混凝—兩級(jí)A/O—MBR工藝深度處理生活污水

左燕君 龔嫻

摘要：采用混凝-兩級(jí)A/O-MBR工藝處理生活污水，處理規(guī)模1000 m3 /d。工程總投資178.2萬，運(yùn)行費(fèi)用0.701元/m3。工程運(yùn)行監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該工藝對(duì)生活污水處理效果良好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，最終出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）》的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：生活污水；A/O；深度處理；MBR；紫外線消毒

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）05-0079-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.048

Abstract： By coagulation -two-stage A/O-MBR combined process， domestic wastewater was treated， then the size of treatment was1000 m3 /d， total investment CNY1 782 000.00， and operating costs0.701 CNY/m3. The running results showed that the process had good treatment effect， the system had stable operation and strong capacity of resistant impacting load， the water quantity of effluent met the first class A standard of Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant （ GB18918-2002）.

Key words： Domestic wastewater； A/O； Depth treatment； MBR； Ultraviolet disinfection

隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的飛速發(fā)展，人們?cè)谏钪袑?duì)水的用量也隨著增加，導(dǎo)致我國原本就是一個(gè)水資源貧乏的國家，其水資源短缺問題日發(fā)嚴(yán)峻[1]。城鎮(zhèn)生活污水主要是由廚房污水、廁所污水兩部分構(gòu)成的，使得污水中含有大量的尿素、蛋白質(zhì)、纖維素等污染[2-3]。截止到2015年，我國建設(shè)城鎮(zhèn)污水處理廠共4000余座，污水處理量可達(dá)1.65億m3/d，但其中出水水質(zhì)可達(dá)一級(jí)A項(xiàng)目僅有1000個(gè)，生活污水日處理量不到4000萬m3。隨著我國“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)施推進(jìn)，我國對(duì)自然水體保護(hù)的不斷重視，導(dǎo)致了城市污水處理廠出水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)水平進(jìn)行了提高，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時(shí)，執(zhí)行一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)[4]。為滿足污水排放滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保條例，某城鎮(zhèn)建設(shè)新城區(qū)新建一套城鎮(zhèn)污水處理廠，采用混凝-兩級(jí)A/O-MBR工藝進(jìn)行深度處理，有效去除污水中COD、BOD、氨氮、總磷等的污染物，使出水符合GB19818-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求并部分回用于市政道路保潔。項(xiàng)目于2015年7月開始建設(shè)，2016年5月進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，運(yùn)行至今的結(jié)果表明，該套處理設(shè)施能有效去除COD及良好的脫氮除磷效果，出水水質(zhì)穩(wěn)定[1]。

1 污水水量水質(zhì)和處理要求

根據(jù)當(dāng)前該城鎮(zhèn)實(shí)際情況和城市發(fā)展，有機(jī)結(jié)合污水處理廠收集范圍人數(shù)，該縣政府決定投資建設(shè)一座污水日處理量達(dá)到1000 m3的生活污水處理廠，進(jìn)、出水水質(zhì)見表1，設(shè)計(jì)出水指標(biāo)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB19818-2002）》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2 工藝設(shè)計(jì)及主要構(gòu)筑物

2.1 工藝設(shè)計(jì)

采用混凝沉淀工藝對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，通過所投加的絮凝劑產(chǎn)生的雙電層及吸附架橋作用，高效率去除水中懸浮顆粒物質(zhì)，可保證后續(xù)的深度生化處理的穩(wěn)定運(yùn)行[5]。兩級(jí)A/O工藝處理生活污水，具有耐沖擊負(fù)荷、可達(dá)到脫氮除磷效果好等優(yōu)點(diǎn)；膜生物反應(yīng)器（MBR）將活性污泥技術(shù)與膜分離技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)融合，大幅度提高了其耐沖擊負(fù)荷，保障了出水水質(zhì)穩(wěn)定并且方便操作控制，兩級(jí)A/O-MBR結(jié)合工藝，優(yōu)化了處理流程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生活污水中有機(jī)碳的高效去除和良好的脫氮除磷效果，工藝流程見圖1。

該城鎮(zhèn)生活污水經(jīng)市政排水管網(wǎng)收集后，經(jīng)過自清洗過濾器去除污水中含有大塊懸浮顆粒、毛發(fā)纖維類及漂浮狀固體廢物后進(jìn)入集水池后，通過泵將水提升打入混凝沉淀池，并將混凝劑（PAM）投加至混凝區(qū)域，利用混凝劑的團(tuán)聚和吸附效果去除對(duì)污水中微小顆粒和膠體微團(tuán)。混凝池處理后的水自流入一級(jí)A/O、二級(jí)A/O池，利用兩級(jí)缺氧和好氧環(huán)境條件的串聯(lián)變化強(qiáng)化了生物脫氮除磷效果并去除部分有機(jī)物。兩級(jí)A/O 工藝設(shè)回流泵，其目的是將各段好氧池的硝化液部分回流至各自的缺氧池，以保證脫氮工藝穩(wěn)定運(yùn)行，出水再經(jīng)MBR池進(jìn)行COD降解深化處理。利用高效UV殺菌燈對(duì)膜池出水進(jìn)行消毒后，進(jìn)入清水池部分出水用于MBR池的反沖洗、膜組件及濾布沖洗?；炷恋沓匚勰唷杉?jí)A/O池及MBR池的剩余污泥產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥池，脫水處理后的污泥送至填埋廠進(jìn)行衛(wèi)生填埋[2-4]。

