第十四屆中國農(nóng)村和小城鎮(zhèn)水環(huán)境治理論壇詳細(xì)內(nèi)容鏈接

由中國市政工程協(xié)會(huì)生態(tài)市政建設(shè)專業(yè)委員會(huì)，ANSO環(huán)境科技產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)起的2025年度城鄉(xiāng)水環(huán)境治理優(yōu)秀案例征集活動(dòng)已告一段落。入選優(yōu)秀案例的單位將于9月25-27日在寧夏銀川舉辦的第14屆中國農(nóng)村和小城鎮(zhèn)水環(huán)境治理論壇上受邀參與頒獎(jiǎng)儀式。（相關(guān)鏈接：第14屆中國農(nóng)村和小城鎮(zhèn)水環(huán)境治理論壇9月將于寧夏召開！歡迎報(bào)名參加），我們將陸續(xù)展示部分優(yōu)秀案例，感興趣的單位歡迎繼續(xù)將優(yōu)秀案例發(fā)給我們！

天津市衛(wèi)河（北辰段）提質(zhì)增效項(xiàng)目

申報(bào)單位：北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司

一、項(xiàng)目概況

         天津市北辰區(qū)衛(wèi)河，河流類型為平原水網(wǎng)區(qū)河流，流經(jīng)北辰區(qū)和西青區(qū)，澆灌17村2萬畝農(nóng)田。本區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季冷暖適中，冬季寒冷干燥。

         衛(wèi)河（北辰段）在非汛期基本沒有上游河道水補(bǔ)給，河道內(nèi)水量主要來自雙青污水處理廠排水，衛(wèi)河（北辰段）兩岸共有16個(gè)村莊的溝渠匯入衛(wèi)河，日常主要接納村莊雨水、農(nóng)田排澇以及農(nóng)村污水處理設(shè)施排水。

         衛(wèi)河管控的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）的Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)，其主要考核指標(biāo)4個(gè)，分別為CODCr、CODMn、氨氮、總磷。通過分析2021年3月~2022年2月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，河道水質(zhì)指標(biāo)以平均值計(jì)算，除總磷略有超標(biāo)外，衛(wèi)河水質(zhì)基本可以達(dá)到地表水V類。

         本工程項(xiàng)目的實(shí)施，將有效削減衛(wèi)河河道水體污染物，提升了納入再生水調(diào)配體系的衛(wèi)河生態(tài)保護(hù)修復(fù)能力，提升改善衛(wèi)河水質(zhì)，對于提高天津市北辰區(qū)區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量，改善人民群眾生活環(huán)境，增強(qiáng)人民群眾的幸福感，具有積極有效的推動(dòng)作用。同時(shí)衛(wèi)河作為子牙河西河閘考核斷面上游河道的支流水系，衛(wèi)河的水環(huán)境質(zhì)量改善對子牙河西河閘國控?cái)嗝娴乃|(zhì)改善具有一定的作用。

二、排放要求

        項(xiàng)目的實(shí)施可提升衛(wèi)河和楊家河排灌渠的水體自凈能力，增強(qiáng)了衛(wèi)河生態(tài)修復(fù)能力，提升了河道生態(tài)環(huán)境，通過日處理規(guī)模24000 m3/d的衛(wèi)河（北辰段）提質(zhì)增效項(xiàng)目建設(shè)，北辰區(qū)衛(wèi)河（北辰段）提質(zhì)增效項(xiàng)目的出水主要水質(zhì)指標(biāo)CODCr、CODMn、氨氮、總磷達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）IV類標(biāo)準(zhǔn)。

三、技術(shù)選擇

        衛(wèi)河上河頭閘上游的水經(jīng)由取水泵站將其輸送到楊家河排干的工程終點(diǎn)位置處，經(jīng)由三個(gè)功能分區(qū)，分別為一級處理場（MABR工藝）、二級凈化場（河道型濕地及生態(tài)塘）、三級凈化場（末端強(qiáng)化處理），處理達(dá)標(biāo)后排入衛(wèi)河上河頭閘下游。本項(xiàng)目工程采用“MABR+河道型濕地+MABR+末端強(qiáng)化處理”組合工藝，日處理規(guī)模為24000 m3/d。

