專利名稱：短流程環(huán)溝型改良A2/O除磷脫氮處理系統(tǒng)及其處理工藝

專利權(quán)人：中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司

發(fā)明人：李鵬峰 鄭興燦 孫永利

授權(quán)時(shí)間：2013.04.17

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發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)

（1）短流程環(huán)溝型改良A 2/O高效除磷脫氮工藝系統(tǒng)（見(jiàn)圖1），重點(diǎn)解決出水氮、磷一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)難題，同時(shí)縮短整個(gè)污水處理工藝流程及總水力停留時(shí)間，提高碳源及池容利用率，削減進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)對(duì)出水達(dá)標(biāo)排放的不利影響，增強(qiáng)工藝運(yùn)行調(diào)整靈活性，同時(shí)降低占地面積和運(yùn)行成本。

圖1 短流程環(huán)溝型改良A 2/O高效除磷脫氮工藝流程

（2）采用預(yù)缺氧池、厭氧池和雙溝道環(huán)溝的工藝組合，在生物系統(tǒng)水力停留時(shí)間8h的條件下，實(shí)現(xiàn)了工藝的高效脫氮除磷，較傳統(tǒng)A 2/O工藝節(jié)省水力停留時(shí)間20%以上，相應(yīng)節(jié)省占地20%以上，同時(shí)節(jié)省了相應(yīng)動(dòng)力能耗。

（3）雙溝道氧化溝的內(nèi)溝道虧氧曝氣、外溝道全程曝氣的溶解氧濃度控制模式，使得外溝道實(shí)現(xiàn)了同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化，提高TN的去除效果，降低內(nèi)回流DO，提高碳源的利用率。

（4）雙溝氧化溝的池型構(gòu)造，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的推流式生物池池型構(gòu)造，通過(guò)高倍率的循環(huán)流量、內(nèi)外溝聯(lián)通等方式，在削減進(jìn)水水質(zhì)水量的峰值變化不利影響方面可以起到比較明顯的改進(jìn)作用，克服了傳統(tǒng)A 2/O工藝受進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)影響大的難題。

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應(yīng)用領(lǐng)域和范圍

本發(fā)明專利針對(duì)我國(guó)城市污水系統(tǒng)普遍存在水量波動(dòng)明顯、水質(zhì)濃度變化范圍大、BOD 5/TN比值偏低等特征，重點(diǎn)圍繞工藝脫氮除磷及節(jié)能省地目標(biāo)，工藝流程及相關(guān)理念已在全國(guó)大規(guī)模城鎮(zhèn)污水處理廠的改（擴(kuò)）新建工程中應(yīng)用，可作為一級(jí)A及更高排放標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠的主流工藝選擇，也可拓展應(yīng)用于村鎮(zhèn)污水處理及合流制溢流污染控制領(lǐng)域。

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實(shí)施效果

本發(fā)明專利短流程環(huán)溝型改良A 2/O除磷脫氮工藝系統(tǒng)首用于全國(guó)首座執(zhí)行GB18918—2002一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)錫蘆村污水處理廠（20萬(wàn)m3/d）的提標(biāo)改造工程，基于占地受限、碳源不足等現(xiàn)狀難題，不增加生物池池容的情況下，除磷脫氮能力明顯增強(qiáng)，節(jié)能、降耗、省地效果明顯，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，保障了系統(tǒng)出水一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，為全國(guó)城鎮(zhèn)污水一級(jí)A提標(biāo)改造工作提供了急需的樣板工程、技術(shù)方案選擇和工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。

本發(fā)明專利技術(shù)及其理念已推廣于太湖、淮河、海河等重點(diǎn)流域污水處理廠的提標(biāo)改造工程，總體應(yīng)用規(guī)模超1000萬(wàn)m 3/d，為我國(guó)污水綜合污染物減排做出重要貢獻(xiàn)。近年來(lái)，我國(guó)多地陸續(xù)實(shí)施更加嚴(yán)格地方標(biāo)準(zhǔn)，本專利的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容和理念，如環(huán)溝型設(shè)計(jì)、溶解氧控制、回流污泥反硝化、生物除磷強(qiáng)化、碳源優(yōu)化利用等技術(shù)點(diǎn)也成為高標(biāo)準(zhǔn)污水處理工藝的效能提升、精細(xì)化管理的重要技術(shù)選擇，為我國(guó)污水高標(biāo)準(zhǔn)處理工藝技術(shù)路線選擇提供了重要的技術(shù)支撐。

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產(chǎn)業(yè)化及市場(chǎng)應(yīng)用情況

