科技型中小企业创新基金项目申请资料.doc

项目编号： 档案编号： 科技型中小企业创新基金项目申 请 资 料项目名称： 污 泥 减 量 化 技 术 基于污泥过程减量机制的小型一体化污水处理技术 项目类型： 创 新 技术领域： 新 技 术 企业名称： 临沂进民水务有限公司 企业法定代表人： 李进民 企业所在地： 临沂市兰山区半程镇半程工业园区 项目组织单位： 山东省科学技术厅 临沂市兰山区科技局 临沂进民水务有限公司 第一部分 项目概述一、 污泥减量化技术污泥减量化城市污水处理系统由高污泥负荷池、A2/O、OSA、SBR工艺高效集成，通过三段污泥回流，改善污泥的沉降性能，抑制污泥膨胀，在厌氧、好氧环境的交替转换中，实现了剩余污泥的消化，排放的剩余污泥量少甚至能够达到零排放，且处理后的出水水质好，操作简单，控制灵活，整个处理系统可以采用组合式连体结构，占地少，集约化程度高，节省运行费用。污泥减量化城市污水处理系统从根本上改变了城市污水处理厂投资运行成本费用高，尤其是解决了剩余污泥处理处置难的问题。为城市污水处理厂的健康、可持续发展提供了可靠的保障。我们已用该专利技术建成示范工程两处，均取得了显著的经济效益、环境效益和社会效益。如果该专利技术得到国家支持和推广，必将对污水处理事业起到积极推动作用。二、 小型一体化污水处理设备基于污泥过程减量机制的小型一体化污水处理技术是由临沂进民水务有限公司的李进民总工程师于2010年设计开发的，塔式结构的一体化污水处理设备如图1所示。小型 临沂进民水务有限公司一体化污水处理设备是在污泥过程减量技术的基础上，有机融合三相分离器技术、悬浮污泥层过滤技术和溶解氧二次利用技术所形成的高效分散式污水处理设备。在塔式一体化污水处理设备中，污水首先进入升流式厌氧污泥床反应器，然后通过升流式污泥床上部隔板的单向流开孔进入位于升流式污泥床上部的好氧反应器，好氧反应器污泥经过三相分离器实现高效的气固液分离，然后经高效悬浮污泥层过滤出水。好氧反应器沉淀污泥自流进入厌氧反应器。该设备具有占地面积小、出水水质好、溶氧利用效率高等优点，能够有效用于小城镇、新农村建设、度假村、高速公路服务区等分散区域的污水处理。2010年8月，第一套处理量400m3/d的小型一体化污水处理设备在柳青河污水处理厂投入运行。随后，又在金锣集团大豆蛋白废水处理厂和临沂大学城污水处理厂开始进行工业废水和校园污水的生产性试验（200m3/d）。 临沂进民水务有限公司第二部分 企业概述第一章 基本情况一、企业基本情况地址山东省临沂市兰山区半程镇金锣科技园邮编276036法定代表人李进民国籍中国电话及传真0539-29771060539-2977786注册时间2005年注册资金（万元）3200其中外资（含港澳台）比例（%）无经济类型非国有控股企业（有限责任公司）股权结构股东名称（前三位）股东性质（外资、内资）股权比例（%）黄超内资84%李进民内资16%实际控制人姓名（名称）李进民实际控制人是否为取得外国国籍的留学生否所属国民经济行业分类及代码（国标2002年版）环境治理 802 中类企业主营业务范围水处理及水处理设备加工主导产品水处理技术及设备2009年主导产品收入（万元）6890何时经何部门认定为高新技术企业无所属技术领域环保科技企业信用等级优年末从业人员数科技活动人员数研究开发人员数高级工、技师及高级技师数3681205612 临沂进民水务有限公司2007年山东省自主创新成果转化重大专项项目：污水处理-中水回用综合技术开发2010年临沂市科学技术发展计划重大创新项目：塔式小型一体化污水处理设备增加值（万元）境内增加值（万元）缴税总额（万元）16201620217境内缴税额（万元）净利润（万元）销售毛利率（%）21763840.56资产总额（万元）固定资产（万元）资产负债率（%）119281198561.19 