工藝流程圖

四、技術(shù)介紹

         4.1 MABR膜工藝

         MABR（Membrane Aerated Biofilm Reactor 膜曝氣生物膜反應(yīng)器）是一種有機(jī)地融合了氣體膜技術(shù)和生物膜水處理技術(shù)的新型污水處理技術(shù)。微生物膜附著生長在透氧中空纖維膜表面，污水在透氧膜周圍流動(dòng)時(shí)，水體中的污染物在濃差驅(qū)動(dòng)和微生物吸附等作用下進(jìn)入生物膜內(nèi)，經(jīng)過生物代謝和增殖被微生物利用，使水體中的污染物同化為微生物菌體固定在生物膜上或分解成無機(jī)代謝產(chǎn)物，從而實(shí)現(xiàn)對水體的凈化，是一種人工強(qiáng)化的生態(tài)水處理技術(shù)，能使河道水體形成一個(gè)具備自我修復(fù)功能的自凈化水生態(tài)系統(tǒng)。其流道式的凈化過程特別適應(yīng)于河道、湖泊等流域治理，具有常規(guī)水處理技術(shù)無法比及的技術(shù)優(yōu)勢、工程優(yōu)勢、成本優(yōu)勢和運(yùn)行管理優(yōu)勢。下圖為MABR原理圖，氧氣和污染物分別在生物膜的兩側(cè)向生物膜內(nèi)傳遞并消耗，使MABR的生物膜內(nèi)具有特殊的分層結(jié)構(gòu)。

MABR膜原理示意圖

         MABR膜技術(shù)優(yōu)勢如下：

         （1）微生物附著生長的優(yōu)勢

         MABR膜技術(shù)中的主要功能層是附著生長在曝氣膜表面的生物膜，主要由微生物及胞外多聚物組成，包含細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等。作為附著生長型污水處理技術(shù)，生物膜具有特殊的生物層結(jié)構(gòu)、復(fù)雜的生物群落以及較長的食物鏈，為MABR膜帶來了特殊的優(yōu)勢。膜的比表面積大，以膜為載體可以在較小的空間內(nèi)為微生物的生長提供充足的附著面積，大大提高了單位空間內(nèi)的微生物濃度，提高單位體積處理能力，增強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷能力。

由于微生物附著生長，水力停留時(shí)間和生物停留時(shí)間可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，生物膜上的微生物不會(huì)隨水流流失，這為生長世代時(shí)間較長、增殖速度較慢的微生物，如硝化菌、反硝化菌、聚磷菌以及厭氧氨氧化菌等提供了生長和富集的可能，為MABR膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)除磷脫氮?jiǎng)?chuàng)造了條件。同時(shí)，生物膜的分層結(jié)構(gòu)能夠創(chuàng)造好氧過程和厭氧過程的同時(shí)出現(xiàn)，為單一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)同時(shí)硝化反硝化過程提供了可能。

         （2）MABR膜曝氣方式的優(yōu)勢

曝氣供氧時(shí)，氧氣透過膜絲直接被生物膜利用，不必經(jīng)過液相邊界層，大大減小了氧氣的傳質(zhì)阻力，有利于供氧速度和氧氣利用率的提高；氧氣與底物以相反的方向傳遞，通過控制供氧可使生物膜產(chǎn)生明顯的分層，從而達(dá)到同時(shí)硝化反硝化和去除有機(jī)物的效果；根據(jù)廢水處理要求，可通過調(diào)節(jié)曝氣壓力控制氧氣供應(yīng)量，在滿足反應(yīng)器的需氧量同時(shí)，避免氣體的揮發(fā)和浪費(fèi)。

         （3）氧氣與底物逆向傳遞與生物多樣性的優(yōu)勢

由于MABR膜特殊的氧氣與底物雙向傳遞機(jī)理和生物分層結(jié)構(gòu)，使許多習(xí)性迥異、生活環(huán)境差異極大的微生物能夠在MABR膜中共存，同時(shí)發(fā)揮去除有機(jī)物及除磷脫氮作用。微生物包括普通異養(yǎng)好氧菌、硝化菌、亞硝化菌、反硝化菌和聚磷菌。

