混凝—兩級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A/O-MBR工藝處理生活污水，處理規模1000 m3 /d。工程總投資178.2萬，運行費用0.701元/m3。工程運行監測結果表明，該工藝對生活污水處理效果良好，系統運行穩定，具有較強的耐沖擊負荷能力，最終出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》的一級A標準。

關鍵詞：生活污水；A/O；深度處理；MBR；紫外線消毒

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著我國城鎮化建設的飛速發展，人們在生活中對水的用量也隨著增加，導致我國原本就是一個水資源貧乏的國家，其水資源短缺問題日發嚴峻[1]。城鎮生活污水主要是由廚房污水、廁所污水兩部分構成的，使得污水中含有大量的尿素、蛋白質、纖維素等污染[2-3]。截止到2015年，我國建設城鎮污水處理廠共4000余座，污水處理量可達1.65億m3/d，但其中出水水質可達一級A項目僅有1000個，生活污水日處理量不到4000萬m3。隨著我國“十二五”節能減排目標的實施推進，我國對自然水體保護的不斷重視，導致了城市污水處理廠出水水質的標準水平進行了提高，《城鎮污水處理廠污染物排放標準》規定，城鎮污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時，執行一級 A 標準[4]。為滿足污水排放滿足日益嚴格的環保條例，某城鎮建設新城區新建一套城鎮污水處理廠，采用混凝-兩級A/O-MBR工藝進行深度處理，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《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準的要求并部分回用于市政道路保潔。項目于2015年7月開始建設，2016年5月進行調試運行，運行至今的結果表明，該套處理設施能有效去除COD及良好的脫氮除磷效果，出水水質穩定[1]。

1 污水水量水質和處理要求

根據當前該城鎮實際情況和城市發展，有機結合污水處理廠收集范圍人數，該縣政府決定投資建設一座污水日處理量達到1000 m3的生活污水處理廠，進、出水水質見表1，設計出水指標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB19818-2002）》一級A標準。

2 工藝設計及主要構筑物

2.1 工藝設計

采用混凝沉淀工藝對污水進行預處理，通過所投加的絮凝劑產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，可保證后續的深度生化處理的穩定運行[5]。兩級A/O工藝處理生活污水，具有耐沖擊負荷、可達到脫氮除磷效果好等優點；膜生物反應器（MBR）將活性污泥技術與膜分離技術具有的優點有機融合，大幅度提高了其耐沖擊負荷，保障了出水水質穩定并且方便操作控制，兩級A/O-MBR結合工藝，優化了處理流程，實現了對生活污水中有機碳的高效去除和良好的脫氮除磷效果，工藝流程見圖1。

該城鎮生活污水經市政排水管網收集后，經過自清洗過濾器去除污水中含有大塊懸浮顆粒、毛發纖維類及漂浮狀固體廢物后進入集水池后，通過泵將水提升打入混凝沉淀池，并將混凝劑（PAM）投加至混凝區域，利用混凝劑的團聚和吸附效果去除對污水中微小顆粒和膠體微團。混凝池處理后的水自流入一級A/O、二級A/O池，利用兩級缺氧和好氧環境條件的串聯變化強化了生物脫氮除磷效果并去除部分有機物。兩級A/O 工藝設回流泵，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，以保證脫氮工藝穩定運行，出水再經MBR池進行COD降解深化處理。利用高效UV殺菌燈對膜池出水進行消毒后，進入清水池部分出水用于MBR池的反沖洗、膜組件及濾布沖洗。混凝沉淀池污泥、兩級A/O池及MBR池的剩余污泥產生的污泥進入污泥池，脫水處理后的污泥送至填埋廠進行衛生填埋[2-4]。

2.2 主構筑物及設備

2.2.1 集水池

采用地下式鋼砼結構，內壁防腐。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臺提升泵，1用1備，提升泵流量為43 m3/h，揚程17 m，功率4.0 kW。配置一臺液位計，合理控制運行過程中集水池的液位，始終維持池水深達到0.6m以上，防止提升泵空轉，進而保護設備使用壽命。

2.2.2 混凝沉淀池

混凝沉淀池整體采用地上式鋼砼結構。混凝區為多廊道翻流混合結構，保證投加藥劑與污水的充分混合。混凝區HRT為1.0 h，有效容積為50m3。，尺寸為8.0 m×2.0 m×4.0 m。沉淀區采用斜板沉淀排泥，設計參數為：HRT為2.0h有效容積為，尺寸為8.0m×5.0 m×4.0 m，水力負荷率為1.04 m3 /（ m2·h） 。混凝區設置2套加藥系統，包括2臺PAM加藥泵和2個藥劑桶，一臺加堿機；沉淀區設置1臺單管道排污泵[5]。

