环保新质生产力 | 重污染河道水质快速净化装备

　　生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
 

　　生态环境保护实用装备
 

　　2023-Z-9
 

　　申报单位
 

　　江苏省环境工程技术有限公司
 

　　水艺环保集团股份公司
 

　　推荐单位
 

　　江苏省环境保护产业协会
 

　　一、技术简介
 

　　适用范围
 

　　适用于重污染河道水环境整治，解决污水排口直排入河、雨污混流经雨水排口入河、水体流动差极易纳污的断头河、因污水厂处理能力不足或污水泵站调蓄能力不足导致的污水溢流入河、超过水环境容量形成的黑臭水体等问题。可处理Ⅴ类、劣Ⅴ类污水中浓度较高的COD、氨氮等污染物，效果达到Ⅲ——Ⅳ类。
 

　　技术原理
 

　　MBBR生物流化床工艺：通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而强化处理效率。填料表面会形成具有一定厚度的生物膜，从内至外分别形成厌氧——缺氧——好氧区满足不同种类微生物的生长需要，实现硝化反应和反硝化同步发生，在降解氨氮的同时也能够脱除部分总氮；
 

　　溶气气浮工艺：利用加压溶气设备对净化后回流水进行加压溶气并通过释放器向污水中释放出微小气泡。原水中磷污染物经絮凝后形成不溶性磷酸盐，不溶性磷酸盐同污水中其他SS一并与溶气设备释放的微小气泡相结合浮出水面，最终由刮泥装置刮出，从而达到去除总磷、SS的目的；
 

　　活性污泥回流工艺：在气浮系统排泥端污泥收集池增加污泥回流装置，将部分活性污泥回流至MBBR反应池，提升MBBR系统内污泥含量，进一步强化池内生物量，应对高污染负荷和低温对生物膜系统的冲击效应。
 

　　工艺路线
 

　　在河道内安装取水泵及泵格栅等辅助装置，受污染河水经取水泵进入MBBR生化反应池；在MBBR生化反应池内安装底部曝气管并控制溶解氧含量，经过MBBR生化反应池内好氧反应及硝化作用后受污染河水中有机物(COD)、氨氮等污染物得到有效去除；而后污水进入溶气气浮反应池，通过加药泵向气浮池前端加入絮凝剂、助凝剂，将磷污染物转化为不溶性磷酸盐，利用溶气设备向反应池内释放微小气泡，微小气泡将悬浮态磷酸盐和其他SS污染物带出水面，并由刮泥机刮入污泥池，清水进入清水池；在污泥池设置污泥回流泵，在温度骤降、进水负荷冲击等恶劣条件下将部分活性污泥回流至MBBR生化反应池前端提高生物量，进一步提升污染物降解能力，缓冲高污染负荷和低温冲击；剩余污泥进入板框压滤机，经压滤后形成干泥外送处置；清水由清水池排放入河，为河道提供净水补给。
 

　　装备性能参数及执行标准
 

　　设计进水CODCr≤100mg/L、CODMn≤15mg/L、氨氮≤15mg/L、总磷≤2.5mg/L；设计出水执行GB3838-2002准Ⅲ类标准：CODCr≤20mg/L、CODMn≤6mg/L、氨氮≤1mg/L、总磷≤0.2mg/L。
 

　　应用效果
 

　　1、重污染河道水质快速净化装备处理效果：宝华镇重点河道水环境整治工程技术服务、滨海县水质净化服务、高沟镇分布式污水治理设施租赁服务、新滂沟河中陈电灌站分布式污水处理设施租用服务等多个项目在应用本实用技术装备后净化效果显著，出水可稳定达到设计要求。
 

　　2、二次污染情况：本实用技术装备产生的二次污染物主要表现为剩余污泥形式，系统产生的剩余污泥经板框压滤并二次压榨后含水率降至75%以下，压滤后污泥送往具备处理能力的固废处置公司集中处置。
 

　　3、处理后直接排入环境的情况：经本装备净化处理后，出水CODCr、CODMn、氨氮、总磷能够稳定达到GB3838-2002地表水Ⅲ类标准，最终排入原治理河道，削减河道污染物总量并为河道提供净水补给。
 

　　研发背景
 

　　(1)污染治理需求
 

　　随着“水污染防治攻坚战”“长江大保护”等政策的颁布与实施，重点流域水环境综合治理工作全面推进，我国水生态环境得到了较大提升。然而部分城镇、乡村仍存在雨污分流不到位、污水直排等现象，导致周边河道受到严重污染，继而影响下游国省考断面水质不达标，降低人民生活质量及幸福感。
 

　　(2)行业情况
 

　　目前行业内大多设备运用MBR工艺，其中常见流程为生化处理+超滤膜过滤，动力设备多，导致占地面积大、设备制造及运维成本较高。
 

　　(3)装备难点
 

　　难点在于如何提高处理效率，提高出水水质，降低设备制造成本，减少占地面积。
 

　　(4)通过研发解决的关键问题
 

　　解决了设备成本高、占地面积大的问题，并且提高了污水处理效率及出水水质。
 

　　(5)国内外装备水平差距
 

　　MBBR由Kaldnes Miljøteknologi与挪威研究机构SINTEF合作开发，该系统于20世纪80年代末首次安装于挪威Stensholt市政污水厂工程首次应用。2000年初，MBBR从国外引进国内进行了相关研究和部分项目的使用，受限于当时相关技术不成熟，出现了失败案例，使得该工艺的国内推广受阻。
 

