生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
 

　　生态环境保护实用装备
 

　　2023-Z-3
 

　　申报单位
 

　　江苏泰源环保科技股份有限公司
 

　　推荐单位
 

　　中国宜兴国际环保城/国家环境服务业华南集聚区
 

　　一、技术简介
 

　　适用范围
 

　　智能模块化装配式污水处理系统是基于结构和工艺的双重优化和创新的技术装备
 

　　适用范围：各类污水处理项目(含工业废水)新建、提标、扩容、应急，自来水厂建设；
 

　　环境条件：对气温、气候、地势地形、规划没有限制，尤其适用于地形地势有困难的地区；
 

　　应用规模：1000m³/t——500000m³/d
 

　　工艺应用：适用常规各类处理工艺+泰源生物强化工艺
 

　　技术原理
 

　　装配式污水厂采用模块化设计，运用计算机辅助技术对模块进行实体三维建模，通过参数化设计形成系列标准结构模块。对材料力学性能进行建模计算，开发出提高材料的抗屈服强度、抗拉强度及抗剪强度的标准工程构件，以满足大型箱体所需的强度、刚度、稳定性等承载能力；并对这些工程构件进行仿真建模设计，达到相同模块可调可换的通用性、互换性，不同模块间通过简易栓接，装配成所需功能箱体。在设计过程中将整个污水处理系统划分为若干个相对独立的模块单元，每个模块单元负责特定的功能和处理过程，功能池内部通过波纹的深度、宽度及角度，使流体呈紊流流态，提高水、气、泥混合效率；设计多次翻腾及折流结构，降低流态惰性，提高布水及出水均匀性。对标准化模块的箱体进行强度分析、流程建设及优化计算，例如CFD流场分析以及溶解氧含量、布水、布气、排泥均匀性分析等，以提高应用过程中的运营效率。通过结构优化，使系统做到高度集约设计，减少刚性设计所需的无效空间并采用标准化的制造方式，确保每个模块单元的结构、尺寸、性能等方面都符合统一的标准。同时置入先进的智能化管理系统，对各个模块单元的运行状态进行实时监测和调控。通过智能化管理系统的应用，实现对污水处理过程的自动化控制，提高处理效率，降低能耗和运营成本。
 

　　工艺路线
 

　　智能模块化装配式污水处理系统适用市场常见水处理工艺，以下以预处理+AAOO+MBR膜污水处理工艺为例进行工艺路线说明。
 

　　AAOO+MBR是生物脱氮除磷的原理与膜生物反应器技术相结合的污水处理新技术，充分发挥膜生物反应器高活性污泥浓度和高效率硝化的特性，使除磷脱氮能力大大提高。AAOO工艺称为缺氧-好氧工艺，是把除磷、脱氮和降解有机物三个生化过程结合起来，根据活性污泥微生物在完成硝化、反硝化以及生物除磷过程中对环境条件不同要求，在池体不同区域分别设置缺氧区和好氧区。该工艺流程总的水力停留时间小于其他的同类工艺，在缺氧、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀。
 

　　生化段采用了新型高效往复式生物电化学反应技术，主要由折流往复式厌氧和缺氧等技术组成，污泥浓度高达(6—10g/L)，同时采用改性生物炭负载铁形成生物电化学系统，使生物阴极接受来自阳极的电子进行生物反硝化作用，实现高效脱氨除磷，高效去除有机污染物质，出水更优质稳定。
 

　　本工艺融入高效富集反应及剩余污泥减量技术，通过分析入口流量对活性污泥的影响趋势，对反应系统内部的时均速度场分布进行分析，利用箱体特殊结构及构造，产生高效混流效果，提高系统反应效率，同时对剩余污泥进行强化生物捕食，最终实现剩余污泥减量50%以上。
 

　　详细流程为：污水经过预处理去除大颗粒物质，后续进入AAOO设备。在缺氧段厌氧菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物。经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，厌氧菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异厌氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。另结合回流污泥把膜池的溶解氧带进缺氧段，满足反硝化的需氧量，利用有机碳作为电子载体，将亚硝酸氮和硝酸氮转化为氮气。进入膜池的污水经硝化细菌的硝化作用实现脱氮作用，同时好氧微生物通过内源呼吸对有机物进行氧化分解而达到降低COD的目的。浸没安装在膜生物反应池中的MBR膜装置对泥水混合液进行过滤处理，进一步去除SS、大肠杆菌等。膜池产水经过消毒装置进入清水池后达标排放。
 

