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中國給水排水2025年城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會(第十六屆)邀請函暨征稿啟事 (同期召開固廢大會、工業(yè)污泥大會、滲濾液大會、高濃度難降解工業(yè)廢水處理大會)
 
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承插裝配式污水處理廠在提標改造中的應(yīng)用 摘要: 在“雙碳”目標與水質(zhì)標準持續(xù)提升的雙重驅(qū)動背景下,傳統(tǒng)污水處理廠提標改造中面臨工期冗長、用地緊張以及建設(shè)碳排放居高不下等諸多挑戰(zhàn)。本文著重提出承插裝配

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2025-07-21  來源:承插裝配式污水處理廠在提標改造中的應(yīng)用 摘要: 在“雙碳”  作者:亞洲水超  瀏覽次數(shù):89
核心提示:承插裝配式污水處理廠在提標改造中的應(yīng)用 摘要: 在“雙碳”目標與水質(zhì)標準持續(xù)提升的雙重驅(qū)動背景下,傳統(tǒng)污水處理廠提標改造中面臨工期冗長、用地緊張以及建設(shè)碳排放居高不下等諸多挑戰(zhàn)。本文著重提出承插裝配式污水處理廠建設(shè)技術(shù),通過工廠預(yù)制標準化構(gòu)件與現(xiàn)場承插式快速組裝的創(chuàng)新模式,實現(xiàn)建設(shè)流程的全面重構(gòu)。結(jié)合工程實踐,系統(tǒng)深入地剖析其核心原理、技術(shù)優(yōu)勢、關(guān)鍵工藝及典型應(yīng)用場景,充分論證該技術(shù)在城鎮(zhèn)污水提標改造中的適用性,為行業(yè)提供具有價值的技術(shù)參考和切實可行的實施路徑。 關(guān)鍵詞:污水提標改造;承插裝配式
中國給水排水2025年城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會(第十六屆)邀請函暨征稿啟事 (同期召開固廢大會、工業(yè)污泥大會、滲濾液大會、高濃度難降解工業(yè)廢水處理大會)

中國給水排水2025年城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會(第十六屆)邀請函暨征稿啟事 (同期召開固廢大會、工業(yè)污泥大會、滲濾液大會、高濃度難降解工業(yè)廢水處理大會)
 承插裝配式污水處理廠在提標改造中的應(yīng)用

 

摘要:

“雙碳”目標與水質(zhì)標準持續(xù)提升的雙重驅(qū)動背景下,傳統(tǒng)污水處理廠提標改造面臨工期冗長、用地緊張以及建設(shè)碳排放居高不下等諸多挑戰(zhàn)。本文著重提出承插裝配式污水處理廠建設(shè)技術(shù),通過工廠預(yù)制標準化構(gòu)件與現(xiàn)場承插式快速組裝的創(chuàng)新模式,實現(xiàn)建設(shè)流程的全面重構(gòu)。結(jié)合工程實踐,系統(tǒng)深入地剖析其核心原理、技術(shù)優(yōu)勢、關(guān)鍵工藝及典型應(yīng)用場景,充分論證該技術(shù)在城鎮(zhèn)污水提標改造中的適用性,為行業(yè)提供具有價值的技術(shù)參考和切實可行的實施路徑。

關(guān)鍵詞:污水提標改造;承插裝配式;模塊化設(shè)計;快速組裝;低碳建造;全生命周期管理

 

1.  背景

近年來,隨著《水污染防治行動計劃》水十條”)的深入實施,以及地方排放標準的不斷嚴苛化,全國范圍內(nèi)污水處理廠提標改造工作全面展開。國內(nèi)眾多地區(qū)污水處理廠排放標準已從一級B提升至一級A,部分敏感區(qū)域更是要求達到地表水類或類標準,尤其在脫氮除磷效率方面提出更高要求,如 總氮(TN≤10mg/L,總磷(TP≤0.3mg/L。

這一形勢對現(xiàn)有污水處理設(shè)施構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn),特別是那些建設(shè)年代較為久遠、處理工藝相對落后的城鎮(zhèn)污水處理廠,普遍面臨處理能力不足、出水水質(zhì)無法穩(wěn)定達標問題,迫切需要新增或強化生物反應(yīng)、深度處理等工藝環(huán)節(jié)。

更為棘手的是,多數(shù)污水廠地處于城市建成區(qū),擴建空間極為有限,必須在原址實現(xiàn)提標不降處理規(guī)模”的目標。施工期間產(chǎn)生的噪聲、揚塵以及污水排放等問題,影響周邊居民的正常生活和環(huán)境質(zhì)量。此外,長時間的施工改造還會污水處理廠的正常運行造成干擾,導(dǎo)致運行中斷或處理能力大幅下降,給城鎮(zhèn)水環(huán)境質(zhì)量帶來極大風(fēng)險。在此情形下,裝配式污水處理廠憑借工業(yè)化思維重構(gòu)建設(shè)流程,實現(xiàn)“標準模塊設(shè)計”—“工廠預(yù)制加工”—“項目現(xiàn)場拼裝”一體化快速交付,為提標改造提供了高效解決方案。

