生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
 

　　生态环境保护实用装备
 

　　2023-Z-4
 

　　申报单位
 

　　鹏凯环境科技股份有限公司
 

　　推荐单位
 

　　广东省环境保护产业协会
 

　　一、技术简介
 

　　适用范围
 

　　可适用的污水治理项目包含但不限于以下范围：城镇市政污水厂扩容及提标改造项目；乡镇污水厂新建项目；黑臭水体应急处理项目；流域整治项目；工业废水处理，如白酒废水、食品废水、屠宰废水等。
 

　　此外，也可用于可生化性的污水(或经调节后达到可生化基本要求，即 BOD5/COD>0.3，且影响微生物生长因子，如重金属、盐度、温度等，未达到限值阈值)。
 

　　技术原理
 

　　高效气升环流式脱氮生物反应器(Efficient denitrogenation process Integrated airlift loop Bioreactor，简称DIAB)，为多级环状结构，设内外圈。污水首先从外圈进水口进入反应区，污水在反应区中通过回流穿墙泵实现在外圈的循环和由外圈进入内圈的流动，污水进入内圈后，部分混合液通过回流多孔板回流到外圈，内圈好氧区混合液随曝气切割的细小气泡呈向上流态，经过三相分离器，气经气体收集室收集形成气提作用，部分混合液在气提作用下从回流管排至外圈，部分比重较大的污泥经分离后沉淀至三相分离器下面，水和少量比重较轻的污泥继续上升进入沉淀区，经进一步沉淀分离后，污泥回落到内圈下层好氧区，增加反应区的污泥浓度，水继续上升进入出水区，在出水区经出水堰流出池体。
 

　　污水去除原理：外圈通过分组曝气装置及智能控制系统，精准调节外圈DO，形成适应于波动进水污染物去除的缺氧段及厌氧段容积，以此满足脱氮除磷所需的生化条件。由于进水由外圈流入，而该区域的DO较低，外圈及内圈有较长的好氧停留时间，经验证，产品在不投加碳源情况下，仍可达到较好的脱氮效果，不排除出现同步短程硝化——反硝化作用或好氧反硝化等不同于传统脱氮方式。污水中的TP主要依靠生化作用去除，少量TP则加入PAC药剂去除。
 

　　工艺路线
 

　　污水经格栅后，初步筛除粒径较大的悬浮物及其他杂质，然后进入集水井，由污水提升泵提升至高效气升环流式脱氮生物反应器。高效气升环流式脱氮生物反应器为多级环状结构，设内外圈。污水先从外圈进水口进入外圈反应区，然后流经内圈。内圈底部设置为好氧区，在好氧区上方设置特殊结构的三相分离器及沉淀区，混合液随曝气产生的细小气泡呈向上流态，接触三相分离器后，混合液中的气体向上汇至气体收集室中，形成气提作用；部分混合液在气提作用下从回流管排至外圈，部分比重较大的污泥经分离后沉淀至好氧区，维持反应区的污泥浓度；水和少量比重较轻的污泥继续上升进入沉淀区，经过斜管实现污泥及水的深度分离，分离出来的污泥经三相分离区重新回到好氧区；水继续上升进入出水区，在出水区经消毒后从出水堰流出池体。三相分离器可有效分离固、液、气三相，且其所形成的气提作用实现了系统内混合液的无动力循环回流。由于其特殊的结构，可保障流经后的液体呈层流状态，从而减少上层沉淀区的扰动。而好氧区与二沉池的有机结合，极大缩减了污水处理系统的占地面积，也有效解决二沉池由于厌氧引起的浮泥释磷等问题。
 

　　装备性能参数及执行标准
 

　　1、装备的主要性能指标(以10000立方米/天为例)：
 

　　(1)主体结构：
 

　　好氧停留时间：5小时
 

　　厌、缺氧池停留时间：4.5小时
 

　　(2)沉淀区：表面负荷1.0——1.5立方米/(平方米·时)
 

