专利名称：短流程环沟型改良A2/O除磷脱氮处理系统及其处理工艺

专利权人：中国市政工程华北设计研究总院有限公司

发明人：李鹏峰 郑兴灿 孙永利

授权时间：2013.04.17

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发明创新点

（1）短流程环沟型改良A 2/O高效除磷脱氮工艺系统（见图1），重点解决出水氮、磷一级A稳定达标难题，同时缩短整个污水处理工艺流程及总水力停留时间，提高碳源及池容利用率，削减进水水质水量波动对出水达标排放的不利影响，增强工艺运行调整灵活性，同时降低占地面积和运行成本。

图1 短流程环沟型改良A 2/O高效除磷脱氮工艺流程

（2）采用预缺氧池、厌氧池和双沟道环沟的工艺组合，在生物系统水力停留时间8h的条件下，实现了工艺的高效脱氮除磷，较传统A 2/O工艺节省水力停留时间20%以上，相应节省占地20%以上，同时节省了相应动力能耗。

（3）双沟道氧化沟的内沟道亏氧曝气、外沟道全程曝气的溶解氧浓度控制模式，使得外沟道实现了同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化，提高TN的去除效果，降低内回流DO，提高碳源的利用率。

（4）双沟氧化沟的池型构造，代替传统的推流式生物池池型构造，通过高倍率的循环流量、内外沟联通等方式，在削减进水水质水量的峰值变化不利影响方面可以起到比较明显的改进作用，克服了传统A 2/O工艺受进水水质水量波动影响大的难题。

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应用领域和范围

本发明专利针对我国城市污水系统普遍存在水量波动明显、水质浓度变化范围大、BOD 5/TN比值偏低等特征，重点围绕工艺脱氮除磷及节能省地目标，工艺流程及相关理念已在全国大规模城镇污水处理厂的改（扩）新建工程中应用，可作为一级A及更高排放标准城镇污水处理厂的主流工艺选择，也可拓展应用于村镇污水处理及合流制溢流污染控制领域。

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实施效果

本发明专利短流程环沟型改良A 2/O除磷脱氮工艺系统首用于全国首座执行GB18918—2002一级A排放标准的无锡芦村污水处理厂（20万m3/d）的提标改造工程，基于占地受限、碳源不足等现状难题，不增加生物池池容的情况下，除磷脱氮能力明显增强，节能、降耗、省地效果明显，运行稳定可靠，保障了系统出水一级A稳定达标，为全国城镇污水一级A提标改造工作提供了急需的样板工程、技术方案选择和工程实施经验。

本发明专利技术及其理念已推广于太湖、淮河、海河等重点流域污水处理厂的提标改造工程，总体应用规模超1000万m 3/d，为我国污水综合污染物减排做出重要贡献。近年来，我国多地陆续实施更加严格地方标准，本专利的相关技术内容和理念，如环沟型设计、溶解氧控制、回流污泥反硝化、生物除磷强化、碳源优化利用等技术点也成为高标准污水处理工艺的效能提升、精细化管理的重要技术选择，为我国污水高标准处理工艺技术路线选择提供了重要的技术支撑。

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产业化及市场应用情况

通过与无锡市水务集团有限公司、常州市城市排水有限公司、天津创业环保等水务企业、清华大学、江南大学等高校、江苏一环、青岛思普润等企业开展“厂—学—研—用”一体化研发合作，以本专利技术为主流工艺，通过悬浮填料强化系统硝化功能、后置缺氧好氧区强化脱氮、好氧区耦合消氧区设置等效能提升措施，不断完善和拓展本专利技术的集成功能、应用范围和处理效能，形成基于 短流程环沟型改良A 2/O除磷脱氮工艺技术的多点进水回流污泥反硝化环沟型/多级改良A2/O除磷脱氮工艺系统（见图2）。

图2 多点进水回流污泥反硝化环沟型/多级改良A 2/O除磷脱氮工艺系统

近年来，本专利研发团队通过工程应用研究和工艺技术优化迭代，结合专利申请、论文发表、学术会议主题报告、厂长QQ群、微信公众号推送、指南指引发布、标准制修订、宣贯会等多种成果宣传，目前短流程环沟型改良A 2/O除磷脱氮处理系统及其处理工艺已得到行业专家和技术人员广泛关注和高度认可，已被江苏省住建厅、广东省住建厅、常州市城市排水有限公司等水务管理部门和天津创业环保、无锡水务集团有限公司、济宁中山公用水务有限公司、唐山海港开发区水务有限公司、北京兴水水务有限责任公司等行业内知名水务运营公司普遍认可和广泛采纳，相关技术内容编入《江苏省太湖地区城镇污水处理厂DB 32/1072提标技术指引》、《广东省城镇生活污水处理设施提标建设技术指引》等，已成为我国城镇污水高标准处理及再生利用的主流工艺流程，在数百座污水处理工程中得到推广应用。

