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一種微曝氣循環(huán)一體化污水生物生態(tài)處理系統(tǒng)及方法,生活污水先由調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量,后送至表面布水式生物濾池,進(jìn)行酸化水解降低部分有機(jī)物,然后自流進(jìn)入循環(huán)生物強(qiáng)化接觸池進(jìn)行好氧生化處理去除絕大部分有機(jī)物,硝化反硝化脫氮,污泥好氧吸磷等生化作用,出水自流至斜板沉淀池進(jìn)行固液分離后,上清液自流至豎向流濕地,廢水中磷污染物進(jìn)一步被濾池中富鐵礦材料吸附去除,出水流至清水池排放或回用.本系統(tǒng)將表面布水式生物濾池,循環(huán)生物強(qiáng)化接觸池,人工濕地進(jìn)行一體化集成設(shè)計(jì),各反應(yīng)單元空間布局緊湊,占地面積小;工藝使用的設(shè)備少,廢水主要靠重力流和推流,自動(dòng)化強(qiáng),運(yùn)行管理簡(jiǎn)便;污泥回流量小,脫氮除磷處理效果好,尤其是磷去除率高.

針對(duì)國(guó)內(nèi)外低 C/N 城市污水處理中氮磷難以達(dá)標(biāo)及能耗高的技術(shù)難題，本成果經(jīng)過(guò) 10 余年的潛心研究與工程實(shí)踐，提出了 1 個(gè)原創(chuàng)理論與方法，突破了 3 項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用的瓶頸，開(kāi)發(fā)并集成了 4 個(gè)低 C/N 比城市污水脫氮除磷改良工藝及過(guò)程控制技術(shù)，共獲得 28 項(xiàng)授權(quán)的發(fā)明專利，發(fā)表論文 100 余篇 (SCI50 余篇 )，出版 2 本專著，獲 2 次全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎(jiǎng)，2 項(xiàng)國(guó)家級(jí)火炬計(jì)劃項(xiàng)目。本成果為低 C/N 比城市污水連續(xù)流脫氮除磷提供了多角度、全方位的綜合性解決方案，填補(bǔ)了我國(guó)在此項(xiàng)技術(shù)研究領(lǐng)域的空白，形成了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的污水脫氮除磷技術(shù)。

技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 1、對(duì)現(xiàn)有的用于污水處理的膜進(jìn)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(duì)MBR結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，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(wèn)題； 3 、采用的廉價(jià)耐污染膜材料，延長(zhǎng)膜的使用壽命，降低運(yùn)行成本； 4 、控制反應(yīng)器微生物處于內(nèi)源呼吸期，反應(yīng)器中能有效建立細(xì)菌—原生動(dòng)物—后生動(dòng)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(jī)物的聚集體。活性污泥中微生物在凈化污水的同時(shí)自身也在繁殖增長(zhǎng)，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(huì)造成二次污染。 南開(kāi)大學(xué)研發(fā)的該技術(shù)將污水處理廠剩余活性污泥進(jìn)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(wú)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(xiàng)目以污水處理廠存在能源消耗高，二次污染等問(wèn)題，針對(duì)污水體量龐大，復(fù)雜多變量，多相體系的數(shù)據(jù)信息滯后，強(qiáng)耦合，非線性等問(wèn)題，采取學(xué)科交叉方式與物理學(xué)院、智能學(xué)院合作開(kāi)發(fā)新型水質(zhì)傳感器，開(kāi)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(xué)習(xí)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(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本項(xiàng)目以污水處理廠存在能源消耗高，二次污染等問(wèn)題，針對(duì)污水體量龐大，復(fù)雜多變量，多相體系的數(shù)據(jù)信息滯后，強(qiáng)耦合，非線性等問(wèn)題，采取學(xué)科交叉方式與物理學(xué)院、智能學(xué)院合作開(kāi)發(fā)新型水質(zhì)傳感器，開(kāi)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(xué)習(xí)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(yīng)用范圍:該技術(shù)主要應(yīng)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(xiàng)目的研究已經(jīng)進(jìn)行了多年， 2017 年投資 1500 萬(wàn)元在南開(kāi)大學(xué)津南校區(qū)建立了 1000 噸/日污水處理廠， 為傳感器的應(yīng)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(jì)的發(fā)展，未經(jīng)處理的含酚廢水對(duì)人類的生存環(huán)境已經(jīng)造成了嚴(yán)重的威脅。研究與開(kāi)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(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)前沿和熱點(diǎn)問(wèn)題。本發(fā)明設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(yīng)60 min，苯酚去除率達(dá)到70% 以上，COD去除率達(dá)到70%，TOC去除率達(dá)到70%，苯酚完全礦化。0 °C 苯酚60 min 降解率達(dá)到60%以上)、可重復(fù)利用和催化反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)。克服了濕法催化氧化技術(shù)對(duì)設(shè)備、催化條件高要求的缺點(diǎn)。且在催化劑合成過(guò)程中合成條件溫和（常壓）、合成時(shí)間短、易操作。降解產(chǎn)物為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)離子，不對(duì)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(yīng)用，可以解決很多技術(shù)問(wèn)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(qiáng)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(yīng)條件，提高實(shí)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(yīng)中不溶脫，且易于分離重復(fù)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(yīng)條件溫和，在常溫常壓條件下通入空氣就可達(dá)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(shí)具有液膜法和高級(jí)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(xiàng)目主要依托國(guó)家自然科學(xué)基金和吉林省環(huán)保局項(xiàng)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(dá)到90%到100%，并且苯酚分子被完全礦化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)離子，如CO32-和HCO3-。