 

2.  承插裝配式污水處理廠技術(shù)體系

2.1.  定義和技術(shù)原理

裝配式污水處理廠(Assembled Sewage Treatment Plant)是指將傳統(tǒng)污水處理廠的各類構(gòu)筑物,如事故調(diào)節(jié)池、水解酸化池、生化池、二沉池、濾池等,分解為標準化的功能模塊,這些模塊在工廠進行加工制作,完成預(yù)制后運輸至現(xiàn)場進行組裝,并連接設(shè)備、管線等污水處理配套及附屬系統(tǒng),最終建成完整的污水處理廠。

承插裝配式技術(shù)創(chuàng)新性地采用“榫卯+高強螺栓”節(jié)點設(shè)計。在預(yù)制構(gòu)件邊緣設(shè)置凸榫/凹槽,通過承插子母連接后灌注微膨脹灌漿料,形成剛?cè)峤Y(jié)合的防水抗震連接結(jié)構(gòu)。污水處理構(gòu)筑物的主體結(jié)構(gòu)、設(shè)備基礎(chǔ)及管道系統(tǒng)在工廠預(yù)制為標準化構(gòu)件,運至現(xiàn)場后進行快速拼接,從而形成完整的處理系統(tǒng)。

 

1  裝配式水廠

2.2.  核心原理

預(yù)制構(gòu)件標準化:運用模數(shù)化設(shè)計理念,將池體墻板、底板、頂板及設(shè)備預(yù)埋件預(yù)制為帶承插口的模塊。如空心預(yù)制柱預(yù)留插槽,墻板邊緣設(shè)凸榫或凹槽,為現(xiàn)場組裝奠定基礎(chǔ)。

現(xiàn)場快速組裝:通過機械吊裝的方式將構(gòu)件插入預(yù)設(shè)接口,輔以灌漿、螺栓或預(yù)應(yīng)力張拉固定,形成牢固的剛性連接。這種方式徹底摒棄了傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝中模板支護與混凝土養(yǎng)護等繁瑣工序,大大提供了建設(shè)施工效率。

2.3.  技術(shù)特點

2.3.1. 建設(shè)效率

工廠預(yù)制與現(xiàn)場組裝同步進行的模式,使得典型項目工期從傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝12~18個月大幅壓縮至3-5個月,工期縮短幅度達到70%~80%現(xiàn)場作業(yè)得到極大簡化,濕作業(yè)量減少80%以上,無需大型混凝土澆筑設(shè)備,施工人員需求降低50%,這一系列優(yōu)勢不僅顯著減少噪音、粉塵污染,更契合城市建成區(qū)環(huán)境保護要求。

2.3.2.  低碳建造

建設(shè)階段,碳排放降低40%-50%。由于減少現(xiàn)場混凝土澆筑與養(yǎng)護環(huán)節(jié),而這一環(huán)節(jié)在傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土施工工藝中占建設(shè)階段碳排放的60%,因此實現(xiàn)大幅的碳減排。構(gòu)件工廠化生產(chǎn)損耗率<3%,相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝10%15%的損耗率,鋼材/混凝土利用率提升15%以上。同時,資產(chǎn)回收價值極高,不銹鋼裝配式水池回收比例可到95%以上,充分體現(xiàn)了低碳環(huán)保和資源高效利用的理念。

2.3.3.  結(jié)構(gòu)性能與靈活性

承插節(jié)點通過高強灌漿料增強連接強度,能滿足抗震設(shè)防8度(GB 50011標準)的要求,力學(xué)性能可靠,完全符合污水處理廠水池構(gòu)筑物的特征環(huán)境使用需求。預(yù)留承插接口為后期擴建提供了便利,在提標(擴容)改造時,可在原有承插式池體旁快速拼接新增處理模塊,無需中斷污水處理廠的正常運行,保證了污水處理的連續(xù)性。

2.3.4. 技術(shù)要點

(1)標準化模塊設(shè)計:

秉持“功能單元模塊化”理念,將事故調(diào)節(jié)池、水解酸化池、生化池、二沉池、濾池等處理單元分解為標準模塊。例如,墻板標準模塊為B×H=3m×6m,通過靈活組合設(shè)計,能夠適應(yīng)不規(guī)則地塊的建設(shè)需求。在模塊設(shè)計過程中,充分考慮道路限制、運輸工具及模塊結(jié)構(gòu)加強等因素,確保模塊的可運輸型和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

