优秀案例展示|建工修复-天津市卫河（北辰段）提质增效项目

第十四届中国农村和小城镇水环境治理论坛详细内容链接

由中国市政工程协会生态市政建设专业委员会，ANSO环境科技产业联盟发起的2025年度城乡水环境治理优秀案例征集活动已告一段落。入选优秀案例的单位将于9月25-27日在宁夏银川举办的第14届中国农村和小城镇水环境治理论坛上受邀参与颁奖仪式。（相关链接：第14届中国农村和小城镇水环境治理论坛9月将于宁夏召开！欢迎报名参加），我们将陆续展示部分优秀案例，感兴趣的单位欢迎继续将优秀案例发给我们！

天津市卫河（北辰段）提质增效项目

申报单位：北京建工环境修复股份有限公司

一、项目概况

         天津市北辰区卫河，河流类型为平原水网区河流，流经北辰区和西青区，浇灌17村2万亩农田。本区属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季冷暖适中，冬季寒冷干燥。

         卫河（北辰段）在非汛期基本没有上游河道水补给，河道内水量主要来自双青污水处理厂排水，卫河（北辰段）两岸共有16个村庄的沟渠汇入卫河，日常主要接纳村庄雨水、农田排涝以及农村污水处理设施排水。

         卫河管控的水质标准为《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）的Ⅴ标准，其主要考核指标4个，分别为CODCr、CODMn、氨氮、总磷。通过分析2021年3月~2022年2月的监测数据，河道水质指标以平均值计算，除总磷略有超标外，卫河水质基本可以达到地表水V类。

         本工程项目的实施，将有效削减卫河河道水体污染物，提升了纳入再生水调配体系的卫河生态保护修复能力，提升改善卫河水质，对于提高天津市北辰区区域水环境质量，改善人民群众生活环境，增强人民群众的幸福感，具有积极有效的推动作用。同时卫河作为子牙河西河闸考核断面上游河道的支流水系，卫河的水环境质量改善对子牙河西河闸国控断面的水质改善具有一定的作用。

二、排放要求

        项目的实施可提升卫河和杨家河排灌渠的水体自净能力，增强了卫河生态修复能力，提升了河道生态环境，通过日处理规模24000 m3/d的卫河（北辰段）提质增效项目建设，北辰区卫河（北辰段）提质增效项目的出水主要水质指标CODCr、CODMn、氨氮、总磷达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）IV类标准。

三、技术选择

        卫河上河头闸上游的水经由取水泵站将其输送到杨家河排干的工程终点位置处，经由三个功能分区，分别为一级处理场（MABR工艺）、二级净化场（河道型湿地及生态塘）、三级净化场（末端强化处理），处理达标后排入卫河上河头闸下游。本项目工程采用“MABR+河道型湿地+MABR+末端强化处理”组合工艺，日处理规模为24000 m³/d。

工艺流程图

四、技术介绍

         4.1 MABR膜工艺

         MABR（Membrane Aerated Biofilm Reactor 膜曝气生物膜反应器）是一种有机地融合了气体膜技术和生物膜水处理技术的新型污水处理技术。微生物膜附着生长在透氧中空纤维膜表面，污水在透氧膜周围流动时，水体中的污染物在浓差驱动和微生物吸附等作用下进入生物膜内，经过生物代谢和增殖被微生物利用，使水体中的污染物同化为微生物菌体固定在生物膜上或分解成无机代谢产物，从而实现对水体的净化，是一种人工强化的生态水处理技术，能使河道水体形成一个具备自我修复功能的自净化水生态系统。其流道式的净化过程特别适应于河道、湖泊等流域治理，具有常规水处理技术无法比及的技术优势、工程优势、成本优势和运行管理优势。下图为MABR原理图，氧气和污染物分别在生物膜的两侧向生物膜内传递并消耗，使MABR的生物膜内具有特殊的分层结构。

