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技術(shù)特點及優(yōu)勢 1、對現(xiàn)有的用于污水處理的膜進行改性，提高膜通量，減小跨膜壓力。膜通量較現(xiàn)有膜提高2倍以上，跨膜壓力只有1米左右水柱。 2、突破了以往MBR膜都是與泥水直接接觸的固有形式，對MBR結(jié)構(gòu)進行了改進，減少膜與污泥、胞外聚合物（EPS）等膜污染關(guān)鍵物質(zhì)的接觸，可以極大緩解膜污染問題； 3 、采用的廉價耐污染膜材料，延長膜的使用壽命，降低運行成本； 4 、控制反應器微生物處于內(nèi)源呼吸期，反應器中能有效建立細菌—原生動物—后生動物微生態(tài)系

活性污泥是生物法廢水處理系統(tǒng)中自然形成的微生物與有機物的聚集體。活性污泥中微生物在凈化污水的同時自身也在繁殖增長，必須定期的少量排出污泥，以維持污水處理系統(tǒng)中氧的供給，使活性污泥濃度保持在一定水平。排出的這些剩余活性污泥如不加以治理，將會造成二次污染。 南開大學研發(fā)的該技術(shù)將污水處理廠剩余活性污泥進行資源化利用，生產(chǎn)出（1）生物降解材料PHA；（2）生物菌肥；（3）無害化處理后回用農(nóng)田。 投入：在現(xiàn)有污水處理廠基礎(chǔ)上，增加（1）活性污泥馴化池；（2）活性污泥發(fā)酵池；（3

本項目以污水處理廠存在能源消耗高，二次污染等問題，針對污水體量龐大，復雜多變量，多相體系的數(shù)據(jù)信息滯后，強耦合，非線性等問題，采取學科交叉方式與物理學院、智能學院合作開發(fā)新型水質(zhì)傳感器，開發(fā)信息處理系統(tǒng)，多變量耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，深度學習和算法，構(gòu)建污水處理智能控制關(guān)鍵技術(shù)，儀器和設(shè)備。為污水廠的智能節(jié)能減排創(chuàng)造提供技術(shù)支持。

項目成果/簡介:本項目以污水處理廠存在能源消耗高，二次污染等問題，針對污水體量龐大，復雜多變量，多相體系的數(shù)據(jù)信息滯后，強耦合，非線性等問題，采取學科交叉方式與物理學院、智能學院合作開發(fā)新型水質(zhì)傳感器，開發(fā)信息處理系統(tǒng)，多變量耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，深度學習和算法，構(gòu)建污水處理智能控制關(guān)鍵技術(shù)，儀器和設(shè)備。為污水廠的智能節(jié)能減排創(chuàng)造提供技術(shù)支持。應用范圍:該技術(shù)主要應用于給水處理系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)的智能控制。效益分析:項目的研究已經(jīng)進行了多年， 2017 年投資 1500 萬元在南開大學津南校區(qū)建立了 1000 噸/日污水處理廠， 為傳感器的應用和示范創(chuàng)造十分有利的條件。

本發(fā)明是一種溫和條件下利用含釩、鉬多金屬氧酸鹽催化劑降解污水中苯酚。苯酚是造紙、煉焦、煉油、塑料、農(nóng)藥、醫(yī)藥合成等行業(yè)生產(chǎn)的原料或中間體。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，未經(jīng)處理的含酚廢水對人類的生存環(huán)境已經(jīng)造成了嚴重的威脅。研究與開發(fā)高效、低成本的新型污水處理技術(shù)，特別是研究降解苯酚的高效降解技術(shù)，已成為環(huán)境工程、環(huán)境科學等領(lǐng)域的科學前沿和熱點問題。本發(fā)明設(shè)計提供的一種用于濕法氧化降解苯酚的多金屬氧酸鹽催化劑，(CTA)3+x [PVxMo12-xO40]（x = 1~3）。多酸催化劑具有合成方法簡單、催化降解高效(環(huán)境溫度下（15°C）空氣氧化降解苯酚，反應60 min，苯酚去除率達到70% 以上，COD去除率達到70%，TOC去除率達到70%，苯酚完全礦化。0 °C 苯酚60 min 降解率達到60%以上)、可重復利用和催化反應條件溫和等優(yōu)點。克服了濕法催化氧化技術(shù)對設(shè)備、催化條件高要求的缺點。且在催化劑合成過程中合成條件溫和（常壓）、合成時間短、易操作。降解產(chǎn)物為簡單無機離子，不對環(huán)境造成二次污染。 利用一種溫和條件下利用含釩、鉬多金屬氧酸鹽催化劑降解污水中苯酚的應用，可以解決很多技術(shù)問題： 1、利用多金屬氧酸鹽的組成和結(jié)構(gòu)的多樣性，合成強氧化性的化合物，作為催化濕法氧化催化劑，降低濕法氧化的反應條件，提高實用性，降低成本； 2、調(diào)節(jié)反荷離子的種類，合成多金屬氧酸鹽固體催化劑，在水相反應中不溶脫，且易于分離重復使用，大大降低了催化劑使用成本； 3、多金屬氧酸鹽降解水中污染物苯酚反應條件溫和，在常溫常壓條件下通入空氣就可達到苯酚的有效降解，節(jié)約大量能源； 4、雜多酸膠束催化體系的引入使苯酚降解的體系同時具有液膜法和高級氧化法的雙重功效，不僅提高了催化效果而且催化條件溫和。 此項目主要依托國家自然科學基金和吉林省環(huán)保局項目。 含釩多金屬氧酸鹽(CTA)3+x [PVxMo12-xO40]（x = 1~3）在催化空氣氧化降解苯酚污水中，在室溫、空氣壓力條件下，苯酚污水降解率達到90%到100%，并且苯酚分子被完全礦化為簡單的無機離子，如CO32-和HCO3-。