(2)工廠預(yù)制和現(xiàn)場組裝:

裝備池體和構(gòu)件在工廠完成結(jié)構(gòu)焊接、模塊預(yù)制、設(shè)備集成工作,如曝氣系統(tǒng)、水槽、填料支架等。運至現(xiàn)場后,僅需螺栓連接、拼接、灌漿,施工周期較傳統(tǒng)模式縮短70%-80%以承插裝配式污水處理水池為例,采用“榫卯+高強螺栓”連接方式,節(jié)點承載力達到母材的90%以上,主體裝備施工安裝現(xiàn)場實現(xiàn)不動焊作業(yè)。預(yù)制墻板預(yù)留設(shè)備接口,如水、氣管口和儀表安裝支架,實現(xiàn)“結(jié)構(gòu)—設(shè)備—管線”一體化預(yù)制和螺栓連接安裝,基本無需動火焊接作業(yè)。

(3)質(zhì)量可控:

工廠內(nèi),構(gòu)件精度誤差可嚴格控制在2mm以內(nèi),防腐涂層厚度均勻性提升50%。節(jié)點采用灌漿料+密封膠防水設(shè)計,確保裝備主體不滲漏,有限保證了污水處理廠的建設(shè)質(zhì)量和可靠性。

 

2.3.5.  典型生化池工藝

承插裝配式可實現(xiàn)圓形和方形池體,其中在污水處理廠核心生化系統(tǒng)中,通過裝配式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)全段可調(diào)污水處理工藝。

該工藝生化系統(tǒng)主體采用雙層同心圓結(jié)構(gòu),內(nèi)環(huán)為二沉池,外環(huán)劃分為8~12個分區(qū),可實現(xiàn)A²/O、多級AO、A²/O+AO、AOA等不同工藝靈活切換,能夠有效應(yīng)對季節(jié)性和城市發(fā)展帶來的原水水量水質(zhì)波動沖擊。與傳統(tǒng)活性污泥法相比,該工藝系統(tǒng)內(nèi)碳源利用率提高20%30%,總氮去除率提升15~20%。同時,內(nèi)、外回流采用短流程、少管路設(shè)計,借助穿墻泵或氣提方式回流,大大減少內(nèi)外回流能耗和建設(shè)成本。

 

 

 

3. 典型應(yīng)用場景

四川某食品園區(qū)工業(yè)污水處理廠,原設(shè)計規(guī)模1m³/d,執(zhí)行一級A標準,提標改造后,處理規(guī)模擴大至2m³/d,執(zhí)行《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》工業(yè)園區(qū)集中式污水處理廠標準,具體設(shè)計水質(zhì)指標,進水:COD550mg/L,總氮≤60mg/L,氨氮≤35mg/L;出水:COD40mg/L,總氮≤15mg/L,氨氮≤3mg/L。

污水處理工藝:預(yù)處理(利舊)→初沉池(原調(diào)節(jié)池改造)→水解酸化池(新建)→生化池(原位擴容)→二沉池(新建)→磁混凝沉淀池(新建)→硫自養(yǎng)反硝化濾池(新建)→接觸消毒池(新建)→達標排放。

其中,新建處理單元采用不銹鋼承插裝配式水池設(shè)計,以下為兩種典型圓形、方形水池結(jié)構(gòu)形式參數(shù):

1    圓形和方形不銹鋼承插裝配式水池參數(shù)

裝配式水池

二沉池

硫自養(yǎng)反硝化濾池

結(jié)構(gòu)形式

圓形

方形

分組

2

15

工藝參數(shù)

1座處理1m³/d

直徑: Φ=22.92m

表面負荷: q=1.01/m²·h

有效水深: H=4.3m

處理2m³/d

主體尺寸:L×B×H=20.5×9.5×5.0m

單組尺寸:L×B×H=4.1×9.5×5.0m

濾速: V=4.28m/h

脫氮負荷: 0.2~0.4kgNO3-N/·d

結(jié)構(gòu)參數(shù)

模塊化拼裝,子母環(huán)(榫卯)連接,池體總計由24個模塊拼裝而成。

采用1種圓弧形模塊。

模塊尺寸B×H=3000×5000mm。

每個模塊底部預(yù)埋2個螺栓調(diào)節(jié)板。

模塊化拼裝,子母環(huán)(榫卯)連接,池體總計由38個模塊拼裝而成。

采用2~3種直線型模塊。

A型橫向模塊尺寸B×H=3000×4800mm,拼裝模塊12;

B型橫向調(diào)節(jié)模塊尺寸B×H=2500×4800mm,拼裝模塊2;

