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一、技術簡介
適用范圍
(1)適用于城鎮生活污水處理領域
HPB技術可與氧化溝、AAO等常規工藝進行有機結合。目前已與大型水務公司開展工程化合作，成功應用于大、中、小型城鎮污水處理廠新建、提標擴容項目。
(2)適用于鄉鎮生活污水處理領域
HPB技術已經成功應用于鄉鎮生活污水處理一體化設備開發、可根據項目不同規模大小和出水水質標準進行量身定制。同時，運行和維護簡單，系統運行穩定，經濟性好。
(3)適用于工業污水生化處理等領域
目前正在升級和開發新的復合粉末載體，以提高污水生化處理效率，且針對食品廢水、印染廢水、制藥廢水、造紙廢水等不同類型的工業污水開展了小試研究，已取得了階段性研究成果，后期將在相關領域開展工程化應用。
技術原理
基于污水生物處理的技術原理，通過向生化池中投加復合粉末載體，提高生物池混合液濃度的同時，構建了懸浮生長和附著生長“雙泥”共生的微生物系統；并通過污泥濃縮分離單元(Concentrated Unit)、復合粉末載體回收單元(Recycled Unit)，實現了雙泥齡，強化了生物脫氮除磷效率。
工藝路線
AOO工藝與HPB技術結合示意圖
執行標準
1、《湖南省工程建設地方標準》(DBJ43/T 370-2021)
2、《高濃度復合粉末載體生物流化床技術規范》(T/CMIF 147-2021)
3、《綠色設計產品評價技術規范 水處理用復合粉末載體》(T/CSTE 0010-2021)
4、《綠色設計產品評價技術規范 生物載體分離回收系統》 (T/HPAESRCU 0012-2021)
應用效果
以某項目19萬噸/天實際運行數據為例，改造前，出水水質達到國標一級A。采用HPB技術改造后，在進水污染負荷較同期明顯升高的情況下，各項出水水質穩定達湖南省地標一級標準(準IV類)，污染物去除率較改造前明顯提升，其中TN去除率由原62.1%提高至69.2%。
技術特點
1、創新性
HPB技術屬于復合生物反應器(IFAS)的一種，但與常規的復合生物反應器相比具有較大的創新，其主要創新點如下：
一是采用微米級復合粉末載體，其作用如下：
(1)可隨活性污泥全過程流化、回流等，無需設置專用的攔截與防護設施，不存在填料泄漏問題。
(2)良好的可流化特性，輔以全流程機械攪拌，提升傳質效率，加快生化反應速率。
(3)與現有各種生物載體相比，復合粉末載體具有更大的比表面積，單位容積生物量更高，應對進水的水量、水質大幅波動變化的能力更強。
(4)可與AAO、氧化溝、SBR(包含其改良工藝)等多種活性污泥法聯用，強化處理效果。
二是配備生物載體分離回收系統，其作用如下：
(1)將附著微生物的復合粉末載體回收利用，在“雙泥法”的基礎上實現“雙泥齡”，同步提高脫氮除磷效果。
(2)將大部分載體回收重復利用，可大幅減少載體補充量，降低運行成本。
2、先進性
HPB技術較傳統污水生物處理技術，具有“三省、三高”的先進性：
(1)省投資：相較傳統工藝，提標擴建項目投資可節省30%以上，新建項目投資可節省10%～20%以上。
(2)省用地：無需新增用地。將現狀生化池(氧化溝、AAO 等活性污泥工藝均可)改造為HPB生化池，可實現原池處理能力翻倍；新建HPB生化池用地僅為傳統活性污泥法的1/3~1/2；大大提高了土地資源利用率。
(3)省工期：相較傳統工藝，提標擴建項目建設工期可縮短30%以上，新建項目建設工期可縮短10%以上。
(4)高標準：二沉池出水COD、NH3-N和TN可穩定達到地表水準IV類標準，后端深度處理僅需強化TP和SS的去除，即可使整體水質達到準IV類標準，無需增設反硝化濾池等設施進一步脫氮。
(5)高效率：構建了獨特的流化態雙泥共生微生物系統，在傳統活性污泥法基礎上，實現了容積負荷翻倍；采用獨有的載體回收系統，實現了雙泥齡，長泥齡微生物強化脫氮，短泥齡微生物強化除磷，大幅提高系統脫氮除磷效果。
