一種黑臭河道原水的旁路新水活水方法與流程

本發明涉及河道水處理領域，尤其涉及一種黑臭河道原水的旁路新水活水方法。

背景技術：

水是地球上分布最廣又十分重要的自然資源，由于人口增長、不合理使用和污染，水資源面臨嚴重危機。在我國，河流污染問題普遍存在并且日益突出，主要湖泊富營養化嚴重，流經城鎮的河段污染更加嚴重。由于我國城市的污水處理能力有限，污水處理率一般僅為20%～30%，大量污水往往未經處理直接排入附近城市河流中，導致許多河流有機污染嚴重，出現季節性或終年水體黑臭現象。水體黑臭是由于大量有機污染物進入水體，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水體中大量氧氣，使水體轉化成缺氧的狀態，致使厭氧細菌大量繁殖，有機物腐敗、分解、發酵，分解成氨氮、腐殖質等一萬多種發臭物質，使水體變黑，發臭。黑臭現象不僅嚴重影響城市形象、城市生態環境和市民的身體健康，而且直接危及城市飲用水源的水質。如何盡快解決城市水體黑臭已成為城市環境工作的當務之急。

我國在城市黑臭河道治理方面主要從外源減排、內源控制、水質凈化、補水活水、生態恢復方面進行。目前城市黑臭河整治中一項重要的基礎措施是活水引流，通過調水補水的方式處理黑臭河道。活水引流是在保證防汛排澇安全、保障生產和生活對水資源需求的前提下，充分利用水文條件和水工設施引流域外部的清潔水入受污染的河道，從而使河道水質和生態環境得到改善的工程。在國內最早使用水利工程來改善河湖水質的是上海，隨后江蘇、浙江、福州等地區也陸續開展了各類水資源調度改善水質的區域性試驗研究和實踐。然而活水引流技術仍存在諸多弊端，如孔曉露《揚州市城區活水引流工程關鍵技術研究》，龐圣《蘇州市古城區活水方案優化研究》的論文中未考慮到活水引流不能從根本上處理被污染水體，經過引流沖刷河道的水將可能會造成下游水段更為嚴重的污染；引水工程量大，耗資巨大；引水水質差，來水量不足等等問題。

厭氧折流板反應器即ABR反應器是在厭氧生物反應轉盤反應器的基礎上改進研發的，ABR集上流式厭氧污泥床技術和分階段多相厭氧反應器技術于一體，具有結構簡單、截留污泥能力強、穩定性高、水力混合條件好等優點。ABR使用一系列垂直安裝的折流板，使被處理的廢水在反應器內沿導流板做上下流動，并借助于處理過程中反應器內產生的沼氣，使反應器內的微生物固體在折流板所形成的各個隔室內作上下膨脹和沉淀運動，而整個反應器內的水流則以較慢的流速作水平流動。在折流板的作用下，污水繞折流板流動而使水流在反應器內的流徑總長度增加，再加以折流板的阻擋作用及污泥的沉降作用，生物固體被有效地截留在反應器內。無泡曝氣MBR即MABR工藝已經被證明是一種有效的污水處理技術，并在污水處理中廣泛使用，是膜分離技術和生物技術的有機結合，其高效的固液分離能力使出水水質良好，懸浮物和濁度接近于零，并可截留大腸桿菌等生物性污染物，處理后出水可直接回用，出水水質要明顯優于傳統污水處理工藝，MABR工藝與傳統的鼓風曝氣方式比較，無泡曝氣技術可大大提高曝氣效率，同時在曝氣過程中不產生氣泡，可避免在供氧過程中產生泡沫并帶出水中揮發性有機物，減小對環境的污染。現有技術中尚沒有采用ABR和MABR聯合工藝對黑臭河道進行優化處理，以達到改善水質處理水污染的同時又令黑臭河水活水循環效果的技術研究，沒有從根本上改善黑臭河水水質，沒有使黑臭河水循環流動起來。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述不足，本發明要解決的技術問題是：針對現有黑臭河水處理方法難以同時達到高效脫氮除磷和活水循環效果的不足之處，而提供一種能在改善水質處理水污染的同時又令黑臭河水活水循環的一種黑臭河道原水的旁路新水活水方法，該方法具有簡單、高效、投資、運行成本較低的特點。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種黑臭河道原水的旁路新水活水方法，包括如下步驟：