通過(guò)與無(wú)錫市水務(wù)集團(tuán)有限公司、常州市城市排水有限公司、天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保等水務(wù)企業(yè)、清華大學(xué)、江南大學(xué)等高校、江蘇一環(huán)、青島思普潤(rùn)等企業(yè)開(kāi)展“廠—學(xué)—研—用”一體化研發(fā)合作，以本專利技術(shù)為主流工藝，通過(guò)懸浮填料強(qiáng)化系統(tǒng)硝化功能、后置缺氧好氧區(qū)強(qiáng)化脫氮、好氧區(qū)耦合消氧區(qū)設(shè)置等效能提升措施，不斷完善和拓展本專利技術(shù)的集成功能、應(yīng)用范圍和處理效能，形成基于 短流程環(huán)溝型改良A 2/O除磷脫氮工藝技術(shù)的多點(diǎn)進(jìn)水回流污泥反硝化環(huán)溝型/多級(jí)改良A2/O除磷脫氮工藝系統(tǒng)（見(jiàn)圖2）。

圖2 多點(diǎn)進(jìn)水回流污泥反硝化環(huán)溝型/多級(jí)改良A 2/O除磷脫氮工藝系統(tǒng)

近年來(lái)，本專利研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)工程應(yīng)用研究和工藝技術(shù)優(yōu)化迭代，結(jié)合專利申請(qǐng)、論文發(fā)表、學(xué)術(shù)會(huì)議主題報(bào)告、廠長(zhǎng)QQ群、微信公眾號(hào)推送、指南指引發(fā)布、標(biāo)準(zhǔn)制修訂、宣貫會(huì)等多種成果宣傳，目前短流程環(huán)溝型改良A 2/O除磷脫氮處理系統(tǒng)及其處理工藝已得到行業(yè)專家和技術(shù)人員廣泛關(guān)注和高度認(rèn)可，已被江蘇省住建廳、廣東省住建廳、常州市城市排水有限公司等水務(wù)管理部門和天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保、無(wú)錫水務(wù)集團(tuán)有限公司、濟(jì)寧中山公用水務(wù)有限公司、唐山海港開(kāi)發(fā)區(qū)水務(wù)有限公司、北京興水水務(wù)有限責(zé)任公司等行業(yè)內(nèi)知名水務(wù)運(yùn)營(yíng)公司普遍認(rèn)可和廣泛采納，相關(guān)技術(shù)內(nèi)容編入《江蘇省太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠DB 32/1072提標(biāo)技術(shù)指引》、《廣東省城鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)施提標(biāo)建設(shè)技術(shù)指引》等，已成為我國(guó)城鎮(zhèn)污水高標(biāo)準(zhǔn)處理及再生利用的主流工藝流程，在數(shù)百座污水處理工程中得到推廣應(yīng)用。

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技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）隨著我國(guó)各地實(shí)施更加嚴(yán)格的氮磷排放標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)水量波動(dòng)明顯、碳源不足、池容受限、冬季低水溫等達(dá)標(biāo)影響因素越發(fā)突出，嚴(yán)重制約污水工藝效能的提升和達(dá)標(biāo)穩(wěn)定性，本專利技術(shù)在強(qiáng)化脫氮除磷、溶解氧控制、節(jié)能省地方面優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)具有較好的功能區(qū)融合度，與單元強(qiáng)化技術(shù)的結(jié)合能力較強(qiáng)，可通過(guò)不斷功能耦合和技術(shù)迭代提升其應(yīng)用范圍和處理效能。

（2）本專利技術(shù)涉及的環(huán)溝型改造、多點(diǎn)進(jìn)水設(shè)置、虧氧曝氣及內(nèi)回流DO控制、耦合生物、化學(xué)除磷等技術(shù)是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上的創(chuàng)新改進(jìn)和優(yōu)化耦合，既可將傳統(tǒng)工藝進(jìn)行簡(jiǎn)單改造實(shí)現(xiàn)功能提升，又可在新建工程中直接采用，具有適應(yīng)范圍廣、針對(duì)性強(qiáng)、技術(shù)延續(xù)性好、后續(xù)技術(shù)耦合能力大等特征。

（3）本專利技術(shù)以池型構(gòu)造優(yōu)化與功能區(qū)優(yōu)化組合為核心，通過(guò)水力流態(tài)控制、功能區(qū)強(qiáng)化與耦合、精細(xì)化運(yùn)行管理技術(shù)等優(yōu)化措施，綜合實(shí)現(xiàn)脫氮除磷功能強(qiáng)化、碳源利用優(yōu)化、池容利用率提升等功能，與實(shí)際工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維的結(jié)合度較好，可操作性較強(qiáng)。

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專利運(yùn)用及保護(hù)

通過(guò)與無(wú)錫市水務(wù)集團(tuán)有限公司開(kāi)展“廠—學(xué)—研—用”模式研發(fā)合作， 將本發(fā)明專利短流程環(huán)溝型改良A 2/O除磷脫氮處理系統(tǒng)及其處理工藝率先示范應(yīng)用于太湖流域典型污水處理工程無(wú)錫市蘆村污水處理廠提標(biāo)建設(shè)工程（30萬(wàn)m3/d），并以此為樣板和技術(shù)驗(yàn)證案例，推廣應(yīng)用于我國(guó)不同地域的數(shù)百座城鎮(zhèn)污水處理提標(biāo)建設(shè)工程。