C型豎向模塊尺寸B×H=2375×4800mm拼裝模塊24個。

每個模塊底部預(yù)埋2個螺栓調(diào)節(jié)板。

防腐

工廠防腐,不銹鋼+改性環(huán)氧涂料,水面防腐具備耐紫外線、抗氧化性能。

 

       

2  圓形不銹鋼承插裝配式水池(二沉池)

    

3  方形不銹鋼承插裝配式水池(硫自養(yǎng)反硝化濾池)

以濾池為例,其主體38個模塊的安裝僅需1臺吊車和4個人工,無需專業(yè)工具,主體現(xiàn)場組裝僅需3天,從工廠生產(chǎn)至主體完成安裝的整個周期為18天,具體施工工序如下:

基礎(chǔ)混凝土施工(預(yù)埋螺栓調(diào)節(jié)板)、裝備模塊生產(chǎn)(工廠預(yù)制)→現(xiàn)場吊裝、模塊安裝→模塊調(diào)整、高強螺栓緊固→子母承插口灌漿密封、底板密封防水施工→養(yǎng)護→閉水試驗。

4. 技術(shù)對比

在污水處理廠建設(shè)領(lǐng)域,承插裝配式、焊接裝備式和傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土技術(shù)各具特點,存在多方面差異,具體如下:

2    承插裝配式與其他形式對比

指標

承插裝配式

焊接裝備式

傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土

建設(shè)

工廠預(yù)制、現(xiàn)場組裝

現(xiàn)場焊接

現(xiàn)場澆筑

連接方式

機械承插+灌漿/螺栓

焊接/螺栓連接

現(xiàn)場綁扎+澆筑

現(xiàn)場作業(yè)量

吊裝+灌漿(占比20%

現(xiàn)場焊接(占比約60%

鋼筋綁扎+支模+澆筑(占比約90%

工期

短(3~5個月,按萬噸級)

中(5~10個月,按萬噸級)

長(12~18個月,按萬噸級)

節(jié)點密封性

優(yōu)(多重防水設(shè)計)

一般(需要防腐處理,現(xiàn)場防腐質(zhì)量難以控制)

較好(可能出現(xiàn)裂縫)

資產(chǎn)循環(huán)

95%以上,可持續(xù)性強

20%,鋼材可循環(huán)

基本不能循環(huán)

應(yīng)用場景

根據(jù)既有用地設(shè)計,模塊組合,現(xiàn)場影響小。

現(xiàn)場作業(yè)量較多,存在交叉影響

現(xiàn)場作業(yè)多,影響較大

承插裝配式在工期、碳排放、回收率上優(yōu)勢顯著,最適合雙碳目標下的提標改造。承插式節(jié)點密封性和抗震性優(yōu)于焊接,且工廠預(yù)制精度更高;傳統(tǒng)現(xiàn)澆初期成本低,但長期維護費用高

城鎮(zhèn)建成區(qū)提標改造、敏感區(qū)域(需快速施工+低干擾),優(yōu)先選擇承插裝配式。謹慎選擇焊接裝配式,其適于臨時性項目或預(yù)算有限且腐蝕風(fēng)險低的場景。傳統(tǒng)現(xiàn)澆形式,適于地質(zhì)復(fù)雜或超大規(guī)模型新建污水廠。

5. 結(jié)論與建議

5.1. 結(jié)論

(1)承插裝配式污水處理廠通過標準模塊設(shè)計、工廠預(yù)制生產(chǎn)和現(xiàn)場拼接組裝的創(chuàng)新模式,在建設(shè)效率、低碳建排、空間利用率等方面超越傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝,尤其適合城鎮(zhèn)建成區(qū)的提標改造需求。

(2)該技術(shù)支持原位擴容和工藝靈活切換,可無縫集成深度處理單元,實現(xiàn)水質(zhì)從一級A提標至地表準Ⅳ類標準,且通過分階段施工實現(xiàn)不停產(chǎn)改造。

(3)標準化設(shè)計、耐久性提升與智能化融合,推動其從高效建設(shè)“全周期低碳”升級,“雙碳”目標下的水環(huán)境治理提供可持續(xù)解決方案。

5.2. 建議

(1)建立通用模塊庫,減少異形池體定制成本,推動參數(shù)化設(shè)計工具,實現(xiàn)“水質(zhì)參數(shù)—模塊組合”自動生成,縮短設(shè)計周期。

(2)研發(fā)耐腐蝕密封材料,適配于不同形式污水的腐蝕性,延長節(jié)點壽命,跟蹤探傷檢測。

(3)部署數(shù)字化,跟蹤裝備節(jié)點溫濕度、腐蝕性,實時監(jiān)測應(yīng)力、滲漏等數(shù)據(jù),提升預(yù)警準確性。

(4)結(jié)合光伏發(fā)電、污泥沼氣利用,打造“零碳裝配式水廠”。

 
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