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水专项项目取得污水处理厂升级技术及小流域综合治理新突破

       国家水体污染控制与治理科技重大专项(以下简称“水专项”)在“十三五”期间将为“水十条”和水生态保护提供科技支撑,加快成果转化落地,形成一批整装成套技术、综合解决方案和治理模式,全方位支撑地方“水十条”目标的实现。由安徽国祯环保节能科技股份有限公司牵头,联合北控水务(中国)投资有限公司、中国科学院南京地理与湖泊研究所、北京工业大学、广州市新之地环保产业有限公司,共同承担了水专项“重点区域分散型点源处理及小流域综合整治长效机制研究与产业化示范”(2015ZX07218001)项目。

       这一项目以巢湖流域为研究对象,整合村镇分散点源污水处理、集中污水处理厂尾水高标准处理、河道修复、面源污染治理等要素,以十五里河流域综合治理为依托提出城市小流域综合整治方案。项目聚焦水污染治理的几个重点领域进行创新开发:一是分散型点源村镇污水处理系统关键技术集成与集约化运营示范;二是集中污水处理厂高标准处理技术研究与工程示范;三是小流域水环境综合整治技术集成与长效运行机制研究;四是污水处理装备产业化基地建设与流域综合整治推广体系研究等各项内容。

       经过四年的科技攻关,本项目在设备、工艺技术及商业运行模式方面均有重大突破,研发出了系列化、标准化、成套化的高效表面曝气装备,攻克了分散型点源村镇污水治理、集中污水处理厂高标准处理节能降耗等技术难题,并完善了DBO商业模式在分散型点源村镇污水治理方向的应用,构建了城市小流域水环境综合整治技术及长效运行机制。技术成果在巢湖流域等重点流域推广应用,取得了良好的经济和社会环境效益,为行业水污染治理提供了有力的技术支撑。

提高设备性能参数,降低污水处理能耗

新型机械曝气机助力运营效率大幅提升

       针对国内小型表面曝气设备相关产品缺乏的现状,项目组研制了小型化的竖轴、水平轴、斜轴机械表面曝气设备。项目组测定了小型表面曝气设备的动力效率,开发了具有自主知识产权的表面曝气精确控制软件,可以精准地确定曝气设备的最佳工况状态,实现了对曝气设备运行的精准控制。通过对具有C型叶轮的小型倒伞曝气机进行系统性研究,项目组得到了小功率表面曝气机的工作性能曲面,为国内外首次,填补国内外相关领域的空白。其动力效率达到2.57kgO2/kW·h~2.61kgO2/kW·h,在此基础上,项目组牵头起草并发布了国家标准《竖轴表面曝气机》(GB/T35183-2017),此标准已于2018年7月1日起正式实施。标准中将倒伞表面曝气机动力效率参数由2.10kgO2/kW·h提高至2.20kgO2/kW·h,提高了表面曝气设备的整体性能要求,促进了行业的技术进步。

攻克分散型村镇污水处理难关

DBO商业模式鼎定未来新趋势

       项目组集成了高效生化生态耦合农村污水模块化处理技术,实现了DBO商业模式在村镇分散型污水处理的应用。针对巢湖流域村镇分散型点源污水进水水质水量波动大、进水碳氮比低、运行负荷低、出水水质标准高且商业运营模式不清晰的问题,项目突破了模块化生物膜法+水生植物强化脱氮除磷污水处理关键技术,制备出具有自主知识产权的复合生态生物膜好氧反应模块设备、兼氧反应模块设备、气提反应模块设备、沉淀反应模块设备,实现了关键设备的系列化、模组化及标准化,对现有污水处理设施提标改造容易、检修方便、运行维护简单,具有良好的景观效果。这项技术于2018年10月通过中国环境保护产业协会环境保护技术成果鉴定([2018]中环协鉴字12号)这一技术为农村生活污水的高效处理提供了一套实用的技术与应用范例,达到国内领先水平,在乡镇污水处理行业中具有广阔的应用前景。

       通过引入并完善统一设计、统一施工、统一运营的DBO商业模式,有效解决了村镇分散型污水处理中存在的运行维护不便、污水收集率低、施工难度高、融资渠道等难点,强化了责任主体,缩短了建设周期,保证了工程质量,提高了运行效率,降低了整体费用,实现了对项目的全生命周期管理,充分有效地保证了村镇污水厂出水的高标准排放和节能降耗。DBO模式的实施使得乡镇污水处理厂有了明确的运营主体,在源头上解决了行业内困扰多年的农村污水的集约化问题,确保了乡镇污水处理厂环境价值的充分实现。

