為遼河水質持續向好提供重要技術支撐

——省科技重大專項聚焦污水處理難題提升水環境治理效能

　　遼河流域是遼寧省、東北地區乃至全國的重要經濟區，流域內城市集中、典型行業聚集、農業經濟活躍，農村面源污染問題突出、河口濕地退化較快、河道生態環境脆弱、工業污水達標排放治理成本較高，流域水環境污染治理難度較大。省科技廳堅決貫徹落實省委、省政府決策部署，加強創新驅動支撐引領生態環境保護，組織實施水環境治理關鍵技術集成及產業化示范項目，助推遼河流域由水環境治理向水生態修復轉變，為深入打好污染防治攻堅戰、保障水質持續向好提供重要技術支撐。

　　關鍵技術集成及產業化示范助力水質改善

　　2019年6月，遼寧省環保集團牽頭承擔了省科技重大專項——遼河流域水環境治理關鍵技術集成及產業化示范項目（項目編號：2019JH1-10300001）。

　　項目針對遼河流域農業面源污染嚴重、城市黑臭水體污染反彈、遼河河口濕地退化和重點工業行業對流域污染貢獻大等突出問題，重點開展了農業面源、黑臭水體、濕地修復和工業廢水治理等方面研究，集成優化了農業面源污染物削減成套技術、城市黑臭水體內源治理及資源化利用成套技術、河口濕地保護與生態修復成套技術、重點工業行業廢水治理成套技術，突破了畜禽養殖廢水厭氧產沼氣及高效脫氮技術、寒冷地區農村生活污水小微型一體化技術、強化廢水生化處理的電子調控技術、基于臭氧氧化的污水深度處理與資源化技術、基于微納米曝氣耦合及緩釋氧劑的黑臭水體除黑除臭技術、濕地土壤生態修復技術與栽培技術等關鍵技術8項、研發新產品2項、研制新裝置1項、申請發明專利14項、授權實用新型專利5項、獲國家技術發明獎1項、發表SCI論文17篇、形成綜合解決方案4套、編制行業標準1項、地方標準2項，建設示范工程5項，推廣技術16項，實現和帶動產值3億余元。

　　新技術新工藝助力污水處理廠穩定達標

　　項目對工業園區污水處理廠穩定達標困難的突出問題進行了重點攻關，針對遼河流域重點行業水污染治理現狀與技術需求，開展了工業園區污水高效處理關鍵技術研究，并通過技術耦合與集成，嵌入“互聯網+智慧水務”，形成了工業園區污水處理升級的綜合技術方案，提升了傳統污水處理廠的運行技術水平，為流域水質改善和水資源循環回用提供支撐。

　　傳統工業園區污水處理廠的工藝路線與市政生活污水處理廠類似，多采用AO、AO、氧化溝等活性污泥法為主體的工藝方案。由于缺少預處理單元和深度處理單元的凈化作用，受到進水沖擊極易導致生化系統崩潰，致使出水無法實現連續穩定達標。項目牽頭單位遼寧省環保集團與大連理工大學聯合研發，創造性地以含鐵剩余污泥/芬頓鐵泥為基質，制備多氧化/還原基團生物炭，充當厭氧水解酸化段電子傳遞媒介，驅動異化鐵還原，加速微生物胞外電子傳遞速率，使厭氧水解酸化段有機物分解效率提高10%~30%。該項技術成果獲得2020年國家技術發明二等獎。

　　在此基礎上，通過在基料中填加碳功能改性材料以及親水親電等輔助功能材料，形成功能載體制備配方，開發出基于高速密煉—熔融共混模式的功能載體制備工藝，形成生物親和性填料生產線。所制備的生物親和性填料，掛膜速度相比于傳統載體提高0.6~1.4倍，掛膜量提高19%以上，啟動時間縮短。相比傳統污水處理工藝，基于改性填料的工藝總氮去除率提高16%以上，解決了傳統載體掛膜效果差、啟動慢、總氮處理效率低等難題，提高效率10%~20%。

　　此外，還創造性地將臭氧催化氧化功能與氧化鋁陶瓷基底膜相結合，形成催化臭氧陶瓷膜，凸顯出三個方面優點：由于有機污染物被截留在膜表面催化功能層上，臭氧被催化層轉換成羥基自由基后立刻與有機物反應，臭氧利用率提高；由于截留的有機污染物被分解，膜污染緩解；得益于納米反應器效應、膜孔內羥基自由基產率提高幾個數量級，對小分子毒性有機物的分解效率提高。催化臭氧氧化陶瓷膜的臭氧分解能力是單純臭氧分解的5倍，是原始陶瓷膜的2.5倍。將其應用于工業園區污水處理廠深度處理環節，出水化學需氧量去除80%以上，可達到20mg/L甚至10mg/L以下的穩定出水，對色度也有很好的去除效果。

