41.小型城镇生活污水生态处理技术

【技术开发单位】中国核工业集团公司中核（陕西）环境科技有限公司

【技术概述】

小型城镇生活污水生态处理技术主要采用MNR生态工艺。

MNR生态工艺（MetabolicNetworkReactor）是代谢网络反应器的简称，该工艺是通过引入先进的生态工程技术和A2/O工艺技术，对SBR工艺技术的进水、曝气、沉淀、滗水、闲置五个过程进行科学的优化组合，而逐步发展成为一种新的污水生态处理技术。该处理系统由多组串联的脱氧、缺氧和好氧生物处理反应器组成，通过采取一定的技术措施创造有利于微生物生长繁殖的良好环境，加速微生物的繁殖及新陈代谢生理功能，利用反应池内存有的巨量微生物（通过接种、驯化），氧化分解污水中的有机物，并将其转化为稳定的无机物，从而使污水中的有机物污染物得以降解。

MNR生态工艺巧妙引入先进的生态工程技术，通过植物的生长可去除部分有机物，同时由于植物根系上生长大量的生物膜，反应池上部空间由活性污泥反应区而转换为活性污泥+生物膜反应区，可提高池内污泥浓度，污水进入串联反应器后，可利用的营养物质被消耗会导致在不同的反应器里的生态系统成分的改变和生物相的差异，以此来逐渐适应营养物浓度的变化，从而在每个反应阶段形成特定的生态系统形成，污泥停留时间很长，可最大程度的分解污染物。

【技术指标】

1、水质指标

进水：COD≤500mg/L；BOD5≤250mg/L；氨氮≤35mg/L；TN≤70mg/L；TP≤5mg/L。

出水：COD≤50mg/L；BOD5≤20mg/L；氨氮≤1.5mg/L；TN≤10mg/L；TP≤0.5mg/L。

2、运行参数

进水方式：间歇式进水。

曝气方式：采用间歇曝气方式，使好氧池水体DO含量维持在2～6mg/L，平均DO含量在3.5～4mg/L。

【技术特点】

MNR生态工艺与其它处理工艺相比较，在脱氮、去除有机物、除臭方面具有非常明显的优势，主要技术特点包括：

1、具有较强的硝化反硝化效果

氨氮去除率大于95%，氨氮出水指标明显优于国内其他工艺处理技术，可达到地表水Ⅳ类水质要求。

2、提高生物降解性能、出水水质可全面达标

MNR工艺所营造的立体生态系统，可使较高等和较长生命周期的生物在生物膜上附着生长，微生物菌群的利用量得到提高，形成复杂的生态系统，从而分解更多类型的有机物，提高微生物降解的性能，并使难降解的有机物得到分解，有利于降低出水中的有机物浓度。

工艺流程示意图如图所示。

MNR工艺流程示意图

MNR工艺污染物去除效率高，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准，同时可满足《再生水水质标准》(SL368-2008)、《城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)以及《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)要求，出水可直接作为生态景观补充水、绿化冲厕用等，也可根据处理目的要求，提高处理标准至地表水Ⅳ类、Ⅲ类标准。

3、内设除臭系统，可净化环境

MNR工艺巧妙地利用种植的挺水植物构建内置除臭系统，使处理系统释放的恶臭气体和反应过程产生的二氧化碳被有效净化，不但解决了一般污水处理厂外泄恶臭气体影响周边大气环境，避免了扰民与投诉问题，同时实现一定程度上的碳减排。

4、生态环境适宜，运行高效稳定

系统接种植物、动物和微生物，并将庞大的植物根系悬浮在反应器内，为这些动物和微生物提供了一个健康的生长栖息地，所形成的生态系统不仅稳定，且非常有活力，在生物有机体自我合成和吸收太阳能的作用下，使污染物得到最大限度的降解。

植物根系作为生物膜载体具有以下优点:

