绿色大视野周刊2022年8月4日
绿色大视野周刊
2022年8月4日
BFBR生物膜法水净化技术
三相接触氧化A/0塔
低碳生物转盘污水处理技术
高难度、难降解工业废水处理
本期开始介绍中国生产力促进中心协会绿色生产力委员会委员单位“双绿”技术。
“双绿”即绿色生产力和绿色人民币评价标准。绿色生产力强调科技创新，减污降碳；绿色人民币强调效益突出，生态惠民。
本期展示深圳地大环境科技有限公司BFBR立体生态水处理技术、浙江海河环境科技有限公司三相接触氧化A/O塔技术、开翼（北京）环境技术有限公司低碳生物转盘污水处理技术、深圳瑞新达新能源科技有限公司高浓度、难降解工业废水处理技术共四项委员单位专有技术。
简介
深圳地大环境科技有限公司BFBR立体生态水处理技术由匈牙利István Kenyeres先生发明，2007年引进中国，由深圳团队负责落地验证、实施。经过十几年不断拓展和持续改进，捆绑自主知识产权6项发明专利耦合形成，成为最适合中国污水特性且技术先进的悬挂式固定床生物膜法水净化技术。
自2008年第一个500吨/天的项目开始，已经在国内外完成近50多个工程项目，建设规模由50吨/天到10万吨/天不等。
2014年完成的河源市区城南污水处理厂升级改造项目，由一级B直接提升至地表Ⅲ类水（表一24项指标考核），开创了业内实现高标准排放要求对应性技术升级改造的先河。
截至当下，已经由引进初期专业用于生活污水处理的技术逐步提升为针对工业类有机废水（含工业园区）实现满足高标准排放要求的升级技术。并且，应用企业自有标准的多维度立体填料目前已经有四种共7个规格，全部实现国内生产。
2016年3月本技术获得世界绿色设计组织颁发的“绿色设计国际贡献奖（中国）”称号。
2017年6月本技术作为南京6.5环境日中河长智库论坛上被列为水处理首推技术。
2018年5月被列为中国环境学会及中国环境科学研究院科技成果推广示范平台水治理依托技术和单位。
2020年1月本技术入选中国“绿色生产力种子技术”，同时获得中国国家“一带一路”绿色领跑者技术奖杯。
2021年6月 取得国家科委年度 科学技术成果鉴定证书。
绿色生产力
BFBR生物膜法水净化技术工艺流程图
该技术的突出优势及特点：
（1）硝化反硝化效果佳，其中氨氮去除率大于 99%、总氮去除率大于 90%。
（2）专业动态模型软件辅助设计。BFBR 技术在现有水处理模型基础上，采用自行研究开发专有的模型软件和流态优化模型软件进行计算和辅助设计，确保设计参数选取的科学性。
（3）采用非均匀曝气，合理分区分段，降低能耗，给予不同生物不同生存空间。
（4）专利填料寿命长易维护。
（5）实现污泥源头减量（泥龄长达45-60天），及系统自带一体化无动力除臭装置，降低污泥处置成本的同时，污水处理系统处于无臭味运行常态。
（6）冬季保温效果好，出水水质受气候变化影响小。处理系统采用全封闭方式，延缓反应池内热量的散发，维持生物膜法污水处理所需的合适温度，进水本身涵有的热量、反应热和曝气空气涵有热量均得到充分利用，因此无论在北方及南方冬季其污染物去除效率高。
（7）生态景观环境优美，不受邻避效应限制，解决处理厂选址困难，建成后具备生态景观园林化等特点，真正实现人、自然和污水处理厂的和谐。
（8）工程投资合理，占地面积较小，生化反应单元生物膜上污泥浓度高，构筑物容积小，节约土建投资。该技术可采用全地下或半地下设置，相应减少工程占地面积。工艺流程短，项目建设施工工期大大降低。
（9）自动运行控制，运行成本低、实现二氧化碳减排节能，填料产品质量执行ISO相关标准及企业标准，所有产品均达到合格标准。出水均符合城镇污水处理厂污染物排放标准及地表水排放标准限值。
（10）出水水质绝对保证全面达标。可根据客户要求，达到（局部或全部）国家地表水Ⅳ类标准或Ⅲ类水质标准要求。