本項目具有自主知識產(chǎn)權(quán)，是一套適合于處理城市污水及回用（從城市污水到雜用 水、景觀用水、綠化、洗車等直到實驗室分析配制標準溶液的純水）的集裝式膜生物反 應器成套技術(shù)裝備。同時本裝置還適用于在本裝置的一個階段內(nèi)實現(xiàn)受污染水源地的飲 用水的供應的系列產(chǎn)品。 技術(shù)創(chuàng)新點： 1）針對不同城市污水水質(zhì)可以選擇不同的膜材質(zhì)。 2）針對不同廢水規(guī)模可以加工大型或中型的集裝式膜生物反應器。 3）不同處理程度的集裝式膜生物反應器可以適用于同種廢水而不同用戶需求的回 用水質(zhì)。 4）開發(fā)的自控技術(shù)，可以達到無人監(jiān)管、在線檢測的水平，使人工費降低及自動 控制達到較高的水平。 應用領(lǐng)域：城市污水深度處理及回用

1. 項目概述常用的水處理技術(shù)有物理吸附法、化學氧化法和生物氧化法三類。其中以生物膜方式進行的生物處理過程能有效去除原水中可生物降解有機物、氨氮和鐵錳等污染物，使出水更安全可靠，在當前的水處理工程中得到了最為廣泛的應用，然而該方法主要適用于CODcr為100乃至200以上的“高”污染水，而對CODcr處于100以下的低營養(yǎng)度廢水處理效率低下，故并不適用于低濃度生活污水、工業(yè)中水和富營養(yǎng)化地表飲用水的處理。綜合利用生物膜，物理過濾和化學反應、沉積等過程處理污染水源的人工濕地凈化技術(shù)作為一種經(jīng)濟有效、運行穩(wěn)定的新型生態(tài)工程，近年來已成為備受關(guān)注的焦點。但該項技術(shù)占地大，處理時間長，對水質(zhì)變化的適應性差，季節(jié)性差異顯著，且生物量后續(xù)處理困難，極易形成滯后累積污染，無法大規(guī)模高效率應用于水質(zhì)的處理。本項目針對為150以下的低濃度廢水或富營養(yǎng)化地表水，將固定床生物膜處理、人工濕地生物預處理和微氧水處理技術(shù)引入富營養(yǎng)化飲用水源預處理過程，充分發(fā)揮其物理吸附、生物膜處理和植物效應的多級復合處理功能，結(jié)合多單元連續(xù)操作方式提高系統(tǒng)處理效率和可操作性，開發(fā)具有良好的水質(zhì)適應性、耐候性，低能耗且無二次污染的高效生物復合床凈化技術(shù)。項目成果形成自主的知識產(chǎn)權(quán)。具有廣闊的工程應用前景。2. 技術(shù)優(yōu)勢（1）基于多孔介質(zhì)填料固定床的生物膜強化水處理體系；（2）基于小風量曝氣的高效微氧水處理系統(tǒng)；（3）單元化和模塊化的生物復合床系統(tǒng)。以富營養(yǎng)化水源地的劣V類水（CODcr為50至100）為例，采用新型生物復合床技術(shù)，綜合采用物理吸附與截留、微生物降解、植物吸附與吸收等手段，其出水可穩(wěn)定保持在Ⅲ類乃至更優(yōu)水平。

