生态环境保护示范工程2024-S-4
 

　　洋湖再生水厂三期及三期人工湿地项目
 

　　申报单位
 

　　湖南先导洋湖再生水有限公司
 

　　业主单位
 

　　湖南先导洋湖再生水有限公司
 

　　推荐单位
 

　　湖南省环境保护产业协会
 

　　投运时间
 

　　2023年5月
 

　　工程示范点
 

　　①出水水质标准高：设计排放标准为《湖南省城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》(DB43/T 1546-2018)中一级标准，是目前湖南省内污水处理厂执行的最高排放标准，远高于国内大多数污水处理厂执行的《城镇污水厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准。三期项目自2023年5月投运以来，通过不断优化调整工艺参数和设备运行控制，近期主要出水水质指标绝大多数时段优于地表水Ⅲ类水标准，其中COD<20mg/L，TP<0.1mg/L，氨氮<1mg/L；TN在不投加碳源或少量投加碳源的情况下，近半年平均维持在5mg/L左右。
 

　　②耐水量冲击能力强：考虑到项目位于南方地区，在雨季需经常面对超量合流污水的冲击，在设计时预处理系统按1.3倍总变化系数设计，2倍峰值水量进行复核；二级生化段MSBR池通过增加有效水深，多点进水和分配碳源，增加出水堰数量及长度，强化内部回流和搅拌，增设池底穿孔曝气设施防止积泥，采用CFD(计算机流体力学)仿真验证等，确保生化系统具备大水量运行条件；深度处理采用通用的高效沉淀+反硝化深床滤池组合工艺，并且关键设备采用进口品牌。自2023年投运后，多次面对雨季合流污水冲击下实现稳定运行，三期生化段单组最高负荷达到2.5倍设计规模。
 

　　③水资源循环利用：三期每天可为靳江河提供优质生态补水(最终汇入湘江)，为湖南省的最大河流提供持续自我净化动力。将片区产生污水通过净化再生作为城市的“第二水源”，把宝贵的水资源循环利用，成功破解城镇化过程中的水资源短缺、水环境保护和水生态良性发展“三水统筹”难题，提供了绿色可持续的洋湖解决方案，拆除了套在城市开发建设规模上的紧箍咒。在节约大量的自来水资源同时，实现环境与经济效益双赢。
 

　　④引领绿色低碳技术示范：利用MSBR池、停车场等构筑物建设分布式光伏电站，总装机规模约4.2MWp(含已建一期和二期MSBR池等，三期安装光伏规模约占40%)，采用“自发自用、余电上网”模式，25年平均发电量约360万kWh，可全部用于洋湖再生水厂生产运营，实现约20%耗电量的自给。新建洋湖智慧能源站，利用三期项目优质尾水资源，采用水源热泵机组将洋湖再生水厂尾水与自来水进行能量交换，可为项目周边区域约110万平方米建筑提供集中供冷供热服务。根据测算，相比常规供能方式智慧能源站综合节能率达60%以上。开展智慧水务及智能曝气、精准加药试验研究，较省内类似项目，三期项目实现电能消耗降低8%、乙酸钠投加减少20%、PAC投加减少20%及以上。
 

　　⑤探索智慧水务全新领域：以设计、施工BIM数据为基础，结合厂区日常管理及数字化平台建设需求，将BIM、UE游戏引擎、物联网、数据库等技术进行跨界融合，打造高水平的数字孪生运维管理系统。系统以游戏引擎为底层支撑，创新性推出基于像素流技术的云端渲染模式，重点打造运行驾驶舱、生产运行、生产安全等核心功能模块，全方位接入厂区实时运行数据、生产统计数据和异常报警信息等，提升管理系统可视化效果、辅助日常运维和异常信息监控。
 

　　⑥打造绿色生态景观标杆：考虑项目周边场地原状及项目特点，采用人工湿地工艺对三期项目尾水进行深度净化，不仅绿色低碳节能，而且还能利用人工湿地建设塑造城区中央的景观公园，在消除传统污水处理厂邻避效应的同时，成功树立污水处理厂全新形象；在满足安防要求下，采用水系替代部分实体围墙，营造绿色生态、通透舒适的景观空间；厂区内各建筑物设置可上人绿化屋顶，增加厂区绿化面积；因地制宜设置绿化群，营造多样性生态景观，提升环境美观与生态性，绿化景观多样，层次丰富、密度适宜，合理选用本地乡土树种；生产楼按绿色建筑二星级、装配式建筑建造，充分贯彻绿色、低碳理念。
 

　　⑦全面贯彻环保理念：采用绿化隔离+生物除臭+植物液除臭多手段消解厂区各处理段臭气，保障厂界环境空气质量；在鼓风机房设置隔音材料、水泵采用潜水泵等措施降低生产噪音。
 