         （4）應(yīng)用范圍寬

MABR膜技術(shù)凈化能力強(qiáng)，抗水力水質(zhì)沖擊的能力強(qiáng)，適合于流動(dòng)性水體和靜止性水體，包括河道與湖泊凈化，初期雨水、農(nóng)業(yè)面源污染、生活污水處理，污水處理廠尾水深度凈化等，能夠同其他工藝技術(shù)耦合形成復(fù)合功能，比如和人工濕地集成形成強(qiáng)化型濕地，提高整體工藝效率和穩(wěn)定性，減少占地面積。

         4.2 河道型濕地及生態(tài)塘

         河道型濕地主要由基質(zhì)、植物和微生物等組成，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等作用，降低污水中氮、磷、有機(jī)物等污染物濃度，從而凈化水質(zhì)。氧化塘，由于其水面暴露于空氣中，不僅擁有良好的水/氣界面復(fù)氧交換作用，還可以直接受到陽光的照射，且通過加入強(qiáng)化曝氣裝置，提高水體中的氧氣濃度，有效改善水體環(huán)境，且陽光中的紫外線可以使河道水體中的微量有機(jī)污染物充分光解。

         植物生態(tài)凈化技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以通過植物的吸附、吸收作用，通過自身的生命活動(dòng)將水中的污染物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化或富集到體內(nèi)，然后去除，恢復(fù)水域中的養(yǎng)分平衡，同時(shí)通過水生植物的光合作用放出氧氣，增加水中溶氧含量，從而改善水質(zhì)，減輕或消除水污染。

         4.3 末端強(qiáng)化處理技術(shù)

         考慮到生態(tài)系統(tǒng)對污染物的去除受溫度影響明顯，冬季氣溫下降導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)微生物活力下降，植物收割后不再吸收養(yǎng)分、污染物去除效果降低，出水水質(zhì)將受一定影響，因此，在工藝末端設(shè)置了三級凈化場-末端強(qiáng)化處理設(shè)施，選用4臺6000 m3/d處理能力末端強(qiáng)化處理設(shè)施。

         高速混凝澄清裝置由反應(yīng)區(qū)和澄清區(qū)兩部分組成。污水在反應(yīng)區(qū)經(jīng)過助凝反應(yīng)、絮凝反應(yīng)后形成較大的絮凝體，最終經(jīng)過沉淀區(qū)沉淀澄清，上清液排出，從而達(dá)到去除懸浮物澄清水質(zhì)的效果。

         反應(yīng)區(qū)：泥渣、藥劑、原水在混合反應(yīng)區(qū)通過攪拌快速混合、凝聚，并在葉輪的提升作用下進(jìn)入推流反應(yīng)區(qū)完成慢速絮凝反應(yīng)，以結(jié)成較大的絮凝體。

         澄清區(qū)：礬花慢速的從推流反應(yīng)區(qū)進(jìn)入預(yù)沉區(qū)，使得大部分礬花在預(yù)沉區(qū)沉淀，剩余礬花在斜管沉淀區(qū)沉淀進(jìn)入濃縮區(qū)累積、濃縮，澄清水通過集水槽收集后流入儲水池。濃縮區(qū)絮體經(jīng)泵提升回流至反應(yīng)池進(jìn)水端循環(huán)利用，以保障系統(tǒng)絮體的濃度，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗負(fù)荷能力；集泥坑內(nèi)絮體及污泥由泵排出，進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)。

         末端強(qiáng)化處理工藝優(yōu)勢如下： 

       （1）絮凝體循環(huán)利用，可節(jié)約10%至30%的絮凝藥劑。

       （2）沉淀區(qū)布置斜管，提升了沉淀效果，出水水質(zhì)好。

       （3）礬花密度高且均質(zhì)，使系統(tǒng)的沉淀速度可達(dá)20~40 m/h，有效的減小了占地面積。

       （4）排放的絮體濃度高達(dá)30~550 g/L，可直接進(jìn)行脫水，無需經(jīng)濃縮池濃縮處理。

       （5）采用絮體回流技術(shù)，有效的保障了系統(tǒng)絮體濃度，使得系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

