污水處理工藝整治小體量黑臭水體方法探索

孫中瑞，張東林，孫國昌

1.連云港市金河水利工程建設監理有限公司；2.連云港市連云區農業農村局

改革開放以來，我國經濟取得了快速發展，但伴隨著經濟發展也造成了一定的環境污染，不少水清岸綠的河道變成了黑臭河道，嚴重影響人民群眾的生活質量，2015年4月，國務院發布《水污染防治行動計劃》（以下簡稱“水十條”），其中重點工作之一就是城市黑臭水體治理，引發業內聚焦。2015年8月，住建設部、環保部發布《城市黑臭水體整治工作指南》，江蘇省立即制訂黑臭水體整治方案，力爭5年內消除黑臭水體（2016-2020）。

連云港區是連云港市“三大城區”之一，它位于最東端的對外開放城市連云港，是新亞歐大陸橋東端的起點，是主要的樞紐港，連云區轄7個街道、1個鎮、3個鄉、1個經濟開發區，總面積766.44平方公里，總人口25萬人。隨著經濟的快速發展，污水量日益增加，部分老舊小區、山丘區居民部分污水不能納入市政管網而通過區內的十幾條澗溝直排，致使連云區城區澗溝及其下游河道大部分為黑臭水體，整體水環境不容樂觀。牛黃澗、石門澗就是連云區水環境的一個縮影，兩條澗溝主要承擔城區段的生活污水排放，嚴重影響了當地百姓生產生活，治理迫在眉睫。

一、治理方案

目前污水治理主要模式為通過鋪設污水管網，將污水收集運輸至遠離人群的偏遠地區集中處理，該方式工程量大、周期長、造價高，且管網后續維護難度大，不易持續，泄露嚴重，易造成水體污染。而對于鄉鎮、農村小體量污水，由于水量較少，專門建設污水處理站處理量不足、效益較差，鋪設管網送至已有污水處理廠又線路太長，不太現實，對這種情況可采用分布式處理即FMBR污水處理工藝，污水就近收集、就近處理、就近回用，取消污水管網建設，既可以節省綜合投資，又能縮短建設周期，快速達到治理目的，同時還可以減少管網泄露帶來的環境污染。

分布模式對技術的要求很高，必須同時具備以下三大關鍵點：

（1）無人值守。分布式污水處理設施點多面廣，為保證所有污水處理設施的穩定運行，應減少人為因素對工藝設施的影響，技術需滿足在無人值守的條件下穩定運行，維護頻度應低于每2個月一次。

（2）環境友好、占地小。污水處理要臨近生活區建設，不能影響居民生活，即基本不需排泥、不加藥、占地小。

（3）水質優秀。為提升水環境質量，技術需滿足將正常生活污水處理至一般指標達一級A或B，黑臭主要特征指標達地表三、四類。

經方案比選，連云區決定采用“兼氧FMBR”膜生物反應器技術，在石門澗建設1000T/D、牛黃澗建設500T/D的生活污水處理站，截斷污染源頭，補充下游活水水源，就近處理、就近排放。

二、工藝流程

FMBR污水處理工藝是一項先進工藝，采用兼氧FMBR膜技術污水處理器進行小體量污水處理，具有能耗低、占地小、有機污泥近“零”排放、污水資源化等顯著特點。該處理器應用了能夠同步處理污水、污泥的復合菌群及控制條件，適用于生活污水、養殖廢水以及其他有機污水的治理，可實現污水處理的穩定達標。其處理工藝如下：

兼氧FMBR處理工藝通過在系統內部形成較高濃度的污泥，使得有機物在兼性菌的作用下降解，各污染物的去除原理如圖1。

圖1 兼氧FMBR工藝各污染物去除原理示意圖

兼氧FMBR工藝對CODcr的去除：兼性厭氧微生物在有氧的條件下，逐漸將廢水中的大分子有機污染物分解為小分子有機物，最終氧化分解為二氧化碳和水等穩定的無機物。

兼氧FMBR工藝對氮的去除：在兼氧FMBR處理系統中，有以下兩種途徑完成對氮的去除：硝化—反硝化法、短程硝化—反硝化法，對氮的去除效果好。

兼氧FMBR工藝對SS的去除：由于兼氧FMBR技術中膜的高效分離作用，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近于零。

