水解酸化+A/兩級AO-MBR+反硝化深床濾池工藝在高氨氮食品廢水處理中的應用

練增宇，劉馨文

（福建省建研工程顧問有限公司，福建 福州 350001）

引 言

某食品產業園規劃主要以食品加工、肉制品冷鏈為主，這些企業生產廢水的主要特點為：水質水量波動性大、生物降解性好、氮磷濃度高[2]。目前，常用的高氨氮工業廢水處理方法有AAO+混凝沉淀池+反硝化生物濾池工藝、A/兩級AO+MBBR工藝等。本文介紹了產業園中污水處理廠的工藝流程、各單體設計參數及運行成本。

1 工程概況

1.1 工程背景

某食品產業園的污水處理廠總服務面積約442.05公頃，規劃總處理規模為1.0 萬m3/d，分兩期實施，其中一期工程的處理規模為0.5 萬m3/d。廠區生產性建（構）筑物包括：粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、調節池、膜格柵池、水解酸化池、兩級AO-MBR池、反硝化生物濾池、接觸消毒及巴氏計量槽、配水井及污泥泵井、鼓風機房、加藥間、儲泥池、污泥脫水機房、除臭裝置、事故池等。輔助性建筑物包括變配電間、機修車間、綜合樓和門衛傳達室。其中水解酸化池、A/兩級AO-MBR池土建、設備分近期、遠期建設，其他構筑物土建規模按遠期建設，設備分近期、遠期配備。

1.2 規模和進出水水質

根據產業園區規劃要求，經污水量分析預測，確定污水處理廠近期（2025年）規模為0.5萬m3/d，遠期（2030年）規模為1.0萬m3/d。

本工程僅接收食品產業園區內企業產生的生產廢水和生活污水。由于食品園區內企業還未入駐，故根據擬要入駐園區的企業類型，參考相同類型企業污水排放的水質情況進行綜合考慮比較后確定。污水處理廠尾水排放執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A排放標準，詳見表1。

2 工藝設計

2.1 工藝流程

該工程污水主要為食品產業園區企業的生產廢水，污水的可生化性較好，但進水總氮濃度較高，尾水排放執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）一級A排放標準，適宜采用生物脫氮除磷工藝，另外深度處理需進一步考慮脫氮功能。

A/兩級AO工藝具有較強的脫氮除磷功能，目前A/兩級AO工藝在城市生活污水及食品工業廢水處理方面已經得到廣泛應用。反硝化深床濾池作為深度處理工藝，一池多用，具有脫氮、除磷、去除懸浮物等多種功能。經工藝比選、論證，預處理采用粗格柵及進水泵站+細格柵及曝氣沉砂池+調節池+膜格柵池工藝；生化處理采用水解酸化池+A/兩級AO-MBR工藝；深度處理采用反硝化生物濾池工藝；出水消毒采用成品次氯酸鈉接觸消毒；污泥處理采用疊螺濃縮機+板框壓濾機；除臭采用生物濾池除臭。

2.2 主要構（建）筑物及設計參數

2.2.1 粗格柵及進水泵房

粗格柵與進水泵房合建，土建按遠期1.0萬m3/d規模一次建成，設備按近期0.5萬m3/d規模配備安裝。

（1）功能：粗格柵攔截呈懸浮或漂浮狀態的固體雜物，保證污水提升系統的正常運行且不受損害。通過進水泵房將污水提升至設計高程，以滿足污水處理廠豎向水力流程的要求。

（2）設計參數及設備：設回轉式格柵清污機2道，格柵寬 700 mm，柵條間距20 mm，柵前水深1.0 m，過柵流速0.8 m/s，格柵安裝角度為75°。近期配備潛污泵3臺，1用1備，1變頻；泵流量：Q=208.33 m3/h，設計揚程：H=15 m，N=15 kW；遠期新增1臺，泵流量：Q=208.33 m3/h，設計揚程：H=15 m，N=15 kW，2用1備。

2.2.2 細格柵及曝氣沉砂池

細格柵及曝氣沉砂池考慮合建，土建按遠期1.0萬m3/d的規模建設，設備按近期規模安裝。

（1）功能：細格柵截除污水中較小漂浮物，并通過曝氣沉砂池去除污水中粒徑≥0.2 mm的砂粒，將無機砂粒與有機物分離開，便于后續的生化處理。

（2）設計參數及主要設備：采用機械旋轉細格柵一道，每道寬0.8 m，柵條間隙5 mm，柵前水深1.0 m，過柵流速為0.8 m/s，配用電動機功率0.75 kW，遠期增加1道。設曝氣沉砂池兩座，近期1用1備，單池長度為9.3 m，寬度為2.2 m，有效水深為1.6 m。每座曝氣池配套羅茨風機一臺，風量為6.00 m3/min，風壓為29.4 kPa，功率P=5.5 kW。

