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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

2024-10-18 09:11:53來源:中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì) 關(guān)鍵詞:智慧水務(wù)廢水處理閱讀量:13973

導(dǎo)讀:低碳智慧型污水高效脫氮除磷工藝,廣泛適用于市政污水、工業(yè)廢水、農(nóng)村污水、微污染水等多種場(chǎng)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(kuò)建,實(shí)現(xiàn)污水處理的集約化、低碳化和智慧化。
  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(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力,正成為推動(dòng)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(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng),全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程,引導(dǎo)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(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
 
  生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)
 
  2023-J-4
 
  申報(bào)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(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
 
  一、技術(shù)簡(jiǎn)介
 
  適用范圍
 
  本技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樗廴局卫?,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(chǎng)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(kuò)建,實(shí)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(shí)現(xiàn)了對(duì)于傳統(tǒng)活性污泥法的顛覆與替代。依托生物膜對(duì)于微生物專性富集培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì),實(shí)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(dá)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(shí)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(yùn)行成本,可實(shí)現(xiàn)氨氮、TN分別低于0.5mg/L、5mg/L的高排放標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)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(shí)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(tái)系統(tǒng),實(shí)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(xì)化控制需求。同時(shí)充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、分析研判和綜合決策,構(gòu)建算法模型實(shí)現(xiàn)智慧加藥、智慧曝氣,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省,確保安全生產(chǎn)和出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
 
  BFM工藝裝備
 
  BFM工藝前段設(shè)置預(yù)處理工藝段,要求在細(xì)格柵柵距≤3mm;當(dāng)進(jìn)水SS>300mg/L時(shí),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(jìn)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(jí)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(shí)現(xiàn)載體流化過程,實(shí)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(jìn)入深度處理段。
 
  深度處理段:主要進(jìn)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(jī)破碎、磁分離機(jī)進(jìn)行磁粉回收后重新投入磁加載區(qū),實(shí)現(xiàn)磁粉的循環(huán)利用,剩余污泥排入污泥儲(chǔ)池,出水可實(shí)現(xiàn)SS≤6mg/L,TP≤0.05mg/L的高排放標(biāo)準(zhǔn),磁粉回收率>99.5%。
 
  通過智水優(yōu)控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各子系統(tǒng)的連鎖控制,依據(jù)進(jìn)水水量、進(jìn)出水和斷面水質(zhì)、DO、ORP等參數(shù),實(shí)現(xiàn)回流比、風(fēng)機(jī)頻率(風(fēng)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(yùn)行費(fèi)用,并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問和控制,實(shí)現(xiàn)污水廠的智慧運(yùn)維。
 
  應(yīng)用效果
 
  BFM工藝實(shí)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(shí)現(xiàn)COD≤20mg/L、SS≤6mg/L、氨氮≤0.5mg/L、TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L,達(dá)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(fù)。基于主流厭氧氨氧化技術(shù)和智水優(yōu)控云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳。BFM工藝已實(shí)現(xiàn)全過程智慧化運(yùn)維,擺脫傳統(tǒng)污水處理工藝對(duì)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(jìn)程的加快和國家對(duì)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(huì)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(huì)用電總量的2%以上。同時(shí),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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(biāo)高、能耗高、難運(yùn)維的關(guān)鍵問題,推動(dòng)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(yùn)維操作簡(jiǎn)便;與傳統(tǒng)泥膜復(fù)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(fù)荷性能,實(shí)現(xiàn)污染物的高效穩(wěn)定去除。
 
  技術(shù)特點(diǎn)
 
  (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(xiàng)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(kuò)張到存量挖潛關(guān)鍵轉(zhuǎn)變的核心所在。出水優(yōu)于準(zhǔn)IV類,可實(shí)現(xiàn)氨氮≤0.5mg/L、TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L的高標(biāo)準(zhǔn)出水標(biāo)準(zhǔn),可耐受強(qiáng)負(fù)荷沖擊,工藝運(yùn)行穩(wěn)定,助力水環(huán)境生態(tài)恢復(fù)。
 
