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　　生态环境保护典型工程2025-G-2
 

　　长沙市坪塘污水处理厂（一期）提标改造工程
 

　　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
 

　　2021年8月
 

　　工程示范点
 

　　①出水水质标准高：采用“MSBR+反硝化生物滤池+高效气浮池”组合工艺，出水水质稳定达到地表准Ⅳ类水质(TN≤10mg/L)，经人工湿地处理后出水水质优于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)准Ⅳ类水质标准，COD、BOD₅、SS、氨氮、总磷等去除率均超94%，出水水质显著改善，已实现主要出水水质指标稳定达标，其中TN在5～8mg/L，TP稳定<0.2mg/L，氨氮<1mg/L。
 

　　②水资源循环利用：一期提标改造工程尾水经人工湿地进一步净化处理后作为洋湖湿地补水，实现了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，实现环境与经济效益双赢。
 

　　③引领绿色低碳技术示范：利用污水处理厂污水处理构筑物上部空间集成建设分布式光伏电站，产生的电能全部回用于污水处理设备，减少了污水处理厂对电网电能的消耗。
 

　　④探索智能工艺全新领域：采用大数据运营理念的智能调控技术，确保了MSBR厌氧、缺氧、好氧单元时刻保持最佳反应环境条件，进一步实现了在不加药或少加药条件下深度脱氮除磷，也相应降低了电耗、药耗成本和碳排放量。
 

　　⑤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；建筑设计充分考虑到了建筑群体与周围环境及洋湖湿地公园的协调统一，主体建筑采用 “地景式”处理方式，建筑形体模拟自然丘陵形态，模糊了墙体、屋面等建筑构件与基地的界限，同时采用种植屋面，屋面绿化与场地内部绿化融为一体，弱化厂区建筑体量，最大限度地减少厂区建筑对湿地公园景观的影响，实现了建筑与环境的和谐共生。景观设计贯彻低影响开发的海绵城市理念，采用了绿化屋面、下沉绿地等系列设计，将厂区打造为美观、生态、人与自然充分融合的场所。
 

　　⑥构建科普教育宣传前沿堡垒：充分利用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40000 m3/d(Kz=1.3)
 

　　工艺流程
 

　　项目位于长沙市岳麓区洋湖大道以南、靳江河以东，原采用MSBR+人工湿地+紫外消毒的主体工艺，于2012年投运，污水经MSBR池处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准，经人工湿地处理后出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。提标改造工程主要内容包括新建深度处理组合池(反硝化生物滤池+高效气浮池)，改造MSBR池、紫外消毒池等，将厂区出水水质由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级B标准提高到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)准Ⅳ类标准(TN≤10mg/L)。具体工艺流程见图1。
 

　　人工湿地改造包含植物塘及中间配水河道修复工程、Ⅰ级人工湿地提质工程、Ⅱ级人工湿地提质工程、Ⅲ级人工湿地提质工程等内容，经人工湿地处理后出水水质优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)准Ⅳ类水质标准。
 

　　纳污范围内的生活污水经市政管道收集进入长沙市坪塘污水处理厂，首先由粗格栅拦截去除大尺寸的垃圾杂物；再经污水提升泵提升至细格栅，由细格栅拦截去除水体中较小尺寸的杂物；后经旋流沉砂池通过离心去除水中小颗粒无机砂粒，完成对污水的预处理过程。经预处理后的污水进入改造后的 MSBR 生化池，在大量活性污泥(MLSS约2000-4000mg/L)作用下，对水体中各种污染物(如COD、BOD5等)进行吸收、分解和去除，并通过厌氧、缺氧和好氧作用实现脱氮除磷，从而使污水得到净化，水质基本达到一级 A 标准后进入反硝化生物滤池，在该池中污水和所投加的碳源经混合后进行反硝化反应脱氮(确保出水TN≤10m/L，按8mg/L设计)。深度脱氮后污水经提升进入高效气浮池，在这里投加除磷药剂及些许助凝剂，经快速气浮去除污水中的 TP 和 SS，使出水除细菌指标外达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)准Ⅳ类标准。经过生化及物化的处理后水重力流经人工湿地，进行进一步的自然生态处理，湿地出水优于地表水环境质量标准(GB 3838-2002)准Ⅳ类标准，经最后一道紫外线消毒工艺杀菌后排入洋湖自然湿地。
 