沉砂池上設置橋式排砂機一臺，驅動功率P＝0.37 kW，配套提砂泵功率為2.2 kW，砂水混合物由提砂泵輸送至砂水分離器，功率為0.75 kW，分離后的干砂需外運，近期考慮安裝一套，遠期增加一套。

2.2.3 精細格柵

（1）功能：精細格柵用于攔截毛發和纖維狀物質，防止膜組件內泥漿積累，提高其過濾能力，從而保證膜池的穩定工作及出水水質。

（2）設計參數及主要設備：格柵渠寬2.0 m，網板孔徑1 mm，柵前水深1.0 m。精細格柵結構尺寸：L×B=16.8×12.00 m，H=5.00 m。采用內進流式網板格柵除污機2臺（1用1備），每道渠寬2.0 m，網板孔徑1 mm，配用電機功率2.05 kW。采用中、高壓水泵沖洗，中壓沖洗水泵2臺（1用1備）：Q=32 m3/h，H=80 m，N=11 kW，高壓沖洗水泵2臺（1用1備）：Q=1.8 m3/h，H=1 000 m，N=7.5 kW，配套管道及沖洗系統附件。每道格柵前后設手動渠道插板閘作檢修和切換用，共4套。設高排水型螺旋壓榨機2臺，功率N=2.2 kW。

2.2.4 水解酸化池

（1）功能：在大量水解細菌、酸化菌作用下將不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難以生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質，從而改善廢水的可生化性，為后續處理奠定良好的基礎[3]。

（2）設計參數：新建水解酸化池1座，近期處理規模為0.5萬m3/d；遠期增加1座，處理規模為0.5萬m3/d。設計土建尺寸：21.3×15.2×7.0 m，帶防腐的鋼筋砼結構；停留時間：6.0 h；有效池容：1 250 m3，有效水深：6.5 m，超高0.5 m；污泥回流比：150%

2.2.5 A/兩級AO+MBR池

2.2.5.1 A/兩級AO池

新建A/兩級AO池1座，處理規模為0.50萬m3/d，遠期增加1座。設厭氧段、一級缺氧段、一級好氧段、二級缺氧段、二級好氧段。

（1）功能：污水在A/兩級AO池中依次通過厭氧段、一級缺氧段、一級好氧段、二級缺氧段、二級好氧段，并且實現硝化混合液的內回流，從而去除污水中的大部分污染物因子。

（2）設計參數：處理規模為5 000 m3/d，設計進水總氮濃度為60 mg/L，出水總氮濃度≤20 mg/L；一級A/O去除總氮26 mg/L，二級A/O去除總氮14 mg/L；有效容積為3 823.69 m3，HRT=13.18 h，其中：厭氧段：凈空尺寸L×B×H=15.5×5.0×7.0 m，有效池容V1＝421.51 m3，HRT=2.00 h，有效水深6.1 m；一級缺氧段：凈空尺寸L×B×H=21.9×6.0×7.0 m，有效池容V2＝724.26 m3，HRT=3.48 h，有效水深6.0 m；一級好氧段：凈空尺寸L×B×H=23.8×11.25×7.0，有效池容V3＝1 448.98 m3，HRT=6.95 h，有效水深5.9 m；二級缺氧段：凈空尺寸L×B×H=9.0×10.25×7.0 m，有效池容V4＝493 m3，HRT=2.37 h，有效水深5.8 m；二級好氧段：凈空尺寸L×B×H=11.0×10.25×7.0 m，有效池容V5＝642 m3，HRT=3.08 h，有效水深5.7 m；混合液懸浮固體平均濃度：MLSS=5.0 g/L，MLVSS/MLSS=0.7；一級污泥回流比：50%～100%，一級硝化液回流比：200%～300%，二級污泥回流比：50%～100%，二級硝化液回流比：200%～300%；理論計算需氣量為55 m3/min，換算成氣水比為10.56：1。

（3）主要工程內容：設計土建尺寸L×B×H=37.0×23.3×7.0 m。立式圓盤攪拌器1臺，φ2500，功率N=3.5 kW。厭氧區潛水推流器2臺，φ1800，功率N=3.5 kW；一級缺氧池潛水推流器2臺，φ1800，功率N=4.5 kW；一級好氧池潛水推流器4臺，φ1 800，功率N=5.5 kW；二級缺氧池潛水推流器2臺，?1 800，功率N=4.5 kW；二級好氧池潛水推流器2臺，φ1 800，功率N=5.5 kW；一級硝化液回流泵：最大流量850 m3/h，N=2.5 kW，H=0.5 m，2臺（1用1備）；二級硝化液回流泵：最大流量850 m3/h，N=2.5 kW，H=0.5 m，2臺（1用1備）。

2.2.5.2 膜生物反應池

（1）功能：MBR膜池是利用膜對含泥污水進行過濾，實現泥水的分離，并強化系統的生化功能。通過膜截留反應池中的微生物，提高反應池中的污泥濃度，從而實現生化反應降解污染物的效果，同時由于膜具有較高的過濾功能，保障了出水的處理效率。