  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(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化菌在主流處理系統(tǒng)中的富集,相對(duì)豐度≥1%,厭氧氨氧化脫氮貢獻(xiàn)率占比長期穩(wěn)定大于30%,同步硝化反硝化脫氮貢獻(xiàn)率大于15%,擺脫了傳統(tǒng)脫氮途徑對(duì)于碳源的依賴;智水優(yōu)控云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智慧加藥和曝氣,降低藥耗和能耗,實(shí)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(tái),構(gòu)建了儀表異常值檢測(cè)及軟測(cè)量模型,解決了污水廠儀表設(shè)備投資受限、準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)于厭氧氨氧化過程的精準(zhǔn)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(hù)、多渠道預(yù)警報(bào)警于一體的智慧運(yùn)管平臺(tái),節(jié)約了運(yùn)營人員人力投入。彌補(bǔ)污水處理廠控制精準(zhǔn)性差、管理復(fù)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(biāo)準(zhǔn)智慧污水廠示范工程
 
  案例簡(jiǎn)介
 
  青島市鐮灣河污水處理廠位于西海岸新區(qū),原設(shè)計(jì)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(jìn)水占比達(dá)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(cè),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(bǔ)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(xiàng)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(jìn)行安裝實(shí)施;同時(shí),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(dá)標(biāo),實(shí)現(xiàn)快速實(shí)施,實(shí)施后出水穩(wěn)定優(yōu)于設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。
 
  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(jì)單位為中國市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)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(yùn)行單位為青島思普潤水處理股份有限公司。
 
  本項(xiàng)目以設(shè)備租賃+委托運(yùn)行的方式進(jìn)行建設(shè),建成后由青島思普潤水處理運(yùn)營,運(yùn)營期為3年,3年租賃期滿后無償將項(xiàng)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(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
 
  本項(xiàng)目出水在執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,COD、氨氮、TP需達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)V類水標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表所示:
 
  鐮灣河BFM示范工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)(mg/L)
 
  本項(xiàng)目采用的BFM工藝的設(shè)備、材料應(yīng)符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《懸浮載體生物膜磁分離高效水處理成套裝備(BFM)》(SPR001-2020)及團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《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(yùn)時(shí)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(xì)格柵、沉砂池以及混凝沉淀池去除SS等顆粒物質(zhì),BFM段實(shí)現(xiàn)有機(jī)物、氨氮、TN、SS和TP的高效穩(wěn)定去除,滿足高排放標(biāo)準(zhǔn)要求;深度處理采用臭氧高級(jí)氧化+纖維轉(zhuǎn)盤濾池,以應(yīng)對(duì)進(jìn)水難降解有機(jī)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(yùn)處理。污水處理全過程采用智水優(yōu)控平臺(tái)進(jìn)行智慧化運(yùn)維和監(jiān)管。
 
  運(yùn)行情況
 
  本項(xiàng)目BFM采用兩級(jí)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(shí)現(xiàn)了高填充率下懸浮載體的良好流化。項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行水量2.1萬噸/天,停留時(shí)間10h,已歷經(jīng)2個(gè)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(jì)排放標(biāo)準(zhǔn),取得了良好的應(yīng)用效果。末端通過高級(jí)氧化工藝同步實(shí)現(xiàn)了難降解有機(jī)物去除和殺菌消毒,有效滿足了出水的衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)?;谥撬畠?yōu)控云平臺(tái)實(shí)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(yùn)行費(fèi)用,碳排放降低20%以上,在高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上實(shí)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(xiàng)目通過BFM工藝實(shí)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(tái)智能控制,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行期碳排放的降低。
 
  三、技術(shù)申報(bào)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(hào)
 
  聯(lián)系人:程麗潔
 
  原標(biāo)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
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