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一、技術(shù)簡介
適用范圍
(1)適用于城鎮(zhèn)生活污水處理領(lǐng)域
HPB技術(shù)可與氧化溝、AAO等常規(guī)工藝進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。目前已與大型水務(wù)公司開展工程化合作，成功應(yīng)用于大、中、小型城鎮(zhèn)污水處理廠新建、提標(biāo)擴(kuò)容項目。
(2)適用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理領(lǐng)域
HPB技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理一體化設(shè)備開發(fā)、可根據(jù)項目不同規(guī)模大小和出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量身定制。同時，運行和維護(hù)簡單，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性好。
(3)適用于工業(yè)污水生化處理等領(lǐng)域
目前正在升級和開發(fā)新的復(fù)合粉末載體，以提高污水生化處理效率，且針對食品廢水、印染廢水、制藥廢水、造紙廢水等不同類型的工業(yè)污水開展了小試研究，已取得了階段性研究成果，后期將在相關(guān)領(lǐng)域開展工程化應(yīng)用。
技術(shù)原理
基于污水生物處理的技術(shù)原理，通過向生化池中投加復(fù)合粉末載體，提高生物池混合液濃度的同時，構(gòu)建了懸浮生長和附著生長“雙泥”共生的微生物系統(tǒng)；并通過污泥濃縮分離單元(Concentrated Unit)、復(fù)合粉末載體回收單元(Recycled Unit)，實現(xiàn)了雙泥齡，強(qiáng)化了生物脫氮除磷效率。
工藝路線
AOO工藝與HPB技術(shù)結(jié)合示意圖
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
1、《湖南省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ43/T 370-2021)
2、《高濃度復(fù)合粉末載體生物流化床技術(shù)規(guī)范》(T/CMIF 147-2021)
3、《綠色設(shè)計產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范 水處理用復(fù)合粉末載體》(T/CSTE 0010-2021)
4、《綠色設(shè)計產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范 生物載體分離回收系統(tǒng)》 (T/HPAESRCU 0012-2021)
應(yīng)用效果
以某項目19萬噸/天實際運行數(shù)據(jù)為例，改造前，出水水質(zhì)達(dá)到國標(biāo)一級A。采用HPB技術(shù)改造后，在進(jìn)水污染負(fù)荷較同期明顯升高的情況下，各項出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)湖南省地標(biāo)一級標(biāo)準(zhǔn)(準(zhǔn)IV類)，污染物去除率較改造前明顯提升，其中TN去除率由原62.1%提高至69.2%。
技術(shù)特點
1、創(chuàng)新性
HPB技術(shù)屬于復(fù)合生物反應(yīng)器(IFAS)的一種，但與常規(guī)的復(fù)合生物反應(yīng)器相比具有較大的創(chuàng)新，其主要創(chuàng)新點如下：
一是采用微米級復(fù)合粉末載體，其作用如下：
(1)可隨活性污泥全過程流化、回流等，無需設(shè)置專用的攔截與防護(hù)設(shè)施，不存在填料泄漏問題。
(2)良好的可流化特性，輔以全流程機(jī)械攪拌，提升傳質(zhì)效率，加快生化反應(yīng)速率。
(3)與現(xiàn)有各種生物載體相比，復(fù)合粉末載體具有更大的比表面積，單位容積生物量更高，應(yīng)對進(jìn)水的水量、水質(zhì)大幅波動變化的能力更強(qiáng)。
(4)可與AAO、氧化溝、SBR(包含其改良工藝)等多種活性污泥法聯(lián)用，強(qiáng)化處理效果。
二是配備生物載體分離回收系統(tǒng)，其作用如下：
(1)將附著微生物的復(fù)合粉末載體回收利用，在“雙泥法”的基礎(chǔ)上實現(xiàn)“雙泥齡”，同步提高脫氮除磷效果。
(2)將大部分載體回收重復(fù)利用，可大幅減少載體補充量，降低運行成本。
2、先進(jìn)性
HPB技術(shù)較傳統(tǒng)污水生物處理技術(shù)，具有“三省、三高”的先進(jìn)性：
(1)省投資：相較傳統(tǒng)工藝，提標(biāo)擴(kuò)建項目投資可節(jié)省30%以上，新建項目投資可節(jié)省10%～20%以上。
(2)省用地：無需新增用地。將現(xiàn)狀生化池(氧化溝、AAO 等活性污泥工藝均可)改造為HPB生化池，可實現(xiàn)原池處理能力翻倍；新建HPB生化池用地僅為傳統(tǒng)活性污泥法的1/3~1/2；大大提高了土地資源利用率。
(3)省工期：相較傳統(tǒng)工藝，提標(biāo)擴(kuò)建項目建設(shè)工期可縮短30%以上，新建項目建設(shè)工期可縮短10%以上。
(4)高標(biāo)準(zhǔn)：二沉池出水COD、NH3-N和TN可穩(wěn)定達(dá)到地表水準(zhǔn)IV類標(biāo)準(zhǔn)，后端深度處理僅需強(qiáng)化TP和SS的去除，即可使整體水質(zhì)達(dá)到準(zhǔn)IV類標(biāo)準(zhǔn)，無需增設(shè)反硝化濾池等設(shè)施進(jìn)一步脫氮。
(5)高效率：構(gòu)建了獨特的流化態(tài)雙泥共生微生物系統(tǒng)，在傳統(tǒng)活性污泥法基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了容積負(fù)荷翻倍；采用獨有的載體回收系統(tǒng)，實現(xiàn)了雙泥齡，長泥齡微生物強(qiáng)化脫氮，短泥齡微生物強(qiáng)化除磷，大幅提高系統(tǒng)脫氮除磷效果。