临沂进民水务有限公司近三年主营业务收入（万元）2007年2008年2009年399551966890主营业务收入比上年增长率（%）无30.06%32.60%近三年创新投入产出情况2007年研究开发费用 (万元)2007年科技活动经费（万元）2007年新产品（服务）收入（万元）3401208052008年研究开发费用 (万元)2008年科技活动经费（万元）2008年新产品（服务）收入（万元）96023610562009年研究开发费用 (万元)2009年科技活动经费（万元）2009年新产品（服务）收入（万元）10404351455研发费用占主营业务收入比（%）2007年2008年2009年8.5%18.48%15.09%新产品（服务）收入占主营业务收入比（%）2007年2008年2009年20.15%20.32%21.11%2009年相关财务数据审计情况有（见附件）上市情况尚未上市 临沂进民水务有限公司进民水务有限公司简介临沂进民水务有限公司前身为1995年成立的金锣集团环保事业部，2005年成为具有独立法人资质的进民水务有限公司。公司主要从事净水及污水处理工程的研究、实验、设计、运行工作，专注于工业废水和生活污水的处理与回用以及饮用水处理技术开发应用，形成了供水系统、污水集中处理系统和分散型污水处理设备生产及运营三个业务单元，成为一家集高新技术与独特革新为一体的环保专业水务公司。公司已建成运行处理屠宰废水和蛋白废水处理厂18处， BOT方式投资建设的城市污水处理厂3处，自来水厂2处。目前公司已申请污泥减量技术、小型一体化污水处理技术和净水处理技术等5项中国国家发明专利、2项实用新型专利和1项国际PCT专利。公司的主要工程实例包括：临沂市毛毯厂印染废水处理及中水回用工程临沂市板纸厂造纸污水处理及中水回用工程临沂市罐头厂食品废水处理工程临沂市新光毛毯厂印染废水处理工程临沂市新程肉制品有限公司一期屠宰废水处理工程。黑龙江大庆肉制品有限公司15000m3/d污水处理工程齐齐哈尔金锣肉制品有限公司15000m3/d污水处理工程佳木斯北方肉制品有限公司10000m3/d污水处理工程兴隆肉制品有限公司污水处理工程内蒙古通辽肉制品有限公司10000m3/d污水处理工程吉林省九台肉制品有限公司10000m3/d污水处理工程四川省眉山市肉制品有限公司5000m3/d污水处理工程山东德州金锣肉制品有限公司10000m3/d污水处理工程山东山松生物工程集团6000m3/d大豆分离蛋白废水处理工程 临沭县牛腿沟工业园污水处理厂（20000m3/d）（SPRAS工艺） 临沂进民水务有限公司沂南县城镇污水处理厂（20000m3/d）（SPRAS工艺）兰山区柳青河污水处理厂（20000m3/d）（SPRAS工艺）蒙阴县城镇污水处理厂（30000m3/d）（SPRAS工艺）潍坊青州市污水处理厂（20000m3/d）（SPRAS工艺）半程工业园50000m3/d工业废水处理工程兰山区为民工程100000m3/d净水厂兰山区100000m3/d东哨自来水厂其中，临沂新程金锣肉制品有限公司给水处理及污水再生利用工程15000m3/d（运行中），并于2008年5月9日通过山东省环境保护产业协会专家委员会组织的专家验收，并评为“山东省环境保护示范工程”。第二章 项目技术方案与创新性一、 新型工艺的特点及优势新型工艺的特点及优势该新型工艺在污水处理的过程中同步实现污泥减量，在污水处理达标的同时实现除砂石等无机质之外的污泥完全减量，是一种全新的污泥减量技术，在一定程度上而言，是对传统污水处理工艺一次创新性变革，如果能够得以推广应用，将有望破解目前国内外污水处理厂剩余污泥的处理处置难题。