王文明，危建新，，聂世辉，左 锋，李 毅

（1.湖南先导洋湖再生水有限公司，湖南 长沙 410006；2.长沙先导洋湖建设投资有限公司，湖南 长沙410006）

生态治污工艺与污水零排放方案及实践

王文明1，危建新1，2，聂世辉2，左 锋1，李 毅1

（1.湖南先导洋湖再生水有限公司，湖南 长沙 410006；2.长沙先导洋湖建设投资有限公司，湖南 长沙410006）

洋湖再生水厂一期工程污水处理规模为 4万 m3／d，是长沙市大河西先导区 “两型”社会建设示范工程，采用 “MSBR＋人工湿地”污水生态处理工艺，出水水质达到 《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A排放标准，出水作为洋湖生态湿地公园的景观用水和片区中水从而实现污水零排放。本文着重介绍洋湖再生水厂生态治污工艺和污水零排放经验。

生态治污；MSBR；人工湿地；零排放；再生水；中水回用

1 工程概况

洋湖再生水厂 （坪塘污水处理厂及中水回用工程）位于长沙市岳麓区洋湖大道南侧、靳江河东侧的洋湖生态湿地公园科教区内。工程总占地面积21.67hm2，厂区 5.67hm2，人工湿地 16.00hm2。规划分三期建设，一期 （2012年）4万 t／d，二期（2016年）8万 t／d，远期 （2020年）12万 t／d。工程服务范围为长沙市先导区西二环线和白鹤天池以南的坪浦组团区域，包括含浦科教产业园、坪塘和洋湖三个片区，纳污面积约50km2，服务人口约60万，配套污水收集管网40.43km，中水管网26.5km。

一期厂区建安工程于 2010年 4月开工建设，2011年8月底竣工，10月开始试运行。人工湿地工程于2012年7月初竣工，一期工程于 7月31日通过竣工环境保护验收，8月 11日零时零分起进入商业试运行。项目以 BOO（Building－Owning－Operation）模式运作，由湖南先导洋湖再生水有限公司负责运营管理。

2 生态治污工艺方案

2.1 工艺流程

洋湖再生水厂生态治污工艺流程见图1。

由图1可知，污水处理工艺包括三个环节，即预处理、MSBR二级生化处理和人工湿地深度净化处理，后两个环节为污水生态处理工艺过程。

2.2 水质数据

洋湖再生水厂相关水质数据见表1。由表1可知，污水经 MSBR二级生化处理达到 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级B标准，MSBR池排放尾水经人工湿地深度净化处理达到一级 A标准，部分进入洋湖生态湿地公园作景观补水经自然水体自净达到 《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）III类水质标准；部分经过滤消毒处理后作为片区中水，水质达到 《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB／T18920－2002）和 《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB／T18921－2002）。

表1 洋湖再生水厂相关水质数据表 （mg／L）

2.3 主要工艺

2.3.1 MSBR工艺

经预处理后的污水自流进入二级生化处理系统，一期工程设MSBR池2组，每组处理能力为2 万t／d，每组尺寸为 52.7×39m，水力停留时间15.29h，泥龄14.59d。MSBR系统曝气用气源由鼓风机提供，设置鼓风机 3台，2用1备。MSBR系统排放的剩余污泥经脱水处理后外运，设置离心脱水机2台，1用1备。

MSBR（Modified Sequencing Batch Reactor）为改良式连续流序批反应池，它是在 A2／O工艺基础上结合 SBR工艺和接触絮凝过滤理论发展而成的一种污水处理新工艺［1］。MSBR工艺采用组合式一体化结构，具有占地面积小、运行费用低和自动化程度高等优点［2］。MSBR系统由 7个单元格组成，平面布置情况如图2。

通过试运行工艺调试，将 MSBR池一个运转周期设置为240min，分为2个半周期，上半周期为120min，由3个时段组成：时段1为缺氧搅拌阶段，30min；时段 2为曝气搅拌阶段，30min；时段3为预沉淀阶段，60min；下半周期（时段4、5和 6）120min为沉淀出水阶段。在相邻的两个半周期内，单元 1和 7交替运行，可设置为上半周期由单元7沉淀出水，下半周期由单元 1沉淀出水，一个周期内各单元各时段的工作状态如表2［2～3］。

MSBR系统的回流包括混合液回流和污泥回流［3］，混合液回流较为简单，在各时段均为从单元6回流至单元5、再由单元5至单元6，周而复始连续运行。如表2所示，时段1和2，单元1的污泥提升至单元2，在单元2发生泥水分离，上清液从单元2回流至单元 6，沉淀污泥进入单元 3形成浓缩污泥，浓缩污泥则从单元3提升至单元4和进水混合，时段3，浓缩污泥回流和上清液回流停止工作。在下半周期，单元7重复单元 1的工作过程。

表2 MSBR系统各单元各时段的工作状态表

2.3.2 人工湿地工艺

洋湖人工湿地作为污水深度处理系统［4～5］，总规模为 4万 t／d，总水力负荷 0.76m3／m2·d，总BOD5表面负荷15.29g／m2·d，洋湖人工湿地工艺流程见图3。

由图3可知，洋湖人工湿地分为三级处理系统，每级系统采用 “植物塘 ＋人工湿地”组合工艺。MSBR池出水首先自流进入一级植物塘，利用植物塘对一级人工湿地配水。一级人工湿地系统由2组4座并联运行的垂直潜流人工湿地组成。中间河道收集一级湿地系统出水，并对二级湿地系统布水。二级湿地系统采用2组4座并联运行的“水平潜流湿地＋表面流湿地”，该系统出水经集水渠进入二级植物塘，二级植物塘出水经布水渠进入三级湿地系统，该系统由2组4座并联的“表面流湿地＋水平潜流湿地”组成，在水平潜流湿地末端设小粒径碎石过滤区以保证人工湿地出水悬浮物达标，三级湿地出水经集水区自流进入紫外光消毒渠，经消毒处理后在片区回用。

