一、技术依托单位
广州鹏凯环境科技股份有限公司
二、适用范围
该技术适用于黑臭水体治理、农村生活污水及工业废水处理等。
三、技术内容
模块装配式污水处理集成系统-鹏凯圆主要技术内容如下：
1. 无动力自循环回流及高效分离沉淀技术：
（1）三相分离系统设置：在好氧区上部设置三相分离系统，内设分离层，每层分离层有倒V型的集气罩，好氧区混合液随曝气系统提供的带压空气上升至分离层，经分离后的空气进入三相分离收集室中，形成气提作用。
（2）混合液无动力自循环回流：部分泥水混合液经气提作用从好氧区回流至缺氧区，同时缺氧区混合液迅速补充至压力较小的好氧区，实现了泥水混合液在系统内的无动力回流，降低能源消耗，同时加强了泥水混合效率，提高生物处理效率。
（3）实现混合液高效分离沉淀：部分比重较大的污泥经三相分离系统回至好氧区或泥斗中，少量比重轻的污泥混合液向上溢流，经斜管填料分离沉淀，进一步削减出水中悬浮物等物质，保证高效稳定的分离效果。
2. 智能分组曝气控制系统：通过在外圈设置智能分组曝气控制系统及在线监控系统（主要监测指标为TN、氨氮、DO及MLSS），可根据实时监测的水质结果及系统设计的逻辑算法，自动调整曝气量或开关曝气组，从而达到设计的缺氧环境及缺氧容积，实现了系统同步短程硝化-反硝化及脱氮稳定性，针对不同的污水处理工况可调节参数设置。
3. 外圈投加缓释碳源填料：在缓释碳源填料的原材料添入了细小颗粒碳源，并引入羟基、醛基等亲水基团，不仅使污水中的反硝化菌或其它微生物易于在其表面附着，也满足了反硝化菌或其它微生物生长所需的碳、氮、磷等营养物质。该填料中的碳源被反硝化菌或其它微生物降解后，填料的表面由光滑变得粗糙，从而增加生物膜附着的比表面，降低活性污泥被水力冲刷脱落的机率。
4. 模块化（装配式）设计：集成标准化、模块化、装配式研发设计制造，提前预制各个模块，根据实际需求快速现场安装使用，有效缩短建设周期，减小占地面积，利于在用地紧张的城镇或者污水分布较分散的农村地区使用。
5. 开发智慧水务信息管理平台：通过数据采集、无线网络、水质水压及溶解氧浓度等在线监测设备实时监测进水浓度、出水浓度、水处理期间的运行状态等情况，并进行分析和处理后，以可视化的方式通过PC端和手机端远程控制，对设备进行远程操控和管理，从而实现水质水量监管自动化、信息资源共享化、管理决策智能化，提高技术应用简便性，实现技术智能化管理，有效降低人力运行成本。
6. 工艺流程如图1：
图1 鹏凯圆工艺流程图
污水经格栅后，初步筛除粒径较大的悬浮物及其他杂质，然后进入集水井，由污水提升泵提升至循环升流式水处理单元（鹏凯圆）。鹏凯圆为多级环状结构，设内外圈。污水先从外圈进水口进入外圈反应区，然后流经内圈。内圈底部设置为好氧区，在好氧区上方设置特殊结构的三相分离器及沉淀区（斜管填料），混合液随曝气产生的细小气泡呈向上流态，接触三相分离器后，混合液中的气体向上汇至气体收集室中，形成了气提作用；部分混合液在气提作用下从回流管排至外圈，部分比重较大的污泥经分离后沉淀至好氧区，维持反应区的污泥浓度；水和少量比重较轻的污泥继续上升进入沉淀区，经过斜管实现污泥及水的深度分离，分离出来的污泥经三相分离区重新回到好氧区；水继续上升进入了出水区，在出水区经消毒后从出水堰流出池体。三相分离器可有效分离固、液、气三相，且其所形成的气提作用实现了系统内混合液的无动力循环回流。由于其特殊的结构，可保障流经后的液体呈层流状态，从而减少了上层沉淀区的扰动。而好氧区与二沉池的有机结合，极大缩减了污水处理系统的占地面积，也有效解决二沉池由于厌氧引起的浮泥释磷等问题。
该技术在广东、山西、贵州等多个省份的污水治理中得到应用，部分应用案例如表1：
四、技术应用情况
鹏凯圆系统外圈通过分组曝气装置及智能控制系统，精准调节外圈溶解氧，营造缺氧及厌氧环境，在缺氧区，反硝化菌利用有机物作为电子供体将进水及回流液中的硝酸盐（或亚硝酸盐）还原为氮气。硝化菌利用氧作为电子受体将水中的氨氧化为硝酸盐（或亚硝酸盐）。污水中的总磷主要依靠生化作用去除，通过在外圈厌氧区释磷，在内圈好氧区聚磷菌蓄积多余磷，从而去除污水中大量的总磷，部分总磷则通过测流加药去除。
