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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)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(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、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(shù)進步獎項，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實用技術(shù)裝備和示范工程，引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻力量。
生態(tài)環(huán)境保護實用技術(shù)
2023-J-4
申報單位
青島思普潤水處理股份有限公司
推薦單位
山東省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會
一、技術(shù)簡介
適用范圍
本技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域為水污染治理，適用于市政污水、工業(yè)廢水、農(nóng)村污水、微污染水等多種場景的污(廢)水處理，可用于大、中、小型污水廠(站)的新建、改建和擴建，實現(xiàn)污水處理的集約化、低碳化和智慧化。
技術(shù)原理
BFM生物集效工藝是基于流化床生物膜法的集約、低碳、智慧型污水處理脫氮除磷工藝系統(tǒng)。該工藝以生物膜法為核心，不富集活性污泥、不設(shè)置污泥回流，實現(xiàn)了對于傳統(tǒng)活性污泥法的顛覆與替代。依托生物膜對于微生物專性富集培養(yǎng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)了硝化菌、反硝化菌、厭氧氨氧化菌等專性功能菌群定向調(diào)控和成倍富集，富集效率達到活性污泥法的10倍以上，克服了傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)生化效率低、占地大等問題，實現(xiàn)生化效率的大幅提升和污染物的穩(wěn)定去除，降低了土地占用。系統(tǒng)構(gòu)建了“自養(yǎng)厭氧氨氧化-同步硝化反硝化——異養(yǎng)反硝化”的多途徑聯(lián)合脫氮體系，降低了運行成本，可實現(xiàn)氨氮、TN分別低于0.5mg/L、5mg/L的高排放標準。針對脫落生物膜的膜水分離和高效除磷，創(chuàng)新研發(fā)了專用技術(shù)裝備，提高了藥劑利用效率和核心裝備使用壽命，可實現(xiàn)SS≤6mg/L、TP≤0.05mg/L的應(yīng)用效果。
工藝配套了自主研發(fā)的智水優(yōu)控云平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)了污水處理工藝與人工智能的深度融合，滿足短流程工藝的快速響應(yīng)控制和厭氧氨氧化菌的精細化控制需求。同時充分挖掘數(shù)據(jù)價值，實現(xiàn)監(jiān)測、預(yù)警、分析研判和綜合決策，構(gòu)建算法模型實現(xiàn)智慧加藥、智慧曝氣，實現(xiàn)運行費用的節(jié)省，確保安全生產(chǎn)和出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。
BFM工藝裝備
BFM工藝前段設(shè)置預(yù)處理工藝段，要求在細格柵柵距≤3mm；當進水SS>300mg/L時，設(shè)置初沉池，其余與傳統(tǒng)活性污泥法要求相同。預(yù)處理后進入BFM工藝段。
BFM生化段：根據(jù)污染物去除要求，靈活設(shè)置AO或多級AO工藝，分別在缺氧區(qū)和好氧區(qū)投加專用懸浮載體，并設(shè)置新材料攔截篩網(wǎng)，缺氧區(qū)和好氧區(qū)分別設(shè)置專用攪拌器和曝氣系統(tǒng)實現(xiàn)載體流化過程，實現(xiàn)污染物的去除，可獲得出水氨氮、TN分別低于0.5mg/L、5mg/L的效果，出水進入深度處理段。
深度處理段：主要進行固液分離及TP去除， 分為混合區(qū)、磁加載區(qū)、絮凝區(qū)，沉淀區(qū)。沉淀后的磁絮體一部分直接回流至混合區(qū)，另一部分經(jīng)過高剪機破碎、磁分離機進行磁粉回收后重新投入磁加載區(qū)，實現(xiàn)磁粉的循環(huán)利用，剩余污泥排入污泥儲池，出水可實現(xiàn)SS≤6mg/L，TP≤0.05mg/L的高排放標準，磁粉回收率>99.5%。
