“雙碳”時(shí)代下，各行各業(yè)都在思考該如何實(shí)現(xiàn)更高效的綠色低碳發(fā)展。長(zhǎng)期占據(jù)高能耗行業(yè)前十位的“能耗大戶”——污水處理行業(yè)則更需要關(guān)注節(jié)能降耗、減污降碳的各項(xiàng)舉措。那么，該如何通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)“節(jié)能降碳提質(zhì)”的協(xié)同發(fā)展，成為行業(yè)發(fā)展的新方向？中交集團(tuán)城鄉(xiāng)水環(huán)境技術(shù)研發(fā)中心共建單位、中國(guó)城鄉(xiāng)高科技環(huán)保企業(yè)碧水源在“減污降碳協(xié)同治理”的路上已初步形成了全生命周期的減碳模式，并自主研發(fā)了我國(guó)污水處理行業(yè)首款振動(dòng)膜技術(shù)。在2022年全國(guó)節(jié)能宣傳周之際，讓我們一起來(lái)了解下這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)吧。

一直以來(lái)，碧水源把節(jié)能降耗和資源再生利用作為重要的研發(fā)方向，在膜產(chǎn)品研發(fā)、水處理設(shè)備升級(jí)、資源回收利用、碳排放信息化監(jiān)測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)持續(xù)探索著環(huán)保和節(jié)能降碳的創(chuàng)新之道。2021年10月，碧水源發(fā)布的振動(dòng)膜生物反應(yīng)器（V-MBR）技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱：振動(dòng)MBR技術(shù)）正是在國(guó)家實(shí)施“雙碳”和“污水資源化”目標(biāo)戰(zhàn)略的新形勢(shì)下，對(duì)傳統(tǒng)曝氣型膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)進(jìn)行的成功創(chuàng)新升級(jí)，是技術(shù)團(tuán)隊(duì)幾十位從事膜材料、水處理工藝、機(jī)械、自動(dòng)化控制領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專家，歷時(shí)六年開(kāi)發(fā)的科技創(chuàng)新成果。

振動(dòng)膜生物反應(yīng)器（V-MBR）技術(shù)發(fā)布會(huì)

 

破解瓶頸，提前布局

上世紀(jì)90年代，MBR技術(shù)已廣泛應(yīng)用于歐洲及北美的污水處理行業(yè)，但在國(guó)內(nèi)才剛開(kāi)始出現(xiàn)，MBR在國(guó)內(nèi)雖然起步較晚，發(fā)展卻很迅速，2012年后全球大型MBR項(xiàng)目主要集中在中國(guó)境內(nèi)。碧水源于2006年承建了國(guó)內(nèi)首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)采用MBR技術(shù)的污水處理項(xiàng)目——北京密云再生水廠，標(biāo)志著碧水源已成長(zhǎng)為國(guó)內(nèi)MBR產(chǎn)品與技術(shù)最具代表性的企業(yè)。

碧水源通過(guò)自主創(chuàng)新研發(fā)，使得MBR技術(shù)成熟度不斷提高和投資運(yùn)行成本大幅降低，獲得了行業(yè)的廣泛認(rèn)可和快速推廣。與傳統(tǒng)工藝相比，MBR工藝具有出水水質(zhì)高、剩余污泥少、占地面積小、自動(dòng)化智能化程度高、脫氮除磷效果好、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點(diǎn)。為了助力“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)以及保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，碧水源瞄準(zhǔn)了進(jìn)一步降低MBR技術(shù)運(yùn)行能耗的目標(biāo)，攻堅(jiān)克難積極研發(fā)綠色低碳的膜技術(shù)。由于加壓維持膜通量、增大曝氣量減緩膜污染等因素均是造成高能耗的重要原因，通過(guò)在線和離線清洗的方式，雖可減輕膜污染問(wèn)題，但頻繁膜清洗會(huì)縮短膜的使用壽命，而時(shí)常更換膜組件又會(huì)增加運(yùn)行成本。面對(duì)傳統(tǒng)曝氣MBR工藝的瓶頸，碧水源技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了深度思考：是否可以改變傳統(tǒng)MBR采用曝氣吹掃的方式，用機(jī)械振動(dòng)控制膜污染？經(jīng)查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，機(jī)械振動(dòng)方式僅在國(guó)外有中小規(guī)模的試驗(yàn)研究報(bào)道，尚未達(dá)到工程化水平，其技術(shù)可靠性與經(jīng)濟(jì)可行性都不確定。懷著一顆技術(shù)創(chuàng)新的赤誠(chéng)之心，2016年，碧水源技術(shù)團(tuán)隊(duì)著手開(kāi)展了第一代振動(dòng)膜生物反應(yīng)器（V-MBR）技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

