| 證書編號 | CUWA-SKJJ-2020-306 |
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| 項目名稱 | 污水廠二級出水極限脫氮除磷關鍵技術集成與應用 |
| 獎項等級 | 三等獎 |
| 主要完成單位 | |
| 主要完成人 | |
| 項目起止時間 | |
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| 項目簡介 |
1.項目簡介
氮、磷污染物超標是造成湖庫富營養化、藻類爆發的重要因素，污水經過處理后產生的再生水可作為城市的“第二水源”補充到城市部分環境容量有限的內河、內湖等脆弱水體中。但城市污水廠排水執行一級A標準，離城市內河IV類(TN 1.5 mg/L，TP 0.1 mg/L)或Ⅲ類(TN 2.0 mg/L，TP 0.05 mg/L)控制標準要求有較大差距。達到地表水Ⅲ類、IV類高排放標準的污水超深度處理技術已成為我國水處理技術領域的一個典型難題和熱點研究方向。
本項目屬于排水與污水處理領域。圍繞污水廠二級出水極限脫氮除磷的高品質排放需求，本項目組在珠海市新青水質凈化廠、昆明市第二水質凈化廠等地開展了污水極限脫氮除磷處理技術的研究，研發高效極限氮磷削減關鍵材料、核心產品、關鍵技術與系列裝備，建立精準智能化管控平臺和管理機制，并以關鍵技術為核心的優化集成工藝實現了規模化工程應用，攻克了極限脫氮除磷的工程應用難點，促進了我國污水高排放標準處理技術的進步。上述項目成果獲得實用新型專利10項，發表了國內核心期刊論文5篇，形成了團體標準2項，極限脫氮除磷技術入選2020年中國環保機械協會水污染防治裝備專業委員會《水污染防治技術、產品、服務推介目錄》。
2.項目主要技術內容
2.1創新點
(1) 針對氮磷高排放標準穩定達標技術難題，開發了一套完整的污水廠二級出水極限脫氮除磷關鍵技術，有效解決了污水水質水量波動大和季節性環境變化所導致的出水氮、磷難以穩定達標的關鍵技術難題，同時顯著提升了有限碳源或有限除磷藥劑條件下污水的極限脫氮除磷效率，在進水為二級出水（一級A）水質的要求下，出水TN≤1.58mg/L，TP≤0.05mg/L，攻克了極限脫氮除磷的研究和工程應用難點。
圖1極限脫氮除磷組合工藝及中試試驗裝置圖
（2）根據不同污水的極限脫氮除磷目的需求，開發了不同的極限脫氮除磷組合工藝包技術和配套處理裝備。
圖2極限脫氮除磷裝置模塊化組件
（3）研發了配套的污水脫氮除磷工藝關鍵智能化解析、控制的物聯網智慧水務控制系統。
圖3 污水脫氮/除磷/工藝/自控智慧水務控制系統
（4）明確了二級出水NH3-N和有機氮（EON）是限制污水處理廠出水TN濃度更低（<1.5 mg/L）的極限脫氮關鍵限制因素，以及工程極限脫氮下（出水TN<3 mg/L）進水TN允許濃度，為污水極限脫氮提供了核心技術支撐，為工程化設計提供可靠依據。
（5）研發的新型溶氣反應器(ADR)具有特殊的導流結構，較傳統技術，溶氣效率提高了近1倍；同時采用國內首創“U”型板提升處理負荷技術，氣浮表面負荷能突破20 m3/(m2?h)。
ADR 溶氣系統流程示意圖
圖4 新型溶氣反應器及“U”型板
（6）采用“溶氣氣浮”和“溶氣氣浮+砂濾”的工藝組合可將污水廠尾水中的TP濃度穩定降低到0.05 mg/L以下，其中溶氣氣浮對污水TP組分中正磷酸鹽的去除率達到99.9%，達到了極限除磷目的，為污水極限除磷提供了核心技術支撐。
圖5 TP含量及組分變化與氣浮運行效果
2.2應用情況
本項目自立項以來，相關極限脫氮除磷研究成果已經成功應用于蚌埠市五河縣污水處理廠提標改造工程和烏魯木齊甘泉堡污水處理廠提標改造工程等10余個示范項目，應用總規模約55萬m3/d。為云南滇池流域、雄安新區等地區污水極限脫氮除磷高標準處理提供可借鑒的工藝技術實施方案。
圖6 成果應用于甘泉堡污水廠及五河縣污水廠等
2.3經濟、社會效益情況
極限脫氮除磷技術在蚌埠市五河縣污水處理廠提標改造工程等10余個示范工程上的應用，近4年可以累計節約藥劑費和運行電費合計約1630.09萬元。
在珠海、昆明和武漢等地建成了5~10m3/h處理規模的極限脫氮除磷中試試驗研究基地，形成了成套的污水深度處理工藝及相應的設施運行管理技術，培養了污水處理領域的試驗人員和技術開發隊伍，帶動了本項目組各參加單位不同科研梯隊的人才培養；為其他研究課題組以后進行類似超深度脫氮除磷研究提供了理論和實踐基礎；為全國同類型污水處理廠進行極限脫氮除磷工藝新建及升級改造提供了工藝參考。
3.主要完成單位及完成人
項目牽頭單位為中國市政工程中南設計研究總院有限公司，合作單位為上海巴安水務股份有限公司、安徽華騏環保科技股份有限公司和深圳市清泉水業股份有限公司，實現各單位在設計、科研、運行和管理等方面的優勢互補。
中國市政工程中南設計研究總院有限公司作為本項目的第一承擔單位，負責提供研究經費的支持，組建創新研發團隊，同時以院士專家工作站，湖北省城鎮給水排水和水環境工程技術研究中心提供相應的技術支持，負責對項目總體進行協調工作，以及對該項目的設計、成果總結及工程推廣應用。上海巴安水務股份有限公司在“溶氣氣浮”工藝方面具有豐富的理論及項目實施經驗，參與了該項目的極限除磷試驗研究，將溶氣氣浮極限除磷技術成功應用于浙江、北京等地的極限除磷項目。安徽華騏環保科技股份有限公司和深圳市清泉水業股份有限公司在極限脫氮除磷技術方面的上向流反硝化脫氮生物濾池和深度處理工藝及裝備研究方面做出了重要貢獻。
項目完成人為鎮祥華、崔朋、萬年紅、李國洪、陳燕波、楊寬、鄭俊、葉昌明。