一种黑臭河道原水的旁路新水活水方法与流程

本发明涉及河道水处理领域，尤其涉及一种黑臭河道原水的旁路新水活水方法。

背景技术：

水是地球上分布最广又十分重要的自然资源，由于人口增长、不合理使用和污染，水资源面临严重危机。在我国，河流污染问题普遍存在并且日益突出，主要湖泊富营养化严重，流经城镇的河段污染更加严重。由于我国城市的污水处理能力有限，污水处理率一般仅为20%～30%，大量污水往往未经处理直接排入附近城市河流中，导致许多河流有机污染严重，出现季节性或终年水体黑臭现象。水体黑臭是由于大量有机污染物进入水体，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水体中大量氧气，使水体转化成缺氧的状态，致使厌氧细菌大量繁殖，有机物腐败、分解、发酵，分解成氨氮、腐殖质等一万多种发臭物质，使水体变黑，发臭。黑臭现象不仅严重影响城市形象、城市生态环境和市民的身体健康，而且直接危及城市饮用水源的水质。如何尽快解决城市水体黑臭已成为城市环境工作的当务之急。

我国在城市黑臭河道治理方面主要从外源减排、内源控制、水质净化、补水活水、生态恢复方面进行。目前城市黑臭河整治中一项重要的基础措施是活水引流，通过调水补水的方式处理黑臭河道。活水引流是在保证防汛排涝安全、保障生产和生活对水资源需求的前提下，充分利用水文条件和水工设施引流域外部的清洁水入受污染的河道，从而使河道水质和生态环境得到改善的工程。在国内最早使用水利工程来改善河湖水质的是上海，随后江苏、浙江、福州等地区也陆续开展了各类水资源调度改善水质的区域性试验研究和实践。然而活水引流技术仍存在诸多弊端，如孔晓露《扬州市城区活水引流工程关键技术研究》，庞圣《苏州市古城区活水方案优化研究》的论文中未考虑到活水引流不能从根本上处理被污染水体，经过引流冲刷河道的水将可能会造成下游水段更为严重的污染；引水工程量大，耗资巨大；引水水质差，来水量不足等等问题。

厌氧折流板反应器即ABR反应器是在厌氧生物反应转盘反应器的基础上改进研发的，ABR集上流式厌氧污泥床技术和分阶段多相厌氧反应器技术于一体，具有结构简单、截留污泥能力强、稳定性高、水力混合条件好等优点。ABR使用一系列垂直安装的折流板，使被处理的废水在反应器内沿导流板做上下流动，并借助于处理过程中反应器内产生的沼气，使反应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个反应器内的水流则以较慢的流速作水平流动。在折流板的作用下，污水绕折流板流动而使水流在反应器内的流径总长度增加，再加以折流板的阻挡作用及污泥的沉降作用，生物固体被有效地截留在反应器内。无泡曝气MBR即MABR工艺已经被证明是一种有效的污水处理技术，并在污水处理中广泛使用，是膜分离技术和生物技术的有机结合，其高效的固液分离能力使出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，并可截留大肠杆菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用，出水水质要明显优于传统污水处理工艺，MABR工艺与传统的鼓风曝气方式比较，无泡曝气技术可大大提高曝气效率，同时在曝气过程中不产生气泡，可避免在供氧过程中产生泡沫并带出水中挥发性有机物，减小对环境的污染。现有技术中尚没有采用ABR和MABR联合工艺对黑臭河道进行优化处理，以达到改善水质处理水污染的同时又令黑臭河水活水循环效果的技术研究，没有从根本上改善黑臭河水水质，没有使黑臭河水循环流动起来。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：针对现有黑臭河水处理方法难以同时达到高效脱氮除磷和活水循环效果的不足之处，而提供一种能在改善水质处理水污染的同时又令黑臭河水活水循环的一种黑臭河道原水的旁路新水活水方法，该方法具有简单、高效、投资、运行成本较低的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种黑臭河道原水的旁路新水活水方法，包括如下步骤：

1）将黑臭河道原水引入吸水井中，通过吸水井中的格栅滤去所述原水中的大体积杂质，将吸水井的出水引入集水井；

2）将集水井中的水抽吸入ABR反应器始端，经ABR反应器内部导流板的引导，待处理水体在ABR反应器中上下流动前进，逐一通过各个反应室，在各个反应室内的污泥床层上进行反硝化脱氮和厌氧释磷反应；其中，待处理水体在ABR反应器中的水力停留时间7h～15h，水温控制在25℃±5℃，水体的pH值控制在6.5～7.5之间，溶解氧控制≤2mg/L；

