有良好的生產、生活環境，有利于城市的文明，衛生、安全水平的提高，有利于人民的健康水平和生活質量的提高。
 

　　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；出水水質達到《城鎮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；城鎮或工業園區污水進水水質：COD≤500mg/L;BOD5≤300mg/L、SS≤300mg/L;NH3-N≤70mg/L;TN≤80mg/L;TP≤10mg/L；出水水質：達到優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準的要求。
 

　　研發背景
 

　　裝配式污水(凈水)廠的研發背景主要源于環境保護和可持續發展的需求，傳統的污水處理廠建設周期長、占地面積大、投資成本高，難以滿足快速發展的城市和工業區的需求。此外，傳統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，突破水處理裝備產業發展的瓶頸，促進水處理裝備模塊化、標準化和智能化制造產業鏈的形成。
 

　　裝備特點
 

　　圍繞行業亟須解決的標準化、模塊化、智能化、高效率、節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，研發污水處理裝備模塊化設計、智能化控制和標準化生產、拆裝關鍵技術；實現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，實現工程裝備化。還開展標準模塊高精度加工生產工藝研究，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線，有力提升我國水處理產業標準化水平和國際競爭力，為水污染防治產業邁入“雙碳”經濟、循環利用時代奠定技術基礎。
 

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

　　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，以工業化智造不銹鋼標準模塊，開發出的智能模塊化水處理新裝備，開創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一，無法實現模塊化、智能化、標準化技術，占地多投資大周期長等痛點問題。
 

　　該產品具有使用壽命50年以上、節約占地60%以上、節能減碳75.4%、縮短工期約80%、生態施工減少三廢90%以上、箱體循環利用率100%等優點，同時采用特殊的布水、布氣、排泥方式以及優勢微生物菌，提升運營效果和效率，實現了水質凈化項目的資源、能源節約；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，提高水、氣、泥混合效率；在功能池內部設計多次翻騰及折流結構，降低流態惰性，提高布水及出水均勻性。通過結構優化，還使系統做到高度集約設計，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
 

　　江西黎川縣工業園區東南片區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：黎川縣陶瓷園區生活污水及工業區生產廢水處理系統工程以及污廢水處理中產生的污泥的處理和處置。
 

　　處理規模：污水處理廠設計日處理規模為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?？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容為：黎川縣東南片區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：系統污水處理設備采購、安裝、調試、達標排放及 10 年的運營服務。項目占地面積：7944m2。
 

　　處理出水執行《城鎮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
 

　　業主單位
 

　　黎川縣鑫源投資發展有限公司
 

　　投運時間
 

　　2021年4月18日
 

　　工藝流程
 

　　園區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，將進水按比例進入厭氧池和缺氮池中。
 

　　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，硝態氮是通過內循環由好氧反應池送來的，循環的混合液量較大，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進行?；旌弦褐泻蠳O3--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污水處理設施、管網及運營服務采購項目運行后改善原工業園區的環保設施體系，減少污水的排放，改善園區地表水以及地下水的水質問題，有效提高規劃區域環境質量、提高城市居民生活水平與身體健康水平，改善投資環境，促進經濟效益、社會效益、環境效益同步發展。
 

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

　　項目開始運行以來一直穩定運行，未發生環境事故，排放數據上傳至全國污染源監測數據管理與共享系統，第三方監測數據上傳至全國排污許可證信息平臺公開。
 

　　技術應用產生的碳減排效果
 

　　該產品具有使用壽命50年以上、節約占地60%以上、節能減碳75.4%、縮短工期約80%、生態施工減少三廢90%以上、箱體循環利用率100%等優點，同時采用特殊的布水、布氣、排泥方式以及優勢微生物菌，提升運營效果和效率，實現了水質凈化項目的資源、能源節約；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、技術申報單位聯系信息
 

　　單位名稱：江蘇泰源環?？萍脊煞萦邢薰?br /> 

　　單位地址：江蘇省宜興市經開區新莊工業集中區新西路36號
 

　　聯系人：曹暉
 

　　來源：技術部
 

　　原標題：環保新質生產力 |智能模塊化裝配式污水處理系統