HPB技术在城镇污水处理提标扩容的创新

1、 HPB技术在城镇污水处理提标扩容的创新随着城镇人口的增加及污水收集率的提高，污水排放量与日俱增。另外，污水处理厂还面临着从一级B标准提升至一级A标准、准IV类或更高标准的任务。这就使得污水处理厂新建扩容及提标改造势在必行，在城镇污水处理中追求技术上的创新也是大势所趋。日前在杭州举办的中国城镇水务发展国际研讨会上，湖南科友环保有限公司技术高级总监韩红波以HPB技术在城镇污水处理厂提标扩容中的创新与实践为题作了报告，详细介绍了HPB的技术背景、技术原理及优势，从复合粉末载体、专业机械搅拌系统和载体回收系统等5个方面阐明了其技术核心，并以“长沙市新开铺污水厂改扩建工程”等实际案例分享了HPB技术的

2、产业化应用，分析了HPB技术的应用前景。一、高浓度复合粉末载体生物流化床（HPB）技术介绍1、技术背景（1）技术需求污水量与日俱增：随着城镇人口的增加、生活水平的提高以及污水收集率的提高等，污水量与日俱增；新建或扩容污水处理厂势在必行。2。1。年2020年全国城tft污水处理能力污序壯理卑箍力（万PU旧I制c址理厂fit棗期JI万吨/3）昶692CI7EOC20102011201220132014W152QM501720XS2015E2DME述IF：；h艸;-总和F：右iHe檢匚二rtilE方i环省沏排放标准不断提高：污水处理厂面临从城镇污水处理厂污染物排放标准一级B标准提升至一级A标准、准I

3、V类或更高标准的任务；合流制溢流(CSO)污染控制需求。标淮宕需颂布时间国冢C擁目污水魁毋厂污新排恣诈i：GE1B91A002)2002年12月国家电地表水富遵质空怔湮fGE33030-2002)2002ip4AC如詬水迪1：!*沽報收旳:ET晒忻A(DH11/貂(-州1?:綁(诅渣水尢纠木沖栗曹寸珂于卡$(D苗凸旳201时2015年9月四川冋L強U册L.农江挙叩兀古舲册也忻苗)；OH5I-2I-?016)?OI6IZ月安鐵农卑湖宛域堀隈污水处理厂和工业行业主55水污敕!徘放眼扫卜(DB24/2710-2D16)20169月农玄槪总逹河翫城蚯損石水世克l和工业疗业尢妾水苫報排敢悅准hit球息刁

4、1ft沖明dJ8地运城镇篙水址理厂点工业行业主耍水污染询(CiBJyi072-2013)卫口1占讦5戸f大活河域水污敕排枚乐准:JDBI3/2795-2OI3j2D|珥明河北干牙胡谎妙k污染翰曲咬桩进,(DEIJ/2796-201B)201E仟阴1戟港及运冻流谢污沁胖ifc标准(DG13/27S7-2O18)的轲阴广乐鑽茅扑泅讲陲川沽弄物科戎标眸3旧1弭彳用丿卩1年月浙江鮎止镇苻水近理厂土嚥水污茶韧.徘斂标1(DB33/21G9-201B)201312月酣西伏和苗:丁迨城pI7k合H2啟尿淮2跖1/Z24-20Szoiaiiz:溺南老懦原亏*扌“丑厂主芒水.污瞅排枚标准；(DE4J/T1546

5、-2(118).ZDZGfT4口is贡氐逍耳止处牙厂妾水迟徵詩枚退愴(DB5301/1432020)技术瓶颈建设用地制约：传统提标扩容工艺对扩建用地要求较高；预留用地紧张、征地和拆迁困难。建设、运营资金的增加：传统提标扩容工艺对建设和运营资金要求较高；对初期雨水仅能做预处理，全处理投资大、成本高。2、发展历程1964-1991厚积薄发1964年：同济大学首次开展硅藻土过滤技术研究，进入“文革”期间,研究中断。1989年：重启该项目研究。1992-2002攻坚克难1992年：通过上海市科委组织的专家鉴定；开发出硅藻土预涂膜过滤器；第一套设备应用于浙江省宁海县游泳馆泳池水循环过滤。2000年：硅藻

6、土浮选技术的推广，使原材料的加工成本降低，硅藻土在水处理中的应用得到进一步推广。2003-2017科技创新2003年：硅藻土应用的深入研究列入上海城市水环境改善技术及综合示范项目(国家863计划)子课题一一改性硅藻土滤池处理技术研究。2006年：子课题通过上海市教委组织的专家鉴定，研究成果达到国际先进水平。2018-2020产业突破2018年湖南三友环保科技有限公司结合产学研优势，对复合粉末载体用于城镇污水处理大规模产业化研发进行投资，解决多项关键技术难题。2019年湖南科友环保有限公司完成中试试验、生产性试验。进行大规模产业化和工程化应用。3、技术原理高浓度复合粉末载体生物流化床(HighC

