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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-9
申報單位
江蘇省環境工程技術有限公司
水藝環保集團股份公司
推薦單位
江蘇省環境保護產業協會
一、技術簡介
適用范圍
適用于重污染河道水環境整治，解決污水排口直排入河、雨污混流經雨水排口入河、水體流動差極易納污的斷頭河、因污水廠處理能力不足或污水泵站調蓄能力不足導致的污水溢流入河、超過水環境容量形成的黑臭水體等問題。可處理Ⅴ類、劣Ⅴ類污水中濃度較高的COD、氨氮等污染物，效果達到Ⅲ——Ⅳ類。
技術原理
MBBR生物流化床工藝：通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而強化處理效率。填料表面會形成具有一定厚度的生物膜，從內至外分別形成厭氧——缺氧——好氧區滿足不同種類微生物的生長需要，實現硝化反應和反硝化同步發生，在降解氨氮的同時也能夠脫除部分總氮；
溶氣氣浮工藝：利用加壓溶氣設備對凈化后回流水進行加壓溶氣并通過釋放器向污水中釋放出微小氣泡。原水中磷污染物經絮凝后形成不溶性磷酸鹽，不溶性磷酸鹽同污水中其他SS一并與溶氣設備釋放的微小氣泡相結合浮出水面，最終由刮泥裝置刮出，從而達到去除總磷、SS的目的；
活性污泥回流工藝：在氣浮系統排泥端污泥收集池增加污泥回流裝置，將部分活性污泥回流至MBBR反應池，提升MBBR系統內污泥含量，進一步強化池內生物量，應對高污染負荷和低溫對生物膜系統的沖擊效應。
工藝路線
在河道內安裝取水泵及泵格柵等輔助裝置，受污染河水經取水泵進入MBBR生化反應池；在MBBR生化反應池內安裝底部曝氣管并控制溶解氧含量，經過MBBR生化反應池內好氧反應及硝化作用后受污染河水中有機物(COD)、氨氮等污染物得到有效去除；而后污水進入溶氣氣浮反應池，通過加藥泵向氣浮池前端加入絮凝劑、助凝劑，將磷污染物轉化為不溶性磷酸鹽，利用溶氣設備向反應池內釋放微小氣泡，微小氣泡將懸浮態磷酸鹽和其他SS污染物帶出水面，并由刮泥機刮入污泥池，清水進入清水池；在污泥池設置污泥回流泵，在溫度驟降、進水負荷沖擊等惡劣條件下將部分活性污泥回流至MBBR生化反應池前端提高生物量，進一步提升污染物降解能力，緩沖高污染負荷和低溫沖擊；剩余污泥進入板框壓濾機，經壓濾后形成干泥外送處置；清水由清水池排放入河，為河道提供凈水補給。
裝備性能參數及執行標準
設計進水CODCr≤100mg/L、CODMn≤15mg/L、氨氮≤15mg/L、總磷≤2.5mg/L；設計出水執行GB3838-2002準Ⅲ類標準：CODCr≤20mg/L、CODMn≤6mg/L、氨氮≤1mg/L、總磷≤0.2mg/L。
應用效果
1、重污染河道水質快速凈化裝備處理效果：寶華鎮重點河道水環境整治工程技術服務、濱海縣水質凈化服務、高溝鎮分布式污水治理設施租賃服務、新滂溝河中陳電灌站分布式污水處理設施租用服務等多個項目在應用本實用技術裝備后凈化效果顯著，出水可穩定達到設計要求。
2、二次污染情況：本實用技術裝備產生的二次污染物主要表現為剩余污泥形式，系統產生的剩余污泥經板框壓濾并二次壓榨后含水率降至75%以下，壓濾后污泥送往具備處理能力的固廢處置公司集中處置。
3、處理后直接排入環境的情況：經本裝備凈化處理后，出水CODCr、CODMn、氨氮、總磷能夠穩定達到GB3838-2002地表水Ⅲ類標準，最終排入原治理河道，削減河道污染物總量并為河道提供凈水補給。
研發背景
(1)污染治理需求
隨著“水污染防治攻堅戰”“長江大保護”等政策的頒布與實施，重點流域水環境綜合治理工作全面推進，我國水生態環境得到了較大提升。然而部分城鎮、鄉村仍存在雨污分流不到位、污水直排等現象，導致周邊河道受到嚴重污染，繼而影響下游國省考斷面水質不達標，降低人民生活質量及幸福感。
(2)行業情況
目前行業內大多設備運用MBR工藝，其中常見流程為生化處理+超濾膜過濾，動力設備多，導致占地面積大、設備制造及運維成本較高。
(3)裝備難點
難點在于如何提高處理效率，提高出水水質，降低設備制造成本，減少占地面積。
(4)通過研發解決的關鍵問題
解決了設備成本高、占地面積大的問題，并且提高了污水處理效率及出水水質。
(5)國內外裝備水平差距
MBBR由Kaldnes Miljøteknologi與挪威研究機構SINTEF合作開發，該系統于20世紀80年代末首次安裝于挪威Stensholt市政污水廠工程首次應用。2000年初，MBBR從國外引進國內進行了相關研究和部分項目的使用，受限于當時相關技術不成熟，出現了失敗案例，使得該工藝的國內推廣受阻。
技術/裝備特點
1、針對重污染河道治理的水質凈化裝備。目前水質凈化裝備多用于污水處理、污水廠提標改造等領域，針對河道水質凈化的應用還比較少。基于截污納管工程尚無法完全到位以及各地農村和城市黑臭水體、重污染河道污染問題仍然廣泛存在的現實情況，本實用技術裝備集成MBBR生物流化床、溶氣氣浮系統、污泥回流系統等，形成專門針對重污染河道的水質快速凈化系統。