（11）技术落地历经14年打造和磨练，目前已经在全国建成项目40多个，其中有五个以上出水达地表水Ⅲ类水质标准，其余90%以上都是出水在地表水Ⅳ类以上项目，真正实现再生水和新生水概念目标。
适用范围：大中型污水厂站的新建、改建、扩建；新农村水污染整治、黑臭水体及河道治理；工业园区污废水处理及工业（有机类）污废水处理项目等。
绿色人民币
该技术实现按客户需求处理规模从几十吨到三十万吨不等，出水质量最高可达地表水水质标准Ⅲ类；该技术新建万吨处理厂投资2200-3500元/吨水，提标改造投资1000-1600元/吨水，运行成本仅为0.4元/吨，生物填料使用寿命长达16年，经济性能在同类技术中脱颖而出，是使污水处理厂迈向再生水厂和新生水厂的更新换代技术。此项技术符合双碳政策要求，较低的运行电耗、药耗和植物生态工程，有效实现了碳减排和碳中和。
实践验证
广东省河源市环境局出具意见函以及高新技术开发区出具的业绩证明，城南污水处理工程出水达到地表水Ⅲ类标准，项目工程完成验收，实现了生态处理技术在顶端市政污水处理中零的突破。此项技术符合双碳政策要求，较低的运行电耗、药耗和植物生态工程，有效实现了碳减排和碳中和。
（1）是植物吸收：污水处理厌氧产生的甲烷，有机物好氧生物降解产生的二氧化碳及硝化、反硝化过程中产生的一氧化二氮，在污水池内逸出穿过生态除臭池时，被净化分解或转换，有效控制碳污染物的排放。
（2）是电耗降低：与其它工艺比较，因耗电排放的碳当量减少10-15%，处理每万吨污水二氧化碳减排量约240公斤。
（3）是PAM用量减少：与其它工艺比较，因污泥脱水使用PAM排放的碳当量减少40-60%，处理每万吨污水二氧化碳减排量约30公斤。
为解决污水处过程中碳中和问题，国内专家提出在污水处理厂异地种植树木的方式，而BFBR立体生态处理技术直接在生化池上方种植以挺水植物为主的方式，以解决碳中和的需求。
注：根据专家统计：每节约1度电，就相应节约了0.4千克标准煤，减少污染排放0.272千克碳粉尘、0.97千克二氧化碳(CO2)、0.03千克二氧化硫(SO2)、0.015千克氮氧化物(NOX)。节约1度电=减排0.97千克二氧化碳=减排0.272千克“碳”，节约1千克标准煤=减排2.493千克二氧化碳=减排0.68千克“碳”，约1千克原煤=减排1.781千克二氧化碳=减排0.486千克“碳”。。
从国内到国际，从马来西亚到欧盟国家，BFBR技术可实现污水再利用，循环利用可缓解严重短缺的水资源。这项技术有强烈的政治依托背景并能够和国家相关各部委提出的有关“可持续、节能、降耗，减排、低碳、生态、绿色”等倡议要求相覆盖，是国家环保总量中“氨氮”减排的支撑技术，也足以成为在污水处理领域的支撑技术。
简介
浙江海河环境科技有限公司AO工艺是目前对COD、氨氮、总氮等处理效果最好、二次污泥最少、在城镇、农村、工业有机污水处理领域应用最广的工艺，但该工艺仍存在着供氧能耗高、处理系统池体庞大，占地大、存在噪声、臭气二次污染等问题。
本技术及装备设计了一种非浸泡式三相接触氧化生物反应器，该反应器装有特种多孔、高比表面、无堵塞的填料；填料上附着特种常压高氧强降解微生物菌剂；氧浓度在10%以上的高氧浓度的的空气或含氧废气为氧源，废水及微生物菌剂自上而下淋漓通过填料区，微生物所需氧源釆用低能耗风扇直接向反应器内微生物膜提供常压空气或含氧废气，使反应器内微生物能处在常压高氧的生态环境中，直接吸收空气中含氧废气中的高浓度氧，是一种空气、污水、污泥直接接触的“气/液/固三相接触工艺技术。改变了传统工艺的高压风机向污水池底曝气,使污水产生溶解氧(氧溶解度6.84mg/l),微生物吸收污水中溶解氧的高能耗低效率的气/水及水/固两相接触供氧工艺技术，根据“气/液/固三相接触工艺技术”常压、高氧浓度的特点，科研团队筛选培育了具有高耗氧强降解能力的微生物箘种，使污水中的COD、N、P及其他难降解的污染物得到快速降解。
