生態(tài)環(huán)保產業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和高質量發(fā)展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環(huán)保新質生產力，正成為推動產業(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(tài)環(huán)境保護實用裝備
 

　　2023-Z-4
 

　　申報單位
 

　　鵬凱環(huán)境科技股份有限公司
 

　　推薦單位
 

　　廣東省環(huán)境保護產業(yè)協會
 

　　一、技術簡介
 

　　適用范圍
 

　　可適用的污水治理項目包含但不限于以下范圍：城鎮(zhèn)市政污水廠擴容及提標改造項目；鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠新建項目；黑臭水體應急處理項目；流域整治項目；工業(yè)廢水處理，如白酒廢水、食品廢水、屠宰廢水等。
 

　　此外，也可用于可生化性的污水(或經調節(jié)后達到可生化基本要求，即 BOD5/COD>0.3，且影響微生物生長因子，如重金屬、鹽度、溫度等，未達到限值閾值)。
 

　　技術原理
 

　　高效氣升環(huán)流式脫氮生物反應器(Efficient denitrogenation process Integrated airlift loop Bioreactor，簡稱DIAB)，為多級環(huán)狀結構，設內外圈。污水首先從外圈進水口進入反應區(qū)，污水在反應區(qū)中通過回流穿墻泵實現在外圈的循環(huán)和由外圈進入內圈的流動，污水進入內圈后，部分混合液通過回流多孔板回流到外圈，內圈好氧區(qū)混合液隨曝氣切割的細小氣泡呈向上流態(tài)，經過三相分離器，氣經氣體收集室收集形成氣提作用，部分混合液在氣提作用下從回流管排至外圈，部分比重較大的污泥經分離后沉淀至三相分離器下面，水和少量比重較輕的污泥繼續(xù)上升進入沉淀區(qū)，經進一步沉淀分離后，污泥回落到內圈下層好氧區(qū)，增加反應區(qū)的污泥濃度，水繼續(xù)上升進入出水區(qū)，在出水區(qū)經出水堰流出池體。
 

　　污水去除原理：外圈通過分組曝氣裝置及智能控制系統(tǒng)，精準調節(jié)外圈DO，形成適應于波動進水污染物去除的缺氧段及厭氧段容積，以此滿足脫氮除磷所需的生化條件。由于進水由外圈流入，而該區(qū)域的DO較低，外圈及內圈有較長的好氧停留時間，經驗證，產品在不投加碳源情況下，仍可達到較好的脫氮效果，不排除出現同步短程硝化——反硝化作用或好氧反硝化等不同于傳統(tǒng)脫氮方式。污水中的TP主要依靠生化作用去除，少量TP則加入PAC藥劑去除。
 

　　工藝路線
 

　　污水經格柵后，初步篩除粒徑較大的懸浮物及其他雜質，然后進入集水井，由污水提升泵提升至高效氣升環(huán)流式脫氮生物反應器。高效氣升環(huán)流式脫氮生物反應器為多級環(huán)狀結構，設內外圈。污水先從外圈進水口進入外圈反應區(qū)，然后流經內圈。內圈底部設置為好氧區(qū)，在好氧區(qū)上方設置特殊結構的三相分離器及沉淀區(qū)，混合液隨曝氣產生的細小氣泡呈向上流態(tài)，接觸三相分離器后，混合液中的氣體向上匯至氣體收集室中，形成氣提作用；部分混合液在氣提作用下從回流管排至外圈，部分比重較大的污泥經分離后沉淀至好氧區(qū)，維持反應區(qū)的污泥濃度；水和少量比重較輕的污泥繼續(xù)上升進入沉淀區(qū)，經過斜管實現污泥及水的深度分離，分離出來的污泥經三相分離區(qū)重新回到好氧區(qū)；水繼續(xù)上升進入出水區(qū)，在出水區(qū)經消毒后從出水堰流出池體。三相分離器可有效分離固、液、氣三相，且其所形成的氣提作用實現了系統(tǒng)內混合液的無動力循環(huán)回流。由于其特殊的結構，可保障流經后的液體呈層流狀態(tài)，從而減少上層沉淀區(qū)的擾動。而好氧區(qū)與二沉池的有機結合，極大縮減了污水處理系統(tǒng)的占地面積，也有效解決二沉池由于厭氧引起的浮泥釋磷等問題。
 

　　裝備性能參數及執(zhí)行標準
 

　　1、裝備的主要性能指標(以10000立方米/天為例)：
 

　　(1)主體結構：
 

　　好氧停留時間：5小時
 

　　厭、缺氧池停留時間：4.5小時
 

　　(2)沉淀區(qū)：表面負荷1.0——1.5立方米/(平方米·時)
 