　　基于上述研究成果，省環保集團將部分關鍵技術應用到省內工業園區污水處理廠的工程建設當中。丹東前陽鎮工業園區集化工、醫藥、造紙、紡織、服裝、倉儲物流、裝備制造、食品加工等30多家不同行業的工業企業于一體，工業污水成分復雜、水質水量波動較大，由于采取傳統工藝加之進水水質水量波動極大，導致丹東前陽污水處理廠長期以來一直未能實現穩定達標，成了國家、省、市各級環保部門重點關注項目，也是中央生態環保督察掛牌督辦項目。

　　2019年8月，為保證丹東前陽污水處理廠穩定達標運行，經多方論證，當地政府決定由遼寧省環保集團實施該提標改造項目。項目建設規模1萬m/d，投資2460萬元，項目針對營養比極低的園區進水特征，提出了以“氣浮+水解酸化+生化池+高密沉淀池+砂濾+臭氧催化氧化+活性炭吸附”的工藝升級方案，其中臭氧催化氧化段，強化對有機物的靶向性氧化效率，實現了1克臭氧去除0.5克~1.2克化學需氧量的削減能力，且抗干擾能力強。經處理后出水水質達到城鎮污水處理廠一級A排放標準，污水經處理后直排麻子溝。該項目2020年4月順利通過工程竣工驗收，2020年12月通過環保驗收。2021年實現了全年達標率高于99.8%的高質量管控目標。年平均出水化學需氧量僅為14.63mg/L、氨氮為0.38mg/L。較改造前的傳統工藝，化學需氧量去除率提高91.98%、氨氮去除率提高86.52%，處理效果十分顯著。2021年4月中央環保督察組蒞臨前陽污水處理廠實地檢查，對污水處理廠的運行效果也給予了充分肯定。

　　智慧水務平臺助力污水處理廠降本增效

　　工業園區污水處理廠作為末端水處理環節，因上游企業屬性的不確定性、產品結構的不確定性、生產規模的不確定性，進水水質水量的波動較大，對污水處理廠的連續穩定達標運行造成了嚴重的影響。同時，由于工業園區污水處理廠進水營養比失衡、可生化性較差，需要大量補充碳源（如甲醇、乙酸、乙酸鈉等）。為了滿足氮磷等污染物達標排放的需要，還需投加絮凝劑、助凝劑、氧化劑、消毒劑等多種藥劑。據統計，藥劑費在園區污水處理成本中占比超過15%。受現場自控水平、運營單位專業技能的限制，園區污水處理廠生化曝氣控制方面能力普遍欠缺，導致電量消耗較大。電費在園區污水處理成本中占比超過30%，其中，由于曝氣量未加嚴格控制導致電費中的8%-15%被浪費掉。盡管大量投入電費、藥劑費，但仍不能保證園區污水處理廠連續穩定達標排放。

　　隨著互聯網、自動化控制技術的發展，污水處理的自動控制研發也有了長足的進步，但是，由于工業園區污水處理的復雜性、關聯性、整體性，尚沒有成熟的技術路線和產品，無法突破園區污水處理廠高投入、低產出的瓶頸問題。目前，省內工業園區的污水處理廠基本還停留在粗放式運行的初級階段，與互聯網技術結合較少。為進一步提高工業園區污水處理廠的自動化、智能化、精細化管理水平，實現少人值守、智能控制、統計分析、預報預警、區域綜合管理等功能，遼寧省環保集團開發了智慧水務運營平臺。智慧水務運營平臺基于物聯網技術來實現污水處理廠水質、流量信息的在線采集、傳輸、控制，利用云計算、大數據技術實現運行監控、智能調度分析、服務咨詢等功能，提高污水處理廠運行智能化，降低能耗，節約運維成本。

　　智慧水務運營平臺包括通用服務、大屏展示、Web端、移動端4個子系統模塊，具有綜合監視、廠站概況、運行管理、報警管理、智能管理、信息管理、視頻會議、專題分析等十余個功能界面。其中，智能管理模塊是整個系統的核心，也是智慧水務運營平臺的最關鍵部分?；陔p緯度校核模型建立的精準加藥、精準曝氣和趨勢預測模塊，可實現污水處理廠曝氣量、加藥量的精準控制和污染物排放指標的趨勢外推和預測預警功能，保障污水處理廠在最佳曝氣量、加藥量的工況條件下運行，避免電、藥過量投入造成資源浪費，有利于降低污水處理廠的直接運行成本。

　　2021年，在丹東前陽污水處理廠提標改造工程中搭接了智慧水務運營平臺，結合精細化管理措施，不僅保障了全年99.8%的達標保證率，還實現了噸水電耗降幅8.15%，噸水藥耗降幅19.47%，污水處理廠直接運行成本下降16.18%，降本增效十分顯著，極大緩解了地方政府的財政負擔，造福一方，惠及于民。目前，省環保集團開發的智慧水務運營平臺已經在黑山、西豐、康平、前陽等地污水處理廠進行了推廣應用，取得了良好的經濟效益、社會效益和環境效益。（記者 趙靜）

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責任編輯： 劉舒