本發(fā)明公開了一種雙向流內(nèi)循環(huán)式PS高級氧化反應器及污水處理方法,包括反應器,其內(nèi)設(shè)兩個位置上下交錯 且同心的內(nèi)筒和外筒;內(nèi)筒的上端開口,內(nèi)筒的下端與反應器罐體底連接;外筒上端與反應器罐體頂連接,外筒的下端開口;反應器罐體底部設(shè)有無動力自吸回流系 統(tǒng)和傘狀錐形布水器;一條由反應器罐體頂部伸向底部的催化劑加藥管,其下端對應連通傘狀錐形布藥器,傘狀錐形布藥器位于反應器布水混合區(qū)域之內(nèi);還包括圓 環(huán)形布水擋板,進水混合裝置,二次加藥裝置等.本反應器結(jié)構(gòu)高徑比小,反應空間利用充分,容積負荷率高,動力消耗小,無動力回流系統(tǒng)使未反應完的污染物和 藥劑重復處理,提高了藥劑利用率,降低了藥劑消耗和能量消耗,降低成本。

1 成果簡介利用生物方法進行污水處理，已經(jīng)經(jīng)歷了一個多世紀的發(fā)展。但是，在活性污泥法的應用中，仍然存在以下主要缺點：曝氣池占地面積很大，曝氣后氣體排放造成二次污染；曝氣過程中活性污泥、空氣和污水三相混合不均勻，氧傳遞速率較慢，氧氣利用率不高，使得曝氣效率低；剩余污泥排放量大。本研究室基于多年來對環(huán)流反應器流體力學特性和工程應用的研究，提出了采用多級環(huán)流裝置作為活性污泥曝氣的新方式，并經(jīng)過 10 多年的基礎(chǔ)、應用以及工業(yè)化研究，形成了一套高效的活性污泥的處理污水的新工藝—多級環(huán)流曝氣工藝。該工藝可改善氧的傳質(zhì)，增加氧的利用率，從而減少動力消耗；該工藝還可減少生物處理過程中剩余污泥的產(chǎn)量，減輕處理污泥的負擔；同時，該工藝的生物處理構(gòu)筑物占地面積顯著減小，可節(jié)約投資。該工藝已經(jīng)完成了 20 噸/天的工業(yè)中試，通過了專家鑒定；并在處理印 染污水等方面已經(jīng)建成了工業(yè)應用裝置，目前運行良好。 在多級環(huán)流曝氣工藝的基礎(chǔ)上，針對含有中低濃度難降解有機物的污水，本研究室又開發(fā)了厭氧-好氧耦合環(huán)流曝氣污水生物處理技術(shù)，以提高難降解有機物的處理效率。通過在多級環(huán)流塔內(nèi)的懸浮污泥中添加具有特殊孔隙結(jié)構(gòu)和尺度的載體材料，利用氧的傳遞阻力在載體內(nèi)部形成厭氧菌生存的環(huán)境，構(gòu)成專性厭氧菌生長區(qū)。通過被動擴散和流體的沖刷作用，有機物可以擴散進入載體內(nèi)部，并被厭氧菌降解，同時載體內(nèi)部的厭氧降解產(chǎn)物也可進入流化床主體，實現(xiàn)厭氧生物降解和好氧生物降解的耦合。該工藝具有高效的好氧降解過程和厭氧降解過程， 且將厭氧和好像過程結(jié)合在一個裝置中進行，高度集成化，設(shè)備投資小、處理效率高、占地面積小。該工藝已經(jīng)在含酚廢水、 PTA 廢水、煉油廢水方面已經(jīng)開展了大量的工藝開發(fā)和工業(yè)模擬實驗，取得了理想的處理效果。2 技術(shù)指標（ 1） 多級環(huán)流曝氣：溶解氧濃度可達到 6mg/L 以上，較廊道式曝氣池，占地面積可減小 80% 以上，處理時間可縮短 50%以上。 （ 2） 厭氧-好氧耦合環(huán)流曝氣： COD 的容積負荷可達到 7g/L?d 以上，對 COD 濃度小于2500 mg/L 的含酚廢水、 PTA 廢水等廢水， COD 去除率達到 95％以上。3 應用說明該技術(shù)主要針對各類石化、化工及其他含有難降解有機物廢水的處理，小規(guī)模現(xiàn)場集成式污水處理（如機場、遠郊住宅小區(qū)等）以及污水的點源治理。 