1）將黑臭河道原水引入吸水井中，通過吸水井中的格柵濾去所述原水中的大體積雜質，將吸水井的出水引入集水井；

2）將集水井中的水抽吸入ABR反應器始端，經ABR反應器內部導流板的引導，待處理水體在ABR反應器中上下流動前進，逐一通過各個反應室，在各個反應室內的污泥床層上進行反硝化脫氮和厭氧釋磷反應；其中，待處理水體在ABR反應器中的水力停留時間7h～15h，水溫控制在25℃±5℃，水體的pH值控制在6.5～7.5之間，溶解氧控制≤2mg/L；

3）將步驟2）ABR反應器處理后的出水引入MABR膜生物反應器始端，經MABR膜生物反應器中攪拌器的攪拌作用使待處理水體混合均勻，通過MABR膜生物反應器中曝氣裝置對膜組件供氧以使池內水體進行好氧吸磷反應和硝化反應；其中，控制待處理水體在所述MABR膜生物反應器的水力停留時間10 h～20 h，水溫控制在25℃±5℃，水體的pH值控制在6.3～7.2之間，溶解氧控制在3 mg/L～5 mg/L；

4）將步驟3）MABR反應器末端出水回流到ABR反應器中，對水體進行再一次反硝化脫氮和厭氧釋磷反應，將ABR反應器再次處理后的水體引入MABR反應器中進行再一次好氧吸磷反應和硝化反應；其中，ABR反應器再次處理時的參數同步驟2），MABR反應器再次處理的參數同步驟3）；

5）待步驟4）反應結束后，將MABR反應器出水引入出水池中，將出水池中的水通過偏心變徑出水管引入到混合處理裝置的混合輪盤處以沖擊混合轉盤，使混合轉盤葉輪發生轉動，將黑臭河道原水從混合出流裝置的外套管處引入所述混合出流裝置中，經過所述混合輪盤的轉動作用使黑臭河道原水與MABR反應器出水混合均勻，將混合出水排入原河道。

進一步，步驟1）中黑臭河道原水進入吸水井的進水流量為500～25000m³/d，進水流速控制在0.8m/s～1.2m/s。

進一步，在ABR反應器池的每一個反應室中均投放分散懸浮式載體，所述分散懸浮式載體為多面空心球、星球填料、瓜片式球形懸浮填料、纖維球形懸浮填料或SNP懸浮型生物填料，投加填料的填充率為10%～100%，填充密度為40kg/m³～90kg/m³，這樣填充有填料，可以使生物相被固定在填料載體上形成生物膜以增加生物量，有利于有機物的降解。

作為優化，步驟3）中MABR反應器末端出水回流到ABR反應器中的水體回流比為50%～2000%，使黑臭河道原水的處理更加徹底充分。

作為優化，所述MABR膜生物反應器的曝氣裝置對膜組件提供Q=60ml/min～500ml/min的空氣氣源，并設置氣體循環裝置。

作為優化，所述MABR膜生物反應器采用透氣性致密膜，所述透氣性致密膜為超薄硅橡膠膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯復合高分子膜、聚醚酰亞胺膜、聚丙烯腈膜或聚偏氟乙烯膜，選用的膜組件為平板膜、中空纖維膜或圓管膜，膜外徑為400μm～1500μm，膜壁厚為30μm～600μm，膜的pH值耐受范圍為2～13。

