用“智慧+ 技术+”守护城市“碧水”

本文转自：黑龙江日报

用“智慧+ 技术+”守护城市“碧水”

龙江环保集团寒地水环境技术研发中心创新技术应用纪实

龙江环保集团寒地水环境技术研发中心本着“联合立项、联合研发”的原则，以自主研发和联合研发相结合的模式，聚集和培养重点学科领域学术带头人和创新团队，集聚全球先进环保技术源，形成寒冷地区技术转化集群。研发中心承担及参与多项国家、省重大课题，在承担参与国家、省重大课题基础上，研发中心根据集团实际生产需要，开展具有自身特色的寒地污水处理、污泥处置和环境微生物相关技术研发，经过多年来探索与实践，新方法、新技术得以转化与应用，为生产稳定运行和投资产业延伸提供技术支撑。

污泥调理剂和污泥深度脱水技术的应用

项目名称：哈尔滨市污泥处置厂污泥深度脱水项目

污泥深度脱水工艺是污泥减量化中最为经济的一种方法，是污泥处理工艺中的一个重要环节，其目的是去除污泥中的空隙水和毛细水，降低污泥的含水率，为污泥的最终处置创造条件。目前污泥深度脱水是前期调理然后脱水，对于污泥前期调理多采用化学药剂调理和物理方法调理，脱水多用压滤式板框机进行深度脱水。

哈污泥厂之前采用沥浸池和板框车间脱水处理工艺，污泥进入沥浸池，投加菌剂使污泥破壁，最终进入板框机进行脱水，由于无法满足污泥不间断进入板框机，并且菌剂受季节影响较大，严重影响了污泥处置产量，进而将污泥厂工艺进行升级改造。2019年9月，集团污泥化学调理深度脱水技术经过一年多的小试、中试、试生产的研究工作，自主完成哈污泥深度脱水系统改造及工艺调整工作，全面进入实际应用阶段。新技术的应用不仅减少药剂损耗，实现了挤压泥饼脱水自动化、滤板卸泥自动化、滤布清洗自动化；污泥脱水到含水率60％以下，污泥产生量比传统工艺减少50％以上，节省干污泥的仓储、中转和运输费用50％以上，同时解决了湿污泥恶臭污染环境的问题。2019年11月份哈污泥实际处理量较2018年同期相比增加33%，药剂损耗减少15%。该技术的成功落地，意味着集团解决实际生产与技术问题能力的提升，标志着集团在污泥处理技术应用研发方面又上一新台阶。

“催化氧化+生化处理+深度生化处理”垃圾渗滤液处理技术

项目名称：松北区垃圾渗滤液处理项目

垃圾填埋场产生渗滤液通常造成水质变化幅度大、有机物浓度高、氨氮含量高、营养元素比例失调等特点。

2019年松北区垃圾渗滤液COD浓度约60000mg/L，是常规垃圾渗滤液COD浓度的6倍左右，大大增加了处理浓度。结合渗滤液外溢应急的特殊情况以及应急处置的投资、时效、能耗、成本、安全、可靠性等综合因素的分析。集团在2018年向阳垃圾渗滤液应急处理设施“催化氧化+生化处理”基础上，开展小试及中试试验，进行工艺改造，优化工艺参数，形成了一套可进行高低浓度切换垃圾渗滤液的处理工艺，即“催化氧化+生化处理+深度生化处理”工艺，催化氧化工艺是安全、可靠、相对经济的工艺技术，已经在上百个工业废水项目上进行了成功应用，可以有效去除渗滤液的生物毒性和重金属等污染物，更好的保护后续生化工艺的有效进行。

