張其殿， 張建建

（深圳市清研環(huán)境科技有限公司， 廣東 深圳 518000）

深圳市某河流域片區(qū)管網(wǎng)建設(shè)不完善， 以及市政污水處理廠審批及建設(shè)流程較長， 導(dǎo)致了流域內(nèi)的污水處理能力不足， 河道水質(zhì)存在黑臭問題［1-2］。根據(jù)該流域水環(huán)境綜合整治的要求， 為快速解決近期污水處理能力不足的問題， 提升河道斷面水質(zhì)，按照“分散治理， 就地補(bǔ)水”的思路， 建設(shè)一體化應(yīng)急處理工程［3-5］， 該工程設(shè)計(jì)采用反應(yīng)沉淀一體式矩形環(huán)流生物反應(yīng)器（RPIR）， 就近收集及處理片區(qū)內(nèi)的污水， 達(dá)標(biāo)后的尾水就近補(bǔ)給河道， 快速地改善河道水質(zhì)及生態(tài)。

1 設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)

該應(yīng)急處理工程設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0 萬m3／d， 經(jīng)處理后主要出水指標(biāo)需滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級B 標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

2 污水處理工藝

2.1 工藝流程

針對本項(xiàng)目的建設(shè)要求和實(shí)際用地情況， 本工程采用一體化設(shè)計(jì)， 主體單元采用RPIR 一體化反應(yīng)池。 RPIR 技術(shù)是在活性污泥法的基礎(chǔ)上， 通過反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 增加導(dǎo)流模塊， 提高了氧傳質(zhì)效率， 促進(jìn)空氣、 微生物（活性污泥）和水體三相的接觸反應(yīng)， 人為創(chuàng)造污泥自動回流環(huán)境， 在不需要利用動力進(jìn)行污泥回流的情況下形成等同MBR 的微生物膜截留作用， 使得反應(yīng)器中始終可以保持較高的活性污泥濃度。 在高效去除COD 的同時(shí)， RPIR反應(yīng)池可去除NH3-N、 TN 及TP， 實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化和脫氮除磷， 省去了常規(guī)工藝后端的二沉池，在功能與運(yùn)行效果上均可以與MBR 相媲美［6-7］。 與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相比， RPIR 技術(shù)具有以下特點(diǎn)：反應(yīng)沉淀一體化， 占地面積??； 施工工期短； 啟動速度快； 運(yùn)行成本低等， 這些特點(diǎn)很好地契合了項(xiàng)目的建設(shè)要求。 RPIR 原理如圖1 所示。 該應(yīng)急工程污水處理工藝流程如圖2 所示。

圖1 RPIR 反應(yīng)池示意Fig. 1 RPIR reaction pond

圖2 污水處理工藝流程Fig. 2 Flow of sewage treatment process

在提升泵之前設(shè)置格柵， 有效去除塑料、 紙質(zhì)及較小懸浮物等雜質(zhì)， 防止泵及管道被磨損或阻塞。 進(jìn)水經(jīng)提升進(jìn)入旋流沉砂器， 去除砂粒等顆粒物。 旋流沉砂器的出水自流進(jìn)入RPIR 一體化反應(yīng)池， 在該生化池內(nèi)快速、 高效地去除COD、 BOD5、NH3－N、 TP、 SS 等污染物， 實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放并補(bǔ)充至河道。 剩余污泥經(jīng)疊螺脫水機(jī)處理至80% 含水率后外運(yùn)處置。

2.2 工藝特點(diǎn)

（1） 流程短。 工藝流程短， 減少了項(xiàng)目的投資費(fèi)用， 簡化了運(yùn)營管理。 工藝流程的減少使得需要采購的設(shè)備數(shù)量也相應(yīng)減少， 提高了設(shè)備采購的效率， 間接縮短了項(xiàng)目的建設(shè)工期。

（2） 裝備化。 本項(xiàng)目盡可能采用成套或一體化設(shè)備， 如旋流沉砂器、 成套加藥裝置等。 設(shè)備運(yùn)輸至現(xiàn)場后， 只需簡單拼接進(jìn)出水管道和電路即可使用， 減少了安裝難度， 加快了施工進(jìn)度。

（3） 一體化。 本項(xiàng)目采用的RPIR 技術(shù)， 是反應(yīng)沉淀一體化的工藝， 減少了常規(guī)沉淀構(gòu)筑物（二沉池）占地， 同時(shí)又通過運(yùn)行參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化， 其停留時(shí)間比傳統(tǒng)活性污泥法的更短， 因此占地更少。 同時(shí)， 一體化反應(yīng)池采用圓形碳鋼罐體的形式， 受力均勻， 材料省。 現(xiàn)場進(jìn)行罐體基礎(chǔ)施工時(shí)， 罐體構(gòu)件也同時(shí)在工廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)制， 運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后即可進(jìn)行焊接和組裝， 施工速度快， 主體結(jié)構(gòu)僅用15 d 即完成施工。

本項(xiàng)目短流程、 裝備化、 一體化的特點(diǎn)， 從運(yùn)行管理、 投資費(fèi)用、 占地面積、 施工工期等方面契合了項(xiàng)目的建設(shè)需求， 為快速解決河道黑臭問題提供了可行性。

3 構(gòu)筑物及參數(shù)