       在项目实施过程中,村镇污水处理的DBO商业模式及高效生化生态耦合模块化处理核心技术推广应用到巢湖流域、淮河流域和海河流域等重点流域乡镇污水项目,推广应用规模累计近25万m3/d,实现CODcr减排量4142.38吨/年、氨氮减排量604.99吨/年、TN减排量699.81吨/年及TP减排量71.97吨/年。在出水主要污染物优于一级A标准的同时,DBO商业模式及集成技术应用实现吨设计成本降低50%以上,总投资成本降低15%~25%,运营成本降低25%以上。

提标改造和节能降耗双规并行

污水处理成熟技术绽放新光芒

       项目组集成了SBR工艺达到地表Ⅳ类水节能技术和氧化沟工艺高标准处理城镇污水及节能降耗技术。通过对精确控制技术、强化反硝化技术、跌水复氧消除技术、低碳源投加深度脱氮技术等关键技术研发,攻克了SBR和氧化沟工艺污水处理厂面临的“提标改造”和“提效改造”的双重难题,确保SBR和氧化沟工艺污水厂出水主要污染物稳定达到地表水Ⅳ类标准(NH4+-N≤2mg/l、TN≤5mg/l、TP≤0.3mg/l),同时运行成本较技术应用前降低10%~20%以上。SBR工艺达到地表Ⅳ类水节能技术于2016年9月通过中国城镇供水排水协会排水委员会技术鉴定([2016]水协排评字4号),认定这项技术达到国内领先水平,列为城镇排水行业新技术;氧化沟工艺高标准处理城镇污水及节能降耗技术于2017年10月通过中国环境保护产业协会技术鉴定([2017]中环协鉴字9号),认为这一成果可用于高标准要求下的新建和原有氧化沟工艺污水处理厂的提标改造,为城镇污水的高标准处理提供了一种经济实用的技术,在同类技术中达到国内领先水平。此技术还被中国环保产业协会评为2018年度重点环境保护实用技术。

       在技术示范的基础上,项目组将SBR和氧化沟工艺关键技术研发成果进行了大规模推广应用,示范推广应用规模累计达到172.5万m3/d,应用覆盖的污水处理厂占巢湖流域总处理规模的70%以上,实现CODcr减排量10.1万吨/年、氨氮减排量1.33万吨/年、TN减排量1.35万吨/年、TP减排量0.18万吨/年,为有效解决集中污水处理厂达到地表水Ⅳ类标准提供了经济可靠的技术解决方案。

突破流域治理顶层设计瓶颈

显著提升流域综合治理效果

       项目组形成了小流域水环境综合治理集成技术及长效运营机制,创新小流域水环境管理。以巢湖流域十五里河流域为依托进行水环境综合治理顶层设计,以流域水体质量改善为目标,通过污染源源解析及流域特征分析,突破污水厂选址传统理念,在污染源集中区新建污水厂,结合面源调蓄、水质净化及生态补水等,形成小流域治理综合布局;集成了“调蓄+混凝+接触氧化+湿地”的合流制溢流(CSO)与初期雨水调蓄治理技术,自主开发了流域水质预警软件,形成了基于河道旁侧处理、CSO处理、污水厂高标准排放及流域水质预警的流域综合治理集成技术整体解决方案,并进行综合示范;在此基础上,提出流域管理机制、流域监测评价体系、运营考核机制、预警机制及公众参与机制等建议,为小流域水环境的长效改善提高支撑。通过集成示范实现十五里河流域国控考核断面主要污染物氨氮消减72.5%,主要水质指标月均值稳定达到地表水Ⅳ类标准。这项技术于2019年7月通过生态环境部科技发展中心技术评估,认为这一成果环境效益和经济效益较为显著,为国内外同类项目提供了技术借鉴,引导了流域治理的技术发展方向,具有良好的市场推广前景。

       这项技术在全国包括内蒙古自治区乌海市海勃湾区凤凰河(北河槽)综合治理项目在内的20余个流域治理项目中得到推广应用,带动流域治理类项目新增合同额60.79亿元。这项技术不仅促进了流域水环境的持续改善,还引导了企业的转型,提升了企业的核心竞争力,引领了以流域为单元的环保服务业的发展。

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