AO生化-MBR一體化污水處理裝置研究

胡良鋒

（廣州市城建規劃設計院有限公司，廣東 廣州 511457）

污水中的氮磷物質是導致水體出現富營養化的主要原因，當自然水體中的總氮濃度和總磷濃度分別在0.2mg/L和0.02mg/L以上時，那么該水體就可能演變為富營養化水體。污水在經過處理后，一部分循環利用，一部分則要排放至河流等自然水體，所以將污水中的氮磷濃度降至合理范圍至關重要。

1 分析污水脫氮除磷工藝裝置存在的不足

從污水脫氮除磷工藝發展現狀來看，主要可分為空間順序工藝和時間順序工藝，其中，隨著科學技術的快速發展，空間順序工藝內容愈發豐富，空間順序工藝包括A/O工藝、A/A/O工藝、Phoredox工藝、UCT工藝、MUCT等UCT改良工藝；時間順序工藝包括SBR工藝，該工藝起初操作復雜，但是在PLC技術、電動閥的技術改造下，SBR工藝及其處理設施得到優化。除此之外，目前厭氧氨氧化、短程硝化反硝化、全程自養脫氨工藝、反硝化除磷工藝等技術也處于不斷發展狀態，但是，在工藝裝置方面仍存在一定不足，具體體現在以下幾個方面：首先，污水處理能力具有上升空間。以往的污水處理工藝裝置較難高效去除有機物、氨氮等成分，尤其是組成成分較為復雜的污水，不僅處理效率較低，時間成本還較大；其次，沒有獨立的污泥回流系統，資源利用率低，且針對降解難度較高的污水，整體降解率不夠理想；最后，需要投入較多安裝維護成本，且占地面積大，污水處理具有一定限制性。

2 探討脫除污水氮磷的重要價值意義

2.1 緩解分散污水處理壓力

無論是工藝污水還是城鄉生活污水，均處于不斷增加的狀態，有關水資源供給的矛盾逐漸尖銳，由于一些地區管網收集系統不健全，不適合集中統一處理，導致污水處理難度大，耗費時間久。然而，依托于AO生化-MBR一體化污水處理裝置及其系統，能夠有效優化污水處理效果，更好的應對分散式污水處理難點，一方面提高水資源利用率，另一方面提升污水處理效率與質量。

2.2 減少污染，節約資源

污水經處理后，若是仍含有較高的氮、磷含量，將引發多種污染，通過AO生化-MBR一體化污水處理工藝及其裝置，能夠從根本上降低此類污染出現的可能性，而且該裝置適用性極強，符合當前全面控制污染物排放的要求與意見需求，尤其是小型污水廠和分散住宅小區的污水綜合處理需求。除此之外，相較于以往的污水處理工藝及其裝置，該裝置在污水脫氮除磷中的應用能夠站在環保的角度對污水進行處理，且占地面積小，后期運行時無需投入較大維護成本，適用于多種類型污水的處理場景，水資源利用率將得到有效提高。

3 研究AO生化-MBR一體化污水處理裝置

3.1 AO生化-MBR一體化污水處理裝置組成及特征

（1）裝 置 組 成。所 謂AO，主 要 是 指Anoxic Oxic，即厭氧好氧工藝法，通過厭氧段與好氧段的結合運用實現對污水中有機物成分的有效去除，降解有機污染物的同時，降低污水中的氮、磷成分。在脫氮除磷方面，主要是在活性污泥前處理環節使用厭氧水解技術，所以AO法也可以稱作改進活性污泥法。以往傳統的AO法涉及二沉池，但是該設備不僅需要較大的占地空間，還需要投入較高的建設與維護費用，所以，結合運用膜生物反應器水處理技術，即MBR，依托于中空纖維膜的應用取代活性污泥法中的二沉池，將固液分離的工作交給該裝置，從而在較低的成本投入和較高的效率下達到泥水分離目的。原本的AO法流程簡單，因而AO生化-MBR一體化污水處理裝置主要包括一進水口、一格柵渠、一AO生化-MBR一體化污水處理裝置箱體及一出水口。根據水流方向，該裝置箱體內包括有一厭氧池、一好氧池、一MBR反應池及一清水池，其中清水池內部為蓄水池，清水池內遠離所述MBR反應池的一側連接有所述出水口。

（2）裝置特征。從上述裝置構成可知，AO生化-MBR一體化污水處理裝置內部按照水流方向設置了厭氧池、好氧池、MBR反應池和清水池。

一是這幾個功能空間均由隔板劃分與隔離。為實現污水的有序、高效處理，將出口設置在隔板內，主要用于污水的單向流通；二是在該裝置箱體頂部，還進行了多根格柵的設置，并將其與進水口相連。這是因為污水中難免存在質量較大的懸浮物，通過設置格柵并合理控制其排布間隔，能夠有效實現懸浮物的攔截；三是裝置厭氧池內部設置了第一組合填料，主要采用固定結構支撐，位于厭氧池側壁上，第二組合填料則設置在好氧池內部，同樣位于好氧池側壁，固定方式為第二固定結構，同時，曝氣裝置設置在好氧池底部；四是將膜生物反應器設置在MBR反應池內部，為實現污水中污泥的有序排出，將污泥沉淀池設置在MBR反應池的池底，同時落實配套的污泥泵裝置，從而將回流的污泥排放至裝置外部；五是出水口設置在清水池內遠離反應池的一側。

