專利名稱：短流程環溝型改良A2/O除磷脫氮處理系統及其處理工藝

專利權人：中國市政工程華北設計研究總院有限公司

發明人：李鵬峰 鄭興燦 孫永利

授權時間：2013.04.17

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發明創新點

（1）短流程環溝型改良A 2/O高效除磷脫氮工藝系統（見圖1），重點解決出水氮、磷一級A穩定達標難題，同時縮短整個污水處理工藝流程及總水力停留時間，提高碳源及池容利用率，削減進水水質水量波動對出水達標排放的不利影響，增強工藝運行調整靈活性，同時降低占地面積和運行成本。

圖1 短流程環溝型改良A 2/O高效除磷脫氮工藝流程

（2）采用預缺氧池、厭氧池和雙溝道環溝的工藝組合，在生物系統水力停留時間8h的條件下，實現了工藝的高效脫氮除磷，較傳統A 2/O工藝節省水力停留時間20%以上，相應節省占地20%以上，同時節省了相應動力能耗。

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

（4）雙溝氧化溝的池型構造，代替傳統的推流式生物池池型構造，通過高倍率的循環流量、內外溝聯通等方式，在削減進水水質水量的峰值變化不利影響方面可以起到比較明顯的改進作用，克服了傳統A 2/O工藝受進水水質水量波動影響大的難題。

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應用領域和范圍

本發明專利針對我國城市污水系統普遍存在水量波動明顯、水質濃度變化范圍大、BOD 5/TN比值偏低等特征，重點圍繞工藝脫氮除磷及節能省地目標，工藝流程及相關理念已在全國大規模城鎮污水處理廠的改（擴）新建工程中應用，可作為一級A及更高排放標準城鎮污水處理廠的主流工藝選擇，也可拓展應用于村鎮污水處理及合流制溢流污染控制領域。

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實施效果

本發明專利短流程環溝型改良A 2/O除磷脫氮工藝系統首用于全國首座執行GB18918—2002一級A排放標準的無錫蘆村污水處理廠（20萬m3/d）的提標改造工程，基于占地受限、碳源不足等現狀難題，不增加生物池池容的情況下，除磷脫氮能力明顯增強，節能、降耗、省地效果明顯，運行穩定可靠，保障了系統出水一級A穩定達標，為全國城鎮污水一級A提標改造工作提供了急需的樣板工程、技術方案選擇和工程實施經驗。

本發明專利技術及其理念已推廣于太湖、淮河、海河等重點流域污水處理廠的提標改造工程，總體應用規模超1000萬m 3/d，為我國污水綜合污染物減排做出重要貢獻。近年來，我國多地陸續實施更加嚴格地方標準，本專利的相關技術內容和理念，如環溝型設計、溶解氧控制、回流污泥反硝化、生物除磷強化、碳源優化利用等技術點也成為高標準污水處理工藝的效能提升、精細化管理的重要技術選擇，為我國污水高標準處理工藝技術路線選擇提供了重要的技術支撐。

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產業化及市場應用情況

通過與無錫市水務集團有限公司、常州市城市排水有限公司、天津創業環保等水務企業、清華大學、江南大學等高校、江蘇一環、青島思普潤等企業開展“廠—學—研—用”一體化研發合作，以本專利技術為主流工藝，通過懸浮填料強化系統硝化功能、后置缺氧好氧區強化脫氮、好氧區耦合消氧區設置等效能提升措施，不斷完善和拓展本專利技術的集成功能、應用范圍和處理效能，形成基于 短流程環溝型改良A 2/O除磷脫氮工藝技術的多點進水回流污泥反硝化環溝型/多級改良A2/O除磷脫氮工藝系統（見圖2）。

圖2 多點進水回流污泥反硝化環溝型/多級改良A 2/O除磷脫氮工藝系統

近年來，本專利研發團隊通過工程應用研究和工藝技術優化迭代，結合專利申請、論文發表、學術會議主題報告、廠長QQ群、微信公眾號推送、指南指引發布、標準制修訂、宣貫會等多種成果宣傳，目前短流程環溝型改良A 2/O除磷脫氮處理系統及其處理工藝已得到行業專家和技術人員廣泛關注和高度認可，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管理部門和天津創業環保、無錫水務集團有限公司、濟寧中山公用水務有限公司、唐山海港開發區水務有限公司、北京興水水務有限責任公司等行業內知名水務運營公司普遍認可和廣泛采納，相關技術內容編入《江蘇省太湖地區城鎮污水處理廠DB 32/1072提標技術指引》、《廣東省城鎮生活污水處理設施提標建設技術指引》等，已成為我國城鎮污水高標準處理及再生利用的主流工藝流程，在數百座污水處理工程中得到推廣應用。

