今日，應(yīng)用思普潤(rùn)MBBR4.0技術(shù)的“煙臺(tái)辛安河污水廠BFM工藝技術(shù)改造工程項(xiàng)目”成功入選《2023年度中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)典型工程項(xiàng)目案例遴選入庫(kù)名單》。

01

山東煙臺(tái)辛安河項(xiàng)目基本情況及運(yùn)行效果

01.基本情況

煙臺(tái)市辛安河污水處理廠設(shè)計(jì)處理規(guī)模12萬(wàn)m3/d，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。伴隨城市高速發(fā)展，污水廠已滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行，影響出水穩(wěn)定性。2021年，實(shí)施煙臺(tái)辛安河污水處理廠技術(shù)改造工程項(xiàng)目，新建1萬(wàn)m3/d污水處理設(shè)施，以減輕現(xiàn)有污水線運(yùn)行壓力。新建設(shè)施面臨高標(biāo)準(zhǔn)(TN<5mg/L)和缺地(可用地1417.25m2)兩大難題，傳統(tǒng)的活性污泥工藝難以滿足要求。最終采用青島思普潤(rùn)水處理股份有限公司自主研發(fā)的生物集效工藝(BFM)實(shí)施，以短流程連續(xù)流生物膜工藝實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)流程活性污泥工藝的替代和顛覆。

項(xiàng)目采用基于高負(fù)荷生物膜法的集約型裝配式方式建設(shè)，用時(shí)29d完成施工，達(dá)到通水要求。基于BFM工藝高效的脫氮除磷效果，核心生化段停留時(shí)間僅為10.75h，較同廠活性污泥工藝降低50%以上。生化段噸水占地僅為0.06m2/(m3·d-1)，各構(gòu)筑物布置靈活緊湊，實(shí)現(xiàn)了廠內(nèi)土地資源的存量挖潛。BFM工藝出水無(wú)需其他深度處理單元，經(jīng)紫外消毒后即可實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)外排，出水穩(wěn)定優(yōu)于設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目配套思普潤(rùn)自主研發(fā)的智水優(yōu)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)短流程工藝智能控制和功能菌群定向調(diào)控，達(dá)到了節(jié)能降耗和智慧運(yùn)維的目的。

圖1.辛安河BFM項(xiàng)目實(shí)景圖

02.運(yùn)行效果

煙臺(tái)辛安河BFM項(xiàng)目基于生物膜高負(fù)荷性能實(shí)現(xiàn)了高效的脫氮除磷效果，出水氨氮≤0.5mg/L，TN<5mg/L(均值≤2mg/L)、TP≤0.1mg/L，冬季低溫條件下出水依然穩(wěn)定優(yōu)于設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目構(gòu)建了“異養(yǎng)反硝化-自養(yǎng)厭氧氨氧化-同步硝化反硝化”的多途徑脫氮體系，實(shí)現(xiàn)了敏感型厭氧氨氧化菌的高效富集，相對(duì)豐度接近6%，厭氧氨氧化脫氮貢獻(xiàn)率長(zhǎng)期且穩(wěn)定超過(guò)25%;好氧區(qū)基于生物膜分層分布特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)反硝化菌富集，同步硝化反硝化脫氮貢獻(xiàn)率達(dá)15%以上，降低了傳統(tǒng)單一脫氮路徑對(duì)于碳源的需求，噸水直接運(yùn)行費(fèi)用降低0.2元/m3以上。智水優(yōu)控系統(tǒng)的加載保障了短流程下運(yùn)行調(diào)控的快速響應(yīng)和厭氧氨氧化菌的精準(zhǔn)控制，破除了主流自養(yǎng)脫氮工藝應(yīng)用壁壘，在高標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳。

圖2.辛安河BFM項(xiàng)目功能菌相對(duì)豐度及懸浮載體掛膜情況

圖3.辛安河BFM多途徑脫氮效果

02

山東煙臺(tái)辛安河項(xiàng)目工藝技術(shù)特點(diǎn)

01.集約高效

突破了微生物的富集與分離技術(shù)，構(gòu)建了基于流化床生物膜法的高效脫氮除磷工藝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生物膜法對(duì)于活性污泥法的替代，提升了污水處理生化效率，降低了污水處理設(shè)施用地，較傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)約 70%的土地占用，是城市建設(shè)用地從增量擴(kuò)張到存量挖潛關(guān)鍵轉(zhuǎn)變的核心所在。出水滿足國(guó)內(nèi)最嚴(yán)格污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，可耐受長(zhǎng)時(shí)150%，短時(shí) 200%的負(fù)荷沖擊，實(shí)現(xiàn)工藝穩(wěn)定運(yùn)行，助力水環(huán)境生態(tài)恢復(fù);

02.綠色低碳

實(shí)現(xiàn)了功能菌定向篩選與高效富集，構(gòu)建“異養(yǎng)反硝化-自養(yǎng)厭氧氨氧化-同步硝化反硝化”多途徑協(xié)同脫氮系統(tǒng)，厭氧氨氧化菌相對(duì)豐度達(dá)1.5%以上，是已有報(bào)道的10倍以上，厭氧氨氧化脫氮貢獻(xiàn)率長(zhǎng)期穩(wěn)定大于25%，同步硝化反硝化脫氮貢獻(xiàn)率大于15%，降低了運(yùn)行費(fèi)用。建立了多種流化池型和流態(tài)控制方法，開發(fā)了高效流化裝備，好氧降低10%-20%，攪拌降低50%-75%，同步實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。

03.智慧智能

開發(fā)了基于“數(shù)據(jù)清洗-AI智能控制-全要素智慧管理”的智水優(yōu)控云平臺(tái)，構(gòu)建了儀表異常值檢測(cè)及軟測(cè)量模型，解決了污水廠儀表設(shè)備投資受限、準(zhǔn)確度低等難題;研發(fā)了“前后饋+AI智能算法引擎”的加藥-曝氣-回流全系統(tǒng)控制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于敏感型厭氧氨氧化菌的精準(zhǔn)控制和短流程下調(diào)控的快速響應(yīng);開發(fā)了集水線智能控制、水廠虛擬巡檢、設(shè)備全生命周期維護(hù)、多渠道預(yù)警報(bào)警于一體的智慧運(yùn)管平臺(tái)，解放了運(yùn)營(yíng)人員人力投入。

圖4. BFM智水優(yōu)控智慧運(yùn)維平臺(tái)

BFM工藝降低了 70%的土地占用，30%的碳排放，實(shí)現(xiàn)了100%的智慧管理。該工藝于2021年通過(guò)住建部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心組織的院士專家組鑒定達(dá)到“國(guó)際領(lǐng)先”水平，同年入選“科創(chuàng)中國(guó)”先導(dǎo)技術(shù)榜，獲2022年度全國(guó)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽領(lǐng)域賽優(yōu)秀獎(jiǎng)、山東省建設(shè)科技創(chuàng)新成果競(jìng)賽一等獎(jiǎng)等榮譽(yù)，入選山東省首臺(tái)(套)技術(shù)裝備，獲專利密集型產(chǎn)品備案認(rèn)定。

圖5. BFM獲得榮譽(yù)及獎(jiǎng)勵(lì)