| 证书编号 | CUWA-SKJJ-2020-306 |
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| 项目名称 | 污水厂二级出水极限脱氮除磷关键技术集成与应用 |
| 奖项等级 | 三等奖 |
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| 项目起止时间 | |
| 关键词 | |
| 项目简介 |
1.项目简介
氮、磷污染物超标是造成湖库富营养化、藻类爆发的重要因素，污水经过处理后产生的再生水可作为城市的“第二水源”补充到城市部分环境容量有限的内河、内湖等脆弱水体中。但城市污水厂排水执行一级A标准，离城市内河IV类(TN 1.5 mg/L，TP 0.1 mg/L)或Ⅲ类(TN 2.0 mg/L，TP 0.05 mg/L)控制标准要求有较大差距。达到地表水Ⅲ类、IV类高排放标准的污水超深度处理技术已成为我国水处理技术领域的一个典型难题和热点研究方向。
本项目属于排水与污水处理领域。围绕污水厂二级出水极限脱氮除磷的高品质排放需求，本项目组在珠海市新青水质净化厂、昆明市第二水质净化厂等地开展了污水极限脱氮除磷处理技术的研究，研发高效极限氮磷削减关键材料、核心产品、关键技术与系列装备，建立精准智能化管控平台和管理机制，并以关键技术为核心的优化集成工艺实现了规模化工程应用，攻克了极限脱氮除磷的工程应用难点，促进了我国污水高排放标准处理技术的进步。上述项目成果获得实用新型专利10项，发表了国内核心期刊论文5篇，形成了团体标准2项，极限脱氮除磷技术入选2020年中国环保机械协会水污染防治装备专业委员会《水污染防治技术、产品、服务推介目录》。
2.项目主要技术内容
2.1创新点
(1) 针对氮磷高排放标准稳定达标技术难题，开发了一套完整的污水厂二级出水极限脱氮除磷关键技术，有效解决了污水水质水量波动大和季节性环境变化所导致的出水氮、磷难以稳定达标的关键技术难题，同时显著提升了有限碳源或有限除磷药剂条件下污水的极限脱氮除磷效率，在进水为二级出水（一级A）水质的要求下，出水TN≤1.58mg/L，TP≤0.05mg/L，攻克了极限脱氮除磷的研究和工程应用难点。
图1极限脱氮除磷组合工艺及中试试验装置图
（2）根据不同污水的极限脱氮除磷目的需求，开发了不同的极限脱氮除磷组合工艺包技术和配套处理装备。
图2极限脱氮除磷装置模块化组件
（3）研发了配套的污水脱氮除磷工艺关键智能化解析、控制的物联网智慧水务控制系统。
图3 污水脱氮/除磷/工艺/自控智慧水务控制系统
（4）明确了二级出水NH3-N和有机氮（EON）是限制污水处理厂出水TN浓度更低（<1.5 mg/L）的极限脱氮关键限制因素，以及工程极限脱氮下（出水TN<3 mg/L）进水TN允许浓度，为污水极限脱氮提供了核心技术支撑，为工程化设计提供可靠依据。
（5）研发的新型溶气反应器(ADR)具有特殊的导流结构，较传统技术，溶气效率提高了近1倍；同时采用国内首创“U”型板提升处理负荷技术，气浮表面负荷能突破20 m3/(m2•h)。
ADR 溶气系统流程示意图
图4 新型溶气反应器及“U”型板
（6）采用“溶气气浮”和“溶气气浮+砂滤”的工艺组合可将污水厂尾水中的TP浓度稳定降低到0.05 mg/L以下，其中溶气气浮对污水TP组分中正磷酸盐的去除率达到99.9%，达到了极限除磷目的，为污水极限除磷提供了核心技术支撑。
图5 TP含量及组分变化与气浮运行效果
2.2应用情况
本项目自立项以来，相关极限脱氮除磷研究成果已经成功应用于蚌埠市五河县污水处理厂提标改造工程和乌鲁木齐甘泉堡污水处理厂提标改造工程等10余个示范项目，应用总规模约55万m3/d。为云南滇池流域、雄安新区等地区污水极限脱氮除磷高标准处理提供可借鉴的工艺技术实施方案。
图6 成果应用于甘泉堡污水厂及五河县污水厂等
2.3经济、社会效益情况
极限脱氮除磷技术在蚌埠市五河县污水处理厂提标改造工程等10余个示范工程上的应用，近4年可以累计节约药剂费和运行电费合计约1630.09万元。
在珠海、昆明和武汉等地建成了5~10m3/h处理规模的极限脱氮除磷中试试验研究基地，形成了成套的污水深度处理工艺及相应的设施运行管理技术，培养了污水处理领域的试验人员和技术开发队伍，带动了本项目组各参加单位不同科研梯队的人才培养；为其他研究课题组以后进行类似超深度脱氮除磷研究提供了理论和实践基础；为全国同类型污水处理厂进行极限脱氮除磷工艺新建及升级改造提供了工艺参考。
3.主要完成单位及完成人
项目牵头单位为中国市政工程中南设计研究总院有限公司，合作单位为上海巴安水务股份有限公司、安徽华骐环保科技股份有限公司和深圳市清泉水业股份有限公司，实现各单位在设计、科研、运行和管理等方面的优势互补。
中国市政工程中南设计研究总院有限公司作为本项目的第一承担单位，负责提供研究经费的支持，组建创新研发团队，同时以院士专家工作站，湖北省城镇给水排水和水环境工程技术研究中心提供相应的技术支持，负责对项目总体进行协调工作，以及对该项目的设计、成果总结及工程推广应用。上海巴安水务股份有限公司在“溶气气浮”工艺方面具有丰富的理论及项目实施经验，参与了该项目的极限除磷试验研究，将溶气气浮极限除磷技术成功应用于浙江、北京等地的极限除磷项目。安徽华骐环保科技股份有限公司和深圳市清泉水业股份有限公司在极限脱氮除磷技术方面的上向流反硝化脱氮生物滤池和深度处理工艺及装备研究方面做出了重要贡献。
项目完成人为镇祥华、崔朋、万年红、李国洪、陈燕波、杨宽、郑俊、叶昌明。