目前，该技术应用累计处理松北区垃圾渗滤液8万m^3，快速有效解决了市政府面临的环保压力，提升了集团在处理垃圾渗滤液等特种废水的技术能力。

“强化预处理+强化生物处理”污水处理原位提标技术

项目名称：哈尔滨信义污水处理厂提标改造稳定运行工程

哈尔滨信义污水处理厂提标改造稳定运行工程在升级改造建设期间，需要停水进行改造，污水厂面临无法满负荷运行而部分污水未经处理直接排入阿什河难题，通过增设初沉池增设加药系统强化预处理，生化池投加高效工程菌剂，确保低温环境下生化系统的去除效率。同时辅助二沉池强化絮凝进行二次保障，防止生化系统污泥膨胀及跑泥。原单组生化池处理水量为50000m^3/d，现通过强化预处理及强化生化处理等手段使得污水处理厂单组生化池处理水量能达到 90000m^3/d，出水水质达到 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）规定的一级 B 标准（总氮不计）。

该项目利用原位提标技术，投加低温高效工程菌剂，工程菌剂结合了哈工大微生物研发经验与全球先进微生物基因工程培植技术，遴选萃取多种微生物中对水体污染物具有优秀降解性的菌种基因，培育出更具降解污染能力的微生物，经过严格的筛选与驯化，再运用专用配方将多种微生物构成生物链，最终驯养成为专治复杂污水的复合菌群，使其能处理各种高难度的废水稳定高效运行；同时攻克了不停水施工技术难题，体现了集团在应急及疑难污水处理方面的技术资源及实力。

污水处理厂低温快速恢复技术研究

项目名称：卡伦污水处理厂应急处理

在集团下属水厂生产运行中发现，污水处理厂冬季运行存在低温条件下污染物去除效率降低，尤其是进水中含有工业水的污水处理厂，在冬季生化系统受冲击后难以快速恢复污泥活性，出水水质存在不受控风险。

我集团开展哈工大高效复合微生物工程菌剂低温条件下污染物强化去除技术研究，该高效复合工程菌剂是结合长期微生物研发经验与全球先进微生物基因工程培植技术，遴选筛选多种微生物中对水体污染物具有优秀降解性的基因，培育出的更具污染降解能力的微生物。以独特的酵素与营养元素配方发酵封存，低温条件下，功能微生物能在生化池中快速、大量增殖，从而迅速提高生化池的生物量，提高了微生物去除能力，达到去除水中污染物，净化污水的目的，对最大限度保障水质运行安全具有重大现实意义，在多个水厂应急处理与低温启动调试中得到应用。相较于市面上的其他同类型工程菌剂，其优势在于能够快速激活并在生化池中迅速生长繁殖形成优势菌群，在低温等其他较恶劣情况下仍然能发挥较好的污染物降解能力；其耐受盐度相对于市面其他产品也较高，溶氧适应范围更大，应用方向更加全面。

集团卡伦污水处理厂冬季生产运行期间曾受上游电镀企业排水重金属物质影响，生化系统硝化反应效率不足20%，技术研发中心通过合作引进的方式，与哈尔滨工业大学就高效复合微生物工程菌剂低温条件下应用于生化系统快速恢复开展了小试和现场实验，在此基础上，在卡伦污水处理厂开展冬季低温期生化系统快速恢复与启动应急工程。

在生化池低温（4-6℃）条件下完成污泥置换后，厌氧池投加水解菌，好氧池前端投加硝化菌及低温同步脱氮除磷菌，闷曝24h后逐步提高进水负荷，直至稳定运行。应急工程分为闷曝、低负荷运行、工艺优化调整和稳定运行四个阶段。菌剂投加前闷曝阶段氨氮去除缓慢，24h氨氮去除率不足20%，投加高效复合微生物工程菌剂后，随着闷曝反应的继续，氨氮去除效果逐步提高，24h氨氮去除率达到50%。随后进入低负荷运行阶段，进水带来的生化池水温升高（6-7℃）随着生化池内微生物活性提高，氨氮去除率进一步增加至60%，后续通过调整回流比及曝气量等工艺参数进一步优化，出水指标逐步实现稳定、可控。