MABR膜原理示意图

         MABR膜技术优势如下：

         （1）微生物附着生长的优势

         MABR膜技术中的主要功能层是附着生长在曝气膜表面的生物膜，主要由微生物及胞外多聚物组成，包含细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等。作为附着生长型污水处理技术，生物膜具有特殊的生物层结构、复杂的生物群落以及较长的食物链，为MABR膜带来了特殊的优势。膜的比表面积大，以膜为载体可以在较小的空间内为微生物的生长提供充足的附着面积，大大提高了单位空间内的微生物浓度，提高单位体积处理能力，增强耐冲击负荷能力。

由于微生物附着生长，水力停留时间和生物停留时间可实现独立控制，生物膜上的微生物不会随水流流失，这为生长世代时间较长、增殖速度较慢的微生物，如硝化菌、反硝化菌、聚磷菌以及厌氧氨氧化菌等提供了生长和富集的可能，为MABR膜技术实现除磷脱氮创造了条件。同时，生物膜的分层结构能够创造好氧过程和厌氧过程的同时出现，为单一反应器内实现同时硝化反硝化过程提供了可能。

         （2）MABR膜曝气方式的优势

曝气供氧时，氧气透过膜丝直接被生物膜利用，不必经过液相边界层，大大减小了氧气的传质阻力，有利于供氧速度和氧气利用率的提高；氧气与底物以相反的方向传递，通过控制供氧可使生物膜产生明显的分层，从而达到同时硝化反硝化和去除有机物的效果；根据废水处理要求，可通过调节曝气压力控制氧气供应量，在满足反应器的需氧量同时，避免气体的挥发和浪费。

         （3）氧气与底物逆向传递与生物多样性的优势

由于MABR膜特殊的氧气与底物双向传递机理和生物分层结构，使许多习性迥异、生活环境差异极大的微生物能够在MABR膜中共存，同时发挥去除有机物及除磷脱氮作用。微生物包括普通异养好氧菌、硝化菌、亚硝化菌、反硝化菌和聚磷菌。

         （4）应用范围宽

MABR膜技术净化能力强，抗水力水质冲击的能力强，适合于流动性水体和静止性水体，包括河道与湖泊净化，初期雨水、农业面源污染、生活污水处理，污水处理厂尾水深度净化等，能够同其他工艺技术耦合形成复合功能，比如和人工湿地集成形成强化型湿地，提高整体工艺效率和稳定性，减少占地面积。

         4.2 河道型湿地及生态塘

         河道型湿地主要由基质、植物和微生物等组成，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用，降低污水中氮、磷、有机物等污染物浓度，从而净化水质。氧化塘，由于其水面暴露于空气中，不仅拥有良好的水/气界面复氧交换作用，还可以直接受到阳光的照射，且通过加入强化曝气装置，提高水体中的氧气浓度，有效改善水体环境，且阳光中的紫外线可以使河道水体中的微量有机污染物充分光解。

         植物生态净化技术的最大优点是可以通过植物的吸附、吸收作用，通过自身的生命活动将水中的污染物质分解转化或富集到体内，然后去除，恢复水域中的养分平衡，同时通过水生植物的光合作用放出氧气，增加水中溶氧含量，从而改善水质，减轻或消除水污染。

         4.3 末端强化处理技术

         考虑到生态系统对污染物的去除受温度影响明显，冬季气温下降导致系统内微生物活力下降，植物收割后不再吸收养分、污染物去除效果降低，出水水质将受一定影响，因此，在工艺末端设置了三级净化场-末端强化处理设施，选用4台6000 m3/d处理能力末端强化处理设施。

         高速混凝澄清装置由反应区和澄清区两部分组成。污水在反应区经过助凝反应、絮凝反应后形成较大的絮凝体，最终经过沉淀区沉淀澄清，上清液排出，从而达到去除悬浮物澄清水质的效果。

         反应区：泥渣、药剂、原水在混合反应区通过搅拌快速混合、凝聚，并在叶轮的提升作用下进入推流反应区完成慢速絮凝反应，以结成较大的絮凝体。

         澄清区：矾花慢速的从推流反应区进入预沉区，使得大部分矾花在预沉区沉淀，剩余矾花在斜管沉淀区沉淀进入浓缩区累积、浓缩，澄清水通过集水槽收集后流入储水池。浓缩区絮体经泵提升回流至反应池进水端循环利用，以保障系统絮体的浓度，增强系统的抗负荷能力；集泥坑内絮体及污泥由泵排出，进入污泥处理系统。

