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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,生活污水先由調節(jié)池均質均量,后送至表面布水式生物濾池,進行酸化水解降低部分有機物,然后自流進入循環(huán)生物強化接觸池進行好氧生化處理去除絕大部分有機物,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)生物強化接觸池,人工濕地進行一體化集成設計,各反應單元空間布局緊湊,占地面積小;工藝使用的設備少,廢水主要靠重力流和推流,自動化強,運行管理簡便;污泥回流量小,脫氮除磷處理效果好,尤其是磷去除率高.

針對國內外低 C/N 城市污水處理中氮磷難以達標及能耗高的技術難題，本成果經過 10 余年的潛心研究與工程實踐，提出了 1 個原創(chuàng)理論與方法，突破了 3 項新技術應用的瓶頸，開發(fā)并集成了 4 個低 C/N 比城市污水脫氮除磷改良工藝及過程控制技術，共獲得 28 項授權的發(fā)明專利，發(fā)表論文 100 余篇 (SCI50 余篇 )，出版 2 本專著，獲 2 次全國優(yōu)秀博士學位論文提名獎，2 項國家級火炬計劃項目。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，填補了我國在此項技術研究領域的空白，形成了具有我國自主知識產權的污水脫氮除磷技術。

技術特點及優(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結構進行了改進，減少膜與污泥、胞外聚合物（EPS）等膜污染關鍵物質的接觸，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)的該技術將污水處理廠剩余活性污泥進行資源化利用，生產出（1）生物降解材料PHA；（2）生物菌肥；（3）無害化處理后回用農田。 投入：在現(xiàn)有污水處理廠基礎上，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)新型水質傳感器，開發(fā)信息處理系統(tǒng)，多變量耦合神經網絡系統(tǒng)，深度學習和算法，構建污水處理智能控制關鍵技術，儀器和設備。為污水廠的智能節(jié)能減排創(chuàng)造提供技術支持。

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)新型水質傳感器，開發(fā)信息處理系統(tǒng)，多變量耦合神經網絡系統(tǒng)，深度學習和算法，構建污水處理智能控制關鍵技術，儀器和設備。為污水廠的智能節(jié)能減排創(chuàng)造提供技術支持。應用范圍:該技術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、農藥、醫(yī)藥合成等行業(yè)生產的原料或中間體。隨著經濟的發(fā)展，未經處理的含酚廢水對人類的生存環(huán)境已經造成了嚴重的威脅。研究與開發(fā)高效、低成本的新型污水處理技術，特別是研究降解苯酚的高效降解技術，已成為環(huán)境工程、環(huán)境科學等領域的科學前沿和熱點問題。本發(fā)明設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對設備、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，可以解決很多技術問題： 1、利用多金屬氧酸鹽的組成和結構的多樣性，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權，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 應器成套技術裝備。同時本裝置還適用于在本裝置的一個階段內實現(xiàn)受污染水源地的飲 用水的供應的系列產品。 技術創(chuàng)新點： 1）針對不同城市污水水質可以選擇不同的膜材質。 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。 4）開發(fā)的自控技術，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作為一種經濟有效、運行穩(wěn)定的新型生態(tài)工程，近年來已成為備受關注的焦點。但該項技術占地大，處理時間長，對水質變化的適應性差，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。項目成果形成自主的知識產權。具有廣闊的工程應用前景。2. 技術優(yōu)勢（1）基于多孔介質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，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。