 

穩(wěn)扎穩(wěn)打，逐級(jí)放大
技術(shù)團(tuán)隊(duì)從十噸級(jí)的小試做起，逐級(jí)放大到百噸級(jí)、千噸級(jí)規(guī)模進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，通過(guò)優(yōu)化膜材料、裝填率、設(shè)備結(jié)構(gòu)等參數(shù)不斷進(jìn)行膜元件的改進(jìn)，反復(fù)測(cè)試膜組器的性能；在確定膜組器性能的穩(wěn)定性后，建立整套工藝流程，通過(guò)調(diào)試膜通量、運(yùn)行周期、溶解氧量、污泥濃度等參數(shù)，驗(yàn)證整套工藝的可行性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)多個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備運(yùn)行、出水水質(zhì)的跟蹤以及第三方監(jiān)測(cè)報(bào)告和核查報(bào)告，驗(yàn)證了振動(dòng)MBR工藝的可行性和可靠性。振動(dòng)MBR技術(shù)用于城市污水處理的能耗較傳統(tǒng)曝氣MBR降低20%以上，出水總氮可降低3~5mg/L。

 

豐臺(tái)河西試驗(yàn)（5000m3/d）振動(dòng)膜反應(yīng)器

 

對(duì)于我國(guó)典型城鎮(zhèn)污水，振動(dòng)MBR工藝出水COD、氨氮、總氮與總磷可分別低于30、1、5、0.3mg/L。并且，在污水處理廠現(xiàn)有運(yùn)行成本基礎(chǔ)上，僅需新增外加碳源及除磷藥劑費(fèi)用約0.2元/m3，振動(dòng)MBR工藝即可將出水水質(zhì)進(jìn)一步提升至地表水（湖、庫(kù)）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，其中總氮<1.5mg/L，總磷<0.1mg/L，可作為高品質(zhì)再生水資源補(bǔ)給富營(yíng)養(yǎng)化敏感湖泊水體。

 

通過(guò)評(píng)議，示范引領(lǐng)

振動(dòng)膜生物反應(yīng)器（V-MBR）技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，即被收錄進(jìn)工信部、科技部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合制定的《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄》，并于2021年10月通過(guò)了中國(guó)環(huán)保機(jī)械行業(yè)協(xié)會(huì)組織的科技成果評(píng)議，專家組一致認(rèn)為“振動(dòng)MBR技術(shù)是該領(lǐng)域的重大技術(shù)突破，在實(shí)際工程中的規(guī)模化應(yīng)用屬國(guó)際領(lǐng)先，具有推廣價(jià)值”。

 

竇店再生水廠振動(dòng)膜工藝單元
 

2021年5月，振動(dòng)MBR技術(shù)在北京竇店再生水廠實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用，處理規(guī)模為1.5萬(wàn)噸/日，出水水質(zhì)達(dá)到北京市《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》B標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，出水排入當(dāng)?shù)氐拇笫?，將市政污水轉(zhuǎn)化為大石河流域的生態(tài)補(bǔ)水，為流域水質(zhì)提升、水環(huán)境改善與水生態(tài)安全做出了積極貢獻(xiàn)，也為高品質(zhì)再生水在水環(huán)境敏感地區(qū)的資源化利用，起到了示范引領(lǐng)作用。

 

厚積薄發(fā)，未來(lái)可期

振動(dòng)MBR技術(shù)成果的示范應(yīng)用，標(biāo)志著我國(guó)污水處理行業(yè)膜技術(shù)取得了同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和水質(zhì)提升的重大突破，為“雙碳”時(shí)代的污水資源化技術(shù)開(kāi)辟了新路徑，也為中交集團(tuán)和中國(guó)城鄉(xiāng)踐行國(guó)家戰(zhàn)略、建設(shè)水務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈“鏈長(zhǎng)”提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)儲(chǔ)備。成績(jī)屬于過(guò)去，碧水源技術(shù)團(tuán)隊(duì)并未停下前行的腳步，目前正在著力于開(kāi)展二代振動(dòng)膜組器設(shè)備及膜生物反應(yīng)器工藝的研發(fā)，力爭(zhēng)在設(shè)備穩(wěn)定性、極限脫氮除磷工藝方面取得新突破，將振動(dòng)MBR技術(shù)打造成為國(guó)際領(lǐng)先的新一代污水資源化技術(shù)。

 

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