（1） 格柵及提升泵房。 1 座， 尺寸為6.0 m ×4.0 m×7.0 m。 設(shè)置2 道格柵， 一道鋼制人工格柵，柵條間隙為20 mm， 一道回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵， 柵條間隙為5 mm。 泵房內(nèi)安裝潛污泵3 臺， 2 用1 備， Q ＝280 m3／h， H ＝26 m， N ＝37 kW， 由泵房內(nèi)液位控制啟停。

（2） 旋流沉砂器。 1 座， 成套設(shè)備， 碳鋼結(jié)構(gòu)， 尺寸為φ 2.43 m × 6.50 m， 表面負(fù)荷為117 m3／（m2·h）。 采用氣提出砂， 配套風(fēng)機(jī)1 臺， Q ＝1.75 m3／min， P ＝39.2 kPa， N ＝2.2 kW。

（3） RPIR 一體化反應(yīng)池。 1 座， 碳鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為φ 26.5 m×6.0 m， 池壁及內(nèi)部主要工藝設(shè)備采用現(xiàn)場拼裝形式， 有效水力停留時(shí)間為6.6 h，設(shè)計(jì)污泥濃度為5 500 mg／L。 池內(nèi)安裝RPIR 裝備27 套， 單套出水量為370 m3／d。 池底安裝微孔曝氣系統(tǒng)1 套， 膜片材質(zhì)采用三元乙丙橡膠（EPDM），氣水比為5 ∶1。 池內(nèi)裝有溶解氧儀及污泥濃度儀，在線收集運(yùn)行參數(shù)。

（4） 風(fēng)機(jī)房。 1 座， 簡易板房形式， 尺寸為8.0 m × 6.0 m × 5.0 m。 配套羅茨鼓風(fēng)機(jī)2 臺， 1 用1備， Q ＝19.10 m3／min， N ＝30 kW， P ＝58.8 kPa。

（5） 污泥濃縮池。 1 座， 尺寸為φ 6.0 m×6.0 m， 污泥停留時(shí)間為12 h， 剩余污泥含水率小于98%。

（6） 污泥脫水間。 1 座， 尺寸為8.0 m×6.5 m×5.0 m， 采用簡易板房結(jié)構(gòu)。 壓泥設(shè)備為疊螺式脫水機(jī)， 處理量為120 ～240 kg［DS］／h， N ＝2.56 kW。 脫水后含水率小于80%， 外運(yùn)污泥量為5 t／d。 污泥處理系統(tǒng)全自動運(yùn)行， 配套螺桿泵， Q ＝22 m3／h， P ＝0.6 MPa， N ＝11 kW； PAM 泡藥機(jī)， Q ＝1 500 L／h，N ＝2.8 kW； 碳鋼儲泥罐， V ＝30 m3。

（7） 加藥間。 1 座， 尺寸為8.0 m×6.0 m×5.0 m， 采用簡易板房結(jié)構(gòu)。 加藥間為提供PAC 化學(xué)藥劑投加裝置的安裝場所， 為生化系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)除磷。 加藥間內(nèi)設(shè)置PAC 儲液罐2 套， V ＝10 m3；機(jī)械隔膜計(jì)量泵， 1 用1 備， Q ＝700 L／h， P ＝0.3 MPa， N ＝0.75 kW。

4 運(yùn)行效果

該工程于2017 年10 月完成項(xiàng)目建設(shè)， 經(jīng)1 周的調(diào)試后， 出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)， 正式進(jìn)入運(yùn)營階段， 至今運(yùn)行穩(wěn)定。 建成后至2019 年年度實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)變化范圍見表2。

表2 實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 2 Actual influent and effluent water quality

實(shí)際運(yùn)行中， RPIR 一體化反應(yīng)池內(nèi)保持了較高的污泥濃度（5 500 ～6 000 mg／L）， 在進(jìn)水水質(zhì)波動較大的情況下， 該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定， 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)， 出水水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

5 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本工程原址為河道邊的一塊停車場， 呈梯形，靠近主干道， 交通便利， 紅線范圍內(nèi)面積為1 200 m2， 用地極其緊張。

項(xiàng)目總投資（包括設(shè)備費(fèi)、 安裝費(fèi)及土建工程費(fèi)）為1 400 萬元， 運(yùn)行成本約為0.6 元／m3。 其中，電耗為0.25 kW·h／m3， 耗電設(shè)備主要為羅茨鼓風(fēng)機(jī)及提升泵； 液體PAC （ω（Al2O3） ＝10%）除磷劑日均投加量為1 t； 用于污泥脫水的陽離子PAM 日均投加量為3 kg。

6 結(jié)語

應(yīng)急污水處理工程是快速解決因片區(qū)管網(wǎng)不完善， 市政污水處理廠建設(shè)進(jìn)度滯后導(dǎo)致的河道污染問題的有效方法， 遵循“分散治理， 就地補(bǔ)水” 思路， 可較快地提升河道斷面水質(zhì)。 該應(yīng)急工程主體工藝采用反應(yīng)沉淀一體式矩形環(huán)流生物反應(yīng)器（RPIR）， 出水穩(wěn)定達(dá)到GB 18918—2002 中一級B標(biāo)準(zhǔn)。 該工程將一體化反應(yīng)設(shè)備成功應(yīng)用于應(yīng)急污水處理工程， 具有很好的示范作用。