“雙碳”時(shí)代下，各行各業(yè)都在思考該如何實(shí)現更高效的綠色低碳發(fā)展。長(cháng)期占據高能耗行業(yè)前十位的“能耗大戶(hù)”——污水處理行業(yè)則更需要關(guān)注節能降耗、減污降碳的各項舉措。那么，該如何通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新實(shí)現“節能降碳提質(zhì)”的協(xié)同發(fā)展，成為行業(yè)發(fā)展的新方向？中交集團城鄉水環(huán)境技術(shù)研發(fā)中心共建單位、中國城鄉高科技環(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)了我國污水處理行業(yè)首款振動(dòng)膜技術(shù)。在2022年全國節能宣傳周之際，讓我們一起來(lái)了解下這項創(chuàng )新技術(shù)吧。

一直以來(lái)，碧水源把節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)、水處理設備升級、資源回收利用、碳排放信息化監測等多個(gè)環(huán)節持續探索著(zhù)環(huán)保和節能降碳的創(chuàng )新之道。2021年10月，碧水源發(fā)布的振動(dòng)膜生物反應器（V-MBR）技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：振動(dòng)MBR技術(shù)）正是在國家實(shí)施“雙碳”和“污水資源化”目標戰略的新形勢下，對傳統曝氣型膜生物反應器（MBR）技術(shù)進(jìn)行的成功創(chuàng )新升級，是技術(shù)團隊幾十位從事膜材料、水處理工藝、機械、自動(dòng)化控制領(lǐng)域的國內外專(zhuān)家，歷時(shí)六年開(kāi)發(fā)的科技創(chuàng )新成果。

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

 

破解瓶頸，提前布局

上世紀90年代，MBR技術(shù)已廣泛應用于歐洲及北美的污水處理行業(yè)，但在國內才剛開(kāi)始出現，MBR在國內雖然起步較晚，發(fā)展卻很迅速，2012年后全球大型MBR項目主要集中在中國境內。碧水源于2006年承建了國內首個(gè)萬(wàn)噸級采用MBR技術(shù)的污水處理項目——北京密云再生水廠(chǎng)，標志著(zhù)碧水源已成長(cháng)為國內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行成本大幅降低，獲得了行業(yè)的廣泛認可和快速推廣。與傳統工藝相比，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、運行穩定可靠等突出優(yōu)點(diǎn)。為了助力“雙碳”戰略目標以及保持市場(chǎng)競爭力，碧水源瞄準了進(jìn)一步降低MBR技術(shù)運行能耗的目標，攻堅克難積極研發(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(xiàn)和離線(xiàn)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 )增加運行成本。面對傳統曝氣MBR工藝的瓶頸，碧水源技術(shù)團隊進(jìn)行了深度思考：是否可以改變傳統MBR采用曝氣吹掃的方式，用機械振動(dòng)控制膜污染？經(jīng)查閱大量國內外文獻資料發(fā)現，機械振動(dòng)方式僅在國外有中小規模的試驗研究報道，尚未達到工程化水平，其技術(shù)可靠性與經(jīng)濟可行性都不確定。懷著(zhù)一顆技術(shù)創(chuàng )新的赤誠之心，2016年，碧水源技術(shù)團隊著(zhù)手開(kāi)展了第一代振動(dòng)膜生物反應器（V-MBR）技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

 

穩扎穩打，逐級放大
技術(shù)團隊從十噸級的小試做起，逐級放大到百?lài)嵓?、千噸級規模進(jìn)行現場(chǎng)試驗，通過(guò)優(yōu)化膜材料、裝填率、設備結構等參數不斷進(jìn)行膜元件的改進(jìn)，反復測試膜組器的性能；在確定膜組器性能的穩定性后，建立整套工藝流程，通過(guò)調試膜通量、運行周期、溶解氧量、污泥濃度等參數，驗證整套工藝的可行性。經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間對多個(gè)試驗項目設備運行、出水水質(zhì)的跟蹤以及第三方監測報告和核查報告，驗證了振動(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曝氣MBR降低20%以上，出水總氮可降低3~5mg/L。

 

豐臺河西試驗（5000m3/d）振動(dòng)膜反應器

 

對于我國典型城鎮污水，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(chǎng)現有運行成本基礎上，僅需新增外加碳源及除磷藥劑費用約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）Ⅳ類(lèi)標準，其中總氮<1.5mg/L，總磷<0.1mg/L，可作為高品質(zhì)再生水資源補給富營(yíng)養化敏感湖泊水體。

 

通過(guò)評議，示范引領(lǐng)

振動(dòng)膜生物反應器（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《國家鼓勵發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄》，并于2021年10月通過(guò)了中國環(huán)保機械行業(yè)協(xié)會(huì )組織的科技成果評議，專(zhuān)家組一致認為“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?；瘧脤?lài)H領(lǐng)先，具有推廣價(jià)值”。

 

竇店再生水廠(chǎng)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(chǎng)實(shí)現示范應用，處理規模為1.5萬(wàn)噸/日，出水水質(zhì)達到北京市《城鎮污水處理廠(chǎng)水污染物排放標準》B標準，相當于地表Ⅳ類(lèi)水標準，出水排入當地的大石河，將市政污水轉化為大石河流域的生態(tài)補水，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，也為高品質(zhì)再生水在水環(huán)境敏感地區的資源化利用，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)成果的示范應用，標志著(zhù)我國污水處理行業(yè)膜技術(shù)取得了同時(shí)實(shí)現節能降耗和水質(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，也為中交集團和中國城鄉踐行國家戰略、建設水務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈“鏈長(cháng)”提供了堅實(shí)的技術(shù)儲備。成績(jì)屬于過(guò)去，碧水源技術(shù)團隊并未停下前行的腳步，目前正在著(zhù)力于開(kāi)展二代振動(dòng)膜組器設備及膜生物反應器工藝的研發(fā)，力爭在設備穩定性、極限脫氮除磷工藝方面取得新突破，將振動(dòng)MBR技術(shù)打造成為國際領(lǐng)先的新一代污水資源化技術(shù)。

 

內容來(lái)源丨中國城鄉