　　(3)曝氣：氣水比=6:1
 

　　2、裝備執(zhí)行的產品標準：
 

　　《給水排水工程構筑物體設計規(guī)范》(GB50069-2002)
 

　　《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)
 

　　廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)
 

　　《城市污水處理工程項目建設標準》(修訂)建標(2001)
 

　　《建筑給水排水設計規(guī)范》GB50015-2003(2009年版)
 

　　應用效果
 

　　在應用上，高效氣升環(huán)流式脫氮生物反應器現已廣泛應用于廣東各市，貴州、山西、湖南、北京、上海、甘肅、海南等全國各地，以及越南、蘇丹、科摩羅等國外地區(qū)的黑臭水體治理項目、污水廠提標擴容改造項目、農村分散式污水治理項目中，出水水質委托廣東眾創(chuàng)檢測有限公司、中檢標測(北京)國際檢驗監(jiān)測研究院華南分院等機構檢測可穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。
 

　　研發(fā)背景
 

　　隨著我國經濟的快速發(fā)展，生活、生產污水與日俱增。污水管網系統(tǒng)及污水處理基礎設施不完善，造成了黑臭水體等水體污染問題頻發(fā)。然而城鎮(zhèn)新增污水處理廠受限于已建設的管網系統(tǒng)難以擴建及土地稀缺，選址困難；農村污水等其他分散式污水則受限于成本高及運維難等問題，造成“曬太陽工程”現象。所以高效處理、高標準、低成本、綠色低碳、建設周期短的污水處理廠成為污水處理的重點發(fā)展方向。
 

　　為了解決以上問題，我司自主研發(fā)的高效氣升環(huán)流式脫氮生物反應器，在不外加碳源下，實現低C/N的高效脫氮除磷，且在技術、結構、建設模式等方面有較大的改進及突破：利用氣提形成無動力回流技術，生化池、沉淀池上下高度集成縮小占地面積，模塊化預制及現場裝配形式可實現流程、產品標準化，優(yōu)化各生產建設周期，避免傳統(tǒng)土建的流程、資金投入被動性以及極大縮減建設運維成本和周期；通過衛(wèi)星式布點建設DIAB處理系統(tǒng)，可有效合理利用土地，智能運維可降低對專業(yè)技術人員的依賴，解決了當前污水處理工程屬性缺陷及鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設施建設的財政投入、用地等困境。
 

　　技術特點
 

　　1、產品模式代替工程模式，引領水處理產業(yè)模式轉變，減少對工程項目團隊能力依賴，提高項目利潤；
 

　　2、模塊化、裝配式污水廠在整個項目全過程周期中達到了高效簡便、高標準、低成本、綠色低碳要求。具體表現為：在產品設計上，開創(chuàng)沉淀區(qū)與生化區(qū)上下高度集成的立式結構及好氧區(qū)三相分離、氣提無動力回流技術，占地面積、電耗及材料投入大為減少，且標準化的產品規(guī)格及設計流程減少建設前期設計周期；在建設過程中，采用工廠預制、現場安裝方式，即模塊化裝配式建設方式，有效減少材料、成本投入、縮短建設周期。在運維上，采用自動控制系統(tǒng)和智慧水務信息管理平臺，處理效果穩(wěn)定、高效，實現遠程智能控制。在回收上，回收利用率較傳統(tǒng)土建污水處理廠高。產品除了基礎采用鋼筋混凝土減少外，其他主體部分均采用不銹鋼、碳鋼鋼材，回收率可達70%左右；
 

　　3、采用衛(wèi)星污水廠模式解決選址難困境及當前財政資金不足：將擬新、改、擴建的集中式大中型污水處理廠，因地制宜建成若干個，沿原有污水管網，在城市中呈衛(wèi)星式排布，就地達標凈化、就近排放自然水體。建設周期短，既可以幫助各地減輕環(huán)保督察壓力，又可以快速進入運營期，創(chuàng)新財務模式，減輕環(huán)保企業(yè)的銀行還貸壓力。
 

　　二、典型應用案例
 

　　案例名稱
 

　　肇慶四會市碧海灣污水處理廠項目
 

　　案例簡介
 

　　本項目的業(yè)主單位為四會市住房和城鄉(xiāng)建設局，主要負責四會市的供水排水節(jié)水、城鄉(xiāng)污水處理設施行業(yè)管理、城市黑臭水體整治等工作。為了創(chuàng)造優(yōu)質的人居環(huán)境及保護當地的生態(tài)環(huán)境，四會市住房和城鄉(xiāng)建設局經排查發(fā)現，肇慶四會市綏江河涌上游居民排放的約5000立方米/天的生活污水以及碧水灣住宅區(qū)約3000立方米/天的生活污水需截留處理。為了響應綠色節(jié)能技術的應用以及快速建設投產、高效處理等需求，經招標比較，選擇了申報單位的高效氣升環(huán)流式脫氮生物反應器技術。
 