高效复合微生物工程菌剂应用于卡伦污水处理厂应急反应工程后，提高了低温条件下生化系统的硝化脱氮功能，保障了冬季污水处理厂生化系统受冲击后的生产运营安全，节约了次氯酸钠等化学药剂的投加成本和人工成本，为集团应急保障措施提供了多样化选择。

低温反硝化细菌生物脱氮技术

在集团下属水厂长期生产运行中发现，污水处理厂冬季运行存在低温条件下总氮去除效率低，工艺运行成本高等问题。因此，将高效反硝化菌剂应用于不利条件下生化系统的生物强化，对最大限度保障水质运行安全具有重大现实意义。

硝态氮的去除是以反硝化细菌为主，以废水中的有机物为电子供体，硝酸盐为电子受体，将硝酸盐还原为氮气，达到污水中的氮素以氮气形式脱除，实现废水生物脱氮的重要过程。微生物中心通过自主研发的方式，从活性污泥中分离出小试阶段、中试阶段硝态氮去除效果显著的反硝化细菌，在此基础上，在平房污水处理厂开展反硝化滤池菌剂脱氮效果生产性试验研究。

在低温（水温6-8℃）条件下，反硝化滤池投加低温菌剂。未投加菌剂前期运行阶段填料未挂膜硝态氮基本无去除作用，投加菌剂后低温条件下功能微生物大量、快速增殖,从而快速提高反硝化滤池的有效生物量，同时该菌剂具有高效絮凝作用，加快填料挂膜速度，调试阶段硝态氮去除率最高达到80%，连续运行阶段硝态氮去除率达到30%左右，缩短启动时间，实现系统快速启动。

反硝化菌剂应用于平房污水处理厂反硝化滤池调试后，具有较好的生物强化作用，提高生化系统的脱氮功能，系统水质、水量冲击负荷承受能力明显提高。目前低温菌剂在生产中达到实际应用的实例相对较少，该菌剂的发明应用，为集团冬季时废水脱氮处理系统的快速启动和运行的稳定性提供技术手段，有效缓解低温污水处理面临的压力和困境，节约了资金投入，降低生产成本。本研究成果处于行业领先水平，现集团已经申请发明专利，可广泛应用推广。

精准投药系统

为有效落实“十四五”规划和“双碳”战略，集团成立联合攻关团队，重点解决行业精准检测、智慧决策难点问题。

在实现精准检测的基础上，立足水质预测，将集团十余年历史数据与人工智能算法进行深度融合，实现对核心工艺参数的动态优化，辅以精准投药和精准曝气的人工智能决策系统，对运行过程参数进行循环、迭代优化，达到确保水质安全前提下的最优投加量控制。水质预测模型中针对COD、氨氮等关键指标的预测精度已达80%以上，处于行业领先地位。

集团攻关团队正在全力推进人工智能拓展、大数据优势释放以及智慧决策算法迭代升级，全力打造污水处理行业“智慧大脑”，为污水处理行业“提标降耗”和“双碳经济”提供技术保障。

组建寒地水环境技术研发中心

2022年，寒地水坏境技术研发中心以提升科技成果质量为核心,强化成果产出，截至2022年12月受理发明专利4项，其中，集团自主研发成果申请发明专利2项。同时，通过自主研发的方式，筛选出完全具备自主知识产权的脱氮菌、除磷菌、除臭菌、COD降解菌、污泥高温发酵菌十余株。其中，反硝化菌剂配方在平房区完成低温（水温6-8℃）生产性验证试验，发挥很好的生物强化作用；获得生物除臭菌剂配方在哈污泥厂投入试生产，获得的除磷菌剂配方完成中试验证试验，效果良好。自主研发菌剂成功应用，彰显了集团自主研发实力与技术推广能力。此外，完成了寒区村镇生活污水处理工艺及设备研究、污水处理行业碳足迹核算及低碳协同降污控制技术研究2项科技成果的登记。