(6)高保障：雙泥系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)水量、水質(zhì)在較大范圍內(nèi)波動，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；改造無需改動土建，可實現(xiàn)不停產(chǎn)改造，新建采用單元式獨立操作，可實現(xiàn)不停產(chǎn)檢修，為污水處理廠的穩(wěn)定運行提供了可靠保障。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
長沙市新開鋪污水廠二期改擴(kuò)建工程
案例簡介
(1)項目簡況
業(yè)主單位：長沙市排水有限責(zé)任公司
建設(shè)地點：湖南省長沙市新開鋪污水處理廠廠內(nèi)
現(xiàn)狀規(guī)模：10.0×104 m3/d
改擴(kuò)建規(guī)模：19.0×104 m3/d(Kz=1.3)
現(xiàn)狀排放標(biāo)準(zhǔn)：《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn)：《湖南省城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB43/T 1546-2018)一級標(biāo)準(zhǔn)
(2)項目需求
新開鋪水質(zhì)凈化廠二期改擴(kuò)建工程擬將現(xiàn)狀規(guī)模10×104m3/d擴(kuò)建至19×104m3/d，出水水質(zhì)由國標(biāo)一級A標(biāo)準(zhǔn)提升至湖南省地標(biāo)一級標(biāo)準(zhǔn)。原設(shè)計在廠區(qū)東側(cè)新征用地約94畝進(jìn)行提標(biāo)擴(kuò)建，總投資約12億元。
由于項目征地拆遷成本過高，拆遷周期過長，原方案不宜繼續(xù)實施。為此，業(yè)主提出尋找其他不征地工藝方案，在現(xiàn)有污水廠內(nèi)部挖潛改造，來實現(xiàn)二期提標(biāo)擴(kuò)建的目標(biāo)。
(3)解決方案
經(jīng)過多方查找與比選，同時在中試與生產(chǎn)性試驗取得成功的基礎(chǔ)上，最終確定采用HPB工藝。該技術(shù)在原廠范圍內(nèi)即可完成提標(biāo)擴(kuò)建工作，無需另外征地，實現(xiàn)產(chǎn)能翻倍、水質(zhì)提升的目標(biāo)，且能夠?qū)崿F(xiàn)不停產(chǎn)改造，總投資約3.52億元。投資金額、運行成本、建設(shè)周期等均大幅降低。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
出水執(zhí)行《湖南省城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB43/T 1546-2018一級標(biāo)準(zhǔn)
業(yè)主單位
長沙市排水有限責(zé)任公司
投運時間
單組運行(設(shè)計規(guī)模10萬m3/d)：2019年9月；
兩組運行(設(shè)計規(guī)模19萬m3/d)：2022年1月。
工藝流程
工藝流程
運行情況
采用該工藝后出水水質(zhì)可達(dá)到《湖南省城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB43/T 1546-2018)一級標(biāo)準(zhǔn)(其中主要污染指標(biāo)限值為：化學(xué)需氧量(COD)≤ 30 mg/L、氨氮(NH3-N)≤ 1.5 mg/L、總氮(TN)≤ 10 mg/L、總磷(TP)≤ 0.3 mg/L)，其中二沉池出水中COD、NH3-N和TN可滿足設(shè)計出水要求，后端僅需考慮TP和SS的去除效果。
1)處理水量
改造后單池(原處理能力5.0萬噸/天)平均處理水量10.94萬噸每天，峰值達(dá)16.6萬噸/天，生化池停留時間不足3h，仍可保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。這說明HPB技術(shù)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)水量在較大范圍內(nèi)波動。
2)水質(zhì)分析
HPB技術(shù)在同一生化單元構(gòu)建了懸浮生長和固定附著生長“雙泥”共生的系統(tǒng)，既有活性污泥法的控制靈活性，又有生物膜法的抗沖擊負(fù)荷能力，能夠適應(yīng)水量、水質(zhì)在較大范圍內(nèi)波動，兼具活性污泥法和生物膜的雙重優(yōu)點。運行期間，系統(tǒng)整體進(jìn)水水質(zhì)波動較大，但出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到湖南地標(biāo)一級標(biāo)準(zhǔn)，說明HPB技術(shù)對水質(zhì)變化適應(yīng)性好，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，大幅提高了穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的安全性。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
(1)污水處理廠建設(shè)期碳減排分析
采用HPB技術(shù)可實現(xiàn)生化池處理能力翻倍。對于擴(kuò)建項目，可不建生化池；對于新建項目可減小生化池池容，該技術(shù)大幅減少了污水廠新建或改擴(kuò)建項目建設(shè)過程中碳排放量。
(2)污水廠運營期能源型碳減排分析
采用HPB技術(shù)在污水處理廠同等出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，能減少約20%除磷及脫水藥劑投加量，可減少甚至無需投加碳源，有效減少了能源型碳排放。
(3)污水廠運營期逸散性碳減排分析
經(jīng)測算，HPB-AAO工藝與傳統(tǒng)AAO工藝碳排放對比，去除每噸COD碳排放量可減少3.2噸，單位碳排放量僅為傳統(tǒng)AAO工藝的56.52%，大幅提升了碳減排水平。
(4)HPB技術(shù)提升污泥碳減排效率分析
采用HPB技術(shù)不僅可提高污水處理效率，還可提高脫水污泥中有機(jī)質(zhì)含量10%左右，由此提高了“厭氧消化”過程中的甲烷產(chǎn)率，不僅提升了污泥資源化回收利用的價值，還提升了污泥碳減排效率。
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |高濃度復(fù)合粉末載體生物流化床技術(shù)