　　运行效果
 

　　本项目设计出水水质达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中准Ⅳ类标准。
 

　　长沙市坪塘污水处理厂(一期)提标改造工程主要对污水处理工艺和人工湿地进行改造，将厂区出水水质提高到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中准Ⅳ类标准。采用“MSBR+反硝化生物滤池+高效气浮池+人工湿地”单元组合工艺是针对南方地区低碳源城市污水的一种良好解决思路，在保证高排放标准出水水质的条件下，以较少的占地、较低的能耗药耗，同步高效完成了脱氮除磷。本项目自2021年8月投运以来，通过不断优化调整工艺参数和设备运行控制，出水各项指标大幅下降，COD、BOD₅、SS、氨氮、总磷等去除率均超94%，出水水质显著改善，已实现主要出水水质指标稳定运行，其中TN在5-8mg/L，TP稳定<0.2mg/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
 

　　MSBR池设计7单元格2座，设计单座处理能力2×104m3/d(Kz=1.3)、有效容积13558m3、水力停留时间16.27h，池长55.2m(含2.5m宽出水渠)，池宽40.4m，有效水深6.5/8.0m；超高0.60m，污泥泥龄12.33d。
 

　　MSBR工艺由7个单元格组成，具有占地小、成本低、控制灵活等优点。单元1、7是SBR池，单元2是污泥浓缩池(泥水分离池)，单元3是预缺氧池，单元4是厌氧池，单元5是缺氧池，单元6是主曝气好氧池。污水依次流经MSBR工艺单元4、5、6，历经厌氧、缺氧和好氧环境，即传统的A2/O工艺，再按时间周期由单元7或1沉淀出水。单元4和6的组合实现磷的去除，单元6和5的组合实现反硝化脱氮，单元6的好氧曝气还实现有机物的氧化分解及氨氮的氧化去除(去除BOD/COD/NH3-N)，单元1、7作为序批反应池(即SBR部分)，兼具缺氧反应、好氧反应、预沉淀和沉淀出水的功能。MSBR工艺具有占地面积小、建设成本低、控制灵活、自动化程度高、能耗较低、脱氮除磷效果好、剩余污泥含固率高和污泥量少等优点。本次提标改造工程中，为减轻后续深度处理单元的负担，考虑对整池进行流态改造，加强部分区域的搅拌和回流，补充和更换曝气系统，调整运行参数及流程。
 

　　2、反硝化生物滤池
 

　　反硝化生物滤池为1座，4格，单格滤池面积为45.03m2。配置排污泵2台，Q=20m3/h,Hmax=8m，N=4kW；滤板、滤料、各类阀门仪表4套。滤料粒径4.2～5mm，均匀系数<1.5，密度1.5kg/cm3，滤层厚度约3m，容积负荷为0.52～0.67kgNO3-N/m3·d。正常运行时平均滤速为11.2m/h，最大滤速为13.8m/h，一格反洗时最大滤速为18.3m/h。
 

　　3、高效气浮池
 

　　高效气浮池设3座，单池气浮区面积为42m2。配置静态混合器3个，加压水释放喷头3套，链条式刮泥机3台，N=0.75kW；离心溶气泵4台，3用1备，单台Q=85m3/h，H=7bar，N=30kW。浮泥排泥泵2台，Q=20m3/h，H=2bar，N=5.5kW。设计气浮区平均负荷为13.2m3/m2/h，气浮区最大负荷为17.2m3/m2/h，溶气水回流量为10%。出水总渠上安装1台在线SS测量仪用于监测出水悬浮物浓度。
 

　　4、人工湿地
 

　　人工湿地设计处理规模：4万m3/d，采用“生物塘+湿地床”尾水人工湿地生态处理工艺，系统含有三级子系统，每级子系统包括一个好氧生物塘和四个人工湿地单元，一级四个单元全部为垂直潜流人工湿地，二级四个单元为2组并联的“水平潜流人工湿地+表面流人工湿地”，三级四个单元为2组并联的“表面流人工湿地+水平潜流人工湿地”。 一、二、三级人工湿地均是由碎石填料、水生植物、微生物和微型动物组成的自然生态系统，系统内部设置有配水、集水、排空管道设施及开关操作阀门。
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　长沙市坪塘污水处理厂(一期)提标改造工程出水水质达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中准Ⅳ类标准。臭气处理后厂界排放需满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)、《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)及恶臭物质最小感知浓度(臭阈值)的要求。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。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。
 