表1 鹏凯圆应用案例汇总表
| 序号 |
省份 |
工程地址 |
规模(m3/d) |
建成时间 |
污水类型 |
| 1 |
广东 |
广州市黄埔区 |
20000 |
2019 |
黑臭水体 |
| 2 |
广州市海珠区 |
5000 |
2019 |
黑臭水体 |
| 3 |
广州市番禺区 |
2500 |
2019 |
黑臭水体 |
| 4 |
广州市荔湾区 |
10000 |
2020 |
黑臭水体 |
| 5 |
惠州市惠阳区 |
3000 |
2019 |
农村生活污水 |
| 6 |
肇庆市四会市碧海湾 |
10000 |
2020 |
农村生活污水 |
| 7 |
肇庆市德庆县（9套） |
15500 |
2020 |
农村生活污水 |
| 8 |
惠州市大亚湾区 |
2000 |
2020 |
农村生活污水 |
| 9 |
茂名新洲海产有限公司 |
1000 |
2020 |
工业废水 |
| 10 |
天地壹号饮料股份有限公司
金桐厂 |
1000 |
2020 |
工业废水 |
| 11 |
贵州 |
贵州省遵义市苍龙片区 |
2000 |
2020 |
工业废水 |
| 12 |
山西 |
山西省朔州市山阴县玉马小区 |
1000 |
2019 |
农村生活污水 |
注：数据显示出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准
代表性项目实际应用工程如图2：
 |
 |
广州黄埔区沉水园污水处理项目
（20000m3/d）
|
广州荔湾区沙洛片区应急污水处理项目
（10000m3/d）
|
 |
 |
肇庆德庆县PPP污水处理工程项目
（15500m3/d）
|
肇庆四会碧海湾污水处理厂项目
（10000m3/d）
|
 |
 |
惠州惠阳区竹沥水污水厂污水处理项目
（3000m3/d）
|
广州番禺区东乡湿地黑臭水体治理工程
（2500m3/d）
|
 |
 |
贵州苍龙片区白酒废水处理厂改造工程
（2000m3/d） |
山西朔州市玉马小区一体化污水处理项目
（1000m3/d） |
图2 代表性项目实际应用工程图
五、水污染防治效果
模块装配式污水处理集成系统-鹏凯圆具有以下技术优势：
1. 经系统处理后的实际出水水质稳定优于我国国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
2. 通过无动力自循环回流技术，减少机电设备的使用，经检测，处理每吨水的电耗为0.12~0.14kW·h，优于北京市地方标准《城镇污水处理能源消耗限额》（DB11T1118-2014）中的综合电耗限额限定值先进值（≤0.349kW·h/m3）。传统污水厂处理每吨水的电耗约为0.2kW·h，电耗为传统污水厂的60~70%。
3. 采用模块装配式建设方式，降低土建占比及缩短建设周期，经检测，处理每吨水设备占地面积约为0.14m2（其中主体设备吨水占比面积约为0.046m2），而传统污水厂处理每吨水的占地面积约为0.5m2，同等污水及处理水量的情况下，该系统占地面积为传统污水厂的28%；施工周期约为3个月，传统污水厂建设方式一般为12个月以上，该系统建设周期为传统污水厂的25%。
4. 利用智慧水务信息管理平台，实现污水处理装置远程智能控制，运行自动反馈。特别适合时间紧急或者用地紧缺的污水治理项目，也适用于污水管网铺设不完善，污水源较多且分散的小城镇污水治理。通过卫星式布点建设鹏凯圆处理系统，代替传统的污水厂，这种处理方式可有效减少不必要的管网收集系统，且合理利用土地，智能运维可降低对专业技术人员的依赖。
六、推广应用前景