3）将步骤2）ABR反应器处理后的出水引入MABR膜生物反应器始端，经MABR膜生物反应器中搅拌器的搅拌作用使待处理水体混合均匀，通过MABR膜生物反应器中曝气装置对膜组件供氧以使池内水体进行好氧吸磷反应和硝化反应；其中，控制待处理水体在所述MABR膜生物反应器的水力停留时间10 h～20 h，水温控制在25℃±5℃，水体的pH值控制在6.3～7.2之间，溶解氧控制在3 mg/L～5 mg/L；

4）将步骤3）MABR反应器末端出水回流到ABR反应器中，对水体进行再一次反硝化脱氮和厌氧释磷反应，将ABR反应器再次处理后的水体引入MABR反应器中进行再一次好氧吸磷反应和硝化反应；其中，ABR反应器再次处理时的参数同步骤2），MABR反应器再次处理的参数同步骤3）；

5）待步骤4）反应结束后，将MABR反应器出水引入出水池中，将出水池中的水通过偏心变径出水管引入到混合处理装置的混合轮盘处以冲击混合转盘，使混合转盘叶轮发生转动，将黑臭河道原水从混合出流装置的外套管处引入所述混合出流装置中，经过所述混合轮盘的转动作用使黑臭河道原水与MABR反应器出水混合均匀，将混合出水排入原河道。

进一步，步骤1）中黑臭河道原水进入吸水井的进水流量为500～25000m³/d，进水流速控制在0.8m/s～1.2m/s。

进一步，在ABR反应器池的每一个反应室中均投放分散悬浮式载体，所述分散悬浮式载体为多面空心球、星球填料、瓜片式球形悬浮填料、纤维球形悬浮填料或SNP悬浮型生物填料，投加填料的填充率为10%～100%，填充密度为40kg/m³～90kg/m³，这样填充有填料，可以使生物相被固定在填料载体上形成生物膜以增加生物量，有利于有机物的降解。

作为优化，步骤3）中MABR反应器末端出水回流到ABR反应器中的水体回流比为50%～2000%，使黑臭河道原水的处理更加彻底充分。

作为优化，所述MABR膜生物反应器的曝气装置对膜组件提供Q=60ml/min～500ml/min的空气气源，并设置气体循环装置。

作为优化，所述MABR膜生物反应器采用透气性致密膜，所述透气性致密膜为超薄硅橡胶膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯复合高分子膜、聚醚酰亚胺膜、聚丙烯腈膜或聚偏氟乙烯膜，选用的膜组件为平板膜、中空纤维膜或圆管膜，膜外径为400μm～1500μm，膜壁厚为30μm～600μm，膜的pH值耐受范围为2～13。

作为又一优化，所述ABR反应器每个反应室的底部均设计有与水平面夹角30°～60°的斜板。

作为进一步优化，所述黑臭河道原水的溶解氧含量≤3mg/L，氨氮含量≥1.5mg/L，总磷含量≥0.3mg/L。

作为再一优化，步骤5）中所述偏心变形出水管的管径为DN600～1000，流速控制在2.0～2.5m/s。

作为优化，所述ABR反应器内最后一块导流板处设计溢流装置。

作为优化，所述ABR反应器内在相邻两个反应室之间设置金属隔离网，所述金属隔离网采用低碳钢丝材质的焊接钢丝网，网孔规格在12.7×12.7mm～50.8×50.8mm。

作为优化，所述混合出流装置的外套管选用球墨铸铁管，管径为DN1000～1600，管长为4～12m。

作为优化，所述混合出流装置的混合转盘采用圆形叶轮，叶轮直径为300mm～600mm。

作为优化，所述混合出流装置的混合转盘通过连接轴与外套管焊接相连。

本发明方案中ABR反应器为厌氧折流板反应器，主要对废水进行反硝化脱氮、反硫化和厌氧释磷；MABR反应器为无泡曝气膜生物反应器，主要对废水进行反硝化、反硫化和好氧释磷反应，能有效满足污水中好氧微生物在新陈代谢过程中需要的氧气量。混合出流装置能有效混合已处理过的污水和黑臭河原水，达到活水循环的效果。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明采用ABR和MABR的组合工艺对黑臭河水进行高效脱氮除磷处理，对黑臭水体治理效果显著，在改善水质处理水污染的同时又令黑臭河水活水循环，而且本发明方法处理工艺结构简单、稳定性高，出水水质要明显优于传统污水处理工艺，是一种高效、经济的污水资源化技术，处理后的黑臭河道污水COD去除率达到80%～89%，总氮去除率稳定在70%～75%，总磷的去除率达到85%～90%，处理效果显著，完全符合国家一级A污水排放标准的要求，本发明方法使黑臭河水循环流动起来，水质环境得到改善。