　　(3)曝气：气水比=6:1
 

　　2、装备执行的产品标准：
 

　　《给水排水工程构筑物体设计规范》(GB50069-2002)
 

　　《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)
 

　　广东省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)
 

　　《城市污水处理工程项目建设标准》(修订)建标(2001)
 

　　《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)
 

　　应用效果
 

　　在应用上，高效气升环流式脱氮生物反应器现已广泛应用于广东各市，贵州、山西、湖南、北京、上海、甘肃、海南等全国各地，以及越南、苏丹、科摩罗等国外地区的黑臭水体治理项目、污水厂提标扩容改造项目、农村分散式污水治理项目中，出水水质委托广东众创检测有限公司、中检标测(北京)国际检验监测研究院华南分院等机构检测可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
 

　　研发背景
 

　　随着我国经济的快速发展，生活、生产污水与日俱增。污水管网系统及污水处理基础设施不完善，造成了黑臭水体等水体污染问题频发。然而城镇新增污水处理厂受限于已建设的管网系统难以扩建及土地稀缺，选址困难；农村污水等其他分散式污水则受限于成本高及运维难等问题，造成“晒太阳工程”现象。所以高效处理、高标准、低成本、绿色低碳、建设周期短的污水处理厂成为污水处理的重点发展方向。
 

　　为了解决以上问题，我司自主研发的高效气升环流式脱氮生物反应器，在不外加碳源下，实现低C/N的高效脱氮除磷，且在技术、结构、建设模式等方面有较大的改进及突破：利用气提形成无动力回流技术，生化池、沉淀池上下高度集成缩小占地面积，模块化预制及现场装配形式可实现流程、产品标准化，优化各生产建设周期，避免传统土建的流程、资金投入被动性以及极大缩减建设运维成本和周期；通过卫星式布点建设DIAB处理系统，可有效合理利用土地，智能运维可降低对专业技术人员的依赖，解决了当前污水处理工程属性缺陷及乡镇污水处理设施建设的财政投入、用地等困境。
 

　　技术特点
 

　　1、产品模式代替工程模式，引领水处理产业模式转变，减少对工程项目团队能力依赖，提高项目利润；
 

　　2、模块化、装配式污水厂在整个项目全过程周期中达到了高效简便、高标准、低成本、绿色低碳要求。具体表现为：在产品设计上，开创沉淀区与生化区上下高度集成的立式结构及好氧区三相分离、气提无动力回流技术，占地面积、电耗及材料投入大为减少，且标准化的产品规格及设计流程减少建设前期设计周期；在建设过程中，采用工厂预制、现场安装方式，即模块化装配式建设方式，有效减少材料、成本投入、缩短建设周期。在运维上，采用自动控制系统和智慧水务信息管理平台，处理效果稳定、高效，实现远程智能控制。在回收上，回收利用率较传统土建污水处理厂高。产品除了基础采用钢筋混凝土减少外，其他主体部分均采用不锈钢、碳钢钢材，回收率可达70%左右；
 

　　3、采用卫星污水厂模式解决选址难困境及当前财政资金不足：将拟新、改、扩建的集中式大中型污水处理厂，因地制宜建成若干个，沿原有污水管网，在城市中呈卫星式排布，就地达标净化、就近排放自然水体。建设周期短，既可以帮助各地减轻环保督察压力，又可以快速进入运营期，创新财务模式，减轻环保企业的银行还贷压力。
 

　　二、典型应用案例
 

　　案例名称
 

　　肇庆四会市碧海湾污水处理厂项目
 

　　案例简介
 

　　本项目的业主单位为四会市住房和城乡建设局，主要负责四会市的供水排水节水、城乡污水处理设施行业管理、城市黑臭水体整治等工作。为了创造优质的人居环境及保护当地的生态环境，四会市住房和城乡建设局经排查发现，肇庆四会市绥江河涌上游居民排放的约5000立方米/天的生活污水以及碧水湾住宅区约3000立方米/天的生活污水需截留处理。为了响应绿色节能技术的应用以及快速建设投产、高效处理等需求，经招标比较，选择了申报单位的高效气升环流式脱氮生物反应器技术。
 