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技术优势

（1）随着我国各地实施更加严格的氮磷排放标准，水质水量波动明显、碳源不足、池容受限、冬季低水温等达标影响因素越发突出，严重制约污水工艺效能的提升和达标稳定性，本专利技术在强化脱氮除磷、溶解氧控制、节能省地方面优势明显，同时具有较好的功能区融合度，与单元强化技术的结合能力较强，可通过不断功能耦合和技术迭代提升其应用范围和处理效能。

（2）本专利技术涉及的环沟型改造、多点进水设置、亏氧曝气及内回流DO控制、耦合生物、化学除磷等技术是在传统工艺基础上的创新改进和优化耦合，既可将传统工艺进行简单改造实现功能提升，又可在新建工程中直接采用，具有适应范围广、针对性强、技术延续性好、后续技术耦合能力大等特征。

（3）本专利技术以池型构造优化与功能区优化组合为核心，通过水力流态控制、功能区强化与耦合、精细化运行管理技术等优化措施，综合实现脱氮除磷功能强化、碳源利用优化、池容利用率提升等功能，与实际工程的设计、建设和运维的结合度较好，可操作性较强。

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专利运用及保护

通过与无锡市水务集团有限公司开展“厂—学—研—用”模式研发合作， 将本发明专利短流程环沟型改良A 2/O除磷脱氮处理系统及其处理工艺率先示范应用于太湖流域典型污水处理工程无锡市芦村污水处理厂提标建设工程（30万m3/d），并以此为样板和技术验证案例，推广应用于我国不同地域的数百座城镇污水处理提标建设工程。

为保护本发明专利技术，同期申请了实用新型专利，并申请了相关专利，对短流程环沟型改良A 2O除磷脱氮系统及处理工艺方法予以保护，相关专利申请信息见表1。

表1 基于专利保护的系列相关专利申请信息

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效益分析

（1）经多年现场试验研究、工程应用实践和持续改进提升，以 本发明专利相关成果为核心构建了城镇污水深度除磷脱氮理论与工程技术体系，为工程设计建设和运行管理提供了强有力的技术支撑，得到行业管理部门、从业机构和专家的一致认可和高度好评，为我国城镇污水处理行业科技进步和产业重大升级做出了突出贡献。

（2） 以本发明专利相关成果为核心的技术体系应用的污水处理工程单位能耗较全国平均水平降低10%以上，化学药剂和碳源节省25%以上；池容利用率提高30%以上，绝大部分提标改造工程原地完成，未新增占地，实现不停水条件下升级改造，节地节能降耗成效显著。

（3）本发明专利相关成果通过举办技术培训与专题研讨、组织工程项目参观学习、设备产品展示等方式，全面推进项目成果的交流、宣传和推广，为全国城镇污水处理设施的规划设计、工程建设、运行管理、问题诊断、效能评估、行业监管、标准制修订提供了理论指导、基础数据和技术方法，强力推动了我国城镇污水处理行业的跨越式创新发展

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应用前景

本发明专利创新提出针对我国城市污水系统普遍存在水量波动明显、水质浓度变化范围大、SS/BOD 5比值偏高、BOD 5/TN比值偏低等特点，以短流程环沟型改良A2/O高效除磷脱氮工艺系统为核心的改进型污水除磷脱氮工艺流程，重点解决出水氮、磷、COD等水质指标的一级A稳定达标问题，通过全流程的曝气系统、搅拌系统和污泥回流系统的综合节能措施研究，结合中试及生产性试验总结分析，提出改进的污水生物除磷脱氮工艺流程及工艺设计要点、工艺运行参数与工程技术措施。运行实践表明，在低碳氮比进水条件下，短流程环沟型改良A 2O除磷脱氮系统及处理工艺除磷脱氮效果良好，并且易于工程实施、工程投资低，为城镇污水处理厂出水稳定达标方面取得了良好的工程应用效果，相关技术适用于我国一级A及更高排放标准污水处理厂的改扩新建。随着后续相关标准的制修订和指南指引编制，推广应用前景将更加广阔。

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获奖情况

本发明专利技术作为科技奖申报的核心成果获得相关奖励如下：

（1）“城镇污水处理系统一级A稳定达标及节能降耗关键技术”，获2013年华夏建设科学技术一等奖，华夏建设科学技术奖励委员会；

（2）“津沽污水处理厂工程（纪庄子污水处理厂迁建）”，获2017年度全国优秀工程勘察设计行业奖优秀市政公用工程给水排水工程（含固废）一等奖，中国勘察设计协会；

（3）“无锡市芦村污水处理厂升级改造工程”，获2011年度全国优秀工程勘察设计行业奖市政公用工程一等奖，中国勘察设计协会。

（4）“无锡市芦村污水处理厂升级改造工程”，获2010年度天津市“海河杯”优秀勘察设计市政公用工程一等奖，天津市勘察设计协会。

「 获奖证书」

编辑：衣春敏 王晓宇

制作：文 凯

审核：李德强