　　⑧构建科普教育宣传前沿堡垒：充分利用三期项目已建成的污水处理系统及外围人工湿地系统，全面提升洋湖再生水厂科普教育宣传体系，设立专业科普讲解员，定制多条参观路线和摄制科普视频，免费对中小学生和社会团体开放，全年可接待参观约3000-5000人次。与中南大学、湖南大学等高校共建产学研基地，为高校学生提供研学条件和配套基础设施。
 

　　工程规模
 

　　工程设计规模100000 m3/d(Kz=1.3)。
 

　　工艺流程
 

　　洋湖再生水厂三期及三期人工湿地工艺流程如图4所示，市政污水经重力自流进入洋湖再生水厂三期前端预处理设施，首先进入粗格栅，经潜水泵提升进入中、细格栅除渣及旋流沉砂池除砂。经管道均匀配水进入三期两组MSBR生物池，在MSBR生物池对有机污染物进行氧化分解及脱氮除磷，这是确保大部分污染物得到有效去除的核心单元。二级生化处理后的污水经中间提升泵站提升进入深度处理设施高效沉淀池，重点去除污水中SS、TP。高效沉淀池出水再进入反硝化深床滤池，深床滤池是确保TN达标的重要环节。滤池出水最终进入紫外光消毒池进行消毒处理。各处理单元产生的污泥进入污泥脱水系统处理，经离心脱水至含水率为80%以下再外运至长沙市污泥处置中心集中处置。
 

　　洋湖再生水厂三期尾水经管道进入配套人工湿地，首先流入库塘湿地进行调节缓冲再配水分流，其中3万m3/d进入垂直潜流人工湿地进行处理，剩余的7万m3/d尾水进入河流湿地。垂直潜流人工湿地出水再排入河流湿地，与其他尾水汇合后流向湖泊湿地，最终经管道自流进入靳江河(靳江河水位为常水位时)。当靳江河水位高于36.50m且应急排水泵站水泵进水口液位高于37.90m时，启动该泵站内的水泵进行强排，其余时间水泵关闭均为自流排放。为处理与一期人工湿地的竖向高差，打造局部景观效果，在与一期人工湿地相接的北侧设计了小型跌水景观，跌水水量为900m3/d，跌水最终由水泵抽至河流湿地排放。
 

　　运行效果
 

　　本项目设计出水水质达到《湖南省城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》(DB43/T 1546-2018)一级标准。
 

　　三期项目设计排放标准为《湖南省城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》(DB43/T 1546-2018)中一级标准，是目前湖南省内污水处理厂执行的最高标准，优于省内大多数污水处理厂执行的《城镇污水厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准。三期人工湿地出水水质达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中准Ⅳ类标准。本项目自2023年5月投运以来，通过不断优化调整工艺参数和设备运行控制，近期已实现主要出水水质指标优于地表水Ⅲ类水标准稳定运行，其中TN在5～8mg/L，TP稳定<0.1mg/L，氨氮<1mg/L。
 

　　二次污染控制
 

　　预处理细格栅反冲洗废水、深度处理系统反冲洗废水等生产运营中产生的废水均通过污水管道收集后回流至预处理进水端，与进入厂区的污水共同处理后达标排放。MSBR池投运时会产生部分剩余污泥，在1/7序批单元设有剩余污泥泵，根据程序设定会自动在序批沉淀的时候排泥，每次排泥不超过10min，每个半周期排泥3~5次。储泥池内的污泥经均化调理后再泵送至污泥脱水间处理。本项目的污泥在厂区处理至含水率80%以下，再运至长沙市污泥处置中心进行集中处置。人工湿地产生的植物秸秆后，利用植物秸秆发酵制备有机肥，有机肥料总养分含量≥5%、有机质含量≥70%，主要用于洋湖湿地土壤改良。
 

　　主要工艺参数
 

　　1、MSBR池
 

　　三期设计10单元格MSBR池2座，设计单座处理能力5×104m3/d(Kz=1.3)、有效容积40458.33m3、水力停留时间19.42h，设计运行污泥浓度3500mg/L、污泥负荷0.042kg BOD5/kg MLVSS·d、污泥泥龄17.52d。为适应低C/N比污水处理需求和更高的TN排放标准，在广泛应用的7单元格MSBR基础上增加了1A、5A和7A三个单元进而优化设计为10单元格MSBR，其中1和7为SBR序批单元、1A和7A为缺氧/好氧反应单元、2为泥水分离单元(浓缩单元)、3为预缺氧单元、4为厌氧单元、5和5A为缺氧单元、6为主曝气好氧单元。
 

　　2、高效沉淀池
 

　　高效沉淀池集机械混合池、机械絮凝池和斜管沉淀池于一体。设计1座2组，处理规模10.0×104m3/d(Kz=1.30),混合时间1.84min,絮凝时间8.53min沉淀池液面负荷17.00m3/(m2·h)。主要设备包括：进水电动闸板、混凝搅拌器、絮凝搅拌器、刮泥机、出水叠梁闸、污泥回流泵、污泥排放泵、潜水轴流泵等。
 