7、oncentrationPowderCarrierBio-fluidizedBed，简称HPB)，基于污水生物处理的技术原理，通过向生化池中投加复合粉末载体，提高生物池混合液浓度的同时，构建了悬浮生长和附着生长“双泥共生的流化床系统；并通过污泥浓缩分离单元(ConcentratedUnit)、复合粉末载体回收单元(RecycledUnit)，实现了“双泥龄，强化了生物脱氮除磷效率。HPB技术流程图补充戟怖竝水丿夫氧池缺氧油T内啊jt.席丄Ia/a/o+upb生化油二沉油岀水A/A/O工艺与HP丑技术结合示意圏抽剰护踰出从原理上讲，HPB工艺属于复合生物反应器IFAS工艺（IntegratedF

8、ixed-filmActivatedSludge）的一种，与传统相比具有明显的创新和优势。创新点之一：HPB工艺采用微米级复合粉末载体。（1）可伴随活性污泥实现全过程流化、回流等，无需设置专用的拦截与防护设施。（2）良好的流化状态，提高了传质效果，进一步加快生化反应速率。（3）更大的比表面积，单位容积生物量更高，容积负荷更高，抗冲击负荷能力更强。创新点之二：HPB工艺配备粉末载体回收装置。（1）可将附着微生物的复合粉末载体回收利用，在“双泥法”的基础上实现“双泥龄”，同步提高脱氮除磷效果。（2）将大部分载体回收利用，减少日常载体投加量，降低运行成本。4、技术优势HPB技术的优势可概括为：三省三

9、高。省投资：新建项目节约投资20%以上；省占地：新建项目生化池占地较传统工艺节省一半，提标扩容无需新增用地可实现生化池水量翻倍、水质提升；省周期：建设周期缩短约30%以上；高效率：实现双泥龄，短泥龄微生物强化除磷，长泥龄微生物强化脱氮；高标准：出水水质可以达到“准IV类”及以上标准；高保障：可实现不停产改造、不停产检修、保障稳定运行。5、技术核心（1）复合粉末载体HPB技术的核心复合粉末载体，其主要成分是一类直径约20-50口m、多孔结构、具有高生物亲和性的天然无机颗粒；同时复配有特殊制剂，有利于脱氮微生物附着并形成生物膜，不仅可提高反应器中的微生物量，还可优化微生物种群结构，为HPB系统的高

10、效城镇污水生物处理提供保证。粉末莪休光学显微镣籲片电子显微镇照片附着微生物后电禹鈿膺朗城镇污水处理厂采用HPB工艺，在生化池采样进行微生物高通量检测，结果显示：复合粉末载体加入后，参与硝化和反硝化作用的微生物，如变形菌门丰度相比活性污泥法12.62%提升到22.62%（厌氧段）和28.67%（好氧段）；且成为系统内优势微生物种群。HPB工艺混合液中各脱氮功能微生物丰度高于活性污泥法。此外，属丝状菌的绿弯菌门微生物丰度大幅下降，说明HPB系统运行更为稳定。HPB生化池混合液中参与氮循环相关酶丰度的检测结果：硝基还原酶(Nitroreductase)、硝酸盐还原酶(Nitratereductase

11、)、铁氧蛋白亚硝酸还原酶(Ferredoxinnitritereductase)等丰度，较活性污泥系统均较大幅提升，说明HPB系统较常规活性污泥系统脱氮反应增强。专业机械搅拌系统为了保证HPB生化池的生物反应的效率、防止初始投加复合粉末载体沉积、加强对流传质、提升溶解氧利用率等，采用专业的低速机械搅拌。考虑到安装、维修以及在好氧池中使用稳定性，专业搅拌机械采用空心式浆叶设计、顶置式电机及减速箱、垂直悬挂式安装，具有浆叶展开面积大、透气性好、水平传输动能大、能耗低等特点。（3）载体回收系统基于水力旋流分离法原理，可将不同密度颗粒物利用质量差分离。复合粉末载体分离回收系统实现了污泥“双泥龄”，有效