本項(xiàng)目具有自主知識(shí)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(chē)等直到實(shí)驗(yàn)室分析配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的純水）的集裝式膜生物反 應(yīng)器成套技術(shù)裝備。同時(shí)本裝置還適用于在本裝置的一個(gè)階段內(nèi)實(shí)現(xiàn)受污染水源地的飲 用水的供應(yīng)的系列產(chǎn)品。 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)： 1）針對(duì)不同城市污水水質(zhì)可以選擇不同的膜材質(zhì)。 2）針對(duì)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(yīng)器。 3）不同處理程度的集裝式膜生物反應(yīng)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(kāi)發(fā)的自控技術(shù)，可以達(dá)到無(wú)人監(jiān)管、在線檢測(cè)的水平，使人工費(fèi)降低及自動(dòng) 控制達(dá)到較高的水平。 應(yīng)用領(lǐng)域：城市污水深度處理及回用

1. 項(xiàng)目概述常用的水處理技術(shù)有物理吸附法、化學(xué)氧化法和生物氧化法三類。其中以生物膜方式進(jìn)行的生物處理過(guò)程能有效去除原水中可生物降解有機(jī)物、氨氮和鐵錳等污染物，使出水更安全可靠，在當(dāng)前的水處理工程中得到了最為廣泛的應(yīng)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(duì)CODcr處于100以下的低營(yíng)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(yíng)養(yǎng)化地表飲用水的處理。綜合利用生物膜，物理過(guò)濾和化學(xué)反應(yīng)、沉積等過(guò)程處理污染水源的人工濕地凈化技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)有效、運(yùn)行穩(wěn)定的新型生態(tài)工程，近年來(lái)已成為備受關(guān)注的焦點(diǎn)。但該項(xiàng)技術(shù)占地大，處理時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)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(wú)法大規(guī)模高效率應(yīng)用于水質(zhì)的處理。本項(xiàng)目針對(duì)為150以下的低濃度廢水或富營(yíng)養(yǎng)化地表水，將固定床生物膜處理、人工濕地生物預(yù)處理和微氧水處理技術(shù)引入富營(yíng)養(yǎng)化飲用水源預(yù)處理過(guò)程，充分發(fā)揮其物理吸附、生物膜處理和植物效應(yīng)的多級(jí)復(fù)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(kāi)發(fā)具有良好的水質(zhì)適應(yīng)性、耐候性，低能耗且無(wú)二次污染的高效生物復(fù)合床凈化技術(shù)。項(xiàng)目成果形成自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。具有廣闊的工程應(yīng)用前景。2. 技術(shù)優(yōu)勢(shì)（1）基于多孔介質(zhì)填料固定床的生物膜強(qiáng)化水處理體系；（2）基于小風(fēng)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(fù)合床系統(tǒng)。以富營(yíng)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(fù)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。