作為又一優化，所述ABR反應器每個反應室的底部均設計有與水平面夾角30°～60°的斜板。

作為進一步優化，所述黑臭河道原水的溶解氧含量≤3mg/L，氨氮含量≥1.5mg/L，總磷含量≥0.3mg/L。

作為再一優化，步驟5）中所述偏心變形出水管的管徑為DN600～1000，流速控制在2.0～2.5m/s。

作為優化，所述ABR反應器內最后一塊導流板處設計溢流裝置。

作為優化，所述ABR反應器內在相鄰兩個反應室之間設置金屬隔離網，所述金屬隔離網采用低碳鋼絲材質的焊接鋼絲網，網孔規格在12.7×12.7mm～50.8×50.8mm。

作為優化，所述混合出流裝置的外套管選用球墨鑄鐵管，管徑為DN1000～1600，管長為4～12m。

作為優化，所述混合出流裝置的混合轉盤采用圓形葉輪，葉輪直徑為300mm～600mm。

作為優化，所述混合出流裝置的混合轉盤通過連接軸與外套管焊接相連。

本發明方案中ABR反應器為厭氧折流板反應器，主要對廢水進行反硝化脫氮、反硫化和厭氧釋磷；MABR反應器為無泡曝氣膜生物反應器，主要對廢水進行反硝化、反硫化和好氧釋磷反應，能有效滿足污水中好氧微生物在新陳代謝過程中需要的氧氣量。混合出流裝置能有效混合已處理過的污水和黑臭河原水，達到活水循環的效果。

相比現有技術，本發明具有如下優點：

1、本發明采用ABR和MABR的組合工藝對黑臭河水進行高效脫氮除磷處理，對黑臭水體治理效果顯著，在改善水質處理水污染的同時又令黑臭河水活水循環，而且本發明方法處理工藝結構簡單、穩定性高，出水水質要明顯優于傳統污水處理工藝，是一種高效、經濟的污水資源化技術，處理后的黑臭河道污水COD去除率達到80%～89%，總氮去除率穩定在70%～75%，總磷的去除率達到85%～90%，處理效果顯著，完全符合國家一級A污水排放標準的要求，本發明方法使黑臭河水循環流動起來，水質環境得到改善。

2、相比于傳統曝氣法，本發明采用了MABR工藝，采用多種透氣性膜作為膜擴散器，曝氣不產生氣泡，提高供氧效率，避免了傳統曝氣時污水中易揮發物質隨氣泡進入空氣中，對大氣造成污染。MABR工藝中氧分子直接擴散進入水體，可以有效滿足污水中好氧微生物在新陳代謝過程中需要的氧氣量，同時膜也可以作為生物反應器內微生物附著生長的載體，達到有效降解有機物的目的。

3、相比于傳統活水引流法，本發明采用ABR和MABR的組合工藝和混合出流相結合的旁路新水活水技術，通過一體化近岸處理設備將黑臭河水進行快速處理達到預定水質指標，然后將處理后的水通過管道排入河中。不僅可以對黑臭河原水質進行凈化，同時處理后的新水經過與原水的充分混合，可直接排入游河段河道，有效地凈化了下游河段的進水水質，避免了對下游河道的再次污染，使黑臭河循環流動起來。在局部增加河道流量，增加流速，形成活水，起到引水沖污的作用。

4、相比于傳統活水引流法，本發明方法末端設置混合出流裝置，通過控制出水流速沖擊混合出流裝置的圓形葉輪旋轉工作，有效將原黑臭河原水與處理過的水相混合，排入黑臭河道，有效改善河道水質，混合出流裝置節能環保，簡單可行，混合性能好。

5、本發明有效采用各種水處理填料，根據各類填料的性能、特點，控制適當的填充率，提高了污水處理效果，滿足水質處理要求，且在處理過程中控制了適宜的環境條件，使反應系統中的大量專屬微生物得以高效協同完成反硝化、硝化、厭氧釋磷和好氧吸磷反應過程，并通過排泥來保證對污水中氮磷的去除效果，使整個系統達到高效脫氮除磷。

6、相比于傳統活水引流法，本發明具有占地面積小、處理效果好、成本低、易于實施，大大縮減黑臭河道處理的工程量的特點，解決了傳統活水引流引水水質差，來水量不足的問題。

