合肥高新区斑鸠堰河小流域环境治理项目一体化处理设备处理效果评估与分析

中图分类号 ： X522

斑鸠堰河小流域水环境综合治理工程是“环巢湖综合治理项目”的组成部分，斑鸠堰河（浮山路水渠段）位于合肥市高新区，河道全长 2.3km ，上游接大蜀山分干渠，下游接柏堰湖水库。工程以削减排口对受纳水体污染为目标，通过对旱流污水和初期雨水原位收集和调蓄处理，将处理达标的水量作为河道生态基流补充至河道内，以保证斑鸠堰河（浮山路水渠段）河道水质稳定在Ⅳ类目标内，河道下游入柏堰湖出口水质稳定在Ⅲ类目标内。

大量研究发现，从污染源角度来看，随着城市点源污染治理水平的提高，城市溢流污水污染问题日益显著，如何高效、精确地控制这类污染，已成为当前城市环境治理的关键问题 [1，2，3]。为推进水体污染总量削减，《关于加强城市生活污水管网建设和运行维护的通知》鼓励建设雨季溢流污染快速净化设备，发挥其快速、及时处理污水的特性，并明确各地可以结合实际制定排放管控要求，这对快速净化设施的应用提出了更高的要求 ^[4^] 。

国内在排口就地处理工艺上主要采纳了城镇生活污水处理中广泛应用的技术路线，包括但不限于活性污泥法（如 AAO、AO、多级 AO、SBR 等）以及生物膜法（如生物接触氧化法、生物转盘等） ^[5^′ ，6，7]。这些处理设备因其高度集成、占地面积小、施工工程量少和建设周期短等优势，特别适合排口污染控制中分散处理的需求，从而成为现阶段我国排口污染治理领域的主要技术选择之一，这种技术配置不仅提升了处理效率，也为我国排口污染治理工作提供了新的解决方案。

不同工艺及组件的选取对一体化处理设备的生产成本、污水处理效果、运维成本、稳定性、寿命及应用场景等方面产生显著影响 [8，9]。由于我国一体化处理设备的应用历史相对较短，目前尚未建立统一的设备性能检验标准。市场上的一体化污水处理设备制造商众多，产品种类繁多，但设备的实际性能尚未经过充分验证。市场集中度较低，产品间的明显差异化尚未形成，这导致使用者在选择设备时面临困难 。由于存在污水处理效率不足、出水质量不达标、运维成本高以及设备选择困难等问题，这严重阻碍了一体化处理设备的推广应用，也对我国排口污染治理工作的进展产生了不利影响 。因此，有效评估设备性能，并为不同类型的设备匹配适宜的应用场景，成为提高工程水质净化效率的关键所在。

本研究旨在通过对市场上的一体化污水处理设备进行系统评估，为其在不同应用场景下的优化选择提供科学依据，以期推动我国排口污染治理工作的持续发展与进步。通过系统分析监测数据，深入评估与研究项目中一体化处理设备在实际应用中的处理效能与适用条件。通过本课题的研究，期望能进一步提升小流域水环境治理的效能，为类似工程提供有价值的参考与借鉴。

1 材料与方法

1.1 一体化设备样点布设

本研究分别对杨林路一体化处理设备（550 t/d）、燕子河路就地处理一体化处理设备（500 t/d）和柏堰湖调蓄塘超磁混凝一体化处理设备（ 2500t/d ）进行了处理效果分析（图1.1）。本研究中三个一体化处理设备的布设点位如下：

图1. 1 一体化设备位置分布

本次样品采集与测定参照《水与废水监测分析方法》 ，设备水质检测时间跨度为2022 年8 月11 日至2023 年2 月28 日，采用多参数水质分析仪（YSI，EXO， 美国）测定溶解氧（DO）、电导率（Cond）和 pH ；采用连续流动分析仪（Skalar， SAN++， 瑞士）测定总磷（TP）、总氮（TN）和氨氮（ （NH₃-N） ；叶绿素 a（Chl-a）浓度检测仪器使用分光光度计（SHIMADZU， UV1900， 日本）。水环境检测的质量控制采用平行样抽测方式，水样抽取比例为 10% 。

1.3 设备主体工艺及流程

杨林路处理设备采用一级 MBio 与均流式沉淀系统耦合工艺，一级 MBio 利用微生物代谢活动去除有机物、氮、磷等污染物，转化为无害或低毒物质，均流式沉淀系统通过优化水流状态，使悬浮颗粒快速沉降，进一步净化水质。燕子河路排口污水经截流进入一体化泵站，经格栅去杂后，依次进入缺氧、好氧三维膜介质生物反应系统，去除硝酸盐、氨氮等污染物，出水再进入磁微滤净化站，投加磁种形成磁性絮团，实现泥水分离。柏堰湖调蓄塘一体化设备原水经截留和格栅去杂后，通过提升系统进入磁微滤净化站，在混凝系统中投加磁种，与原水非磁性悬浮物结合形成磁性絮团，含磁性絮团的污水进入磁微滤设备，实现泥水分离。

2 结果与分析

2.1 CODCr 处理效果及适用条件分析

在三组设备中，杨林路设备 COD_Cr 净化效果最优，其净化效率达到了60.85%，该设备能够有效地去除水中的有机物污染物。相比之下，柏堰湖设备仅为 14. 70% ，表明采用物化工艺的该设备在去除水中的有机物污染物方面作用有限（图2.1）。