       （6）處理效率高，單位面積產(chǎn)水量大，占地面積小，土建投資低，尤其適用于改擴(kuò)建工程。

五、工藝流程

         本項(xiàng)目工程實(shí)施范圍位于楊家河排灌渠，由提升泵站將衛(wèi)河水引入到楊家河排灌渠，通過楊家河排灌渠內(nèi)的“MABR+河道型濕地+MABR+末端強(qiáng)化處理”組合工藝將衛(wèi)河水進(jìn)行凈化，水質(zhì)達(dá)標(biāo)后通過出水泵站重新排放到衛(wèi)河。

項(xiàng)目平面示意圖

六、運(yùn)行維護(hù)

         本項(xiàng)目運(yùn)行主要消耗電力，用于取水泵站、提升泵站、MABR膜、末端強(qiáng)化設(shè)施環(huán)保設(shè)施等設(shè)備。項(xiàng)目根據(jù)河道水質(zhì)的情況，制定不同的運(yùn)行方案。在汛期，來水水質(zhì)接近或略高于項(xiàng)目設(shè)計(jì)水質(zhì)，或環(huán)境溫度較低（每年11月1日~次年3月31日）時(shí)，項(xiàng)目所有工藝全部運(yùn)行，確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)；在來水水質(zhì)污染物低于項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的20%~30%時(shí)，在保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，設(shè)施可只運(yùn)行MABR膜、河道型濕地和生態(tài)氧化塘工藝部分，降低運(yùn)行成本。

         自投入以來，項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定，切實(shí)做到了污水處理設(shè)施長效運(yùn)行，項(xiàng)目出水水質(zhì)較進(jìn)水水質(zhì)得到了明顯提升，監(jiān)測數(shù)據(jù)詳見下圖。

七、綜合效益分析

        （1）環(huán)境效益

         本工程的建成運(yùn)行將大量削減天津市北辰區(qū)衛(wèi)河河道的污染物質(zhì)，改善水系水質(zhì)。這些污染物的消除能夠有效緩解對下游子牙河水體的沖擊，有利于子牙河西河閘國控?cái)嗝娴乃|(zhì)提升。

         相較工程進(jìn)水，出水污染物CODCr、CODMn、氨氮、總磷主要污染負(fù)荷分別降低約20~33%、7~9%、11~13%、50%。工程污染物削減量約為CODCr：108.4 t/a；CODMn：7.9t/a；NH3-N：1.0 t/a；TP：2.6 t/a。

         新增濕地面積12000 m2，提升了河道生態(tài)凈化能能力。濕地在蓄水、調(diào)節(jié)徑流、補(bǔ)給地下水和維持區(qū)域水平衡中發(fā)揮著重要作用，是蓄水防洪的天然“海綿”。

         通過植物的光合作用與蒸騰作用，將會(huì)吸收熱量，增加空氣濕度，降低區(qū)域溫度，使區(qū)域氣候條件穩(wěn)定，具有調(diào)節(jié)區(qū)域氣候作用。濕地及景觀湖是鳥類、魚類、兩棲動(dòng)物的繁殖、棲息、遷徒、越冬的場所，具有自然觀光、旅游、娛樂等美學(xué)方面的功能，蘊(yùn)涵著豐富秀麗的自然風(fēng)光，增添了人類生活空間的多樣性。

        （2）社會(huì)效益

         本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)河道穩(wěn)定消劣，從根本上改善區(qū)域水環(huán)境及水安全，提高河流生態(tài)效能，提升北辰區(qū)的綜合環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)了水資源高效循環(huán)利用，改善了投資和人居環(huán)境；同時(shí)，美麗的沿河風(fēng)光提升了城鄉(xiāng)環(huán)境容貌，對維護(hù)區(qū)域美麗鄉(xiāng)村的生態(tài)安全和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到了促進(jìn)作用，為區(qū)域創(chuàng)造出良好的生活環(huán)境和發(fā)展環(huán)境，對吸引外資、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮積極的作用。

         本項(xiàng)目破解了河道水環(huán)境難題，為研究制定河湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)規(guī)劃、政策、措施等提供依據(jù)；也可以提高生態(tài)環(huán)境主管部門對河湖水資源、水環(huán)境、水生態(tài)環(huán)境管理水平。項(xiàng)目實(shí)施積累的工作資料和工作規(guī)范可為今后進(jìn)一步開展其他河道水環(huán)境治理工作做好示范。

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