說明書附圖

圖1為旁路新水活水技術總流程圖；

圖2為混合出流裝置圖；

圖3為混合轉盤圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和說明書附圖對本發明作進一步詳細說明。本實施案例在以本發明技術為前提下進行實施，現給出詳細的實施方式和具體的操作過程來說明本發明具有創造性，但本發明的保護范圍不限于以下的實施例。

參見圖1~3，下述實施例對黑臭河道原水的旁路新水活水方法采用如下步驟：

1）將黑臭河道原水引入吸水井1中，通過吸水井1中的格柵2濾去所述原水中的大體積雜質，將吸水井1的出水通過潛水泵4引入集水井3；

2）將集水井3中的水抽吸入ABR反應器5始端，經ABR反應器5內部導流板的引導，待處理水體在ABR反應器5中上下流動前進，逐一通過各個反應室，在各個反應室內的污泥床層上進行反硝化脫氮和厭氧釋磷反應；其中，待處理水體在ABR反應器5中的水力停留時間7h～15h，水溫控制在25℃±5℃，水體的pH值控制在6.5～7.5之間，溶解氧控制≤2mg/L；

3）將步驟2）ABR反應器5處理后的出水引入MABR膜生物反應器6（內部具有膜組件7和曝氣裝置8）始端，經MABR膜生物反應器6中攪拌器的攪拌作用使待處理水體混合均勻，通過MABR膜生物反應器6中曝氣裝置對膜組件供氧以使池內水體進行好氧吸磷反應和硝化反應；其中，控制待處理水體在所述MABR膜生物反應器的水力停留時間10 h～20 h，水溫控制在25℃±5℃，水體的pH值控制在6.3～7.2之間，溶解氧控制在3 mg/L～5 mg/L；

4）將步驟3）MABR反應器6末端出水回流到ABR反應器5中，對水體進行再一次反硝化脫氮和厭氧釋磷反應，將ABR反應器5再次處理后的水體引入MABR反應器6中進行再一次好氧吸磷反應和硝化反應；其中，ABR反應器5再次處理時的參數同步驟2），MABR反應器6再次處理的參數同步驟3）；

5）待步驟4）反應結束后，將MABR反應器6出水引入出水池9中，將出水池9中的水通過偏心變徑出水管（由出水管14和偏心變徑大小頭11組成）引入到混合處理裝置10的混合輪盤13（混合出流裝置10的混合轉盤13通過連接軸17與外套管12焊接相連，外管套12上形成焊接固定端15）處以沖擊混合轉盤13，使混合轉盤13的圓形葉輪16發生轉動，將黑臭河道原水從混合出流裝置10的外套管12處引入所述混合出流裝置10中，經過所述混合輪盤13的轉動作用使黑臭河道原水與MABR反應器6出水混合均勻，將混合出水排入原河道。

其中，步驟1）中黑臭河道原水進入吸水井的進水流量為500～25000m³/d，進水流速控制在0.8m/s～1.2m/s；在ABR反應器池的每一個反應室中均投放分散懸浮式載體，所述分散懸浮式載體為多面空心球、星球填料、瓜片式球形懸浮填料、纖維球形懸浮填料或SNP懸浮型生物填料，投加填料的填充率為10%～100%，填充密度為40kg/m³～90kg/m³；步驟3）中在所述MABR膜生物反應器中填充BF填料、BioM微生物載體、針刺聚氨酯纖維條狀填料、高流環、八四內弧環填料或阿科蔓填料，填料的填充率為10%～100%，填充密度為40kg/m³～90kg/m³；步驟3）中MABR反應器末端出水回流到ABR反應器中的水體回流比為50%～2000%；所述MABR膜生物反應器的曝氣裝置對膜組件提供Q=60ml/min～500ml/min的空氣氣源，并設置氣體循環裝置；所述MABR膜生物反應器采用透氣性致密膜，所述透氣性致密膜為超薄硅橡膠膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯復合高分子膜、聚醚酰亞胺膜、聚丙烯腈膜或聚偏氟乙烯膜，選用的膜組件為平板膜、中空纖維膜或圓管膜，膜外徑為400μm～1500μm，膜壁厚為30μm～600μm，膜的pH值耐受范圍為2～13；所述ABR反應器每個反應室的底部均設計有與水平面夾角30°～60°的斜板；所述黑臭河道原水的溶解氧含量≤3mg/L，氨氮含量≥1.5mg/L，總磷含量≥0.3mg/L；步驟5）中所述偏心變形出水管的管徑為DN600～1000，流速控制在2.0～2.5m/s。