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技術優勢

（1）隨著我國各地實施更加嚴格的氮磷排放標準，水質水量波動明顯、碳源不足、池容受限、冬季低水溫等達標影響因素越發突出，嚴重制約污水工藝效能的提升和達標穩定性，本專利技術在強化脫氮除磷、溶解氧控制、節能省地方面優勢明顯，同時具有較好的功能區融合度，與單元強化技術的結合能力較強，可通過不斷功能耦合和技術迭代提升其應用范圍和處理效能。

（2）本專利技術涉及的環溝型改造、多點進水設置、虧氧曝氣及內回流DO控制、耦合生物、化學除磷等技術是在傳統工藝基礎上的創新改進和優化耦合，既可將傳統工藝進行簡單改造實現功能提升，又可在新建工程中直接采用，具有適應范圍廣、針對性強、技術延續性好、后續技術耦合能力大等特征。

（3）本專利技術以池型構造優化與功能區優化組合為核心，通過水力流態控制、功能區強化與耦合、精細化運行管理技術等優化措施，綜合實現脫氮除磷功能強化、碳源利用優化、池容利用率提升等功能，與實際工程的設計、建設和運維的結合度較好，可操作性較強。

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專利運用及保護

通過與無錫市水務集團有限公司開展“廠—學—研—用”模式研發合作， 將本發明專利短流程環溝型改良A 2/O除磷脫氮處理系統及其處理工藝率先示范應用于太湖流域典型污水處理工程無錫市蘆村污水處理廠提標建設工程（30萬m3/d），并以此為樣板和技術驗證案例，推廣應用于我國不同地域的數百座城鎮污水處理提標建設工程。

為保護本發明專利技術，同期申請了實用新型專利，并申請了相關專利，對短流程環溝型改良A 2O除磷脫氮系統及處理工藝方法予以保護，相關專利申請信息見表1。

表1 基于專利保護的系列相關專利申請信息

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效益分析

（1）經多年現場試驗研究、工程應用實踐和持續改進提升，以 本發明專利相關成果為核心構建了城鎮污水深度除磷脫氮理論與工程技術體系，為工程設計建設和運行管理提供了強有力的技術支撐，得到行業管理部門、從業機構和專家的一致認可和高度好評，為我國城鎮污水處理行業科技進步和產業重大升級做出了突出貢獻。

（2） 以本發明專利相關成果為核心的技術體系應用的污水處理工程單位能耗較全國平均水平降低10%以上，化學藥劑和碳源節省25%以上；池容利用率提高30%以上，絕大部分提標改造工程原地完成，未新增占地，實現不停水條件下升級改造，節地節能降耗成效顯著。

（3）本發明專利相關成果通過舉辦技術培訓與專題研討、組織工程項目參觀學習、設備產品展示等方式，全面推進項目成果的交流、宣傳和推廣，為全國城鎮污水處理設施的規劃設計、工程建設、運行管理、問題診斷、效能評估、行業監管、標準制修訂提供了理論指導、基礎數據和技術方法，強力推動了我國城鎮污水處理行業的跨越式創新發展

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應用前景

本發明專利創新提出針對我國城市污水系統普遍存在水量波動明顯、水質濃度變化范圍大、SS/BOD 5比值偏高、BOD 5/TN比值偏低等特點，以短流程環溝型改良A2/O高效除磷脫氮工藝系統為核心的改進型污水除磷脫氮工藝流程，重點解決出水氮、磷、COD等水質指標的一級A穩定達標問題，通過全流程的曝氣系統、攪拌系統和污泥回流系統的綜合節能措施研究，結合中試及生產性試驗總結分析，提出改進的污水生物除磷脫氮工藝流程及工藝設計要點、工藝運行參數與工程技術措施。運行實踐表明，在低碳氮比進水條件下，短流程環溝型改良A 2O除磷脫氮系統及處理工藝除磷脫氮效果良好，并且易于工程實施、工程投資低，為城鎮污水處理廠出水穩定達標方面取得了良好的工程應用效果，相關技術適用于我國一級A及更高排放標準污水處理廠的改擴新建。隨著后續相關標準的制修訂和指南指引編制，推廣應用前景將更加廣闊。

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獲獎情況

本發明專利技術作為科技獎申報的核心成果獲得相關獎勵如下：

（1）“城鎮污水處理系統一級A穩定達標及節能降耗關鍵技術”，獲2013年華夏建設科學技術一等獎，華夏建設科學技術獎勵委員會；

（2）“津沽污水處理廠工程（紀莊子污水處理廠遷建）”，獲2017年度全國優秀工程勘察設計行業獎優秀市政公用工程給水排水工程（含固廢）一等獎，中國勘察設計協會；

（3）“無錫市蘆村污水處理廠升級改造工程”，獲2011年度全國優秀工程勘察設計行業獎市政公用工程一等獎，中國勘察設計協會。

（4）“無錫市蘆村污水處理廠升級改造工程”，獲2010年度天津市“海河杯”優秀勘察設計市政公用工程一等獎，天津市勘察設計協會。

「 獲獎證書」

編輯：衣春敏 王曉宇

制作：文 凱

審核：李德強