分析三组设备适用条件需综合考虑进水水质、处理标准、运行成本、维护管理需求及环境条件等因素。由于杨林路设备在 COD_Cr 净化效率高达 60.85%，因此它适用于处理高有机物污染排水，对于那些有机物含量较高、 COD_Cr 浓度较大的水体，杨林路设备能够有效地去除水中的有机物污染物，降低水质的 COD_Cr 浓度。柏堰湖设备对于 COD_Cr 的净化效率仅为 14.70% ，它的适用条件较为有限，柏堰湖设备可以用作预处理步骤，以降低进入主处理设备的有机物负荷，或与其他更高效的设备结合使用，作为辅助处理手段（图2.2）。

图2. 1 三组一体化设备 COD_cr 进出水平均浓度对比及削减率

1.2 水质理化因子测定

图2. 2 三组一体化设备 进出水浓度对比

注：BO1 代表了柏堰湖设备进水，BO2 代表了柏堰湖设备出水；YAN1 代表了燕子河路设备进水，YAN2 代表了燕子河路设备出水；YANG1 代表了杨林路设备进水，YANG2 代表了杨林路设备出水。

2.2 氨氮处理效果及适用条件分析

三组设备对氨氮均有一定的处理效果，其中燕子河路设备氨氮净化效果最优，净化效率达 92.17% ，表明该设备在处理含氨氮污水方面具有出色的性能，能够有效地去除水中的氨氮污染物。杨林路设备也有较好的净化效率，达70.99% 。柏堰湖设备氨氮净化效率也达到了 50.75%，因其进水氨氮浓度较低，在高氨氮浓度来水情况下的净化效率有待验证（图2.3）。

针对设备的氨氮净化效果，进行设备适用条件分析，燕子河路设备以其高达 92.17% 的氨氮净化效率，可处理高氨氮水体，适用于处理氨氮浓度较高的水体处理，能够有效地将氨氮降低到较低水平（图2.4）。

图2. 4 三组一体化设备氨氮出水浓度对比

图2. 3 三组一体化设备氨氮进出水平均浓度对比及削减率

2.3 总磷处理效果及适用条件分析

在三组设备中，燕子河路设备的总磷净化效果最优，净化效率高达72.22%。表明该设备在处理含磷废水方面具有较好性能，能够有效地去除水中的磷污染物。高净化效率有助于降低水体的富营养化风险，对于保护水生态环境具有重要意义。相比之下，柏堰湖设备的出水总磷浓度最低，但由于进水总磷浓度已达到较低水平，净化效率仅为 38.69% （图2.5）。

分析设备的总磷净化效果，燕子河路设备净化效率达 72.22% ，显示出其具有较好除磷能力。其使用条件可以为，处理高磷含量水源，如农业排水、城市污水等，有助于显著降低水体中的磷含量，防止水体富营养化（图2.6）。

图2. 5 三组一体化设备总磷进出水平均浓度对比及削减率

图2. 6 三组一体化设备总磷出水浓度对比

3 讨论

在检测时段内，对柏堰湖、燕子河路和杨林路的一体化设备进出水进行了水质检测。结果显示，各设备在不同污染物的削减效果上存在显著差异。其中杨林路设备具有显著的 COD_Cr 净化效果，燕子河路具有显著的氨氮和总磷净化效果（表3.1）。

表3. 1 三组设备进出水平均浓度及去除率汇总

在 COD_Cr 净化方面，杨林路设备净化效果最优， COD_Cr 进水平均浓度为40.90mg/L ，出水平均浓度为 14.51mg/L ，平均去除效率为 60.85%∘ 。燕子河路设备氨氮净化效果最优，氨氮进水平均浓度为 5.41mg/L，氨氮出水平均浓度为 0.26mg/L ，氨氮平均去除效率为92. 17% 。燕子河路总磷设备净化效果最优，设备总磷进水平均浓度为 0.75mg/L ，总磷出水平均浓度为 0. 19mg/L ，总磷平均去除效率为 72.22%

综上，三组一体化设备在削减不同污染物方面表现出显著差异。这可能是由于设备的设计原理、处理工艺或运行参数等方面的不同所导致的。杨林路设备和燕子河路设备部分时段进水浓度超过了设备的设计进水标准，导致出水效果不佳。这表明在实际运行中，设备的处理能力受到了进水水质的限制。为了改善出水水质，可能需要采取预处理措施来降低进水中的污染物浓度，或者调整设备的运行参数以适应更高的进水浓度。

4 结论

在检测时段内，对柏堰湖、燕子河路和杨林路的一体化设备进出水进行了水质检测。结果显示，各设备在不同污染物的削减效果上存在显著差异。其中杨林路设备具有显著的 COD_Cr 净化效果，燕子河路具有显著的氨氮净化效果。

在 COD_cr 净化方面，杨林路设备净化效果最优，进水平均浓度为 40.90mg/ L，出水平均浓度为 14.51mg/L ，平均去除效率为 60.85% 。对于氨氮净化而言，燕子河路设备净化效果最优，进水平均浓度为 5.41mg/L ，出水平均浓度为0.26mg/L，平均去除效率为92.17%。在总磷净化方面，燕子河路设备净化效果最优，设备进水平均浓度为 0.75mg/L ，出水平均浓度为 0. 19mg/L ，平均去除效率为 72.22% 。

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