　　3、反硝化深床滤池
 

　　设计规模10.0×104m3/d(KZ=1.35)，共设置8池，双排布置，单格过滤面积87.66m2、正常滤速：7.72m/h、强制滤速：8.83m/h、反冲洗水洗强度：20m3/m2.h、反冲洗气洗强度：75m3/m2.h、反冲洗周期：1次/24h。滤料采用生物陶粒滤料，有效粒径2.5mm，滤层厚度：1800mm。每个反硝化深床滤池设有进水堰板、滤料层、承托层、滤砖层、出水槽、进出水阀门、反冲洗系统阀门及放空阀门等。
 

　　4.库塘湿地
 

　　库塘湿地设计处理规模：10万m3/d，面积约2424.78m2，由塘内一座跌水坝一分为二，坝以上的池体兼具垂直流人工湿地配水池的功能，设计水深为1.9m，坝以下设计水深为1.5m，设计底标高37.90m，边坡为自然1:5放坡，库塘湿地防渗设计采用膨润土防水毯。库塘塘内栽植沉水植物，驳岸植草或撒播草种绿化。库塘湿地高位水池兼具人工湿地配水井功能。
 

　　5.垂直潜流人工湿地
 

　　垂直潜流人工湿地净面积为13293.10m2，填料总厚度1.2m，其中功能性填料厚度为0.2m，碎石填料厚度为1.0m。湿地池底设计标高为37.60m，湿地填料完成面标高为38.80m，湿地池顶设计标高为39.30m。水力表面负荷2.26(m3/m2·d)、水力停留时间0.146d。人工湿地底部和侧面铺设PE防渗膜15996.40m2，单膜厚度0.3mm，重量≥800g/m2，断裂伸长率30%~100%，防渗层的渗透系数不低于10-8m/s。为了保证湿地系统布水均匀，结合总平面设计，将垂直流湿地系统分成东西2大区域，共6个布水单元(A1/A2，B1/B2，C1/C2)，每个布水单元面积约2250m2。每个布水单元由1组阀门组(含一台电动阀门和一台手动阀门)控制。通过布水管道，将水引至每个布水单元均布。运行时，每3个布水单元同时进水运行，每次运行6小时；6小时后切换至另外3个布水单元进水，如此循环轮流运行。运行模式可根据实际进出水情况进行调整。垂直流人工湿地中植物的配置结合景观，以不同高度、不同形态、不同花期、不同花色的湿地植物进行片状种植，形成既具有净化污水功能，又具有一定美观效果的景观湿地。净面积为13293.10m2的垂直流人工湿地中，设计植物种植密度12株/m2，合计所需植物工程量为159518株。
 

　　6.河流湿地
 

　　河流湿地贯穿垂直潜流人工湿地，连接库塘湿地与湖泊湿地，设计长度约250m，平均宽度8~10m，河流湿地河底设计标高为37.10m~37.00m，设计水深深度0.8~1.0m，设计流速为0.2~0.3m/s，局部最大流速为0.52m/s(18万m3/d的过流能力时)。河流湿地内铺设0.2m厚度种植土，为水生植物生长提供载体。河流湿地防渗设计采用膨润土防水毯。河流湿地边坡放坡考虑为1:4，在河流湿地两侧的边坡种植护坡草或撒播草种，在河流湿地中栽植沉水植物，美化环境。河流湿地净面积约为2523.08m2，沿河道两岸边坡种植护坡草或撒播草籽覆绿。
 

　　7.湖泊湿地
 

　　湖泊湿地面积4149.49m2，设计底标高为36.40m，边坡为1:5放坡，中央处水深为1.5m，岸边浅水区2m范围内水深控制在0.5m。湖泊湿地防渗设计采用膨润土防水毯。通过沉水植被构建、浮游动物构建、底栖动物构建、鱼类调控等措施，提高水体自净能力。营造良好生态环境，发挥沉水植物对营养物质的深度吸收净化功效，微生物群落的净化效能，提高物种多样性，充分展现水生态系统的“水源涵养净化”功能。沉水植物为菹草，深水区投放水生动物以滤食性鱼类为主，兼顾观赏性，并投放少量肉食性鱼类，投放的鱼种鲤鱼、鲫鱼、鲢鱼、鳙鱼。
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　洋湖再生水厂三期出水水质达到《湖南省城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》(DB43/T 1546-2018)中一级标准。厂界NH3、H2S及臭气浓度符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中表4的二级标准要求。厂界噪声达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB 12348-2008)表1中2类区标准。栅渣、沉砂池沉砂、人工湿地植物收割物、生活垃圾收集后交由当地环卫部门进行处理；污泥由离心脱水机处理后交由长沙市污泥处理中心进行处理处置。紫外线废灯、化验室废液、化学药品废弃包装物、废机油等经收集暂存后委托有资质的单位进行处置。
 

　　原标题：环保新质生产力|洋湖再生水厂三期及三期人工湿地项目