鹏凯圆投资总额相较于传统建设方式减少30%，能耗相较于传统建设方式降低30~40%，占地面积为传统建设方式的1/3，建设周期为传统建设方式的1/4，解决传统污水厂受限于污水水量、水质、财政、选址等多方面的难题，开启污水治理新模式。
1. 随着我国经济的快速发展，城镇化率越来越高，现有污水厂无法满足逐渐上升的污水产生量，城镇地区用地紧张，扩建困难，采用“模块化-装配式”的方式，沿着原有污水管网建设卫星式污水厂能较好适应当前城镇污水处理需求。
2. 农村、生活小区、旅游度假区、学校、高速公路服务区等分散型生活污水的处理受限于成本高、运维难等问题，造成“晒太阳工程”现象出现。高效稳定、占地少、投资运维成本低、运维智能化成为当前水处理设施升级的关键。
3. 该系统出水水质好，建设周期短，在黑臭水体应急处理方面有广阔的应用前景。
七、获奖情况
鹏凯圆获21项知识产权，其中发明专利2项，实用新型专利12项，外观设计专利2项，软件著作权5项。详见表2：
表2 鹏凯圆所获专利清单
| 序号 |
知识产权名称 |
知识产权类型 |
专利号/登记号 |
| 1 |
一种立式内循环一体化污水处理设备 |
发明专利 |
2016106013409 |
| 2 |
一种用于污水处理的输水装置 |
发明专利 |
2018110235707 |
| 3 |
一种花瓣式旋流布水斗 |
实用新型专利 |
2017202109116 |
| 4 |
一种锥形中心进水导流沉淀装置 |
实用新型专利 |
2017202104733 |
| 5 |
一种高压旋流反应器 |
实用新型专利 |
2017207452649 |
| 6 |
一种用于污水处理的涡轮增压装置 |
实用新型专利 |
2018214368173 |
| 7 |
一种环形穿孔曝气装置 |
实用新型专利 |
2017216848683 |
| 8 |
一种用于测试填料处理污水性能的实验装置 |
实用新型专利 |
2018214420435 |
| 9 |
一种污水生态处理装置 |
实用新型专利 |
2019213885815 |
| 10 |
一种污水处理装置 |
实用新型专利 |
2019213891939 |
| 11 |
一种同步短程硝化反硝化水处理装置 |
实用新型专利 |
2019213885834 |
| 12 |
一种用后生动物减量剩余污泥的反应装置 |
实用新型专利 |
2018222354789 |
| 13 |
一种自循环泥水混合无堵塞进水装置 |
实用新型专利 |
2017202099858 |
| 14 |
一种立式微动力自循环高效污水处理设备 |
实用新型专利 |
2017202099839 |
| 15 |
电控箱 |
外观设计专利 |
2017300614563 |
| 16 |
污水处理系统（模块化装配式-鹏凯圆） |
外观设计专利 |
2019304639287 |
| 17 |
环保运营大数据分析平台 V1.0 |
软件著作权 |
2017SR171489 |
| 18 |
环保监测第三方运营管理平台 V1.0 |
软件著作权 |
2017SR170987 |
| 19 |
水处理检测故障预警系统 V1.0 |
软件著作权 |
2017SR219188 |
| 20 |
环保在线远程智能监测系统 V1.0 |
软件著作权 |
2017SR212926 |
| 21 |
鹏凯远程运行维护系统 V1.0 |
软件著作权 |
2017SR351162 |
鹏凯圆获2019年度广东省环境技术进步奖。依托鹏凯圆承建运营的广州黄埔区沉水园污水处理项目获2019年度中国环境保护产业协会“示范工程”称号，同年获中国创新创业大赛“优秀企业”称号。
八、联系方式
联系单位：广州鹏凯环境科技股份有限公司
联系地址：广州市番禺区东环街番禺大道北555号天安总部中心11号楼401之一
联 系 人：朱枭强
联系电话：18138773976
邮 箱：rpzxq@163.com
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