　　装备性能参数及执行标准
 

　　模块标准产品在每个5米以上板材加工后平整度、对角线差、截面扭曲误差均不大于4mm，即误差小于0.0008。模块波高范围为100mm±2mm，波距范围为345mm±5mm。
 

　　模块产品满足《万吨级钢结构模块智能制造系统技术要求》Q/TYHB CP68—2022、《万吨级模块化装配污水处理池体技术要求》Q/TYHB CP67—2022、《智能模块化装配式集成污水处理系统》Q/TYHB CP22-2022、《装配式不锈钢水处理构筑物安装技术规程》T/YWEISA 001-2022。
 

　　出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准中的A级标准。
 

　　应用效果
 

　　智能模块化装配式污水处理系统设备持续稳定达到标准排放要求，有效证明了系统在城镇生活污水和工业废水处理中的应用，也验证了系统能够克服东北严寒降雪环境，开展工程施工作业的突出优势。使城市具有良好的生产、生活环境，有利于城市的文明，卫生、安全水平的提高，有利于人民的健康水平和生活质量的提高。
 

　　出水COD去除率92%以上，氨氮去除率86%以上，总氮去除率80%以上，总磷去除率95%以上；出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准中的A级标准；大气污染物及污泥等其他污染物也需满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中相关指标要求。具体技术指标达到：污泥浓度：6g/L~12g/L；城镇或工业园区污水进水水质：COD≤500mg/L;BOD5≤300mg/L、SS≤300mg/L;NH3-N≤70mg/L;TN≤80mg/L;TP≤10mg/L；出水水质：达到优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准的要求。
 

　　研发背景
 

　　装配式污水(净水)厂的研发背景主要源于环境保护和可持续发展的需求，传统的污水处理厂建设周期长、占地面积大、投资成本高，难以满足快速发展的城市和工业区的需求。此外，传统的污水处理厂还存在处理效率低、能耗高、运营成本高等问题，需要进行改进和升级。
 

　　装配式污水(净水)厂采用标准化的设计、制造和安装方式，能够缩短建设周期、降低投资成本、提高处理效率、降低能耗和运营成本等。这种新型的污水处理方式具有很高的实用价值和市场前景，逐渐成为水处理领域的研究热点和发展方向。
 

　　本技术瞄准污水深度处理与资源化需求，基于低碳绿色制造理念，研制市场急需、高效智能、模块化、标准化的污水深度处理与资源化成套水处理装备，完善水处理装备工艺模块化、集成化及智能化设计和实施过程标准化，突破水处理装备产业发展的瓶颈，促进水处理装备模块化、标准化和智能化制造产业链的形成。
 

　　装备特点
 

　　围绕行业亟须解决的标准化、模块化、智能化、高效率、节能减排等关键技术难题，构建水污染防治装备模块化设计和标准化制造信息库，研发污水处理装备模块化设计、智能化控制和标准化生产、拆装关键技术；实现污水资源化再生装置应用示范和标准化；通过生物处理强化关键集成技术，实现工程装备化。还开展标准模块高精度加工生产工艺研究，攻克大尺寸板材高精度切割、开孔、焊接等核心关键技术，建成水处理装备标准模块智能产线，有力提升我国水处理产业标准化水平和国际竞争力，为水污染防治产业迈入“双碳”经济、循环利用时代奠定技术基础。
 

　　我司为全国甚至全球范围内率先对该细分领域进行研发和应用的企业，已获得市场和行业诸多认可。
 

　　通过标准化设计、智造、装配、运营，颠覆了污水厂、净水厂钢筋混凝土 非标准化“建造”模式，以工业化智造不锈钢标准模块，开发出的智能模块化水处理新装备，开创了污水厂建设新模式，已获得国际领先水平的科技成果鉴定，解决了我国水处理工程主体不统一，无法实现模块化、智能化、标准化技术，占地多投资大周期长等痛点问题。
 

　　该产品具有使用寿命50年以上、节约占地60%以上、节能减碳75.4%、缩短工期约80%、生态施工减少三废90%以上、箱体循环利用率100%等优点，同时采用特殊的布水、布气、排泥方式以及优势微生物菌，提升运营效果和效率，实现了水质净化项目的资源、能源节约；应用微动物和原生动物，提升微生物菌繁殖能力，进行高效生物捕食，实现污泥减量50%；使用富集填料，提高污泥活性及浓度，相同容积的污水处理效率提升10%。
 