2022年9月，针对哈尔滨污泥厂污泥脱水环节无法精准投药问题，技术研发中心构建了药剂精确投加模型并开展试生产试验，实现脱水药剂的精准投加与控制。自9月份模型应用以来，污泥厂脱水药剂用量降低15%以上。

2022年11月，集团组织召开了团体标准《城镇污水处理厂碳减排评估标准》编制组第二次工作会议，编制组囊括哈尔滨工业大学 、同济大学、北控水务集团有限公司、深圳市环境水务集团有限公司等知名高校及企业，会议确认了碳核算的边界与计算方法，并制定了数据收集计划。11月，黑龙江省应用研发计划课题《污水处理行业碳足迹核算及低碳协同降污控制技术研究》课题顺利通过专家验收。“双碳”研究工作取得的成果，填补了我国在污水处理行业碳排放核算方面的空白，将为主管部门在国家标准编制及指南发布方面提供强有力的技术支撑。

龙江环保集团股份有限公司简介

龙江环保集团股份有限公司成立于2004年5月，是上实集团作为实际控制人的致力于水务环保事业的股份制企业。集团总部位于省会哈尔滨市，注册资本4.2亿元，资产总额120亿元，员工总数约2500人，主营业务为城市供水、污水处理、污泥处置等。2006年集团秉承立足龙江、奉献龙江的发展战略和服务社会、诚信担当的经营理念，与省政府签订《黑龙江省水务项目投资战略合作协议》以来，整建制运营牡丹江、佳木斯城市供水公司，并在全省26个市县（区）投资、建设和运营90余个城镇污水处理项目；集团水处理规模约500万吨/日，承担全省近60%污水减排指标；污泥处置能力1300吨/日，占全省总规模的80%；集团所有项目长期保持稳定、高效运营，在黑龙江省水污染防治攻坚中发挥着主力军作用。集团以水质安全为第一生命线，结合省委数字经济战略全力推动智慧水务建设，自主开发大数据生产调度指挥中心可同时精准管控上千个生产单元，可视化动态调度、全指标预警处置模型、日成本控制系统、智能化设备全生命周期管控系统以及智能机器人应用、智能投药系统等运管技术水平行业领先，集团在省内的多个区域中心城市设立了技术服务中心和设备设施抢修维护中心，可以有效为各区域内的上千个县域、村镇级环保设施的稳定运行提供体系保障。

集团作为国家级高新技术企业，拥有环境工程和微生物领域的“博士后工作站”和“院士工作站”，成立了由任南琪等三位院士领衔的寒地水环境技术学术委员会，组建了寒地水环境技术研发中心，被认定为“黑龙江省工程技术研究中心”、“黑龙江企业技术中心”。集团寒地水处理技术处于国际领先地位，为项目稳定运营提供有力支撑。集团牵头完成国家水体污染控制与治理科技重大专项课题，参与国家高新技术研究发展计划等重大项目，获得了9项国家专利及多项科技进步奖。2021年积极响应国家“双碳”战略和省委生物经济发展规划，成立“城市水务行业碳经济研究院”，与哈工大联合推动污水处理厂生物制氢项目，将低效能碳源转化为可高效利用小分子碳源，同步产生可储存氢气，通过燃料电池转换为电能供给污水厂使用，为国内率先将生物制氢过程嵌入污水厂运行，实现产氢与碳源升值双赢，探索了“节能+减污+降碳”可持续发展新模式，使传统产业焕发了新的生机。在省委省政府的坚强领导和大力支持下，集团积极践行国家生态文明思想，以水环境保护、水污染治理为己任，为我省生态环境总体改善作出了应有贡献，企业也获得了长足的发展，成长为跻身全国水务环保行业前列的大型企业集团。集团先后获得“全国五一劳动奖状”、“全国节能减排先进单位”、“国家生态环境科普基地”、“黑龙江省先进基层党组织”等多项荣誉称号。