為保護(hù)本發(fā)明專利技術(shù)，同期申請(qǐng)了實(shí)用新型專利，并申請(qǐng)了相關(guān)專利，對(duì)短流程環(huán)溝型改良A 2O除磷脫氮系統(tǒng)及處理工藝方法予以保護(hù)，相關(guān)專利申請(qǐng)信息見(jiàn)表1。

表1 基于專利保護(hù)的系列相關(guān)專利申請(qǐng)信息

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效益分析

（1）經(jīng)多年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究、工程應(yīng)用實(shí)踐和持續(xù)改進(jìn)提升，以 本發(fā)明專利相關(guān)成果為核心構(gòu)建了城鎮(zhèn)污水深度除磷脫氮理論與工程技術(shù)體系，為工程設(shè)計(jì)建設(shè)和運(yùn)行管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，得到行業(yè)管理部門、從業(yè)機(jī)構(gòu)和專家的一致認(rèn)可和高度好評(píng)，為我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)重大升級(jí)做出了突出貢獻(xiàn)。

（2） 以本發(fā)明專利相關(guān)成果為核心的技術(shù)體系應(yīng)用的污水處理工程單位能耗較全國(guó)平均水平降低10%以上，化學(xué)藥劑和碳源節(jié)省25%以上；池容利用率提高30%以上，絕大部分提標(biāo)改造工程原地完成，未新增占地，實(shí)現(xiàn)不停水條件下升級(jí)改造，節(jié)地節(jié)能降耗成效顯著。

（3）本發(fā)明專利相關(guān)成果通過(guò)舉辦技術(shù)培訓(xùn)與專題研討、組織工程項(xiàng)目參觀學(xué)習(xí)、設(shè)備產(chǎn)品展示等方式，全面推進(jìn)項(xiàng)目成果的交流、宣傳和推廣，為全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、運(yùn)行管理、問(wèn)題診斷、效能評(píng)估、行業(yè)監(jiān)管、標(biāo)準(zhǔn)制修訂提供了理論指導(dǎo)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)方法，強(qiáng)力推動(dòng)了我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)的跨越式創(chuàng)新發(fā)展

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應(yīng)用前景

本發(fā)明專利創(chuàng)新提出針對(duì)我國(guó)城市污水系統(tǒng)普遍存在水量波動(dòng)明顯、水質(zhì)濃度變化范圍大、SS/BOD 5比值偏高、BOD 5/TN比值偏低等特點(diǎn)，以短流程環(huán)溝型改良A2/O高效除磷脫氮工藝系統(tǒng)為核心的改進(jìn)型污水除磷脫氮工藝流程，重點(diǎn)解決出水氮、磷、COD等水質(zhì)指標(biāo)的一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)問(wèn)題，通過(guò)全流程的曝氣系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)的綜合節(jié)能措施研究，結(jié)合中試及生產(chǎn)性試驗(yàn)總結(jié)分析，提出改進(jìn)的污水生物除磷脫氮工藝流程及工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工藝運(yùn)行參數(shù)與工程技術(shù)措施。運(yùn)行實(shí)踐表明，在低碳氮比進(jìn)水條件下，短流程環(huán)溝型改良A 2O除磷脫氮系統(tǒng)及處理工藝除磷脫氮效果良好，并且易于工程實(shí)施、工程投資低，為城鎮(zhèn)污水處理廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)方面取得了良好的工程應(yīng)用效果，相關(guān)技術(shù)適用于我國(guó)一級(jí)A及更高排放標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠的改擴(kuò)新建。隨著后續(xù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂和指南指引編制，推廣應(yīng)用前景將更加廣闊。

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獲獎(jiǎng)情況

本發(fā)明專利技術(shù)作為科技獎(jiǎng)申報(bào)的核心成果獲得相關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)如下：

（1）“城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)及節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)”，獲2013年華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)委員會(huì)；

（2）“津沽污水處理廠工程（紀(jì)莊子污水處理廠遷建）”，獲2017年度全國(guó)優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)獎(jiǎng)優(yōu)秀市政公用工程給水排水工程（含固廢）一等獎(jiǎng)，中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)；

（3）“無(wú)錫市蘆村污水處理廠升級(jí)改造工程”，獲2011年度全國(guó)優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)獎(jiǎng)市政公用工程一等獎(jiǎng)，中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)。

（4）“無(wú)錫市蘆村污水處理廠升級(jí)改造工程”，獲2010年度天津市“海河杯”優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)市政公用工程一等獎(jiǎng)，天津市勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)。

「 獲獎(jiǎng)證書(shū)」

編輯：衣春敏 王曉宇

制作：文 凱

審核：李德強(qiáng)