项目名称：多模式可变AAO-MBR强化脱氮除磷技术
- 同济大学
- 上海市杨浦区四平路1239号同济大学
- 200092
- 王雪野
- 18817366695
| 姓名 |
王志伟 |
电话 |
021-65980400 |
电子邮件 |
zzwang@tongji.edu.cn |
| 区号 |
021 |
邮编 |
200092 |
通信地址 |
上海市杨浦区四平路1239 号同济大学 |
| 专利类型 |
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专利状态 |
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| 申请号 |
授权日期 |
授权专利号 |
| CN201010148368.4 |
2011-11-16 |
ZL 2010 1 0148368.4 |
多模式可变AAO-MBR强化脱氮除磷技术是一项能够根据进水水质变化，通过鼓风机、推流设备、阀门和泵等自动控制，在一个工程构筑物内实现多种处理模式灵活切换的新型膜法污水处理工艺。该工艺可有效应对季节变化、水质水量波动以及强冲击负荷等因素对污水处理系统造成的冲击，强化复杂水质条件下的污水脱氮除磷效果，占地面积小，出水水质稳定。
污水经预处理后进入多模式可变AAO-MBR强化脱氮除磷设施，经厌氧/缺氧/好氧区的多模式可变组合实现有机物和氮磷污染物的强化去除，混合液在MBR膜池内实现泥水分离，膜出水进行回用或排放。在实际运行中，该工艺根据进水水质水量情况及处理要求，可通过人工或自动开启和关闭不同处理单元内的潜水推进器和曝气装置，并控制回流泵和阀门调控混合液回流去向及流量，实现厌氧/缺氧/好氧区的比例灵活调控，使该污水处理工艺可在厌氧/缺氧/好氧-膜生物反应器（Ap/An/O-MBR）、缺氧/厌氧/好氧-膜生物反应器（An/Ap/O-MBR）、缺氧/好氧-膜生物反应器（An/O-MBR）、厌氧/好氧-膜生物反应器（Ap/O-MBR）等多种处理模式间进行弹性变换（如图3所示），分别实现高碳氮比污水的强化脱氮除磷、低碳氮比污水的强化脱氮除磷、强化脱氮、强化除磷等不同工艺目的。同时，该工艺根据进水碳氮比例及脱氮要求，可控制进水分配渠至各单元的阀门开启情况，使进水按不同比例流至厌氧区和缺氧区，实现进水碳源的灵活分配，提高污水中碳源利用效率，进一步减少对外加碳源的需求量。MBR膜组件凭借高效的固液分离效率，可提高系统内污泥浓度，防止功能微生物流失，促进长世代周期的脱氮除磷功能菌富集，膜分离过程可有效拦截悬浮物、微生物和胶体，保证出水水质稳定、优良，无需设置二沉池等泥水分离设施，节约占地面积。
该工艺适用于进水化学需氧量（COD） 150～600 mg/L，五日生化需氧量（BOD5） 100～400 mg/L，悬浮颗粒物（SS） 60～600 mg/L，总氮（TN） 30～80 mg/L，氨氮 25～70 mg/L，总磷（TP） 5～15 mg/L的条件，可实现出水COD ≤ 50 mg/L，BOD5 ≤ 10 mg/L，TN ≤ 15 mg/L，氨氮 ≤ 5 mg/L，TP≤ 0.5 mg/L。
综上，该工艺具有复杂水质条件适应性强、抗冲击能力强、碳源利用率高、脱氮除磷效果好、易实现过程智能控制的技术特点，适用于城镇污水处理厂升级改造、农村生活污水处理、工业废水处理等，具有良好的应用前景。
创新点一：通过功能区动态调整，实现了多模式脱氮除磷的灵活控制，构建单一构筑物内的高弹性污水脱氮除磷系统
针对传统污水处理系统（如AAO、AO等）适应性差、抗冲击能力不足、升级改造难等瓶颈问题，在单一工程构筑物内，利用潜水推进装置、曝气系统自动控制实现多种处理模式灵活切换，依据实时进水水质水量情况及处理要求，使处理系统在Ap/An/O-MBR、An/Ap/O-MBR、An/O-MBR、Ap/O-MBR模式间变换，实现高弹性污水处理和强化脱氮除磷。