绿色生产力
本技术装备釆用非浸泡式三相接触生物氧化工艺，设备自重及运行重量轻，对周壁无承压要求，将A、O工序按A池在下，O塔在上的垂直设置，产生了处理效率高、占地面积小、能耗低、造价低等优点。
本技术装备釆用A池在下，塔在上的垂直设置，非浸泡式三相接触生物氧化工艺技术。使位于A0塔低部缺氧工序产生的恶臭气体可自然升流到上部的三相接触生物氧化工序，系统内的微生物吸收降解恶臭气体的污染恶臭物硫化氢、氨及挥发性有机物，在处理废水的同时协同处理了恶臭气体。
本项技术装置集中了一种三相接触生物氧化工艺及装置；一种高表面、无堵塞悬挂式聚氨酯泡沫海绵体带状填料、一种无动力自转布水均匀器；一种腔式通风技术、装置；一种废水、废气联合处理技术、装置等项专利自主知识产权。已由浙江省经济和信息厅认定为2021年“制造业国内首台套成套设备”。
绿色人民币
1、高效达标：与浙江大学合作研究的常压高氧状态微生物箘具有污染物去除容积负荷同比增加20以上；出水达到《浙江省农村生活污水集中处理设施水污染物排放标准》（DB33/973-2021）的一级标准，及《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB8918）一级A标准。处理后排水可用于公厕冲洗，绿化、农业灌溉等生态消纳。
2、水、气共治：设施在治理污水的同时，调节池、厌氧池、公共厕所的臭气可一并处理达标，在居民区、公共厕所边建处理终端，公厕及环境无臭味；
3、节能、节地、节投资、降噪声：与传统的A2/O或A/O比，采取电风扇替代高压风机同节电60-70%；采用A/O垂直设置，O段零占地，A/O两段综合节地60-65%；同等处理规模处理设施建设投资节省10-20%；与传统高压风机相比采用电风扇降低噪声10-15分贝。
4、全生态碳中和：按每天处理1t/d生活污水规模所需电耗，屋顶配套约2m2光伏发电，可实现农村污水处理设施电能平衡、实行碳中和。
5、远程自动控制：污水处理终端运行状态、排水水质、设施控制开关、取样检测可采用在线监测、远程控制。
7、国际先进：该项科技成果经中国环境科学学会组织，通过候立安院士为主任委员、中科院、清华大学、中国环科院、浙江省能源研究院等权威专家鉴定，技术达到国际先进水平。
实践验证
1）技术已在浙江、江西10多个农村、城镇污水处理项目，《三相接触氧化Ａ/Ｏ塔》已由浙江省经信厅认定为2021年制造业重大装备“国内首台套”成套装备，推广应用享受工信部首台套的相关补助政策。
2）应用场景
①浙江金华50m3/d农村生活污水处理（现场图）
②浙江10000m3/d城镇污水处理厂项目（现场图）
我国有数百个高新技术园、数千个工业集聚园区和数千个城镇污水处理厂，数万个农村污水处理终端，及众多工业企业污水处理站，目前对COD、氨氨、总氮等污染物的处理工艺90％以上采用平面布置水浸式AO或A2O工艺、存在建筑占地大、供氧风机能耗高、风机噪音高、A段产生恶臭需二次处理等缺点，本技术装备，实践证明具有显著的节地、节能效果、且具有低噪音、协同除臭功能。特别适用于需提升改造但缺少改造用地的、改造期原处理系统不能停运的、土地价格高土地资源宝贵的建设项目。技术深受用户欢迎、市场认可。
简介
当前国家把农村污水治理工作作为乡村振兴战略的一项重点工作，随着工作的快速深入推进，很多地区在乡、镇、村污水处理建设取得了一定成绩，但随着大量的污水处理厂站陆续建成和进入试运行阶段,已经建成的部分厂站运行或试运行过程中逐渐暴露出一些不容忽视的问题，如进水量不足、水质水量波动大、进水浓度过低，运维难、能耗高、污泥产量大、气温变化大、设备重置率高等难题。