多級環(huán)流曝氣應用包括兩種方式：① 以環(huán)流曝氣塔式設(shè)備替換現(xiàn)有的曝氣池、初沉池；② 在現(xiàn)有的深度在 4m 以上的廊道式曝氣池進行改造。多級環(huán)流曝氣塔為新型塔式曝氣處理設(shè)備為專利設(shè)備，具有處理效率高，占地面積小等顯著優(yōu)勢。 20 噸/天的工業(yè)中試結(jié)果（乙烯綜合廢水， COD 約為 1000 mg/L，）顯示，和該廠現(xiàn)有的廊道式曝氣池相比，占地面積可減小 80% 以上，處理時間可縮短 50%以上， 出口廢水穩(wěn) COD 定在 60 mg/L 以內(nèi)，特別適合于土地資源緊張、處理效率要求高的生產(chǎn)、生活部門。多級環(huán)流曝氣塔頂部還有集成的泥水分離器，可將出水中的污泥分離，在污泥沉降良好的情況下，可直接排放，不需要初沉和二沉設(shè)備，使設(shè)備投資、能耗以及占地面積大幅度降低；即使對沉降性能不佳的污泥，也可達到初沉的作用，節(jié)省初沉設(shè)備和運行費用。 通過對現(xiàn)有的深度在 4m 以上的廊道式曝氣池進行改造，也可實現(xiàn)多級環(huán)流曝氣，方法是在曝氣池內(nèi)改造曝氣系統(tǒng)，加裝多級導流筒內(nèi)構(gòu)件。其改造簡單，投資小，但對廢水處理的效果有顯著的提高。采用多級環(huán)流曝氣后，曝氣池內(nèi)的溶解氧濃度提高 50% （可達到 6 mg/L以上）以上，懸浮污泥濃度提高 30%以上，在達到相同處理效果的前提下，水力停留時間可減小 50%以上，處理負荷提高 50%以上，特別適合于對現(xiàn)有裝置增容的技術(shù)改造。由于溶解氧濃度高，剩余污泥的產(chǎn)量也顯著降低。 厭氧-好氧耦合環(huán)流曝氣工藝，通過在多級環(huán)流曝氣塔中添加高孔隙率的聚合物填料，在填料內(nèi)部形成的缺氧環(huán)境，可發(fā)生水解-酸化反應，通過水解-酸化將難降解有機物降解為揮發(fā)性脂肪酸，進一步由裝置中主體的懸浮污泥進行好氧代謝，實現(xiàn)了厭氧—好氧生物降解的耦合，提高了難降解有機物的降解效率。工業(yè)模擬裝置的研究表明，對 COD 濃度達到 3500mg/L 的含酚廢水，采用厭氧-好氧耦合環(huán)流曝氣工藝， 24h 內(nèi) COD 可降解至 100 mg/L 以下；對 COD 濃度達到 2500 mg/L 的 PTA 廢水，采用厭氧-好氧耦合環(huán)流曝氣工藝， 16 h 內(nèi) COD可降解至 100 mg/L 以下；對 COD 達到 2000 mg/L， BOD/COD<0.1 的煉油廢水，采用厭氧-好氧耦合環(huán)流曝氣工藝， 24 h 內(nèi) COD 可降解至 60 mg/L 以下。上述處理效果，均優(yōu)于傳統(tǒng)的 A/O 或者 A/A/O 續(xù)批式聯(lián)合工藝，占地面積低于這些工藝的 1/8。4 合作方式商談。

將城市污水處理廠的脫水污泥利用中水調(diào)制到適當濃度，然后對污泥進行熱堿預處理，使污泥細胞破壁，充分釋碳。在中溫條件下進行堿性厭氧發(fā)酵生產(chǎn)VFAs（揮發(fā)性脂肪酸），發(fā)酵后污泥在利用木屑和氯化鎂聯(lián)合調(diào)理后通過板框壓濾機進行高干脫水實現(xiàn)發(fā)酵液的回收并去除發(fā)酵液中部分的氮和磷。回收得到的 富含 VFAs 的發(fā)酵液添加到城市污水處理廠的生物處理單元，作為補充碳源，強化污水的生物脫氮除磷，從而達到去除污染物的目的。具體技術(shù)內(nèi)容包括污泥預處理、污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸、污泥深度脫水以及有機 酸強化污水脫氮除磷技術(shù)。