创新点二：通过多点进水和模式变换实现碳源灵活分配，构建低外加碳源依赖性的低碳高效污水脱氮除磷系统
针对传统污水处理系统（如AAO、AO等）反硝化过程对外加碳源依赖性强的技术问题，通过多点进水使部分污水直接流入缺氧单元，或通过处理模式变换使缺氧单元前置于厌氧单元，实现碳源灵活分配，优先供给碳源需求高的反硝化过程，以最大化进水碳源利用效率并降低外加碳源的需求，构建低外加碳源依赖性的低碳高效污水脱氮除磷系统。
创新点三：通过膜分离和HRT、SRT独立控制，实现功能菌富集和强化污水处理
针对传统污水处理系统（如AAO、AO等）水力停留时间（HRT）、污泥停留时间（SRT）无法独立控制且功能微生物随洗出而从系统流失的风险高的技术问题，凭借膜分离的高效固液分离效率，防止功能微生物流失，实现SRT、HRT独立控制，促进长世代周期的脱氮除磷功能菌富集，实现污水强化有机物削减和高效脱氮除磷。
多模式可变AAO-MBR强化脱氮除磷技术近年来内已在中欧国际工商学院再生水回用工程（180 m3/d）、北京国贸三期中水站升级改及中水深度处理改造工程（670 m3/d）等多个实际工程中得到应用，成功实现了生活污水、污泥脱水液、垃圾渗滤液等多种类污水处理。在应用项目中，多模式可变AAO-MBR系统运行情况良好，出水水质稳定达标，产水经一定深度处理即能实现安全、稳定的中水回用，减污降碳效果明显，具有显著的经济、社会和环境效益。
经济效益：通过创新的多模式可变设计，本技术能根据进水水质、水量自动在多种模式间变换，更好地应对季节变化、水质水量波动以及强冲击负荷等因素对生物处理单元造成的冲击，提升处理效能，降低处理成本与碳排放量。本技术处理单位污水的综合能耗成本为0.29 元/m3，物耗成本为0.32 元/m3，人工成本为0.37 元/m3，设备折旧费为1.22 元/m3，膜组件更换费0.3 元/m3。出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，出水可作为再生水、生态补水等进行资源化利用，每单位中水回用的收益为4.90元/m3，补偿运行成本后，总计可产生综合收益约2.67 元/m3，经济效益显著。
社会效益：本技术聚焦我国目前生态文明建设的需求，针对当前传统的生物法在脱氮除磷方面的难题，通过原有工艺结构的改变，创新性提出能根据进水水质水量动态调整功能区划分并灵活分配进水碳源的脱氮除磷工艺，解决城镇污水出水氮磷难以稳定达标导致的水体富营养化风险，符合《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》（发改环资[2021]827号）和《中共中央 国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》关于城镇污水处理设施补齐重点领域短板弱项和防控水体富营养化方面的要求。本技术具有系统性、可实施性和普适性，能在提高水环境质量、节约能源资源中起到关键作用，可有效地缓解城镇区域及重要水源的水体富营养化问题，使水源地水质得到有效改善，保障居民用水安全与城市水生态环境健康，社会效益显著。
环境效益：本技术与传统AAO工艺相比，累计碳减排量为0.1906 kgCO2/m3，减碳效果明显。本技术具有更好的脱氮效果，N2O排放增加所导致的直接碳排增加量为0.101 kgCO2/m3。为满足多种模式调节，电耗略微增加，对应的碳排放增加量为0.0669 kgCO2/m3，乙酸钠以及聚合氯化铝使用量降低造成的碳减排量分别为0.1494 kgCO2/m3和0.1404 kgCO2/m3，MBR单元膜清洗消耗NaClO对应的碳排放量为0.0153 kgCO2/m3。MBR出水用作中水回用可替代常规水源消耗，对应碳减排量达0.084 kgCO2/m3。本技术减碳效果明显，同时出水平均水质相较于传统AAO工艺显著提升，环境效益显著。
