【导语】
“环保装备科学技术奖”是由B体育·(sports)官方网站根据《国家科学技术奖励条例》和《社会力量设立科学技术奖管理办法》的规定而开设的科技奖项。经过三年的培育，B体育·(sports)官方网站环保装备科学技术奖获得了广泛的社会认可，代表了我国环保装备及技术发展的先进水平。获奖项目的推广实施将会有效推动当前环保领域热点、难点问题的解决。
2024年度共有26个项目获奖，其中产品金奖3项，技术创新一等奖6项，技术创新二等奖17项。本栏目将推广介绍这些获奖项目，供行业相关单位和技术人员学习借鉴。
获奖项目：低能耗振动膜生物反应器工艺及装备研发与应用
所获奖项：环保装备技术创新一等奖
完成单位：北京碧水源科技股份有限公司、北京碧水源膜科技有限公司、北京碧水源设计有限公司、碧水源建设集团有限公司
主要完成人：俞开昌、黄江龙、薛涛、方莎、吴超、陈春生、贾海涛、李海港、车淑娟、孙大阳、张颖、赵小龙、关欢欢、尤颖、马泽宇
推荐理由：
该项目属自主研发形成的新工艺、新装备，取得发明专利7件，从膜组器结构、振动形式、强化脱氮工艺等多维度完全覆盖所有创新点，形成自主知识产权产品，进一步提升MBR技术在污水资源化领域的核心竞争力。该成果以新技术规模化应用为目标，开发出以振动MBR为核心的污水资源化全流程集成技术，突破性的实现振动MBR组器及技术的工程化应用，建成全球首座大型振动MBR示范工程，规模化应用水平达到国际领先。
项目成果已在北京、江苏、贵州、浙江等全国多个地区推广，工程数量11座，总规模达到30 万m3/d，有效改善当地水环境，取得良好的经济社会效益。
项 目 简 介
低能耗振动膜生物反应器工艺及装备研发与应用研发预应力拉杆振动膜组器与“变加速度-往复式运行”膜污染控制技术，突破传统曝气MBR膜污染控制途径，开发出具有自主知识产权的低能耗振动MBR组器，实现“动水”向“动膜”的转变，抗污染能耗较曝气MBR降低60%以上，解决了曝气MBR高能耗的技术痛点；利用振动MBR膜池低溶解氧环境促进聚磷菌、反硝化聚磷菌和反硝化聚糖菌的生长，开发出反硝化除磷与内源反硝化耦合的高效脱氮除磷振动MBR工艺技术，进一步提升MBR工艺污水中碳源利用率，出水总氮较曝气MBR降低30%以上，解决了膜池溶解氧高导致出水总氮去除率低的问题；建成全球首座大型振动MBR示范工程，规模化应用水平达到国际领先。
图1 振动MBR膜组件
图2 振动MBR成套设备
图3 振动MBR工艺现场
振动MBR组器及工艺技术，既能大幅降低MBR的运行能耗，又能降低膜池溶解氧，促进微生物内源呼吸，实现反硝化除磷，深度去除水中氮磷等污染物提高产水水质。与传统曝气MBR的典型膜污染控制能耗0.1-0.15 kWh/m3相比，振动MBR降至0.04 kWh/m3以下，即膜污染控制能耗降低60%以上。针对城镇污水处理，振动MBR工艺出水总氮降至6 mg/L以下，化学除磷药剂成本降至0.02-0.03元/m3，与传统MBR技术相比，均降低30%以上；针对二级尾水的深度处理，出水总氮小于1.5mg/L，总磷小于0.1 mg/L，节能减污效果明显。
近年来，我国持续开展水体污染治理工作，地表水环境质量正逐年向好，但湖泊富营养化问题依然不容乐观。振动 MBR技术对总氮去除效果显著，可获得达到地表水Ⅳ类标准以上的优质再生水,用于补给环境敏感地区的湖泊和城市内湖等,坚决贯彻落实“节水优先空间均衡系统治理、两手发力”治水方针，精打细算用好水资源，从严从细管好水资源。对于防治水体富营养化、保障水生态安全、实现人与自然和谐共生具有促进作用和积极意义同时，振动MBR技术的核心装备，利用机械运动方式代替传统曝气方式来控制膜污染，能够大幅降低能耗，符合国家目前的碳减排目标，具有广阔的应用前景。
创 新 点
创新点1：突破了传统曝气MBR膜污染控制途径，开发出预应力拉杆振动膜组器与“变加速度-往复式运行”膜污染控制技术，实现了膜污染控制能耗降低60%以上。
创新点2：基于振动MBR膜池低溶解氧环境，研发出反硝化除磷与内源反硝化耦合的高效脱氮除磷振动MBR工艺，实现产水总氮下降30%以上，除磷药剂节省30%以上。
创新点3：开发出以振动MBR为核心的污水资源化全流程集成技术，建成全球首座大型振动MBR示范工程，规模化应用水平达到国际领先。
实际应用效果及推广情况
图3 北京窦店再生水厂MBR工艺现场照片