　　肇庆四会市碧海湾污水处理站项目占地面积约1650平方米，污水处理设计规模为10000立方米/天；在四会市住房和城乡建设局的积极配合、协调下，该项目历时1个月完成，施工期间对周边环境影响小，经调试试运行达到合同要求后，于2020年12月通过业主单位四会市住房和城乡建设局验收，并于2021年3月25日正式投运。
 

　　该项目目前由我公司运营。通过利用公司自主开发的鹏凯智慧云平台控制系统，实现污水处理装置远程智能控制，运行自动反馈。可满足水质监测、维护预警、数据存储、运行监控、安全防卫、故障反馈、远程运维等需求，通过远程集中智能化管理和低成本运维管理，可真正实现水处理站自动运行和无人值守。
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　经过第三方检测公司检测，出水水质指标均可长期稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，所产生的噪声可稳定控制在《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB 12348-2008)2类标准范围内。
 

　　业主单位
 

　　四会市住房和城乡建设局
 

　　投运时间
 

　　2021年3月25日
 

　　工艺流程
 

　　污水在经过格栅截留粗大悬浮物或漂浮物进入后续系统后，经由泵站提升泵提升进入“DIAB”设备(即鹏凯圆)中进行处理。
 

　　“DIAB”中含有厌氧段、缺氧段、好氧段和澄清段。主体设备呈环状，设备内培养有大量的驯化细菌，在兼氧、好氧微生物的新陈代谢作用下，污水中的各类污染物得以去除。设备内圈集成好氧段与澄清段，利用专利结构设计实现水、气、固有效分离，分离后的气体收集后形成气提，实现泥水混合液在系统内的无动力回流。
 

　　“DIAB”设备出水再经滤布滤池进行过滤后排放。
 

　　为了保证系统供水的流量和压力恒定而设置原水泵。水泵自动运行，配水泵自动控制器，设有缺水保护，高压保护及过流过热保护，故障自动报警，提高水泵的使用寿命。
 

　　运行情况
 

　　根据合同要求，该项目目前由我公司运营。通过利用公司自主开发的鹏凯智慧云平台控制系统，实现污水处理装置远程智能控制，运行自动反馈。可满足水质监测、维护预警、数据存储、运行监控、安全防卫、故障反馈、远程运维等需求，通过远程集中智能化管理和低成本运维管理，可真正实现水处理站自动运行和无人值守。出水能长期稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准。
 

　　技术应用产生的碳减排效果
 

　　1、建设过程
 

　　采用钢结构建设模式及先进的工艺，建材使用量较传统污水厂减少86%，碳排放量减少75%。
 

　　2、工艺和运营过程
 

　　相对传统工艺，运营过程中的电耗、药耗和污泥产量减少，碳排放量减少28%。
 

　　3、原材料的回用
 

　　DIAB的钢材结构可以重复利用于新厂建设，综合考虑污水厂拆除和新建过程，鹏凯圆体系碳排放量减少90%以上。(备注：计算参照住建部《建筑碳排放设计计算标准 GBT51366-2019》)
 

　　4、工程建设时间
 

　　预制装配式结构，使生产质量大幅提高，建设周期大幅缩短，实现了30天内完成设备安装调试，40天内投产运营目标。
 

　　5、出水成效
 

　　经检测，肇庆四会市碧海湾污水处理厂出水能长期稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准。
 

　　三、技术申报单位联系信息
 

　　单位名称：鹏凯环境科技股份有限公司
 

　　单位地址：广东省广州市番禺大道北555号节能科技园总部中心11号楼1楼
 

　　联系人：吴岸敏
 

　　原标题：环保新质生产力 | 高效气升环流式脱氮生物反应器