通過智水優(yōu)控平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)各子系統(tǒng)的連鎖控制，依據(jù)進水水量、進出水和斷面水質(zhì)、DO、ORP等參數(shù)，實現(xiàn)回流比、風機頻率(風量)、藥劑投加量等的智慧調(diào)控，相比人工控制，可降低近30%的運行費用，并可實現(xiàn)遠程訪問和控制，實現(xiàn)污水廠的智慧運維。
應(yīng)用效果
BFM工藝實現(xiàn)集約化建設(shè)，噸水占地較傳統(tǒng)活性污泥法降低70%以上，出水水質(zhì)可實現(xiàn)COD≤20mg/L、SS≤6mg/L、氨氮≤0.5mg/L、TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L，達到《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值》(DB5301/T 43-2020)的要求，助力生態(tài)環(huán)境恢復?；谥髁鲄捬醢毖趸夹g(shù)和智水優(yōu)控云平臺實現(xiàn)節(jié)能降碳。BFM工藝已實現(xiàn)全過程智慧化運維，擺脫傳統(tǒng)污水處理工藝對于專業(yè)技術(shù)人員的依賴。
研發(fā)背景
隨著城市建設(shè)進程的加快和國家對生態(tài)環(huán)境的逐步重視，城市水環(huán)境污染已成為制約社會發(fā)展的重要因素之一。污水處理屬能源密集型行業(yè)，其耗電量占到社會用電總量的2%以上。同時，污水廠等城市基礎(chǔ)設(shè)施土地占用與城市發(fā)展用地的矛盾日漸突出。因此，污水處理工藝應(yīng)向集約、低碳和智慧發(fā)展，助力國家生態(tài)文明建設(shè)。
BFM工藝實現(xiàn)了對于傳統(tǒng)活性污泥法的顛覆和替代，以流化床生物膜法為核心，解決傳統(tǒng)污水處理設(shè)施占地指標高、能耗高、難運維的關(guān)鍵問題，推動污水處理朝向集約化、低碳化和智慧化方向發(fā)展。與常見的集約型工藝相比，BFM工藝核心設(shè)備使用壽命長，運維操作簡便；與傳統(tǒng)泥膜復合MBBR工藝相比，不富集活性污泥，無需設(shè)置二沉池，不受二沉池過水能力限制，充分發(fā)揮生物膜的高負荷性能，實現(xiàn)污染物的高效穩(wěn)定去除。
技術(shù)特點
(1)集約高效：突破了微生物的富集與分離技術(shù)，構(gòu)建了基于流化床生物膜法的高效脫氮除磷工藝系統(tǒng)，提升了污水處理生化效率，降低了污水處理設(shè)施用地，噸水占地較傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)約70%以上。項目建設(shè)既可采用土建方式，也可采用裝配式方式，建設(shè)方式靈活，是城市建設(shè)用地從增量擴張到存量挖潛關(guān)鍵轉(zhuǎn)變的核心所在。出水優(yōu)于準IV類，可實現(xiàn)氨氮≤0.5mg/L、TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L的高標準出水標準，可耐受強負荷沖擊，工藝運行穩(wěn)定，助力水環(huán)境生態(tài)恢復。
BFM集約化建設(shè)
(2)綠色低碳：開發(fā)了新材料攔網(wǎng)可將攔網(wǎng)壽命提升至30年以上；開發(fā)了載體專用攪拌器，提高流化效率，功率密度較國外產(chǎn)品降低50%以上；構(gòu)建了“異養(yǎng)反硝化——自養(yǎng)厭氧氨氧化-同步硝化反硝化”多途徑協(xié)同脫氮系統(tǒng)，實現(xiàn)了厭氧氨氧化菌在主流處理系統(tǒng)中的富集，相對豐度≥1%，厭氧氨氧化脫氮貢獻率占比長期穩(wěn)定大于30%，同步硝化反硝化脫氮貢獻率大于15%，擺脫了傳統(tǒng)脫氮途徑對于碳源的依賴；智水優(yōu)控云平臺實現(xiàn)智慧加藥和曝氣，降低藥耗和能耗，實現(xiàn)節(jié)能降碳。
(3)智慧智能：開發(fā)了基于“數(shù)據(jù)清洗-AI智能控制——全要素智慧管理”的智水優(yōu)控云平臺，構(gòu)建了儀表異常值檢測及軟測量模型，解決了污水廠儀表設(shè)備投資受限、準確度低等難題；研發(fā)了“前后饋+AI 智能算法引擎”的加藥——曝氣——回流全系統(tǒng)控制方法，實現(xiàn)了對于厭氧氨氧化過程的精準控制和短流程下調(diào)控的快速響應(yīng)；開發(fā)了集水線智能控制、設(shè)備全生命周期維護、多渠道預(yù)警報警于一體的智慧運管平臺，節(jié)約了運營人員人力投入。彌補污水處理廠控制精準性差、管理復雜、人員依賴性高的難題。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