该工艺实现除砂石等无机质之外污泥完全减量是有理可循的，主要可能存在的减量机理有：（1） 长泥龄污泥减量，系统没有进行排泥，根据出水带走的颗粒物进行核算，系统的泥龄至少有600天，在如此长的泥龄条件下，污泥的产生量仅为传统工艺的4左右；（2）该新型工艺同时有机融合了好氧沉淀厌氧等交替运行的污泥减量机理。此外，系统的前端具有较高的污泥浓度，这些都对污泥减量具有一定的贡献。通过同济大学（合作院校）在上海近4个月的小试试验表明，该新型污水处理工艺在不排泥的情况下，处理出水可以达到一级B排放标准；如果对该工艺进行进一步优化，水质仍有提升的潜力。目前，中试已经基本搭建完毕，准备进行进水调试。 临沂进民水务有限公司二、 污泥过程减量技术污泥过程减量技术污泥过程减量活性污泥法（Sludge Process Reduction Activated Sludge, SPRAS）污水处理技术是由临沂进民水务有限公司的李进民总工程师于2002年首次提出。该技术目前已经在5家2万m3/d以上的污水处理厂中应用，其中运行时间最长的临沭县牛腿沟污水处理厂已经稳定运行5年未排泥。与传统工艺相比，SPRAS污水处理技术最大的优点是能够在确保污水达标处理的同时实现除砂石等无机质之外的污泥完全减量，而且污泥减量是通过工艺革新和精巧设计实现的，无需投加外源性污泥减量制剂，这有别于目前研究和市场中常见的投加酶制剂、化学偶联剂、捕食性后生动物（水蚯蚓）等减量方法。由此可以减少污泥浓缩、脱水、焚烧、外运、填埋等一系列繁琐的环节，可以有效避免污泥的二次污染问题（如污泥填埋造成垃圾渗滤、甲烷释放和磷释放，污泥焚烧引起的二垩英、飞灰、重金属等问题），具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。SPRAS工艺可灵活的与城市污水处理厂的活性污泥工艺及其变形工艺（如SBR、AO、AAO、倒置AAO、氧化沟等）相结合，用于污水处理厂新建或者改建工程，实现污泥减量。小型一体化污水处理设备巧妙的借鉴了污泥过程减量的构型设计，在污水进入好氧/缺氧处理模块之前设计了厌氧水解模块，好氧/缺氧处理模块中的污泥会排放至厌氧水解模块中。这一结构设计类似于SPRAS工艺中的污泥减量模块，在进水参与的条件下通过能量解偶联实现污泥减量。由于排放至前端的厌氧水解模块，剩余污泥可以长期停留在系统中而不会影响出水水质。这也是该设备总体上的长污泥龄设计，从而实现基于长泥龄的污泥减量。 临沂进民水务有限公司三、 悬浮污泥层过滤技术悬浮污泥层过滤技术小型一体化污水处理设备创造性的将加药混凝处理中的悬浮污泥层过滤技术用于污水生物处理的固液分离中。好氧反应器污泥经过三相分离器实现高效的气固液分离，部分污泥会随处理过的污水进入悬浮污泥层过滤区。在该区域内，处理过的污水向上流动，而污泥絮体在自身重力和水流上托作用下趋于稳定并形成悬浮污泥层，使污泥和水快速分离。污水经过在该区域内自动形成的悬浮污泥层过滤之后，出水水质可稳定达到处理要求。四、 好氧污泥的三相分离技术好氧污泥的三相分离技术三相分离器最早出现与20世纪70年代Lettinga等人开发的升流式厌氧污泥床反应器（UASB）中。该设备通常安装在UASB反应器顶部，将反应器分为下部的消化区和上部的沉淀区。由于分离器斜壁沉淀区的过流面积在接近水面时增加，因此上升流速在接近排放点降低而产生絮凝和沉淀，从而实现气（甲烷等）、液（处理后的污水）、固（颗粒污泥）三相分离。