北京窦店再生水厂为振动MBR技术在我国的首次应用，与曝气MBR相比，振动MBR技术处理每吨水可节约电耗0.15 kWh/m3，并在同等条件下可多去除3~5 mg/L 浓度的TN，实现了水厂的高效、低能耗运行。窦店再生水厂出水水质达到北京市地方标准B类，优于国家一级A标准。目前已稳定运行近三年，大幅削减了排入大石河流域的污染负荷，每年可为大石河流域提供500多万吨优质的生态补水，环境效益、社会效益显著。
图4 窦店再生水厂MBR工艺现场
低能耗振动MBR技术主要产水水质优于地表水Ⅳ类标准，适用于有富营养化风险的水环境敏感地区重点湖库或城市内湖生态补水，污水资源化率可达100%。目前已在北京、江苏、贵州、浙江等全国多个地区应用，总规模达到30万m3/d，除北京窦店再生水厂以外，北京丰台河西污水处理厂（5000 m3/d）、江苏太仓城东水质净化厂（75000 m3/d）、贵州兴义桔山污水扩建工程（30000 m3/d）、安徽砀山经济开发区污水处理厂二期（30000 m3/d）、浙江永嘉江东污水处理厂（20000 m3/d）等项目均已通水运行，项目运行能耗低，且系统运行维护简单，调控灵活，出水水质优，显著削减水体中污染负荷，有效改善当地水环境，实现了城镇污水的资源化利用。预期到2030年，振动MBR推广规模可达500万吨以上，累计直接经济效益可达130多亿元，年节电超1亿度，年碳减排超10万吨，经济、社会、环境效益显著。
主要完成单位简介
北京碧水源科技股份有限公司
北京碧水源科技股份有限公司(300070.SZ)创办于2001年，是中关村国家自主创新示范区高新技术企业，于2010年作为中关村自主创新知名品牌在深交所创业板上市，成为创业板上市公司龙头股之一。2020年9月，中央企业、全球领先的特大型基础设施综合服务商中交集团全资子公司中国城乡控股碧水源，国务院国资委成为实控人，碧水源的发展开启崭新篇章。
碧水源坚定服务国家生态文明发展战略，坚持以自主研发的膜技术解决中国“水脏、水少、饮水不安全”三大问题，持续为城乡生态环境建设提供整体解决方案。作为世界一流的膜技术企业之一，公司坚定科技创新和高质量发展两条主线，凭借集膜材料研发、膜装备制造、膜工艺应用于一体和数字化水务运营两大优势，已发展为中国环保行业、水务行业标杆企业、全球领先的膜装备生产制造商和供应商之一，位列“全球水务50强”第36名。
公司在北京、天津、南京、昆明和无锡等地建有膜研发、制造基地，核心技术包括微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、超低压选择性纳滤膜(DF)和反渗透膜(RO)等，年生产能力为微滤膜和超滤膜2000万㎡、纳滤膜和反渗透膜1900万㎡、吸附材料产能10000方/年。依托自主研发的核心膜技术，公司开发出了系列超微滤膜产品、工业纳滤膜产品、工业反渗透膜产品、工业零排放膜产品和系列一体化产品，其中，高性能低能耗膜生物反应器（MBR）、双膜新水源工艺（MBR-DF）、智能一体化污水净化系统（ICWT）等污水深度净化技术和产品已获得广泛认可和应用。公司已形成污水资源化、高品质饮用水、海水淡化、工业零排、盐湖提锂五大主要业务板块。
截至目前，碧水源参与了长江流域、黄河流域、首都水系、海河流域、太湖流域、巢湖流域、滇池流域、洱海流域、南水北调丹江口水源地等多个水环境敏感地区的治理，建成数千项膜法水处理工程、数百个国家水环境重点治理工程、数十座地下式再生水厂、多个高品质饮用水工程和海水淡化工程。碧水源MBR膜占中国膜法水处理市场份额的70%以上，日水处理总规模超过2200万吨，每年可为国家新增高品质再生水超过70亿吨。近年来，积极拓展盐湖提锂新能源赛道，亦成为“一带一路”的积极参与者，发力布局国际市场。
碧水源拥有强大的研发团队，并于2009年和2017年两次获得国家科学技术进步奖二等奖。碧水源承担了国家科技重大水专项、863计划、科技支撑计划、重点研发计划等国家课题，公司建有院士专家工作站、博士后工作站、美国工程院士David Waite教授工作站、李锁定创新工作室、国家工程技术中心，并先后与清华大学、澳大利亚新南威尔士大学等成立联合研发中心，落户中国境外首个火炬创新园区——澳大利亚新南威尔士大学火炬创新园，并牵头组建了膜生物反应器（MBR）产业技术创新战略联盟、水处理膜材料及装备产业技术创新战略联盟等。