2、相比于传统曝气法，本发明采用了MABR工艺，采用多种透气性膜作为膜扩散器，曝气不产生气泡，提高供氧效率，避免了传统曝气时污水中易挥发物质随气泡进入空气中，对大气造成污染。MABR工艺中氧分子直接扩散进入水体，可以有效满足污水中好氧微生物在新陈代谢过程中需要的氧气量，同时膜也可以作为生物反应器内微生物附着生长的载体，达到有效降解有机物的目的。

3、相比于传统活水引流法，本发明采用ABR和MABR的组合工艺和混合出流相结合的旁路新水活水技术，通过一体化近岸处理设备将黑臭河水进行快速处理达到预定水质指标，然后将处理后的水通过管道排入河中。不仅可以对黑臭河原水质进行净化，同时处理后的新水经过与原水的充分混合，可直接排入游河段河道，有效地净化了下游河段的进水水质，避免了对下游河道的再次污染，使黑臭河循环流动起来。在局部增加河道流量，增加流速，形成活水，起到引水冲污的作用。

4、相比于传统活水引流法，本发明方法末端设置混合出流装置，通过控制出水流速冲击混合出流装置的圆形叶轮旋转工作，有效将原黑臭河原水与处理过的水相混合，排入黑臭河道，有效改善河道水质，混合出流装置节能环保，简单可行，混合性能好。

5、本发明有效采用各种水处理填料，根据各类填料的性能、特点，控制适当的填充率，提高了污水处理效果，满足水质处理要求，且在处理过程中控制了适宜的环境条件，使反应系统中的大量专属微生物得以高效协同完成反硝化、硝化、厌氧释磷和好氧吸磷反应过程，并通过排泥来保证对污水中氮磷的去除效果，使整个系统达到高效脱氮除磷。

6、相比于传统活水引流法，本发明具有占地面积小、处理效果好、成本低、易于实施，大大缩减黑臭河道处理的工程量的特点，解决了传统活水引流引水水质差，来水量不足的问题。

说明书附图

图1为旁路新水活水技术总流程图；

图2为混合出流装置图；

图3为混合转盘图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施例。

参见图1~3，下述实施例对黑臭河道原水的旁路新水活水方法采用如下步骤：

1）将黑臭河道原水引入吸水井1中，通过吸水井1中的格栅2滤去所述原水中的大体积杂质，将吸水井1的出水通过潜水泵4引入集水井3；

2）将集水井3中的水抽吸入ABR反应器5始端，经ABR反应器5内部导流板的引导，待处理水体在ABR反应器5中上下流动前进，逐一通过各个反应室，在各个反应室内的污泥床层上进行反硝化脱氮和厌氧释磷反应；其中，待处理水体在ABR反应器5中的水力停留时间7h～15h，水温控制在25℃±5℃，水体的pH值控制在6.5～7.5之间，溶解氧控制≤2mg/L；

3）将步骤2）ABR反应器5处理后的出水引入MABR膜生物反应器6（内部具有膜组件7和曝气装置8）始端，经MABR膜生物反应器6中搅拌器的搅拌作用使待处理水体混合均匀，通过MABR膜生物反应器6中曝气装置对膜组件供氧以使池内水体进行好氧吸磷反应和硝化反应；其中，控制待处理水体在所述MABR膜生物反应器的水力停留时间10 h～20 h，水温控制在25℃±5℃，水体的pH值控制在6.3～7.2之间，溶解氧控制在3 mg/L～5 mg/L；

4）将步骤3）MABR反应器6末端出水回流到ABR反应器5中，对水体进行再一次反硝化脱氮和厌氧释磷反应，将ABR反应器5再次处理后的水体引入MABR反应器6中进行再一次好氧吸磷反应和硝化反应；其中，ABR反应器5再次处理时的参数同步骤2），MABR反应器6再次处理的参数同步骤3）；

5）待步骤4）反应结束后，将MABR反应器6出水引入出水池9中，将出水池9中的水通过偏心变径出水管（由出水管14和偏心变径大小头11组成）引入到混合处理装置10的混合轮盘13（混合出流装置10的混合转盘13通过连接轴17与外套管12焊接相连，外管套12上形成焊接固定端15）处以冲击混合转盘13，使混合转盘13的圆形叶轮16发生转动，将黑臭河道原水从混合出流装置10的外套管12处引入所述混合出流装置10中，经过所述混合轮盘13的转动作用使黑臭河道原水与MABR反应器6出水混合均匀，将混合出水排入原河道。