与大多数人造填料相比，植物根系有着更高数量级的比表面积，所以能附着更多的生物量。植物根系产生的许多疏松的生物膜结构，能够保证生物膜内层之间也能够发生质量传递。另外，这些疏松的结构能够为高等的猎食性生物提供栖息地。除植物根系外，人工生物载体能够提供底基，使复杂的固定膜生物能生长并保留在反应器里。

l植物根系是不容易堵塞，因此运行的安全系数高。

l沼生植物（芦苇，莎草及香蒲等等）能够输送氧到它们的根系，可以增加生物膜的活性。

l这些植物会在根部表面分泌少量的有机酸，可以作为生物膜的食物，在低进水负荷时，这点很重要。因为在贫营养阶段，这些植物能帮助细菌存活下来，使污水负荷重置时能有更大量的细菌保留在系统里。因此，与传统的活性污泥系统相比，MNR工艺有更好的灵活性。

l可为生长较慢的物种如硝化菌提供一个更好的生境，通过附着在植物根系和人工生物膜填料上的巨量生物膜的作用，其比传统处理工艺具有更高的营养物去除率。

5、外排剩余污泥少

MNR工艺的生态系统中会出现复杂的多等级食物链，处理污水的细菌被其他生物体捕食，其他生物体又被更高的捕食者捕食。因此，最后污泥的产生量较低。传统活性污泥法剩余污泥产量一般为处理水量的0.8‰，MNR工艺剩余污泥量少，约为传统活性污泥法剩余污泥产量的40～60%。

6、设施造型美观，生态环境优美

在处理构筑物内无土栽培了大量挺水植物，有别于其他污水处理技术设计理念，处理站就像一个充满生机的小花园，改变大众对污水处理设施的传统形象。

7、保温效果好，冬季优势突出

保温效果好，由于系统封闭，可大大减缓池内热量的散发，以保持污水温度，维持较高的污染物去除效率，在北方及南方的冬天其污染物去除效率明显高于同类处理装置。

8、工程投资合理，占地面积较小

本工艺技术采用集成式构筑物结构，占地仅为传统处理方法的50%。

【先进程度】国内先进

【技术状态】小批量生产、工程应用阶段

【适用范围】

本技术适用于污水量在100～3000m3/d的小型城镇或美丽乡村生活污水处理；也适用于建设地对景观要求高、占地空间有限、人群相对集中等旅游景区、高速公路服务区等。

【合作方式】技术服务

与各省、市、县、村进行合作，并建设小型城镇或美丽乡村生活污水生态处理示范工程。

【预期效益】以礼泉县烟霞重点镇污水处理厂工程为例。

投资情况

污水厂处理规模3000m3/d，总投资1500万元，吨水投资5000元。

运行费用

运行费用0.65元/吨水。

效益分析

污染物削减情况见表1

表1污染物削减情况单位：mg/L

【联系方式】赵委托029-33579051/18791059540

42.大马力涡轮增压技术

【技术开发单位】中国兵器装备集团公司湖南天雁机械有限责任公司

【技术概述】

1.研发背景:

面对全球日益枯竭的不可再生资源，各国都在倡导节能减排，较大的能源需求、较高的排放标准对汽车、发动机及关键零部件企业提出了更高要求。随着内燃机技术不断朝着高功率密度、低速大扭矩发展，涡轮增压器压比和效率要求也越来越高。特别是在大排量、大马力发动机上，增压器单级压比普遍要达到3.2以上。

目前大马力涡轮增压器在国外已得到了广泛的应用，特别是重型柴油机，大马力涡轮增压技术凭借其独有的优势日渐风行。

2.技术突破:

为了满足发动机大马力的要求，增压器可以采用可变截面技术、两级增压技术等，但此两种技术结构复杂、匹配困难、还存在可靠性和保障的难题。如果能采用普通放气阀涡轮增压技术为基础，提高涡轮增压器的工作能力和效率，也可以实现发动机大马力的需求。