面对这些难题，开翼（北京）环境技术有限公司于2015年引入欧洲成熟的生物转盘处理技术，在此基础上，针对国内不同区域的水质、气候等特点，研制出单套日处理量为2-1000吨系列化标准产品-低碳生物转盘，并应用于17个省市自治区。
绿色生产力
生物转盘污水处理系统由亲水性盘片、中心转轴、驱动及减速装置、轴承及接触氧化反应槽组成。转盘的慢速转动是靠一台减速机的驱动来实现，转盘部分盘片浸没于污水中。随着转盘的转动，附着在盘片上的大量微生物交替性地接触空气和污水，促进其好氧呼吸，激活盘片两侧的生物菌群。微生物利用污染物质（有机碳水化合物、氮、磷等）作为底物来进行自身的繁殖，从而维持盘片上微生物膜的有效厚度，实现碳、氮、磷等营养物质的去除，确保最佳工艺表现。
整套生物转盘处理系统由初沉阶段、污泥储存阶段、有机物和水力缓冲阶段（缺氧阶段）、好氧阶段以及二沉阶段构成。原污水首先进入初次沉降区，在此区段中大颗粒物质得到高效沉降并滞留在该区段，独特的水力学设计与弱氧剩余污泥的回流使得初次沉降区具有筛选不同粒径的固体颗粒物质与绑定次级悬浮物的能力。通过初次沉降区第一轮筛选与绑定，含微悬浮物质的污水随着进水量的累积，上升至生物转盘生化区的第一区段，即厌/缺氧区段。
在厌/缺氧区段，有机底物被第一类生物菌群（大部分为异养菌群）所降解。基于项目的工艺需求，该区段可以实现氮、磷营养物质的减量。经厌/缺氧区段生化后的混合液通过独特设计的Nudisc流量管理系统传递至生物转盘生化区的第二区段，即好氧区段。在好氧区段，来自第一区段末稍的残留碳水化合物与未经消化的氨化物依次得到降解。
二次沉降区Hopper池体外形结构与内部工艺配置依据全球最先进的活性悬浮物质回收理念进行深度打造，可实现活性悬浮物质的高效沉降。为了满足严格的出水要求，可将无动力生化过滤与消毒整合到系统中。
绿色人民币
技术结合国内水质特点研发4.5m-6.0m超大直径生物转盘，实现单套处理能力飞跃至最大1000吨/天，对应出水标准为城镇国标一级A；产泥量仅约传统曝气工艺的1/3；高度集成，占地面积少，处理量600吨污水站整厂占地面积约260m2；主体工艺单元无臭味，不影响周围居民生活。设备一次性投资为模块化设备1500-2000元/吨，高集成设备6000-12000元/吨，运行成本为0.3-0.5元/吨；处理出水可作为回用水灌溉周边农田，为农民节约开支。
实践验证
黑龙江绥棱农场项目：
1、项目地址：黑龙江绥棱农场
2、项目规模：600m3/d
3、建设条件：处理镇区农场及周边居民生活污水，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，。
4、工艺流程：“一级处理+初沉池+RBC生物转盘二级生化处理+硝化液回流+混凝池+二沉池+紫外线消毒”。
5、项目运行效果：自2012年建设投入运行以来出水一直稳定达标。
6、核心进出水参数：
7、吨水处理成本：冬季（6个月）吨水运行成本为0.39元（多出0.2元/吨水的取暖费），夏季（6个月）吨水运行成本为0.19元，平均成本为0.29元/吨水。
8、设备投入2000元/吨
该项目产生的社会、生态、经济效益如下：
1、社会和生态效益
①改善水环境，避免600m3/d污水污染农田造成不可估量的经济损失。
②碳排放减量：日处理600吨污水，去除污染物CODcr约213kg，氨氮约27kg，总氮约24kg。相较于其他曝气工艺，核心工艺段电耗节省100.8kWh/d，约36500kWh/a，相当于减少排放CO236.5t/a。
③碳中和：占地面积少，减少碳足迹。处理量600吨污水站整厂占地面积约260m2。
④污泥产量：产泥量仅约传统曝气工艺的1/3。日产湿污泥量（含水率约98.5-99.2%）约1.2m3/d。
2、经济效益