这一技术在后续的高效厌氧反应器（如EGSB、IC）开发中发挥了重要作用。三相分离器主要应用于厌氧颗粒污泥系统，近期研究中也有将其用于好氧生物膜法污泥分离的报道，但针对悬浮增长的好氧污泥的三相分离技术则鲜有报道。在小型一体化污水处理设备中，三相分离器的下部由钟形罩和设置在钟形罩顶部开口的气体再分布器的外表面限定，在气体再分布器中设置有气体分离筒，气体分离筒向上延伸超过所述气体再分布器的上端以形成位于气体再分布器上方的由气体再分布器上表面和气体分离筒内表面限定的气液分离区，并且由钟形罩的外表面、气体分离筒的外表面和塔壁的内表面限定液固分离区，其中液固分离区通过气体再分布器与气体分离筒之间的缝隙通道与气液分离区流体连通并且通过钟形罩与塔壁之间的缝隙通道与好氧反应器流体连通。 临沂进民水务有限公司好氧处理后的物料离开气体再分布器后进入气液分离区，使物料中的气泡逸出液面后排放。排除气体后的物料向下通过气体分离筒与气体再分布器之间的缝隙通道进入液固分离区，在液固分离区中，作为固体沉淀的好氧污泥沉降浓缩后通过液固分离区下部钟形罩与塔壁之间的缝隙通道返回好氧反应器，同时作为上清液的净化水从液固分离区的上部排出。气体再分布器技术小型一体化污水处理设备在三相分离器的钟形罩顶部开口处设置了气体再分布器，使部分好氧处理后的物料进入气体再分布器。这样设置的气体再分布器不但提高了含氧气体的利用率和好氧反应效率，还起到了缓冲消能的作用。由于物料在通过气体再分布器时动能减少并且其中的大气泡再次分散成了小气泡，增大了污泥与溶解氧的接触面积，实现了溶解氧的二次利用。与此同时，离开气体再分布器的物料中气泡可以缓和、平稳地逸出液面，有利于气体的分离排放。在一些情况下，平稳逸出液面的气体可直接排放，无需设置缓冲气室，从而节省了投资、操作和维护费用。五、 气体再分布器技术 临沂进民水务有限公司第三章 小型一体化污水处理技术的特点污泥产生量少，可长期不排泥稳定运行由于小型一体化污水处理技术是在SPRAS污泥过程减量-污水处理技术的基础上的集成创新，该系统也具有SPRAS技术污泥产量少的特点，能够在确保污水达标处理的同时实现除砂石等无机质之外的污泥完全减量。因此，在分散式污水处理过程中该技术就能够避免污泥浓缩、脱水、焚烧、外运、填埋等一系列繁琐的环节，可以有效避免污泥的二次污染问题（如污泥填埋造成垃圾渗滤、甲烷释放和磷释放，污泥焚烧引起的二垩英、飞灰、重金属等问题），具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。该项目的3个工程实例中均采用不排泥运行模式，最长的已经稳定运行160d。抗冲击负荷能力强，出水水质稳定由于小型一体化污水处理设备前端的厌氧水解池内活性污泥浓度高达610g/L，能够通过吸附、水解、生物降解等过程的综合作用有效抵抗高浓度、毒性有机污染物的冲击，因此该工艺对进水水质的大范围波动具有很好的抗冲击负荷能力。3个工程实例的进水水质波动非常大，特别是进水氨氮浓度最高可达200mg/L，但系统依然具有很高的硝化效率。一、污泥产生量少，可长期不排泥稳定运行 临沂进民水务有限公司二、 高度集成化设计，占地面积小高度集成化设计，占地面积小小型一体化污水处理设备采用高度集成化设计在很小的空间内实现了厌氧、好氧/缺氧和固液分离三个模块有机结合。在厌氧模块中调节进水水质，缓冲毒性冲击，同时实现好氧剩余污泥的减量；在好氧/缺氧模块中通过溶解氧的高效利用实现有机污染物的降解和硝化反硝化；利用在好氧反应区的上部边缘形成钟形罩，并在钟形罩上部设置气体再分布器，在溶解氧二次利用的同时实现高效固液分离；利用钟形罩和外部圆柱体之间的空隙上大下小的特点实现污水流速逐渐变小，从而形成悬浮污泥层过滤区域，达到高效固液分离的目的；固液分离后的污泥又可通过内部流道回流至缺氧区实现反硝化，在缺氧区底部浓缩污泥可排放至厌氧区实现污泥减量。