2.2.3 一級A/O池

一級 A/O 池中包括一級缺氧池和一級好氧池，采用半地埋式鋼筋混凝土結構，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A池中安裝潛流推進器和潛水攪拌器，增加活性污泥與污水接觸效率，促進脫氮效果；一級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O池內均勻鋪設長度1000m直徑60mm/根的微孔式曝氣管240根，利用鼓風機將壓縮空氣通入池底，通氣量為360m3/h，保障一級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A/O池

二級 A/O 池中包括二級缺氧池和二級好氧池，采用半地埋式鋼筋混凝土結構，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A池中同樣配置潛流推進器和潛水攪拌器，保證泥水混合均勻；二級O池末端的混合液以100%的回流比回流至二級A池的前段，深化提升工藝對脫氮處理效果。二級O池內鋪設一級O池中同型號的微孔式曝氣管80根，利用鼓風機將壓縮空氣通入池底，通氣量為120m3/h，保障二級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構，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，進而減小兩端對膜的縱向拉力，并配套出水、反洗。設置兩個廊道，共8組膜，每組膜面積1590m2 （ 25m2 /片* 64片） 。利用鼓風曝氣機從膜單元曝氣，配置變頻器保證曝氣量的自能調整并減少了污泥在MBR池底部的沉積。由PLC 自動控制系統進行恒定水位、抽吸泵和反沖洗水泵的連鎖控制，為保證膜系統過濾性能的穩定，抽停時間分別設置為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構，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，確保出水水質衛生。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。清水池暫時貯存MBR的出水。清水池為MBR的反沖洗用水提供了水源，同時也為日后污水廠優化提升工藝拓展提供了中間儲水池。

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構，利用重力濃縮連續式操作。池體總尺寸為2m×3m×5.5m，有效水深為5m，有效容積為20m3。配套設備：2臺（1備1用）螺桿泵，Q=5m3/h，P=0.6 MPa，N=3.0 kW。1 臺廂式壓濾機，過濾面積為30m2，N = 3.0 kW。

3 調試運行情況

3.1 調試情況

該污水處理廠從2016年5月開始調試，大約經過60天完成各反應池的啟動調試。調試的范圍主要包括混凝沉淀池和兩級A/O系統。

3.1.1 混凝沉淀池

通過加藥泵向池中混凝區投加混凝劑（PAM）和摩爾濃度為0.25mol/L的NaOH溶液，根據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 值達到7.0～ 8.0之間并且混凝沉淀時絮凝效果良好。每日需排泥一次，當處理水量和去除效果達到設計要求時，即完成調試。

3.1.2 兩級A/O系統

一級和二級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%。控制整個兩級A/O系統調試階段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A/O池硝化液回流比為200%，二級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天后穩定在25%～29%，污泥生長良好并伴有大量菌膠團， MLSS 穩定在3500mg /L。歷經近兩個月，活性污泥馴化基完成，兩級A/O系統啟動成功。

3.2 穩定運行效果

該工程各反應器啟動成功后，投入運行后，對進、出水水質中的COD、NH3-N和SS含量進行了為期一個月的監測，結果見圖2。

由圖2可知，進水水質中COD和SS濃度隨高但數值較為穩定，經過混凝、兩級A/O和MBR工藝處理后，出水穩定。整個組合工藝對COD 的去除率維持在91% 的高水平（圖2（a）），對SS去除率>95%（圖2（b））。說明該處理系統中MBR所具備的高效截留特性，使得水、泥分離，截留小分子物質及膠體微團，進而提高了出水水質。雖然原水中NH3-N數值波動較大（17.2～34.4 mg /L），但整套工藝的除NH3-N效果良好，出水水質中濃度NH3-N穩定在5 mg /L以下（圖2（c））。證明該套組合工藝抗沖擊負荷能力較強，兩級A/O工藝不但能夠去除高負荷COD，還可通過前置反硝化，將硝化液回流至A池進水端，串聯深化處理，使得整套系統維持高效的脫氮效果。最終出水各項指標均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB19818-2002）》一級A標準。

4 經濟分析

該城鎮污水處理廠污水日處理量為1000 m3，總投資178.2萬元，其中設備費用86.4萬元，土建費用68.5萬元，其他費用（設計、安裝、調試等）計23.1萬元。根據運行統計，電耗費約為0.511元/m3，藥劑費約為0.13元/m3，人工費約為0.06元/m3，運行費用合計0.701元/m3（不含設備折舊費）。

5 結論

針對某城鎮擴建新城區中產生的1000m3/d生活污水。采用混凝-兩級A/O-MBR工藝對生活污水進行深度處理。該工藝運行穩定，處理效果好，具有較強的抗沖擊負荷能力，出水水質各項指標中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《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB19818-2002）》一級A標準，處理成本約0.701元/m3。

參考文獻

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[5]徐麗，洪波.混凝沉淀/臭氧/接觸氧化工藝處理制藥廢水[J].中國給水排水，2014，30（22）：146-148.

收稿日期：2018-04-14

作者簡介：左燕君（1982-），女，工程師，現就職于江西省環境監測中心站。