　　肇慶四會市碧海灣污水處理站項目占地面積約1650平方米，污水處理設計規(guī)模為10000立方米/天；在四會市住房和城鄉(xiāng)建設局的積極配合、協調下，該項目歷時1個月完成，施工期間對周邊環(huán)境影響小，經調試試運行達到合同要求后，于2020年12月通過業(yè)主單位四會市住房和城鄉(xiāng)建設局驗收，并于2021年3月25日正式投運。
 

　　該項目目前由我公司運營。通過利用公司自主開發(fā)的鵬凱智慧云平臺控制系統(tǒng)，實現污水處理裝置遠程智能控制，運行自動反饋?？蓾M足水質監(jiān)測、維護預警、數據存儲、運行監(jiān)控、安全防衛(wèi)、故障反饋、遠程運維等需求，通過遠程集中智能化管理和低成本運維管理，可真正實現水處理站自動運行和無人值守。
 

　　達到的標準或性能要求
 

　　經過第三方檢測公司檢測，出水水質指標均可長期穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，所產生的噪聲可穩(wěn)定控制在《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》(GB 12348-2008)2類標準范圍內。
 

　　業(yè)主單位
 

　　四會市住房和城鄉(xiāng)建設局
 

　　投運時間
 

　　2021年3月25日
 

　　工藝流程
 

　　污水在經過格柵截留粗大懸浮物或漂浮物進入后續(xù)系統(tǒng)后，經由泵站提升泵提升進入“DIAB”設備(即鵬凱圓)中進行處理。
 

　　“DIAB”中含有厭氧段、缺氧段、好氧段和澄清段。主體設備呈環(huán)狀，設備內培養(yǎng)有大量的馴化細菌，在兼氧、好氧微生物的新陳代謝作用下，污水中的各類污染物得以去除。設備內圈集成好氧段與澄清段，利用專利結構設計實現水、氣、固有效分離，分離后的氣體收集后形成氣提，實現泥水混合液在系統(tǒng)內的無動力回流。
 

　　“DIAB”設備出水再經濾布濾池進行過濾后排放。
 

　　為了保證系統(tǒng)供水的流量和壓力恒定而設置原水泵。水泵自動運行，配水泵自動控制器，設有缺水保護，高壓保護及過流過熱保護，故障自動報警，提高水泵的使用壽命。
 

　　運行情況
 

　　根據合同要求，該項目目前由我公司運營。通過利用公司自主開發(fā)的鵬凱智慧云平臺控制系統(tǒng)，實現污水處理裝置遠程智能控制，運行自動反饋?？蓾M足水質監(jiān)測、維護預警、數據存儲、運行監(jiān)控、安全防衛(wèi)、故障反饋、遠程運維等需求，通過遠程集中智能化管理和低成本運維管理，可真正實現水處理站自動運行和無人值守。出水能長期穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)中的一級A標準。
 

　　技術應用產生的碳減排效果
 

　　1、建設過程
 

　　采用鋼結構建設模式及先進的工藝，建材使用量較傳統(tǒng)污水廠減少86%，碳排放量減少75%。
 

　　2、工藝和運營過程
 

　　相對傳統(tǒng)工藝，運營過程中的電耗、藥耗和污泥產量減少，碳排放量減少28%。
 

　　3、原材料的回用
 

　　DIAB的鋼材結構可以重復利用于新廠建設，綜合考慮污水廠拆除和新建過程，鵬凱圓體系碳排放量減少90%以上。(備注：計算參照住建部《建筑碳排放設計計算標準 GBT51366-2019》)
 

　　4、工程建設時間
 

　　預制裝配式結構，使生產質量大幅提高，建設周期大幅縮短，實現了30天內完成設備安裝調試，40天內投產運營目標。
 

　　5、出水成效
 

　　經檢測，肇慶四會市碧海灣污水處理廠出水能長期穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)中的一級A標準。
 

　　三、技術申報單位聯系信息
 

　　單位名稱：鵬凱環(huán)境科技股份有限公司
 

　　單位地址：廣東省廣州市番禺大道北555號節(jié)能科技園總部中心11號樓1樓
 

　　聯系人：吳岸敏
 

　　原標題：環(huán)保新質生產力 | 高效氣升環(huán)流式脫氮生物反應器