　　主要工艺参数
 

　　长沙市坪塘污水处理厂(一期)提标改造工程投运以来，出水水质稳定达标排放。其中TN在5-8mg/L，TP稳定<0.2mg/L，氨氮<1mg/L，为周边水环境质量的改善提供了坚实保障。运行期间未发生过安全生产事故，相关主管单位每月定期或不定期对项目进行取样监督检测和现场检查。按照排污许可证要求，公司定期对项目生产运行数据进行网上填报公示。
 

　　主要工艺参数
 

　　单位运行成本约1.4～1.6元/m3。
 

　　主要工艺参数
 

　　长沙市坪塘污水处理厂(一期)提标改造工程总投资约8400万元，单位水量投资约2100元/m3，低于国内类似项目的平均水平。提标改造工程内容包括预处理、MSBR池、紫外消毒池等池体土建改造及部分老旧设备更新重置，及新建反硝化生物滤池+高效气浮池深度处理组合池，提标用地仅约1800m2。2024年全年具体进、出水水质及去除率详见下表。
 

　　2024年运行期间一期提标改造工程处理水量约1388万吨，平均吨水电耗约0.26度/吨，其中20%乙酸钠液体总用量为710.02吨，10%的PAC液体总用量为403.784吨。一期提标改造项目的单位电耗和药耗仍优于行业平均值。
 

　　主要工艺参数
 

　　(1)2024年洋湖再生水厂一期年度运行厂界范围内碳排放总量4709.34 t CO2-eq，延伸边界碳排放总量1019.67 t CO2-eq，合计总碳排放量5729.01 t CO2-eq，吨水碳排放强度0.4128 kg CO2-eq/m³。其中直接碳排放占比43%、电耗碳排放占比44%、药耗碳排放占比12%。可见，电耗对碳排放的贡献最大，电耗、药耗碳排放占比近60%，电耗、药耗控制是污水处理厂节能降耗的关键环节。经测算，一期提标项目吨水电耗为0.2668 kW·h/m³，远低于全国平均电耗水平，这主要是由于项目采用低碳高效深度脱氮除磷工艺技术，实施了智能加药、智能曝气等智能化的减碳技术措施，鼓风机、水泵、污泥脱水机等主要耗能设备均实现了变频运行，有效降低了污水处理设备电耗和相应间接碳排放。
 

　　(2)2024年一期提标项目年碳减排总量3714.95t CO2eq，其中人工湿地年碳汇1017.59t CO2-eq，洋湖湿地生态补水年替碳量797.71t CO2eq，污泥协同焚烧发电和污泥厌氧消化热电联产年替碳量1332.86t CO2eq，光伏发电年减碳约548.23tCO2eq。另外，利用人工湿地生态处理中吸收水体中氮磷营养物质的水生植物秸秆，将植物秸秆进行发酵堆肥，肥料用于土壤改良和育苗基质，部分堆肥渗滤液作为污水处理厂高品质补充碳源。
 

　　主要工艺参数
 

　　本项目构建了以湿地技术为核心工艺的“MSBR+人工湿地”城市水环境生态再生工艺系统，打造了城市污水生态治理、区域再生水循环利用、水环境保护和生态城市建设的标杆，既解决了城市污水处理、尾水资源化利用和饮用水源地水质保障难题，又增加了城市生态景观、减轻了城市热岛效应和保护了城市生物多样性，还有力推动了洋湖新城土地价值提升，助力昔日洋湖垸(泄洪垸、山塘水垸)到如今生态城(湿地城、城市客厅)的华丽蝶变。
 

　　本项目充分利用项目已建成的污水处理系统及配套设施，全面提升洋湖再生水厂科普教育宣传体系，配套专业科普讲解员，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。
 

　　原标题：环保新质生产力 | 长沙市坪塘污水处理厂(一期)提标改造工程