3 污水零排放方案

在水环境污染严重或淡水资源短缺的今天，我们应视城市污水为一种宝贵的第二水源，污水被净化处理的过程也应是被再生利用的过程。通过工艺筛选，洋湖再生水厂最终首创性选用 “MSBR＋人工湿地 ＋自然湿地／中水”生态治污工艺，同时也实现了污水梯级利用和零排放，保护了洋湖片区的生态环境和湘江一级饮用水源地水质。

3.1 一级 B尾水利用情况

传统意义的城市污水处理，一般经二级生化工艺（如 A2／O、MSBR或氧化沟）处理后达到一级B标准，直接外排进入地表水系，这可能会加剧环境污染 （如富营养化等），使环境容量受到挑战。洋湖再生水厂位于湘江上游，一级 B尾水若直接排入湘江，将会影响长沙市一半以上的饮用水安全。洋湖人工湿地面积约16.00hm2，通过人工湿地生态系统的构建，不仅可以将厂区排放一级 B尾水全部提质到一级A标准，还可以营造城市生态景观，扩大城市生态面积，丰富城市生态多样性，为 “绿色湖南”建设一道亮丽的风景线。

洋湖人工湿地实景照片如图 4，在碎石填料上种植有美人蕉、香蒲、黄菖蒲、芦苇、千屈菜、风车草等20多种水生植物，在碎石填料下则有污水流过并被净化处理，这里发生物理、化学、生物等多重直接或协同作用实现一级 B到一级 A水质的提升［3～4］。洋湖人工湿地还配套建设有景观河道、市民广场、水上栈道等休闲场所，致力于将洋湖人工湿地打造为一个集污水净化和生态景观环境于一体的市民公园。

3.2 一级 A再生水利用情况

洋湖片区是长沙市大河西先导区起步区的五大核心片区之一，规划面积19.8km2，包括洋湖生态湿地公园、总部经济区、绿色生态宜居区三个功能分区。洋湖生态湿地公园面积4.85km2，是中国中南部最大的城市湿地公园，是湘江流域生态治理的开篇之作，其功能分区包括休闲区、展示区、科教区、保育区以及河流湿地区等。洋湖汇集湘江、靳江河、雅河，曾经洪涝严重，我们秉承尊重自然、保护环境的理念，将水系与湿地公园整合，让三条河流成为洋湖最大的宝库，湿地生态系统达到7km2。

洋湖再生水厂结合所在洋湖片区的规划，最终一级A标准再生水也没有直接排入湘江，而是在洋湖生态片区再生利用实现污水零排放和水资源循环，一部分经紫外消毒后自流进入洋湖生态湿地公园作为景观用水补水，并被自然水体自净到地表 III类水质标准；一部分经过滤消毒处理在洋湖片区实现中水回用、分质供水，主要用于绿化浇灌、消防、洗车、冲厕和建筑施工等城市杂用水。此外，洋湖片区居民家庭都将提供包括上水 （自来水）、中水和下水 （排污水）在内的三套管网系统。

4 前景展望

在 “两型”社会建设探索先行的道路上，洋湖再生水厂迈出了坚定的步伐；在建立节水型社会和人水和谐社会道路上，洋湖再生水厂书写了浓墨重彩的一笔。作为国内首个大型生态再生水厂，洋湖再生水厂发挥着 “两型”示范效应和科普教育作用；通过创新型生态示范基地和科普教育基地的创建，洋湖再生水厂将展示出积极的环境效应和社会效应，这将会强有力地在全国范围内推进生态文明建设和人与自然和谐社会建立的步伐。

［1］张玉魁.污水脱氮除磷MSBR系统特点及工艺设计［J］.市政技术，2008，26（1）：31－35.

［2］李宁，赵修华，王华，等.改良型序批式活性污泥反应器系统及其应用 ［J］.环境科学与技术，2005，28（2）：110－113.

［3］罗万申.新型污水处理工艺—MSBR［J］.中国给水排水，1999，15（6）：22－24.

［4］陈永华，吴晓芙.人工湿地植物配置与管理［M］.北京：中国林业出版社，2012.

［5］王世和.人工湿地污水处理理论与技术 ［M］.北京：科学出版社，2007.

The Scheme and Practice of Ecological Sewage Treatment Process and Sewage Zero Discharge

WANG Wen-ming1，WEI Jian-xin1，2，NIE Shi-hui2，ZUO Feng1，LI Yi1
（1.Hunan Pilot Yanghu Reclaimed Water Company Limited，Changsha Hunan 410006 China）

Yanghu Reclaimed Water Plant，with a capacity of 40000 m3／d，has been constructed as a demonstration of the environmentally friendly society establishment in Dahexi Pilot Area of Changsha.The Water Plant adopts the＂MSBR＋constructed wetland＂ecol ogical sewage treatment process，and its effluent quality reaches Class A of Grade I of Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant.Instead of being discharged，the water is totally used as scenic water for Yanghu Wetland Park and being recycled.This paper gives an introduction of the wastewater treatment process and the experience of the zero discharge.

ecological sewage treatment；MSBR；constructed wetland；zero discharge；reclaimed water；intermediate water recycling

X703

A

1673－9655（2013）03－0064－04

2012－11－23

长沙市 “两型”社会建设示范工程项目。

王文明 （1982－），男，硕士，工程师，中国科学院研究生院毕业，已发表学术论文14篇，获他引200多次，获授权发明专利1项。

危建新。