　　技术/装备特点
 

　　1、针对重污染河道治理的水质净化装备。目前水质净化装备多用于污水处理、污水厂提标改造等领域，针对河道水质净化的应用还比较少。基于截污纳管工程尚无法完全到位以及各地农村和城市黑臭水体、重污染河道污染问题仍然广泛存在的现实情况，本实用技术装备集成MBBR生物流化床、溶气气浮系统、污泥回流系统等，形成专门针对重污染河道的水质快速净化系统。
 

　　2、处理效率高，耐冲击性能强。本实用技术装备集成MBBR生物流化床工艺，通过投加悬浮载体提高和固化反应器中生物量及生物种类，具有耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少等特点，可有效应对受污染河水水质变化，提升处理效能。
 

　　3、占地面积较小。本实用技术装备利用MBBR工艺代替普通活性污泥法，提升水质净化系统生物量，将水力停留时间由常规污水处理工艺的10——12h缩短至4——5h，占地得到大幅缩减，提高了项目实施的便捷性和灵活性。
 

　　4、吨水治理成本低。本实用技术装备以MBBR生物流化床作为主要生化工艺，以悬浮填料为生物膜载体，无需对较MBR膜工艺处理能耗得到有效降低。
 

　　二、典型应用案例
 

　　案例名称
 

　　宝华镇重点河道10000吨/天河道分布式治理装备配套工程
 

　　案例简介
 

　　项目在宝华镇和平河、凤坛河分别配套安装分布式水质净化设施，用以处理受污染黑臭水体，设计日处理量均为10000吨/天。设备采用MBBR作为主体工艺用于硝化脱氮，后端配合气浮用于除磷、SS，实现整套系统脱氮除磷。同时，装备在污泥池设置污泥回流泵，在温度骤降、进水负荷冲击等恶劣条件下将部分活性污泥回流至MBBR生化反应池前端提高生物量，进一步提升污染物降解能力，缓冲高污染负荷和低温冲击。出水执行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类标准(包括常规污染物溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷)，出水可为下游提供活水补给。
 

　　经安装调试后，项目运行成效显著。单套系统运行可削减氨氮80吨/年、总磷7吨/年。此外，下游水质不断改善，助力省内唯一劣Ⅴ类省考断面水质提升至Ⅲ类，满足其水质目标。同时，按断面原水质情况估算，水环境补偿资金高达2亿元/年，远高于设施费用，断面达标后显著减小了当地财政压力。
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　装备出水执行《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类标准。具体出水限值如下：溶解氧≥5、高锰酸盐指数≤6、化学需氧量≤20、五日生化需氧量≤4、氨氮≤1、总磷≤0.2。
 

　　业主单位
 

　　句容市宝华镇人民政府
 

　　投运时间
 

　　2021年5月
 

　　工艺流程
 

　　本装备采用MBBR生物流化床工艺、溶气气浮工艺及活性污泥回流工艺，实现对重污染河道水的净化处理。
 

　　具体流程：在河道内安装取水泵及泵格栅等辅助装置，受污染河水经取水泵进入MBBR生化反应池；在MBBR生化反应池内投加MBBR填料，安装底部曝气并控制溶解氧含量，经过MBBR生化反应池内好氧反应及硝化作用后受污染河水中有机物(COD)、氨氮等污染物得到有效去除；而后污水进入溶气气浮反应池，加药将磷污染物转化为不溶性磷酸盐，利用溶气设备向反应池内释放微小气泡，微小气泡将悬浮态磷酸盐和其他SS污染物带出水面，并由刮泥机刮入污泥池，清水进入清水池；在污泥池设置污泥回流泵，在温度骤降、进水负荷冲击等恶劣条件下将部分活性污泥回流至MBBR生化反应池前端提高生物量，进一步提升污染物降解能力，缓冲高污染负荷和低温冲击；剩余污泥进入板框压滤机，经压滤后形成干泥外送处置；清水由清水池排放入河，为河道提供净水补给。
 

　　运行情况
 

　　宝华镇重点河道10000吨/天河道旁路处理装备配套工程提升了宝华镇当地的污水处理能力，宝华镇水生态环境得到了改善。本案例处理水量规模为10000吨/天，目前已完成1年设备稳定运行，出水水质稳定达到Ⅲ类标准要求(表1)。根据日常监测报告，氨氮去除率达到94以上，总磷去除率达到80%以上。
 

　　应用该装备时，污水处理前端入口的固体垃圾经过格栅设备进行固液分离，固态垃圾集中堆放后会运输至垃圾处置中心进行处理。该装备主要产生的二次污染物为剩余污泥，剩余污泥经过板框压滤机压榨脱水，形成含水率低于75%的泥饼，泥饼集中堆放后进行外运处置。外运处置单位将泥饼及黄土作为主要原材料，进行陶粒制作，工程所产生的干污泥全部去除，污泥干物质产生量768t/a，去除量768t/a，处理率为100%。设备运行稳定，处理效果优良，对于河道水处理后基本稳定达标，在一年运维期间出水水质均达到相关标准要求，未发生过事故。
 

　　技术应用产生的碳减排效果
 

　　相比于传统水质净化场站，本项目部分部件可回收进行二次利用，可回收部分包括超速净化一体机等系统部件和碳钢等原材料，可回收部分等于建设阶段生产过程核算得到的系统组件或零部件的碳排放量，全生命周期碳排放量与快速净化系统的运行周期有关，按照运行一年计，经初步核算得到单套设备可回收部分碳减排量为325.5 t CO2。
 

　　三、技术申报单位联系信息
 

　　单位名称：江苏省环境工程技术有限公司
 

　　单位地址：江苏省南京市嘉陵江东街8号
 

　　联系人：吴天祺
 

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