其中，步骤1）中黑臭河道原水进入吸水井的进水流量为500～25000m³/d，进水流速控制在0.8m/s～1.2m/s；在ABR反应器池的每一个反应室中均投放分散悬浮式载体，所述分散悬浮式载体为多面空心球、星球填料、瓜片式球形悬浮填料、纤维球形悬浮填料或SNP悬浮型生物填料，投加填料的填充率为10%～100%，填充密度为40kg/m³～90kg/m³；步骤3）中在所述MABR膜生物反应器中填充BF填料、BioM微生物载体、针刺聚氨酯纤维条状填料、高流环、八四内弧环填料或阿科蔓填料，填料的填充率为10%～100%，填充密度为40kg/m³～90kg/m³；步骤3）中MABR反应器末端出水回流到ABR反应器中的水体回流比为50%～2000%；所述MABR膜生物反应器的曝气装置对膜组件提供Q=60ml/min～500ml/min的空气气源，并设置气体循环装置；所述MABR膜生物反应器采用透气性致密膜，所述透气性致密膜为超薄硅橡胶膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯复合高分子膜、聚醚酰亚胺膜、聚丙烯腈膜或聚偏氟乙烯膜，选用的膜组件为平板膜、中空纤维膜或圆管膜，膜外径为400μm～1500μm，膜壁厚为30μm～600μm，膜的pH值耐受范围为2～13；所述ABR反应器每个反应室的底部均设计有与水平面夹角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，总磷含量≥0.3mg/L；步骤5）中所述偏心变形出水管的管径为DN600～1000，流速控制在2.0～2.5m/s。

实施例1：

杭州城区某黑臭河处理，使用的废水为杭州某黑臭河，废水水质如下：COD为45000mg/L—50000mg/L，总氮为4000mg/L—5000mg/L，总磷为300 mg/L—350mg/L。

采用上述方法对该黑臭河进行处理，处理方法中控温强化ABR反应器运行温度控制在25℃，水力停留时间7h，pH值控制在6.5之间，溶解氧控制在2mg/L。MBR反应器的运行温度控制在25℃，水力停留时间10hh，pH值控制在6.3，溶解氧控制在3mg/L。

对处理后的出水进行水质检测，结果显示COD去除率达到80%～89%，总氮去除率稳定在70%～75%，总磷的去除率达到85%～90%，处理效果显著。黑臭河水循环流动起来，水质环境得到改善。

实施例2：

扬州城区某黑臭河，废水水质如下：COD为8000mg/L—10000mg/L，总氮为900mg/L—1100mg/L，总磷为40mg/L—50mg/L。

采用上述方法对该黑臭河进行处理，处理方法中使ABR反应器运行温度控制在10℃±5℃，水力停留时间7h，pH值控制在6.5，溶解氧控制在2mg/L。MBR反应器的运行温度控制在10℃±5℃，水力停留时间10h，pH值控制在6.3，溶解氧控制在3mg/。

对处理后的出水进行水质检测，结果显示COD去除率达到60%～65%，总氮去除率稳定在50%～60%，总磷的去除率达到70%～80%，表明低温条件会影响旁路新水活水技术处理效果，处理效果显著降低。

实施例3：

南京江北新区某黑臭河，废水水质如下：COD为5000mg/L—9000mg/L，总氮为700mg/L—1000mg/L，总磷为35mg/L—60mg/L。

采用上述方法对该黑臭河进行处理，处理方法中在ABR和MABR反应器中投加填料填充率均为100%，保证反应器其他反应条件适宜，ABR反应器运行温度控制在30℃，水力停留时间15h，pH值控制在7.5，溶解氧控制在1mg/L。MBR反应器的运行温度控制在30℃，水力停留时间20h，pH值控制在7.2，溶解氧控制在5mg/L。

对处理后的出水进行水质检测，结果显示COD去除率达到70%～90%，总氮去除率稳定在70%～80%，总磷的去除率达到70%～90%，处理效果显著。

实施例4：

南京江宁区某黑臭河，废水水质如下：COD为6000mg/L—11000mg/L，总氮为500mg/L—1000mg/L，总磷为50mg/L—100mg/L。

采用上述方法对该黑臭河进行处理，处理方法中在ABR和MABR反应器中投加填料填充率均为20%，保证反应器其他反应条件适宜，ABR反应器运行温度控制在20℃，水力停留时间12h，pH值控制在7，溶解氧控制在2mg/L。MBR反应器的运行温度控制在20℃，水力停留时间15h，pH值控制在7之间，溶解氧控制在4mg/L。

对处理后的出水进行水质检测，结果显示COD去除率达到30%～50%，总氮去除率稳定在20%～50%，总磷的去除率达到10%～40%，表明改变填料填充率会影响旁路新水活水技术处理效果，填充量少处理效果显著降低。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。