2.2 主構(gòu)筑物及設(shè)備

2.2.1 集水池

采用地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。池體尺寸（長×寬×高）為6.0 m×5.0 m× 4.5m，有效高度4.0 m，有效容積120 m3，HRT為3 h。配備2臺(tái)提升泵，1用1備，提升泵流量為43 m3/h，揚(yáng)程17 m，功率4.0 kW。配置一臺(tái)液位計(jì)，合理控制運(yùn)行過程中集水池的液位，始終維持池水深達(dá)到0.6m以上，防止提升泵空轉(zhuǎn)，進(jìn)而保護(hù)設(shè)備使用壽命。

2.2.2 混凝沉淀池

混凝沉淀池整體采用地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。混凝區(qū)為多廊道翻流混合結(jié)構(gòu)，保證投加藥劑與污水的充分混合?；炷齾^(qū)HRT為1.0 h，有效容積為50m3。，尺寸為8.0 m×2.0 m×4.0 m。沉淀區(qū)采用斜板沉淀排泥，設(shè)計(jì)參數(shù)為：HRT為2.0h有效容積為，尺寸為8.0m×5.0 m×4.0 m，水力負(fù)荷率為1.04 m3 /（ m2·h） ?；炷齾^(qū)設(shè)置2套加藥系統(tǒng)，包括2臺(tái)PAM加藥泵和2個(gè)藥劑桶，一臺(tái)加堿機(jī)；沉淀區(qū)設(shè)置1臺(tái)單管道排污泵[5]。

2.2.3 一級(jí)A/O池

一級(jí) A/O 池中包括一級(jí)缺氧池和一級(jí)好氧池，采用半地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總尺寸為20m×10m×5.5 m，有效水深為5.0m總有效容積為1000m3。其中A池與O池的容積比為3：5，HRT分別是9h和15h，一級(jí)A池中安裝潛流推進(jìn)器和潛水?dāng)嚢杵鳎黾踊钚晕勰嗯c污水接觸效率，促進(jìn)脫氮效果；一級(jí)O池末端的混合液以 200%的回流比回流至A池的前段，以提高可生化性和脫氮效果。一級(jí)O池內(nèi)均勻鋪設(shè)長度1000m直徑60mm/根的微孔式曝氣管240根，利用鼓風(fēng)機(jī)將壓縮空氣通入池底，通氣量為360m3/h，保障一級(jí)O池中DO濃度不低于 2～4mg/L。污水、污泥回流泵均采用管道泵。

2.2.4 二級(jí)A/O池

二級(jí) A/O 池中包括二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池，采用半地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總尺寸為12m×10m×5.5 m，有效水深為5.0m總有效容積為600m3。其中A池與O池的容積比為2：1，HRT分別是9.6h和4.8h， 二級(jí)A池中同樣配置潛流推進(jìn)器和潛水?dāng)嚢杵鳎ＷC泥水混合均勻；二級(jí)O池末端的混合液以100%的回流比回流至二級(jí)A池的前段，深化提升工藝對(duì)脫氮處理效果。二級(jí)O池內(nèi)鋪設(shè)一級(jí)O池中同型號(hào)的微孔式曝氣管80根，利用鼓風(fēng)機(jī)將壓縮空氣通入池底，通氣量為120m3/h，保障二級(jí)O池中DO濃度不低于2～4mg/L，污水、污泥回流泵均采用管道泵。

2.2.5 MBR池

MBR池采用半地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總尺寸為20m×10m×5.5m，有效水深為5.0m，有效容積1000m3，HRT為24h。膜材料選取膜孔徑為0.03μm的PVDF中空纖維膜，單向底部固定，進(jìn)而減小兩端對(duì)膜的縱向拉力，并配套出水、反洗。設(shè)置兩個(gè)廊道，共8組膜，每組膜面積1590m2 （ 25m2 /片* 64片） 。利用鼓風(fēng)曝氣機(jī)從膜單元曝氣，配置變頻器保證曝氣量的自能調(diào)整并減少了污泥在MBR池底部的沉積。由PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行恒定水位、抽吸泵和反沖洗水泵的連鎖控制，為保證膜系統(tǒng)過濾性能的穩(wěn)定，抽停時(shí)間分別設(shè)置為9 min和1min。

2.2.6 清水池

清水池采用半地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在水池前置配置高效紫外線殺菌燈，殺滅污水中含有的寄生蟲卵、病原菌，確保出水水質(zhì)衛(wèi)生。清水池前段尺寸為2m×2 m×3m，后段尺寸為6m×6m×3.5m，有效水深：前段為2.5m，后段為3m， HRT為2h。清水池暫時(shí)貯存MBR的出水。清水池為MBR的反沖洗用水提供了水源，同時(shí)也為日后污水廠優(yōu)化提升工藝拓展提供了中間儲(chǔ)水池。