　　对箱体板进行仿真建模设计，计算波纹的深度、宽度及角度，使流体呈紊流流态，提高水、气、泥混合效率；在功能池内部设计多次翻腾及折流结构，降低流态惰性，提高布水及出水均匀性。通过结构优化，还使系统做到高度集约设计，减少刚性设计所需的无效空间，并利用钢结构特性，提高水位。
 

　　二、典型应用案例
 

　　案例名称
 

　　江西黎川县工业园区东南片区7500m3/d TIMP模块化装配式污水处理项目
 

　　案例简介
 

　　项目处理对象：黎川县陶瓷园区生活污水及工业区生产废水处理系统工程以及污废水处理中产生的污泥的处理和处置。
 

　　处理规模：污水处理厂设计日处理规模为7500m3
 

　　本项目合同含二部分组成：第一部分为污水管理设施、管网采购及安装合同；第二部分为污水处理运营服务合同。
 

　　工程总承包：黎川县鑫源投资发展有限公司
 

　　设计单位：江苏龙腾工程设计股份有限公司
 

　　施工及运行单位：江苏泰源环保科技股份有限公司
 

　　运行模式：第三方运营
 

　　本次污水处理采购内容为：黎川县东南片区装配式集成一体化污水处理设施设备采购及运营服务。包括：系统污水处理设备采购、安装、调试、达标排放及 10 年的运营服务。项目占地面积：7944m2。
 

　　处理出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002 中的一级 A 标准。
 

　　主体工艺：采用“絮凝沉淀+气浮+A2O+二沉池+过滤+消毒工艺”
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　GB18918-2002一级A排放标准
 

　　业主单位
 

　　黎川县鑫源投资发展有限公司
 

　　投运时间
 

　　2021年4月18日
 

　　工艺流程
 

　　园区污水通过粗细格栅后进入絮凝沉淀池，而后进入组合气浮池去除废渣等悬浮物。
 

　　后续改良型A2/O工艺，它是在厌氧池前增加预脱硝池和选择池，以降低回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，并抑制丝状菌生长，为了解决缺氧池反硝化碳源不足的问题，将进水按比例进入厌氧池和缺氮池中。
 

　　1)预缺氧池，部分原污水(10-25%Q)进入，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能消耗掉回流污泥所含的溶解氧和硝态氧，保证下阶段厌氧池磷的充分释放。
 

　　2)厌氧池，大部分原污水(75-90%Q)进入，同步进入的还有经预缺氧池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。
 

　　3)缺氧池，本反应池的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应池送来的，循环的混合液量较大，一般为1.5-2Q(Q——原污水流量)。
 

　　4)好氧池，这一反应器单元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。混合液中含有NO3--N，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD(或COD)则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应池。
 

　　5)沉淀池污泥的一部分回流至预缺氧反应池，上清液进入纤维转盘滤池进一步去除SS，出水经过紫外线消毒处理后达标后排放。
 

　　运行情况
 

　　江西黎川县东南片区污水处理设施、管网及运营服务采购项目运行后改善原工业园区的环保设施体系，减少污水的排放，改善园区地表水以及地下水的水质问题，有效提高规划区域环境质量、提高城市居民生活水平与身体健康水平，改善投资环境，促进经济效益、社会效益、环境效益同步发展。
 

　　本项目产生的污泥经鉴定属于一般工业固体废物，委托黎川县鼎垚环境技术有限公司进行处置。产生的分析废液属于危险废液委托九江浦泽环保科技有限公司进行无害化处置。运行过程中产生的废气经过废气处置装置后达到环评要求。
 

　　项目开始运行以来一直稳定运行，未发生环境事故，排放数据上传至全国污染源监测数据管理与共享系统，第三方监测数据上传至全国排污许可证信息平台公开。
 

　　技术应用产生的碳减排效果
 

　　该产品具有使用寿命50年以上、节约占地60%以上、节能减碳75.4%、缩短工期约80%、生态施工减少三废90%以上、箱体循环利用率100%等优点，同时采用特殊的布水、布气、排泥方式以及优势微生物菌，提升运营效果和效率，实现了水质净化项目的资源、能源节约；应用微动物和原生动物，提升微生物菌繁殖能力，进行高效生物捕食，实现污泥减量50%；使用富集填料，提高污泥活性及浓度，相同容积的污水处理效率提升10%。
 

　　三、技术申报单位联系信息
 

　　单位名称：江苏泰源环保科技股份有限公司
 

　　单位地址：江苏省宜兴市经开区新庄工业集中区新西路36号
 

　　联系人：曹晖
 

　　来源：技术部
 

　　原标题：环保新质生产力 |智能模块化装配式污水处理系统