         末端强化处理工艺优势如下： 

       （1）絮凝体循环利用，可节约10%至30%的絮凝药剂。

       （2）沉淀区布置斜管，提升了沉淀效果，出水水质好。

       （3）矾花密度高且均质，使系统的沉淀速度可达20~40 m/h，有效的减小了占地面积。

       （4）排放的絮体浓度高达30~550 g/L，可直接进行脱水，无需经浓缩池浓缩处理。

       （5）采用絮体回流技术，有效的保障了系统絮体浓度，使得系统耐冲击负荷能力强。

       （6）处理效率高，单位面积产水量大，占地面积小，土建投资低，尤其适用于改扩建工程。

五、工艺流程

         本项目工程实施范围位于杨家河排灌渠，由提升泵站将卫河水引入到杨家河排灌渠，通过杨家河排灌渠内的“MABR+河道型湿地+MABR+末端强化处理”组合工艺将卫河水进行净化，水质达标后通过出水泵站重新排放到卫河。

项目平面示意图

六、运行维护

         本项目运行主要消耗电力，用于取水泵站、提升泵站、MABR膜、末端强化设施环保设施等设备。项目根据河道水质的情况，制定不同的运行方案。在汛期，来水水质接近或略高于项目设计水质，或环境温度较低（每年11月1日~次年3月31日）时，项目所有工艺全部运行，确保水质达标；在来水水质污染物低于项目设计进水水质的20%~30%时，在保证水质达标的前提下，设施可只运行MABR膜、河道型湿地和生态氧化塘工艺部分，降低运行成本。

         自投入以来，项目运行稳定，切实做到了污水处理设施长效运行，项目出水水质较进水水质得到了明显提升，监测数据详见下图。

七、综合效益分析

        （1）环境效益

         本工程的建成运行将大量削减天津市北辰区卫河河道的污染物质，改善水系水质。这些污染物的消除能够有效缓解对下游子牙河水体的冲击，有利于子牙河西河闸国控断面的水质提升。

         相较工程进水，出水污染物CODCr、CODMn、氨氮、总磷主要污染负荷分别降低约20~33%、7~9%、11~13%、50%。工程污染物削减量约为CODCr：108.4 t/a；CODMn：7.9t/a；NH3-N：1.0 t/a；TP：2.6 t/a。

         新增湿地面积12000 m2，提升了河道生态净化能能力。湿地在蓄水、调节径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用，是蓄水防洪的天然“海绵”。

         通过植物的光合作用与蒸腾作用，将会吸收热量，增加空气湿度，降低区域温度，使区域气候条件稳定，具有调节区域气候作用。湿地及景观湖是鸟类、鱼类、两栖动物的繁殖、栖息、迁徒、越冬的场所，具有自然观光、旅游、娱乐等美学方面的功能，蕴涵着丰富秀丽的自然风光，增添了人类生活空间的多样性。

        （2）社会效益

         本项目实现河道稳定消劣，从根本上改善区域水环境及水安全，提高河流生态效能，提升北辰区的综合环境质量，促进了水资源高效循环利用，改善了投资和人居环境；同时，美丽的沿河风光提升了城乡环境容貌，对维护区域美丽乡村的生态安全和生态系统的稳定性起到了促进作用，为区域创造出良好的生活环境和发展环境，对吸引外资、促进区域经济发展发挥积极的作用。

         本项目破解了河道水环境难题，为研究制定河湖生态环境保护相关规划、政策、措施等提供依据；也可以提高生态环境主管部门对河湖水资源、水环境、水生态环境管理水平。项目实施积累的工作资料和工作规范可为今后进一步开展其他河道水环境治理工作做好示范。

联系方式

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张   萍，13681573452 

董元喜，13911371860