（2）設計參數：設計池數：1座3格；污泥濃度：5 000～8 000 mg/L；有效水深：3.65 m，有效容積：1 437.8 m3；膜片過濾孔徑：0.1～0.4 μm；曝氣量：7 L/（m2·min）；廊道數：3個，單廊道膜箱數：12個，總膜箱數量：36個，單個組件面積：400 m2，通量：18 L/m2·h，膜面積：14 400 m2，標準膜支1 152支，單支12.5 m2，組成36組4×8排列的膜堆。

（3）主要工程內容：膜生物反應池1座，設置36套PVDF平板軟片膜組器，膜池至好氧池回流污泥泵6臺，3用3備，流量為100 m3/h，揚程H=10 m，配電功率N=7.5 kW。

2.2.5.3 膜設備間

（1）功能：MBR膜設備間主要用于放置產水泵、清洗泵、剩余污泥泵、清洗加藥系統和其他輔助設備。

（2）設計參數：維護性清洗：0.01%～0.02%次氯酸鈉溶液，投加量：100 L/次；恢復性清洗：0.05%～0.1%次氯酸鈉溶液、1%檸檬酸溶液或者0.1%的NaOH溶液，投加量按有效容積計算。

（3）主要工程內容：膜設備間配置產水泵9臺，6用3備，單臺流量為90 m3/h，揚程為10 m，功率為7.5 kW。反洗泵2臺，1用1備，單臺流量為8 m3/h，揚程為10 m，功率為1.5 kW。空壓機2臺，1用1備，單臺流量為26.5 m3/min，壓力為0.46 kg，功率為11 kW。

2.2.6 反硝化深床濾池

（1）功能：用于去除污水中以懸浮狀態存在的各種雜質，包括懸浮物（SS）的物理過濾、磷酸鹽磷（PO4-P）的微絮凝化學除磷、硝基氮（NO3-N）的生物反硝化，從而提高了污水處理廠的出水水質，使出水SS達到一級A標準。

（2）設計參數：按遠期1.0萬噸/天，設計4格的濾池，設備按近期規模進行安裝。平面尺寸：長×寬=22.3×13.0 m。配有1套獨立的反沖洗水泵系統，共2臺（1用1備），采用1套反沖洗風機系統，共3臺（2用1備）以及潛水排污泵共2臺（1用1備）。

設計進水水質：TN≤20 mg/L，設計出水水質：TN≤10 mg/L。

反洗強度：單獨氣洗：歷時3～5 m i n，氣洗強度為25 L/m2·s；氣水聯合反沖洗：歷時5～20 min，氣洗強度為25 L/m2·s，水洗強度4.0 L/m2·s；單獨水沖洗強度：歷時5 min，沖洗強度為4.0 L/m2·s；反沖洗周期：24 h。

（3）主要設備參數：濾料3套，石英砂粒徑為2～3 mm，H=2.44 m，單組47.0 m2，不均勻系數1.4；反沖洗水泵（潛水泵），Q=283 m3/h，H=11 m，N=11 kW，2臺，1用1備，變頻；反沖廢水排水泵（潛水泵），Q=100 m3/h，H=10 m，N=5.5 kW，2臺，1用1備；管廊間排水泵，潛污泵，Q=10 m3/h，H=10，N=15 W，1臺；攪拌器：雙層槳式，槳葉直徑為700 mm，50～60 r/min，N=4 kW，2臺；空壓機：Q=0.5 m3/min，P=8 kg/cm2，N=5.5 kW，2臺，1用1備；羅茨風機：Q=31.6 m3/min，P=0.8 kg/cm2，N=75 kW，3臺，2用1備。

3 主要設計特點

（1）主體工藝采用A/兩級AO+MBR工藝，前置厭氧區，除磷效果更加理想，具有較高的脫氮除磷效果及耐沖擊能力強等特點[4]，所以可以保證污水處理系統高效、穩定地運行。同時，在采用MBR工藝對泥水進行分離時，不需要利用二沉池，也不需要混凝沉淀過濾等深度處理，而且污泥的濃度較高、占地面積較小。

（2）在A/兩級AO前設置水解酸化池，可以改善廢水的可生化性，從而為后續廢水的生化處理奠定良好基礎。

（3）在采用反硝化深床濾池深度處理工藝時，通過控制碳源的投加量，可以進一步去除廢水中的TP及TN，與此同時還可以避免廢水中COD、BOD超標的風險，從而保障出水可以穩定達標[5]。

4 結論

綜上所述，該污水處理廠采用的“水解酸化池+A/兩級AOMBR+反硝化深床濾池”工藝，具有處理效率高、運行穩定且占地面積小、自動化程度高等特點。目前該污水處理廠正在籌建中，隨著該污水處理廠的建成并投入運營，可以有效控制周邊水體的污染，從而進一步提升食品產業園區的投資環境。