2.2.7 污泥濃縮池

污泥濃縮池采用半地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，利用重力濃縮連續(xù)式操作。池體總尺寸為2m×3m×5.5m，有效水深為5m，有效容積為20m3。配套設(shè)備：2臺(tái)（1備1用）螺桿泵，Q=5m3/h，P=0.6 MPa，N=3.0 kW。1 臺(tái)廂式壓濾機(jī)，過濾面積為30m2，N = 3.0 kW。

3 調(diào)試運(yùn)行情況

3.1 調(diào)試情況

該污水處理廠從2016年5月開始調(diào)試，大約經(jīng)過60天完成各反應(yīng)池的啟動(dòng)調(diào)試。調(diào)試的范圍主要包括混凝沉淀池和兩級(jí)A/O系統(tǒng)。

3.1.1 混凝沉淀池

通過加藥泵向池中混凝區(qū)投加混凝劑（PAM）和摩爾濃度為0.25mol/L的NaOH溶液，根據(jù)污水水量和酸堿度確定PAM和NaOH的投加比值，最終使得污水pH 值達(dá)到7.0～ 8.0之間并且混凝沉淀時(shí)絮凝效果良好。每日需排泥一次，當(dāng)處理水量和去除效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，即完成調(diào)試。

3.1.2 兩級(jí)A/O系統(tǒng)

一級(jí)和二級(jí)A/O的接種污泥均取于某生活污水處理廠的二沉池污泥，接種體積為各水池容積比的30%?？刂普麄€(gè)兩級(jí)A/O系統(tǒng)調(diào)試階段pH 值為7～8、水溫維持在20～30 ℃之間、其中缺氧池DO值為0.2～0.5 mg /L，好氧池為2～4 mg /L。一級(jí)A/O池硝化液回流比為200%，二級(jí)A/O池硝化液回流比為100%。接種后第二天污泥沉降比（SV28） 為7.5%，15天后上升到14%， 45天后穩(wěn)定在25%～29%，污泥生長良好并伴有大量菌膠團(tuán)， MLSS 穩(wěn)定在3500mg /L。歷經(jīng)近兩個(gè)月，活性污泥馴化基完成，兩級(jí)A/O系統(tǒng)啟動(dòng)成功。

3.2 穩(wěn)定運(yùn)行效果

該工程各反應(yīng)器啟動(dòng)成功后，投入運(yùn)行后，對(duì)進(jìn)、出水水質(zhì)中的COD、NH3-N和SS含量進(jìn)行了為期一個(gè)月的監(jiān)測(cè)，結(jié)果見圖2。

由圖2可知，進(jìn)水水質(zhì)中COD和SS濃度隨高但數(shù)值較為穩(wěn)定，經(jīng)過混凝、兩級(jí)A/O和MBR工藝處理后，出水穩(wěn)定。整個(gè)組合工藝對(duì)COD 的去除率維持在91% 的高水平（圖2（a）），對(duì)SS去除率>95%（圖2（b））。說明該處理系統(tǒng)中MBR所具備的高效截留特性，使得水、泥分離，截留小分子物質(zhì)及膠體微團(tuán)，進(jìn)而提高了出水水質(zhì)。雖然原水中NH3-N數(shù)值波動(dòng)較大（17.2～34.4 mg /L），但整套工藝的除NH3-N效果良好，出水水質(zhì)中濃度NH3-N穩(wěn)定在5 mg /L以下（圖2（c））。證明該套組合工藝抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，兩級(jí)A/O工藝不但能夠去除高負(fù)荷COD，還可通過前置反硝化，將硝化液回流至A池進(jìn)水端，串聯(lián)深化處理，使得整套系統(tǒng)維持高效的脫氮效果。最終出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB19818-2002）》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

4 經(jīng)濟(jì)分析

該城鎮(zhèn)污水處理廠污水日處理量為1000 m3，總投資178.2萬元，其中設(shè)備費(fèi)用86.4萬元，土建費(fèi)用68.5萬元，其他費(fèi)用（設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等）計(jì)23.1萬元。根據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，電耗費(fèi)約為0.511元/m3，藥劑費(fèi)約為0.13元/m3，人工費(fèi)約為0.06元/m3，運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)0.701元/m3（不含設(shè)備折舊費(fèi)）。

5 結(jié)論

針對(duì)某城鎮(zhèn)擴(kuò)建新城區(qū)中產(chǎn)生的1000m3/d生活污水。采用混凝-兩級(jí)A/O-MBR工藝對(duì)生活污水進(jìn)行深度處理。該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)中COD 濃度為17.8 mg/L，SS濃度為8.7 mg/L、NH3-N濃度為3.4 mg/L，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB19818-2002）》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，處理成本約0.701元/m3。

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收稿日期：2018-04-14

作者簡介：左燕君（1982-），女，工程師，現(xiàn)就職于江西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站。