12、地缓解了聚磷菌与反硝化菌在世代周期上的矛盾，强化了系统同步脱氮除磷效果。回收系统可实现复合粉末载体重复利用，节约运行成本。水力模拟大颗粒预处理条餾昭诃水力腔分系统精准控制系统基于HPB数学模型，以及在线仪表提供不同流量和水质条件下的实时变量，可以计算得出生化池各部分单元操作的过程参数，并通过计算机下达给执行单元实时调整。控制系统的关键节点：数据的实时性；分区变量的监测；智能化学习系统分析。I帕诉IM学忡帕遵；.LtZ*dLtr.I軒ITWf竺1FFHI:rta匕;讪制盖叫*AH|*aMNI竺J祁悼叫制|呵凹竺Jn审叫inm()4Cl4R44H4f4WP)-HPTMW?*讣iEimHhnsgiM

13、!CHT耐WJSAHBMVh3Wt旳妙艸maB9.旅町!1wnt4X可亦HitE2K56ft-mW1tlWL帥F1011T12#巴If7JiWI,rjrwiillDOset=1.5mg/Looa岡门菇空气瞬在线检修功能采用独立单元格设计，各单元格之间可以通过闸板隔离，被隔离单元格的前后可以通过专用超越管连通。不影响系统正常运行的情况下，做到不停水检修，避免污水下河。6、知识产权知识产权国际专利（PCT）3项；国内发明专利7项（已授权3项）；国内实用新型专利4项（已授权3项）。技术认定科技成果处于国际先进水平；技术标准入选工信部绿色标准研究项目；国家环保机械行业协会水污染防治装备技术目录;湖南省

14、环境保护先进技术；湖南省政府采购两型产品目录；二新开铺污水厂改扩建工程HPB技术应用1、项目背景现状：10X104m?/d，国标一级A标准；目标：19X104m?/d，省地标一级标准；问题：用地紧张、征拆困难、投资高；需求：寻找更高效的处理工艺，在原厂内完成提标扩容;原设计总投资：7.4亿元征拆费用，4.9亿元建设费用；采用HPB总投资：无需征地拆迁，建设费用约3.8亿元。一阶段工程目标2、生化池改造改造前总停留时间9.6h；改造后总停留时间4.8h,厌氧0.5h,缺氧0.7h,好氧3.6h，污泥浓度8g/L左右。3、处理水量及温度2np.-l2i处理ZMt万丹闭）厨时ht己不晁轴2i11j.

15、lira2:Jlh水混（TJIkfiLui1J1nm*!曹齿鼻工.：.商旳“电中血可削皆內書于PJ*.：+.f.2!hVtlhL.ULKUtiduiUv.friibjuHhdit-jt4ibAivfiKFr严前心理片”堕电砂?:Hhiri-.H*九岭细他印，止W粗*细上nHiLJKJLUHiiniu.Inuf.ttn,il*血H*內轴I庁:L!此ItU!_-fn三其他应用案例案例一：益阳首创团洲污水处理厂应急项目首创团洲污水处理厂原规模为10.0X104m3/d，提标扩建工程目标为16.0X104m3/d,出水标准为一级B标准升级至一级A标准。在提标扩建中需要将氧化沟和二沉池分组停水改造。采用

16、HPB技术进行应急强化，在二级处理构筑物减半的情况下，维持水量水质不变。目前已结束服务运营（130天）。案例二：宁乡市大成桥镇污水处理厂项目近期设计规模lOOOm/d，远期设计规模2000m3/d，出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)级A标准。目前已完成竣工验收。案例三：湖南新邵高铁新城污水处理厂项目设计规模6000m3/d，出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。案例四：长沙县北山污水处理厂提标项目设计规模2000m四应用前景提标扩容无需新建生化池，利用现有生化池实现水质水量双提升；二沉池出水水质好，后端深度处理无需考虑进一步脱氮；不停水改造，且改造施工周

17、期短。新建容积负荷高，为常规活性污泥法的2-3倍，生化池土建工程量大大减少；出水水质可通过工艺参数调整适应不同的排放标准（一级A、准IV及以上）;对城市排水系统提质增效后污水厂进水浓度上升有良好的适应性；/d，原工艺为接触氧化，出水标准一级B,采用HPB进行提标改造，出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。其他应用案例1新7F呻污氷厂氓怖折窖项目1975mJfd准IMAAD2盖匸口州爸水厂山怎外理TQ10万mi/d瓷徵筑化国S谊汐十花济污出厂捉标取日M万m/rJ准IUAAO4区沙rh序港污我一提标扩老陌耳和万mVrl准NWSHKS长创市片亠污水I玫目灌w底磔氧化淘6耕部高柱所墟污水怕田厂HOOOmVflTh新辻HPB7-乡丈或桥莽楚污水处理厂项W一舉AWSSHPfia耘沙且全井污卞i提椒反港验目000mVCi一锻A接肌氧优9甚抄期U山污水厂提标衣造瑛目000m7d一班AW新郃荽坷口丄业凶污琨i：日5000m