2萬噸/天裝配式BFM集效型高標準智慧污水廠示范工程
案例簡介
青島市鐮灣河污水處理廠位于西海岸新區(qū)，原設(shè)計處理能力為8萬m3/d，主要處理收納區(qū)域內(nèi)的生活污水及工業(yè)廢水，工業(yè)廢水進水占比達到70%以上，主要包含電鍍、制藥、物流、化工、煉油等工業(yè)廢水。根據(jù)規(guī)劃預(yù)測，鐮灣河處理廠目前約有2萬m3/d的污水處理缺口需新建污水處理設(shè)施予以補足，但現(xiàn)有的可用占地僅五千余平米，因此需要采用高效集約型污水處理工藝。本項目采用了 BFM生物集效工藝，噸水占地僅為0.254m2/(m3·d-1)，為原廠活性污泥工藝的14%，靈活利用不規(guī)則土地進行安裝實施；同時，在節(jié)地基礎(chǔ)上采用裝配式建設(shè)，施工周期僅80天；成熟懸浮載體接種，冬季20天內(nèi)達標，實現(xiàn)快速實施，實施后出水穩(wěn)定優(yōu)于設(shè)計排放標準。
工程總承包單位為青島市黃島區(qū)市政公用事業(yè)發(fā)展中心；設(shè)計單位為中國市政工程東北設(shè)計研究總院有限公司；施工單位為青島思普潤水處理股份有限公司；運行單位為青島思普潤水處理股份有限公司。
本項目以設(shè)備租賃+委托運行的方式進行建設(shè)，建成后由青島思普潤水處理運營，運營期為3年，3年租賃期滿后無償將項目設(shè)施完好移交青島市黃島區(qū)市政公用事業(yè)發(fā)展中心。
達到的標準或性能要求
本項目出水在執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準的基礎(chǔ)上，COD、氨氮、TP需達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)V類水標準，設(shè)計進出水水質(zhì)如表所示：
鐮灣河BFM示范工程設(shè)計進出水水質(zhì)(mg/L)
本項目采用的BFM工藝的設(shè)備、材料應(yīng)符合企業(yè)標準《懸浮載體生物膜磁分離高效水處理成套裝備(BFM)》(SPR001-2020)及團體標準《水處理生物膜速凈工藝(BFM)技術(shù)規(guī)程》(T/SDEPI 031-2022)的相關(guān)規(guī)定。
業(yè)主單位
青島市黃島區(qū)市政公用事業(yè)發(fā)展中心
投運時間
2021年3月
工藝流程
新建鐮灣河BFM示范工程在工藝上以BFM為核心，預(yù)處理采用粗、細格柵、沉砂池以及混凝沉淀池去除SS等顆粒物質(zhì)，BFM段實現(xiàn)有機物、氨氮、TN、SS和TP的高效穩(wěn)定去除，滿足高排放標準要求；深度處理采用臭氧高級氧化+纖維轉(zhuǎn)盤濾池，以應(yīng)對進水難降解有機物的沖擊。污泥處置采用疊螺脫水，將污泥含水率降低至80%以下后外運處理。污水處理全過程采用智水優(yōu)控平臺進行智慧化運維和監(jiān)管。
運行情況
本項目BFM采用兩級A/O方式布置，其中缺氧區(qū)填充率為58%，好氧區(qū)填充率為66%，實現(xiàn)了高填充率下懸浮載體的良好流化。項目實際運行水量2.1萬噸/天，停留時間10h，已歷經(jīng)2個冬季，出水COD≤30mg/L、氨氮≤0.5mg/L、TN≤12mg/L、TP≤0.2mg/L，穩(wěn)定優(yōu)于設(shè)計排放標準，取得了良好的應(yīng)用效果。末端通過高級氧化工藝同步實現(xiàn)了難降解有機物去除和殺菌消毒，有效滿足了出水的衛(wèi)生安全標準?；谥撬畠?yōu)控云平臺實現(xiàn)了藥劑投加和曝氣系統(tǒng)的智慧化調(diào)控，大幅降低直接運行費用，碳排放降低20%以上，在高標準達標的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了節(jié)能降耗。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
該項目通過BFM工藝實現(xiàn)占地的節(jié)省和施工周期的縮減，保證建設(shè)期碳排放降低50%；基于厭氧氨氧化高效低耗和智水優(yōu)控云平臺智能控制，進一步實現(xiàn)了運行期碳排放的降低。
三、技術(shù)申報單位聯(lián)系信息
單位名稱：青島思普潤水處理股份有限公司
單位地址：山東省青島市黃島區(qū)延河路155號
聯(lián)系人：程麗潔
原標題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |低碳智慧型污水高效脫氮除磷工藝