单级涡轮增压要满足发动机的要求必须具备高压比、宽流量压气机，高耐温性能和高强度的轴承系列。在研究中，利用新一代叶片机械空气动力学原理，设计出新型斜流压气机叶轮；根据模拟计算和试验数据的基础上，调整零件材料，研制隔热保护装置，同时对轴承系统进行强化设计，以满足高可靠性要求。

3.实现原理、途径:

大马力增压器的设计主要有以下几点：

1)、高压比、高效率的压气机设计。原有压气机叶轮出口为径

流式出口，为降低空气在叶轮出口处的气流流动损失，将叶轮出口改为径斜流式，如图1所示。径斜流压气机叶轮其叶轮出口采用斜流和径流相结合，叶轮斜流出口斜边与径流出口边线的相交处采用圆弧过渡，以减少相交处应力集中。斜流出口可以改善叶轮轮缘曲率太大而导致的叶轮出口展向流场分布不均匀状态，径流出口可以平衡因斜流出口设置不当而导致的扩压器入口轮毂处出现回流的情况。通过斜流出口与径流出口二者有效组合，可明显改善叶轮轮毂和轮缘两侧的流场，使无叶扩压器入口流场分布更理想，提高了压气机效率，并可提高压气机的流量范围。

本技术已获得国家实用新型专利，专利号：ZL201420676228.8

2）、高承载能力止推轴承的设计。基于涡轮增压器工作环境的需求，结合流体动压润滑理论，在止推轴承涡端、压端油楔表面采用激光成型工艺加工出微型凹腔。工作时，通过油楔面和止推片之间的微型凹腔形成动压油膜，加强了承载能力，改善了摩擦特性，减小了增压器轴向窜动量，提高了涡轮增压器的可靠性和耐久性。同时，该微型凹腔还具有收集硬质颗粒和磨损磨粒的作用，改善了低速和恶劣工况下的磨擦学性能。

本技术已获得国家实用新型专利，专利号：ZL201520328575.6

3）、隔热保护装置的设计。执行器是通过气压推动橡胶膜片来驱动输出轴工作的。在大马力增压器上，因发动机强化程度高，增压器工作温度较以往高很多，执行器膜片为橡胶件，在高温下易老化，因此需要对执行器设计保护装置。将隔热罩设计为圆形杯体，隔热罩本体的开口端设计有与执行器气嘴对应的开口槽，隔热罩底部中心设有推杆孔，围绕中心设有若干个均布的螺栓孔。通过加装隔热罩可有效降低执行器的热负荷，同时其具有安装方便，适用性好的特点，可广泛应用于不同安装布置的增压器。

本技术已获得国家实用新型专利，专利号：ZL201520040983.1

【技术指标】最高压比3.2以上，最高效率76%以上；

【技术特点】

1）、高压比、高效率。最高压比3.2以上，最高效率76%以上。

2）、宽流量，设计了新型防喘振结构压气机，有效扩大了压气机工作范围，同时满足了高原和平原的性能要求。

3）、可靠性好。采用隔热装置对薄弱零件进行保护；优化设计了新型轴承系统，加强了轴承系统的工作能力，有效地保证了增压器在高强度环境下的可靠性。

【先进程度】国内领先

【技术状态】小批量生产、工程应用阶段

【适用范围】7L-16L平台柴油发动机均可适用。

【专利状态】获国内实用新型专利3项

【合作方式】合作开发

本技术转化所需的时间为2-3年。大马力发动机配重型车辆近年来，随着货运量增长，和计重收费、超载超限的治理，需求越来越大。因为看到了大马力柴油机所具有的巨大优势，国内各大主机厂目前都在开发大马力柴油增压发动机。大马力发动机增压器技术和可靠性要求高，相应其价格和利润也较高。预计到2022年左右，公司大马力增压器年产销量将达到每年5万台，产生经济效益不少于7500万元。

【预期效益】随着国家排放法规的推进，发动机性能的提升，预计在2022年，天雁公司大马增压器产品的产销量将达到每年5万台,产生经济效益不少于7500万元。

【联系方式】曾辉0734-8532686/19973429499