實施例1：

杭州城區某黑臭河處理，使用的廢水為杭州某黑臭河，廢水水質如下：COD為45000mg/L—50000mg/L，總氮為4000mg/L—5000mg/L，總磷為300 mg/L—350mg/L。

采用上述方法對該黑臭河進行處理，處理方法中控溫強化ABR反應器運行溫度控制在25℃，水力停留時間7h，pH值控制在6.5之間，溶解氧控制在2mg/L。MBR反應器的運行溫度控制在25℃，水力停留時間10hh，pH值控制在6.3，溶解氧控制在3mg/L。

對處理后的出水進行水質檢測，結果顯示COD去除率達到80%～89%，總氮去除率穩定在70%～75%，總磷的去除率達到85%～90%，處理效果顯著。黑臭河水循環流動起來，水質環境得到改善。

實施例2：

揚州城區某黑臭河，廢水水質如下：COD為8000mg/L—10000mg/L，總氮為900mg/L—1100mg/L，總磷為40mg/L—50mg/L。

采用上述方法對該黑臭河進行處理，處理方法中使ABR反應器運行溫度控制在10℃±5℃，水力停留時間7h，pH值控制在6.5，溶解氧控制在2mg/L。MBR反應器的運行溫度控制在10℃±5℃，水力停留時間10h，pH值控制在6.3，溶解氧控制在3mg/。

對處理后的出水進行水質檢測，結果顯示COD去除率達到60%～65%，總氮去除率穩定在50%～60%，總磷的去除率達到70%～80%，表明低溫條件會影響旁路新水活水技術處理效果，處理效果顯著降低。

實施例3：

南京江北新區某黑臭河，廢水水質如下：COD為5000mg/L—9000mg/L，總氮為700mg/L—1000mg/L，總磷為35mg/L—60mg/L。

采用上述方法對該黑臭河進行處理，處理方法中在ABR和MABR反應器中投加填料填充率均為100%，保證反應器其他反應條件適宜，ABR反應器運行溫度控制在30℃，水力停留時間15h，pH值控制在7.5，溶解氧控制在1mg/L。MBR反應器的運行溫度控制在30℃，水力停留時間20h，pH值控制在7.2，溶解氧控制在5mg/L。

對處理后的出水進行水質檢測，結果顯示COD去除率達到70%～90%，總氮去除率穩定在70%～80%，總磷的去除率達到70%～90%，處理效果顯著。

實施例4：

南京江寧區某黑臭河，廢水水質如下：COD為6000mg/L—11000mg/L，總氮為500mg/L—1000mg/L，總磷為50mg/L—100mg/L。

采用上述方法對該黑臭河進行處理，處理方法中在ABR和MABR反應器中投加填料填充率均為20%，保證反應器其他反應條件適宜，ABR反應器運行溫度控制在20℃，水力停留時間12h，pH值控制在7，溶解氧控制在2mg/L。MBR反應器的運行溫度控制在20℃，水力停留時間15h，pH值控制在7之間，溶解氧控制在4mg/L。

對處理后的出水進行水質檢測，結果顯示COD去除率達到30%～50%，總氮去除率穩定在20%～50%，總磷的去除率達到10%～40%，表明改變填料填充率會影響旁路新水活水技術處理效果，填充量少處理效果顯著降低。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。