整套系统的高度集成化设计实现了各功能模块的前后紧密衔接，具有占地面积小、出水水质好、溶氧利用效率高等优点。 临沂进民水务有限公司第四章 项目的创新点及性能指标对比从系统结构上讲，塔式一体化小型污水处理设备有效集成了污泥过程减量、悬浮污泥层过滤、高效三相分离器和螺旋曝气-溶解氧二次利用等关键技术，具有占地面积小、出水水质好、溶氧利用效率高等优点，能够有效用于小城镇、新农村建设、度假村、高速公路服务区等分散区域的污水处理。本项目的主要创新点包括：(1) 厌氧、好氧/缺氧和固液分离三个模块在塔式结构中高效集成和结构优化；(2) 固液分离模块中悬浮污泥层过滤技术和高效三相分离器的设计与优化；(3) 污水污泥处理系统的一体化设计与总体运行优化研究。小型一体化污水处理装备利用自主研发的塔式或者卧式结构有效集成厌氧、好氧/缺氧和固液分离单元，可以实现在较小的占地面积内对污水的稳定、可靠处理和回用，同时利用具有自主知识产权的污泥过程减量技术实现污水处理过程中产生的剩余污泥的高效减量。为了便于对比，我们以200 m3/d规模的成套装备处理生活污水时其出水达到城市污水再生利用城市杂用水水质（GB/T 189202002）标准进行具体核算。本项目目标产品与国内外同类产品的比较见表1所示。从表1可以看出，在同类产品中没有将污泥的处理包括在内，污泥处理及可能带来的二次污染问题会直接影响到用户使用的积极性。与目前小型污水处理装备市场中应用最多的膜生物反应器（MBR）对比可以发现，小型一体化污水处理设备的总投资、运行电耗和运行成本均明显偏低。同时小型一体化污水处理设备设计中无外加填料或者膜组件，系统运行稳定可靠，易于管理，具有较强的综合竞争力。 临沂进民水务有限公司表1 目标产品与国内外同类产品的对比小型一体化污水处理技术国内同类产品国外同类产品产品名称塔式一体化小型污水处理设备中水回用成套装备日本Toray MBR生产公司临沂进民水务有限公司金山环保日本东丽主体工艺厌氧/好氧/缺氧/固液分离污泥过程减量技术平板MBRMBR出水可否回用污水可回用污水可回用，污泥不可回用污水可回用污泥处理90%过程减量无浓缩处理无浓缩处理投资（污水污泥）2000-2500元/m3（单独污水）2500-3000元/ m3（单独污水）3500-4000元/ m3运行电耗（污水污泥） 0.40-0.50 kW h/m3（单独污水）0.60-0.70 kW h/m3（单独污水）0.60-0.70 kW h/m3运行成本（污水污泥）0.30-0.40元/m3（单独污水）0.35-0.45 元/m3（单独污水）0.45-0.55 元/m3 临沂进民水务有限公司第五章 成果转化和推广应用的条件及前景小型一体化污水处理设备以临沂进民水务有限公司具有自主知识产权的核心技术为主体，并与同济大学密切合作进行结构优化和工艺创新，新开发的产品处于国际领先水平；本项目以环境科学与工程领域的前沿理论为指导，实现污水与污泥的一体化处理；项目目标产品小型一体化污水处理设备摒弃小型污水处理成套设备常用的以内置填料或者膜组件为主的处理工艺，提升系统运行的稳定性和可靠性。该产品与国内外其它相关产品相比，其优势体现在技术先进、处理效果好、运行稳定可靠等技术方面优势。同时，随着项目的实施，公司将一直保持该领域的国际先进水平。与此同时该产品在建设成本、运行成本上远低于国内同类产品。在投资成本上，小型一体化污水处理设备是污水，污泥一体化处理