2、處理效率高，耐沖擊性能強。本實用技術裝備集成MBBR生物流化床工藝，通過投加懸浮載體提高和固化反應器中生物量及生物種類，具有耐沖擊負荷、泥齡長、剩余污泥少等特點，可有效應對受污染河水水質變化，提升處理效能。
3、占地面積較小。本實用技術裝備利用MBBR工藝代替普通活性污泥法，提升水質凈化系統生物量，將水力停留時間由常規污水處理工藝的10——12h縮短至4——5h，占地得到大幅縮減，提高了項目實施的便捷性和靈活性。
4、噸水治理成本低。本實用技術裝備以MBBR生物流化床作為主要生化工藝，以懸浮填料為生物膜載體，無需對較MBR膜工藝處理能耗得到有效降低。
二、典型應用案例
案例名稱
寶華鎮重點河道10000噸/天河道分布式治理裝備配套工程
案例簡介
項目在寶華鎮和平河、鳳壇河分別配套安裝分布式水質凈化設施，用以處理受污染黑臭水體，設計日處理量均為10000噸/天。設備采用MBBR作為主體工藝用于硝化脫氮，后端配合氣浮用于除磷、SS，實現整套系統脫氮除磷。同時，裝備在污泥池設置污泥回流泵，在溫度驟降、進水負荷沖擊等惡劣條件下將部分活性污泥回流至MBBR生化反應池前端提高生物量，進一步提升污染物降解能力，緩沖高污染負荷和低溫沖擊。出水執行《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅲ類標準(包括常規污染物溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷)，出水可為下游提供活水補給。
經安裝調試后，項目運行成效顯著。單套系統運行可削減氨氮80噸/年、總磷7噸/年。此外，下游水質不斷改善，助力省內唯一劣Ⅴ類省考斷面水質提升至Ⅲ類，滿足其水質目標。同時，按斷面原水質情況估算，水環境補償資金高達2億元/年，遠高于設施費用，斷面達標后顯著減小了當地財政壓力。
達到的標準或性能要求
裝備出水執行《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)Ⅲ類標準。具體出水限值如下：溶解氧≥5、高錳酸鹽指數≤6、化學需氧量≤20、五日生化需氧量≤4、氨氮≤1、總磷≤0.2。
業主單位
句容市寶華鎮人民政府
投運時間
2021年5月
工藝流程
本裝備采用MBBR生物流化床工藝、溶氣氣浮工藝及活性污泥回流工藝，實現對重污染河道水的凈化處理。
具體流程：在河道內安裝取水泵及泵格柵等輔助裝置，受污染河水經取水泵進入MBBR生化反應池；在MBBR生化反應池內投加MBBR填料，安裝底部曝氣并控制溶解氧含量，經過MBBR生化反應池內好氧反應及硝化作用后受污染河水中有機物(COD)、氨氮等污染物得到有效去除；而后污水進入溶氣氣浮反應池，加藥將磷污染物轉化為不溶性磷酸鹽，利用溶氣設備向反應池內釋放微小氣泡，微小氣泡將懸浮態磷酸鹽和其他SS污染物帶出水面，并由刮泥機刮入污泥池，清水進入清水池；在污泥池設置污泥回流泵，在溫度驟降、進水負荷沖擊等惡劣條件下將部分活性污泥回流至MBBR生化反應池前端提高生物量，進一步提升污染物降解能力，緩沖高污染負荷和低溫沖擊；剩余污泥進入板框壓濾機，經壓濾后形成干泥外送處置；清水由清水池排放入河，為河道提供凈水補給。
運行情況
寶華鎮重點河道10000噸/天河道旁路處理裝備配套工程提升了寶華鎮當地的污水處理能力，寶華鎮水生態環境得到了改善。本案例處理水量規模為10000噸/天，目前已完成1年設備穩定運行，出水水質穩定達到Ⅲ類標準要求(表1)。根據日常監測報告，氨氮去除率達到94以上，總磷去除率達到80%以上。
應用該裝備時，污水處理前端入口的固體垃圾經過格柵設備進行固液分離，固態垃圾集中堆放后會運輸至垃圾處置中心進行處理。該裝備主要產生的二次污染物為剩余污泥，剩余污泥經過板框壓濾機壓榨脫水，形成含水率低于75%的泥餅，泥餅集中堆放后進行外運處置。外運處置單位將泥餅及黃土作為主要原材料，進行陶粒制作，工程所產生的干污泥全部去除，污泥干物質產生量768t/a，去除量768t/a，處理率為100%。設備運行穩定，處理效果優良，對于河道水處理后基本穩定達標，在一年運維期間出水水質均達到相關標準要求，未發生過事故。
技術應用產生的碳減排效果
相比于傳統水質凈化場站，本項目部分部件可回收進行二次利用，可回收部分包括超速凈化一體機等系統部件和碳鋼等原材料，可回收部分等于建設階段生產過程核算得到的系統組件或零部件的碳排放量，全生命周期碳排放量與快速凈化系統的運行周期有關，按照運行一年計，經初步核算得到單套設備可回收部分碳減排量為325.5 t CO2。
三、技術申報單位聯系信息
單位名稱：江蘇省環境工程技術有限公司
單位地址：江蘇省南京市嘉陵江東街8號
聯系人：吳天祺
原標題：環保新質生產力 | 重污染河道水質快速凈化裝備