经济效益：处理出水可作为回用水灌溉周边农田，相当于600吨自来水，水费3.8元/吨，按照50%回用率，经济效益1140元/天，全年经济效益约41.61万。
简介
深圳瑞新达新能源科技有限公司与清华大学联合研发“HNCM两级AO+TMBR一体化技术”将传统缺氧-好氧工艺与新型HNCM生物增效载体和新型纳米陶瓷膜生物反应器（TMBR）进行创新性有机结合形成的高新技术。该技术针对高浓度、难降解的工业有机废水处理难题，彻底解决出水COD、SS、氮、磷等指标不能稳定达到排放标准的问题，保障出水水质、环保达标。该技术出水可直接作为杂用水回用，或与RO等技术结合简单实现中水回用，大幅提高水资源的利用率。
绿色生产力
“HNCM+TMBR技术”的工艺流程框图如下，简要流程为：
1、废水经过格栅、隔油或其它必要的预处理措施（根据废水性质确定），为后续工艺提供良好的处理条件，随后进入调节池；
2、废水在调节池中均量均质，降低后续工艺的受冲击风险；
3、调节池中的废水经泵送入HNCM+TMBR反应器，依次流经HNCM池、TMBR池，在池中分别进行多级缺氧好氧生化反应和纳米陶瓷膜高效过滤截流，去除废水中的污染物质；
4、经过生化处理和污泥截流的废水通过水泵在纳米陶瓷膜内进行负压抽吸过滤，达标清水进入后续清水池，大部分污泥和杂质作为混合液回流HNCM池前端，小部分污泥定期通过排泥系统排至污泥储池；
5、达标清水可作为杂用水回用或经消毒后排放，或直接作为RO系统的原水进行中水回用。
“HNCM+TMBR技术”的突出优势和优点：
1、污染物去除率高
应用TMBR技术后，主要污染物（COD）去除率可达90％以上，产水悬浮物和浊度近于零，水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水资源化。
2、优质的出水水质
出水可达到GB-18918《城镇污水处理站污染物排放标准》一级A排放标准 。
3、占地面积小
该工艺流程简单，易于集成，处理系统占地仅为传统工艺的二分之一。
4、自动控制，节约人工
系统运行采用可编程控制器（PLC）控制，可有效降低人工强度和运行费用。
“HNCM+TMBR技术”的创新点：
1、污水污泥同步处理（剩余活性污泥少）
“HNCM+TMBR技术”在实现污水处理回用的同时，实现了有机污泥的大幅度减量，剩余活性污泥少，成功助力解决剩余污泥处置难题。
F/M比是影响污泥增值的重要因素，低F/M将使得生化系统中污泥处于高度内源呼吸相，进入系统有机基质最终被内源呼吸而代谢成为二氧化碳、水及少量无机盐。
新增有机物在活性菌的作用下一部分被分解为小分子有机物，继而被氧化分解为CO2、H2O等无机物；另一部分被合成为细胞。在低污泥负荷条件下，该细胞作为营养物在活性菌作用下一部分又被分解为小分子有机物，继而又被氧化分解为CO2、H2O等无机物；另一部分又被合成为新细胞。依此类推，在低污泥负荷条件下，该新细胞又作为营养物在活性菌的作用下继续作分解与合成的代谢，直至细胞最后全部代谢为CO2、H2O等无机物。由此可见，从整个分解、合成代谢的过程来看，有机物已被彻底代谢，系统内有机污泥没有富集增长。
在本工艺处理过程中，部分COD被转化为新的活性污泥，同时部分老化污泥被消化和矿化，实现了污泥的自动消化和降解平衡，减小有机性污泥排放。
当系统内新增细胞等于代谢速率时，有机污泥零增长。实践证明当污泥自身消化与增殖达到动态平衡时，系统内的污泥负荷基本维持在0.072kg（COD）/kg（MLSS·d）。进水有机污染物浓度高，新增细胞多，代谢速率高，MLVSS升高；反之，进水有机污染物浓度低，新增细胞少，代谢速率低，MLVSS降低。由于膜生物反应器能够将细菌截留下来，污泥浓度随进水浓度可以在比较宽的范围内波动，确保系统能在0.072kgCOD/kgMLSS·d）这个污泥负荷下运行，实现有机剩余污泥减量排放。且通过不排泥或微排泥方式的运行，可以维持较长污泥龄，抑制了丝状菌的增殖，解决了污泥膨胀问题。