除此之外，相較于以往的污水脫氮除磷裝置與系統，AO生化-MBR一體化污水處理裝置具有以下特點：①曝氣裝置設置在膜生物反應器與污泥沉淀區之間；②其中的2個曝氣裝置分別安裝在好氧池池底區域與反應池內壁，選用的裝置類型為盤式微孔曝氣器；③裝置清水池內部布設產水泵與反洗泵，數量均為1；④將紫外線消毒燈設置在裝置清水池的頂部；⑤分別選用厭氧微生物介質填料和生物膜接觸氧化填料作為第一組合和第二組合的填料；⑥選用雙圈大塑料環作為填料載體，將滌綸絲和醛化纖維壓在外圈的環圈上，確保其分布均勻，而內圈則選用塑料枝條，最好為雪花狀；⑦選用具有轉動性能的機械格柵，并設置在格柵渠內。

3.2 AO生化-MBR一體化污水處理裝置先進性

簡單來說，AO生化-MBR一體化污水處理裝置主要是將AO工藝與MBR水處理技術進行合理整合，利用污水處理工藝上的優勢互補解決實際使用問題，提高污水處理效率與質量的同時，減少技術缺陷，降低成本費用的不必要投入。

具體而言，該裝置仍以AO工藝污水處理流程為主，碳源是需要處理的污水，通過先反硝化再硝化，并設置內循環，利用反應充分的反硝化得到理想的有機物處理結果。下一步，依托于曝氣池進一步去除反硝化污水中殘留的污染物與氮、磷成分，處理水水質得到優化。經過曝氣池處理后，出水進入二沉池，但是在MBR水處理技術的結合應用下，二沉池替換為空纖維膜，在縮小空間占用、減少安全維修費用的前提下進行固液分離，達到泥水分離預期效果，最后進入消毒池，通過結合運用氯片接觸溶解，實現水中菌種的有效滅殺，以此保證污水達到外排標準。在該裝置的處理運用下，有效節省了原本二沉池裝置設置帶來的一系列負面影響，比如占地空間大、適用性差、建設維修費用高等。除此之外，每個隔板內都順應水流方向設置了單向流通的污水出口，所以相較于其他裝置，該裝置內部的各個功能池之間的出水無需泵送，這免去了水泵、連接管路的安裝，進一步將成本與空間降低至理想區間。

3.3 AO生化-MBR一體化污水處理裝置具體實施方式

AO生化-MBR一體化污水處理裝置具體構成如圖1所示。

在該裝置實際運作過程中，污水進入至格柵渠2主要通過進水口1，依托于格柵的合理布設將污水中的大型懸浮物攔截至外部，為后續污水預處理工作的高質量開展奠定良好基礎，并保證后續設備處于正常運行狀態。經過粗略處理后的污水進入3，即厭氧池，依托于提前備好的厭氧微生物介質這一第一組合填料8能夠順利完成污水的厭氧發酵處理，污水中一些降解難度較高的有機物將會得到順利分解，分解后的污水進入4，即好氧池，提前將好氧池內的曝氣裝置10中各項參數進行合理設置，依托于充足的含氧量和生物膜接觸氧化填料促進好氧硝化作用的發生，進而在好氧微生物的生化作用下將有機污染物從污水中去除掉，包括物理化學法較難降解的污染物。

由于雙圈大塑料環的內圈和外圈都進行了詳細設計，其不僅能夠掛膜，還能夠將作用過程中產生的氣泡切割處理，在某種程度上，氧的利用率和轉移速率得到有效提高，以此實現水氣生物膜的充分交換，提高污水有機物處理效率。經過好氧硝化反應后，污水將進入反應池，也就是5，依托于提早設置的膜生物放一起，利用其膜分離技術和若干分離膜對污水進行過濾，同時促進微生物的新陳代謝速度，以此有效去除污水中含有的大量有機物。該裝置中的分離膜主要選用具有選擇性分離功能的材料，通過物理機械篩分原理實現不同組分的料液的分離或濃縮，再發揮膜的高效截留作用將反應作用產生的硝化菌截留下來，保存至11，也就是膜生物反應器內部，進一步提高硝化反應效率與順利程度，實現對污水中氨氮的有效去除。除此之外，在該情況下，污水中仍未得到有效降解和處理的大分子有機物也會得到有效截留，使其盡可能久的待在反應器內部進行分解。

完成相關反應后，進水池開始運作，依托于內部產水泵將其抽入清水池，同時將分離得到的污泥傳輸至污泥沉淀區，依托于該功能區間設置的傾斜斜板，實現污泥的快速滑落進入污泥泵，實現污泥至厭氧池的快速回流，進一步提高有機物降解效率。為避免膜堵塞等不良現象的發生，還可以根據需求將處理后的污泥排放至裝置外部，避免沉泥過多。

之后發揮曝氣裝置作用，依托于盤式微孔曝氣器氣液界面直徑小、氣泡直徑小、氣液界面積大等優勢特點，對污水進行處理，然后接受清水池的紫外線消毒、殺菌。為保證裝置的可用性與實用性，完成污水處理后清洗膜生物反應器內部的膜組件，主要依托于反洗泵進行，以此保證膜的使用壽命。雖然該裝置生化曝氣裝置需要耗費一定電能，但是當耗電量在3499.4kW·h時，產水量高達3265.89m3，頓水能耗在1.07kW·h/t，若是將其運用于污水處理中，80%的能耗都在0.5kW·h/t以下，具備極強的節能降耗意義。

4 結語

綜上所述，AO生化-MBR一體化污水處理裝置依托于AO工藝和MBR水處理技術的優勢對污水進行綜合處理，合理的省去了二沉池的設置與使用。不僅具有獨立的污泥回流系統，還能夠有效處理降解難度高的有機物，污水處理效果更為理想。同時，該裝置占地面積小，無需投入大量安裝維護成本，能夠滿足多種污水的處理需求，價值巨大。