(6)高保障：雙泥系統抗沖擊負荷能力強，能夠適應水量、水質在較大范圍內波動，出水水質穩定達標；改造無需改動土建，可實現不停產改造，新建采用單元式獨立操作，可實現不停產檢修，為污水處理廠的穩定運行提供了可靠保障。
二、典型應用案例
案例名稱
長沙市新開鋪污水廠二期改擴建工程
案例簡介
(1)項目簡況
業主單位：長沙市排水有限責任公司
建設地點：湖南省長沙市新開鋪污水處理廠廠內
現狀規模：10.0×104 m3/d
改擴建規模：19.0×104 m3/d(Kz=1.3)
現狀排放標準：《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準
設計排放標準：《湖南省城鎮污水處理廠主要水污染物排放標準》(DB43/T 1546-2018)一級標準
(2)項目需求
新開鋪水質凈化廠二期改擴建工程擬將現狀規模10×104m3/d擴建至19×104m3/d，出水水質由國標一級A標準提升至湖南省地標一級標準。原設計在廠區東側新征用地約94畝進行提標擴建，總投資約12億元。
由于項目征地拆遷成本過高，拆遷周期過長，原方案不宜繼續實施。為此，業主提出尋找其他不征地工藝方案，在現有污水廠內部挖潛改造，來實現二期提標擴建的目標。
(3)解決方案
經過多方查找與比選，同時在中試與生產性試驗取得成功的基礎上，最終確定采用HPB工藝。該技術在原廠范圍內即可完成提標擴建工作，無需另外征地，實現產能翻倍、水質提升的目標，且能夠實現不停產改造，總投資約3.52億元。投資金額、運行成本、建設周期等均大幅降低。
達到的標準或性能要求
出水執行《湖南省城鎮污水處理廠主要水污染物排放標準》DB43/T 1546-2018一級標準
業主單位
長沙市排水有限責任公司
投運時間
單組運行(設計規模10萬m3/d)：2019年9月；
兩組運行(設計規模19萬m3/d)：2022年1月。
工藝流程
工藝流程
運行情況
采用該工藝后出水水質可達到《湖南省城鎮污水處理廠主要水污染物排放標準》(DB43/T 1546-2018)一級標準(其中主要污染指標限值為：化學需氧量(COD)≤ 30 mg/L、氨氮(NH3-N)≤ 1.5 mg/L、總氮(TN)≤ 10 mg/L、總磷(TP)≤ 0.3 mg/L)，其中二沉池出水中COD、NH3-N和TN可滿足設計出水要求，后端僅需考慮TP和SS的去除效果。
1)處理水量
改造后單池(原處理能力5.0萬噸/天)平均處理水量10.94萬噸每天，峰值達16.6萬噸/天，生化池停留時間不足3h，仍可保證出水穩定達標。這說明HPB技術抗沖擊負荷能力強，能夠適應水量在較大范圍內波動。
2)水質分析
HPB技術在同一生化單元構建了懸浮生長和固定附著生長“雙泥”共生的系統，既有活性污泥法的控制靈活性，又有生物膜法的抗沖擊負荷能力，能夠適應水量、水質在較大范圍內波動，兼具活性污泥法和生物膜的雙重優點。運行期間，系統整體進水水質波動較大，但出水水質可穩定達到湖南地標一級標準，說明HPB技術對水質變化適應性好，抗沖擊負荷能力強，大幅提高了穩定達標排放的安全性。
技術應用產生的碳減排效果
(1)污水處理廠建設期碳減排分析
采用HPB技術可實現生化池處理能力翻倍。對于擴建項目，可不建生化池；對于新建項目可減小生化池池容，該技術大幅減少了污水廠新建或改擴建項目建設過程中碳排放量。
(2)污水廠運營期能源型碳減排分析
采用HPB技術在污水處理廠同等出水水質標準的前提下，能減少約20%除磷及脫水藥劑投加量，可減少甚至無需投加碳源，有效減少了能源型碳排放。
(3)污水廠運營期逸散性碳減排分析
經測算，HPB-AAO工藝與傳統AAO工藝碳排放對比，去除每噸COD碳排放量可減少3.2噸，單位碳排放量僅為傳統AAO工藝的56.52%，大幅提升了碳減排水平。
(4)HPB技術提升污泥碳減排效率分析
采用HPB技術不僅可提高污水處理效率，還可提高脫水污泥中有機質含量10%左右，由此提高了“厭氧消化”過程中的甲烷產率，不僅提升了污泥資源化回收利用的價值，還提升了污泥碳減排效率。
原標題：環保新質生產力 |高濃度復合粉末載體生物流化床技術
