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)境保護實用技術
 

　　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)境保護產業(yè)協會
 

　　一、技術簡介
 

　　適用范圍
 

　　本技術應用領域為水污染治理，適用于市政污水、工業(yè)廢水、農村污水、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，實現污水處理的集約化、低碳化和智慧化。
 

　　技術原理
 

　　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。該工藝以生物膜法為核心，不富集活性污泥、不設置污泥回流，實現了對于傳統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，實現了硝化菌、反硝化菌、厭氧氨氧化菌等專性功能菌群定向調控和成倍富集，富集效率達到活性污泥法的10倍以上，克服了傳統活性污泥系統生化效率低、占地大等問題，實現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。系統構建了“自養(yǎng)厭氧氨氧化-同步硝化反硝化——異養(yǎng)反硝化”的多途徑聯合脫氮體系，降低了運行成本，可實現氨氮、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)了專用技術裝備，提高了藥劑利用效率和核心裝備使用壽命，可實現SS≤6mg/L、TP≤0.05mg/L的應用效果。
 

　　工藝配套了自主研發(fā)的智水優(yōu)控云平臺系統，實現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控制和厭氧氨氧化菌的精細化控制需求。同時充分挖掘數據價值，實現監(jiān)測、預警、分析研判和綜合決策，構建算法模型實現智慧加藥、智慧曝氣，實現運行費用的節(jié)省，確保安全生產和出水水質穩(wěn)定達標。
 

　　BFM工藝裝備
 

　　BFM工藝前段設置預處理工藝段，要求在細格柵柵距≤3mm；當進水SS>300mg/L時，設置初沉池，其余與傳統活性污泥法要求相同。預處理后進入BFM工藝段。
 

　　BFM生化段：根據污染物去除要求，靈活設置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，并設置新材料攔截篩網，缺氧區(qū)和好氧區(qū)分別設置專用攪拌器和曝氣系統實現載體流化過程，實現污染物的去除，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)，實現磁粉的循環(huán)利用，剩余污泥排入污泥儲池，出水可實現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，實現系統各子系統的連鎖控制，依據進水水量、進出水和斷面水質、DO、ORP等參數，實現回流比、風機頻率(風量)、藥劑投加量等的智慧調控，相比人工控制，可降低近30%的運行費用，并可實現遠程訪問和控制，實現污水廠的智慧運維。
 

　　應用效果
 

　　BFM工藝實現集約化建設，噸水占地較傳統活性污泥法降低70%以上，出水水質可實現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和智水優(yōu)控云平臺實現節(jié)能降碳。BFM工藝已實現全過程智慧化運維，擺脫傳統污水處理工藝對于專業(yè)技術人員的依賴。
 

　　研發(fā)背景
 

　　隨著城市建設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，污水廠等城市基礎設施土地占用與城市發(fā)展用地的矛盾日漸突出。因此，污水處理工藝應向集約、低碳和智慧發(fā)展，助力國家生態(tài)文明建設。
 

　　BFM工藝實現了對于傳統活性污泥法的顛覆和替代，以流化床生物膜法為核心，解決傳統污水處理設施占地指標高、能耗高、難運維的關鍵問題，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工藝核心設備使用壽命長，運維操作簡便；與傳統泥膜復合MBBR工藝相比，不富集活性污泥，無需設置二沉池，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，實現污染物的高效穩(wěn)定去除。
 

　　技術特點
 

　　(1)集約高效：突破了微生物的富集與分離技術，構建了基于流化床生物膜法的高效脫氮除磷工藝系統，提升了污水處理生化效率，降低了污水處理設施用地，噸水占地較傳統活性污泥法節(jié)約70%以上。項目建設既可采用土建方式，也可采用裝配式方式，建設方式靈活，是城市建設用地從增量擴張到存量挖潛關鍵轉變的核心所在。出水優(yōu)于準IV類，可實現氨氮≤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
 

　　(2)綠色低碳：開發(fā)了新材料攔網可將攔網壽命提升至30年以上；開發(fā)了載體專用攪拌器，提高流化效率，功率密度較國外產品降低50%以上；構建了“異養(yǎng)反硝化——自養(yǎng)厭氧氨氧化-同步硝化反硝化”多途徑協同脫氮系統，實現了厭氧氨氧化菌在主流處理系統中的富集，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%，擺脫了傳統脫氮途徑對于碳源的依賴；智水優(yōu)控云平臺實現智慧加藥和曝氣，降低藥耗和能耗，實現節(jié)能降碳。
 

　　(3)智慧智能：開發(fā)了基于“數據清洗-AI智能控制——全要素智慧管理”的智水優(yōu)控云平臺，構建了儀表異常值檢測及軟測量模型，解決了污水廠儀表設備投資受限、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——回流全系統控制方法，實現了對于厭氧氨氧化過程的精準控制和短流程下調控的快速響應；開發(fā)了集水線智能控制、設備全生命周期維護、多渠道預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)，原設計處理能力為8萬m3/d，主要處理收納區(qū)域內的生活污水及工業(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。根據規(guī)劃預測，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施予以補足，但現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)地基礎上采用裝配式建設，施工周期僅80天；成熟懸浮載體接種，冬季20天內達標，實現快速實施，實施后出水穩(wěn)定優(yōu)于設計排放標準。
 

　　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；設計單位為中國市政工程東北設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。
 

　　本項目以設備租賃+委托運行的方式進行建設，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標準的基礎上，COD、氨氮、TP需達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)V類水標準，設計進出水水質如表所示：
 

　　鐮灣河BFM示范工程設計進出水水質(mg/L)
 

　　本項目采用的BFM工藝的設備、材料應符合企業(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)技術規(guī)程》(T/SDEPI 031-2022)的相關規(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，BFM段實現有機物、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+纖維轉盤濾池，以應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)于設計排放標準，取得了良好的應用效果。末端通過高級氧化工藝同步實現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。基于智水優(yōu)控云平臺實現了藥劑投加和曝氣系統的智慧化調控，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上實現了節(jié)能降耗。
 

　　技術應用產生的碳減排效果
 

　　該項目通過BFM工藝實現占地的節(jié)省和施工周期的縮減，保證建設期碳排放降低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，進一步實現了運行期碳排放的降低。
 

　　三、技術申報單位聯系信息
 

　　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
 

　　聯系人：程麗潔
 

　　原標題：環(huán)保新質生產力 |低碳智慧型污水高效脫氮除磷工藝