同時處理污水污泥（接近“零”有機污泥排放）：當兼性FMBR技術使用低F/M比時，生化系統中的污泥處于高內呼吸階段，系統中的新有機物在兼性厭氧菌中，在此程序下，最終從內源呼吸代謝為二氧化碳、水和少量無機鹽，實現有機污泥近零排放。

處理工藝流程：生活污水→格柵池（柵渣外運）→集水池→FMBR膜技術污水處理器→出水池→達標排放

生活污水經管道收集至污水處理站格柵池，用以截留懸浮物及漂浮物，減少后續設備的磨損以及管道的堵塞，保護設備及管道系統。格柵池出水進入集水池中，在集水池內進行均質均量調節后，集水池內污水由提升泵提升至FMBR膜技術污水處理器。

FMBR膜技術污水處理器內培養有大量兼性菌，污水中的有機物降解主要依靠兼性菌新陳代謝作用將大分子有機污染物逐步降解為小分子有機物，最終氧化分解為二氧化碳和水等穩定的無機物質。同時由于兼性菌的生成不需要溶解氧的保證，所以降低了動力消耗。系統曝氣的主要作用是對膜絲進行沖刷、震蕩，同時產生的溶解氧正好被用來氧化部分小分子有機物和維持出水的溶解氧值，保證FMBR膜技術污水處理器中的微生物新陳代謝正常進行。

FMBR膜技術污水處理器利用微生物“內部”的循環作用保持有機污泥近“零”排放。處理后的污水通過膜的過濾作用可以完全做到“固液分離”，從而保證污水中的各類污染物通過膜的過濾作用得到進一步去除，保證了出水水質。

FMBR膜技術污水處理器出水進入出水池內，最終出水達標排放。

三、治理效果

石門澗1000T/D項目采用兩臺兼氧FMBR膜生物反應器，項目于2018年5月24日正式開始土建施工，同年9月底現場安裝完成，同時開始生產運行。整個廠區占地約600平方米，較比傳統工藝節省1/3占地，工程投資約450萬元。

牛黃澗污水處理站建設規模為500T/D，采用了金達萊兼氧FMBR膜技術污水處理工藝，于2018年5月9日運抵現場，連夜安裝，隔日運行出水，6月22日污水處理站土建部分開始施工，于9月25日基本完工，設備進行現場安裝，并于同年10月8日正式生產運行，工程投資約240萬元。

連云區區采用的兼氧膜生物反應器技術是一項非常符合分布治理模式、國際領先的實用技術，它具有以下特點：

先進性—技術領先，程序集約，靈活組合。

實用性—智能控制，運行可靠，維護簡單，無人值守。

安全性—日常運行不外排有機剩余污泥、無異味，環境友好。

經濟性—用地節省，配套管網少，高效低耗。

經檢測，兼氧FMBR膜技術污水處理器出水水質均達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準（見表1）。

表1 水樣檢測數據 石門澗（牛黃澗）單位：mg/L

除了技術實用、一次性投資較少之外，運行費用也是影響污水處理站能否長期連續穩定運行的主要因素，它主要包括人工成本、藥劑成本、污泥處置成本、電耗成本等。FMBR技術全自動運行，且聯合遠程監控及4S管理，現場無需專人值守，基本實現零人工成本；日常運行基本不加藥，基本實現零藥劑成本；運行中不外排有機污泥，基本實現零污泥處置成本；耗電約為0.5度/噸水，折合污水處理電費約0.3元/噸水（按電費0.6元/度），處理費用遠低于集中式污水處理站。

四、結束語

實踐證明，FMBR分布模式避免了傳統集中模式的弊端，污水處理就近處理，大大縮短了建設周期，也避免了因輸送干管泄漏帶來的水體污染問題，大大提高了治污效率。處理后出水就近回用或補給地表水，引水變活，實現水環境的標本兼治。此外，綜合運行成本近零，完全解決了污水處理站的后期運行費用問題，保證了其連續穩定運行。整個項目治污高效、低碳環保，非常適合我國鄉鎮村污水處理、新區污水處理及黑臭水體的治理，建議大力推廣復制。