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杜安環保
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-4
申報單位
鵬凱環境科技股份有限公司
推薦單位
廣東省環境保護產業協會
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：城鎮市政污水廠擴容及提標改造項目；鄉鎮污水廠新建項目；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
高效氣升環流式脫氮生物反應器(Efficient denitrogenation process Integrated airlift loop Bioreactor，簡稱DIAB)，為多級環狀結構，設內外圈。污水首先從外圈進水口進入反應區，污水在反應區中通過回流穿墻泵實現在外圈的循環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，內圈好氧區混合液隨曝氣切割的細小氣泡呈向上流態，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上升進入沉淀區，經進一步沉淀分離后，污泥回落到內圈下層好氧區，增加反應區的污泥濃度，水繼續上升進入出水區，在出水區經出水堰流出池體。
污水去除原理：外圈通過分組曝氣裝置及智能控制系統，精準調節外圈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流式脫氮生物反應器。高效氣升環流式脫氮生物反應器為多級環狀結構，設內外圈。污水先從外圈進水口進入外圈反應區，然后流經內圈。內圈底部設置為好氧區，在好氧區上方設置特殊結構的三相分離器及沉淀區，混合液隨曝氣產生的細小氣泡呈向上流態，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，維持反應區的污泥濃度；水和少量比重較輕的污泥繼續上升進入沉淀區，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重新回到好氧區；水繼續上升進入出水區，在出水區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內混合液的無動力循環回流。由于其特殊的結構，可保障流經后的液體呈層流狀態，從而減少上層沉淀區的擾動。而好氧區與二沉池的有機結合，極大縮減了污水處理系統的占地面積，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：表面負荷1.0——1.5立方米/(平方米·時)
(3)曝氣：氣水比=6:1
2、裝備執行的產品標準：
《給水排水工程構筑物體設計規范》(GB50069-2002)
《城鎮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范》GB50015-2003(2009年版)
應用效果
在應用上，高效氣升環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檢測有限公司、中檢標測(北京)國際檢驗監測研究院華南分院等機構檢測可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。
研發背景
隨著我國經濟的快速發展，生活、生產污水與日俱增。污水管網系統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。然而城鎮新增污水處理廠受限于已建設的管網系統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展方向。
為了解決以上問題，我司自主研發的高效氣升環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，優化各生產建設周期，避免傳統土建的流程、資金投入被動性以及極大縮減建設運維成本和周期；通過衛星式布點建設DIAB處理系統，可有效合理利用土地，智能運維可降低對專業技術人員的依賴，解決了當前污水處理工程屬性缺陷及鄉鎮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，開創沉淀區與生化區上下高度集成的立式結構及好氧區三相分離、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，采用自動控制系統和智慧水務信息管理平臺，處理效果穩定、高效，實現遠程智能控制。在回收上，回收利用率較傳統土建污水處理廠高。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保督察壓力，又可以快速進入運營期，創新財務模式，減輕環保企業的銀行還貸壓力。
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
本項目的業主單位為四會市住房和城鄉建設局，主要負責四會市的供水排水節水、城鄉污水處理設施行業管理、城市黑臭水體整治等工作。為了創造優質的人居環境及保護當地的生態環境，四會市住房和城鄉建設局經排查發現，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約3000立方米/天的生活污水需截留處理。為了響應綠色節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，污水處理設計規模為10000立方米/天；在四會市住房和城鄉建設局的積極配合、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月通過業主單位四會市住房和城鄉建設局驗收，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的鵬凱智慧云平臺控制系統，實現污水處理裝置遠程智能控制，運行自動反饋。可滿足水質監測、維護預警、數據存儲、運行監控、安全防衛、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定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，所產生的噪聲可穩定控制在《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB 12348-2008)2類標準范圍內。
業主單位
四會市住房和城鄉建設局
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系統后，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。主體設備呈環狀，設備內培養有大量的馴化細菌，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的鵬凱智慧云平臺控制系統，實現污水處理裝置遠程智能控制，運行自動反饋。可滿足水質監測、維護預警、數據存儲、運行監控、安全防衛、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。出水能長期穩定達到《城鎮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定達到《城鎮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號節能科技園總部中心11號樓1樓
聯系人：吳岸敏
原標題：環保新質生產力 | 高效氣升環流式脫氮生物反應器