2、同步脱氮（同步硝化反硝化）
由于HNCM移动膜的存在，当使溶解氧控制在合适浓度时，由于活性污泥絮体尺寸或生物膜厚度的变化，使其可以形成表面DO高，内层DO低的一个浓度梯度，进而形成不同的溶解氧条件，进而给同步硝化反硝化创造必要的条件，使其在同一个反应器内同时发生成为可能。同步硝化反硝化可大大减少反应时间和反应器的容积，提高氨氮总氮去除效果。
绿色人民币
该技术针对高浓度、难降解的工业有机废水处理难题。本技术处理垃圾渗滤液的排放标准按纳管标准考虑，对有机物的去除率为98%以上、对氨氮的去除率在99%以上，对总氮和总磷的去除率在80%以上，对悬浮固体的去除率在99%以上，水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水资源化；优质的出水水质，出水可达到GB-18918《城镇污水处理站污染物排放标准》一级A排放标准 ；占地面积小，该工艺流程简单，易于集成，处理系统占地仅为传统工艺的二分之一；自动控制，节约人工，系统运行采用可编程控制器（PLC）控制，可有效降低人工强度和运行费用。该技术设备投资费用5~8万元/t，比传统工艺节约20%-37.5%，运行费用20~40元/t，节约33%-50%。
实践验证
该项目在东莞东莞道滘垃圾渗透液处理项目、湖北省荆州联合水务均有落地，产生的社会、经济、生态效益具体如下：
1、社会效益
“碳达峰、碳中和”目标下的绿色发展已成为全球性战略，我国也将“双碳”纳入生态文明建设整体布局，要求全面推动社会绿色转型。为实现污水、污泥处理过程能源自给以及碳中和运行提供了客观基础。
随着我国城市化进程加速前进、生活水平提高，垃圾产量及逐年增加以及对环境的要求越来越高，对污水的处理技术及能力也在提高，污水资源化利用，符合绿色低碳循环发展的经济体系。改善了居民生活环境，维护了社会的稳定，有利于社会的发展，经济的进步，提升了公众的幸福生活指数。
2、经济效益
将预处理-生化处理和常规的膜法处理作为深度处理的两种工艺进行技术经济比较，具体见表1。
相对于常规的预处理-生化处理方法（SBR或厌氧－好氧）-反渗透膜法的高浓度污水处理工艺单元，我们采用的“HNCM+TMBR技术”每吨高浓度污水的投资费用为5-8万元，该工艺不但能够单独作为高浓度污水的处理工艺，也可以作为反渗透膜过滤工艺的预处理保障工艺。每吨高浓度污水的处理费用为20-40元，约为常规反渗透工艺的二分之一。以一个每天约100吨的高浓度污水工程估算，采用该项技术，投资费用为500万不到，运行费用约为2000元每天，可以节约投资费用300万，每天节省运行费用1万元。每二十座100吨/日规模的高浓度污水处理厂应用该项技术，则每年可以节省投资费用6千万元，节省运行费用两千多万，且无膜法产生浓相回灌的问题，系统运行稳定。
因此，本项目建设符合市场发展的需求，具有良好的经济效益。
3、生态效益
研究开发的“HNCM+TMBR技术”特别适用于难降解有机废水的处理，是解决高浓度污水难降解有机物去除和总氮达标的高新技术工艺，其具备了化学氧化的高效性，又有生化处理的经济性，同时不存在膜法处理的浓相问题。该工艺在国内的推广，能加速城市高浓度难降解污水处理技术的发展，降低处理的投资，减少运行成本，为国家和企业创造可观的社会环境效益和经济效益。随着国家对环境要求越来越高，单独采用生化法来处理高浓度难降解污水，已经无法满足日益严格的排放要求，因此需要将生化法与深度处理方法相结合，才能满足高浓度难降解污水的排放要求。
随着我国城镇化的加快，污水处理量的增长，高难度难降解的污水的成分复杂，含有大量的细菌和有机污染物，如果不能进行妥善有效的处理，则会造成环境的污染。
