AAO+MBR工藝用于城鎮污水處理廠的提標

文_牛慧玲 王卓藝 黃守斌 北京國環清華環境工程設計研究院有限公司

1 項目背景

赤峰市錦山城鎮排水體制合流制排水，原有污水處理廠1座，設計規模2×104m3/d，占地80畝，采用活性污泥法+人工濕地處理工藝，處理后排水達到二級標準后直接排河。隨著城區北擴廠區將處于未來城區北部的核心位置。由于該處理廠占地面積大，且冬季處理效果較難保證，綜合考慮其對周圍環境影響，規劃將污水處理廠遷至城區北部遠景用地的邊緣，項目規模2×104m3/d，占地面積62.9畝。新廠建成后將現狀廠區作為城市建設用地進行開發，改善其周圍地段的環境質量。在新污水處理廠內設污水再生利用設施，再生水用作城市的市政綠化用水、景觀用水等。處理后污水應達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準。

2 設計進水、出水水質

設計以原污水廠近兩年實測數據為基礎，考慮原城鎮排水為雨污合流，進水污染物濃度較低，隨著排水體制的過渡，本次工程進水污染物濃度將高于原有污水廠進水水質。同時參考項目周邊城鎮生活污水處理廠實際進水水質。進、出水水質如表1所示。

表1 污水廠設計進、出水水質 /(mg/L)

根據進出水水質，所選擇的工藝流程不僅要對COD、BOD5、SS有較高的去除率，而且需要滿足TN、TP的去除需求。

3 工藝設計

考慮到出水水質要求，工藝應具有一定的抗沖擊負荷能力。膜生物反應器（MBR）工藝具有污泥濃高、排泥少、占地省、出水水質好等優點，被應用于國內外多個新建及改造污水處理廠中。工程選取脫氮效果較好的AAO+MBR工藝，具有出水水質好，占地面積小，剩余污泥產量低，抗沖擊負荷能力強，方便操作管理等優點。

為避免曝氣后含氧量高的混合液影響前端脫氮效果，生化處理采用三段回流。膜池混合液回流至好氧區前端，回流比為500%；好氧區混合液回流至缺氧區，回流比為400%；缺氧區末端的反硝化液回流至厭氧區，回流比為200%。膜池混合液因膜擦洗溶解氧含量高，回流到好氧池，可以對好氧池起到補氧作用，使溶解氧得到充分利用，降低好氧池曝氣供風量，減少能耗，避免了膜池硝化液直接回流。

對于TP的去除僅依靠生化除磷較難達標，設計在AAO出水渠道內投加PAC（堿式氯化鋁，純度11%）作為附加化學除磷藥劑。出水消毒采用次氯酸鈉消毒。

污水處理廠污泥含水率需小于60%才能進入生活垃圾填埋場填埋處置。本工程污泥進行濃縮后，采用板框壓濾機進行污泥脫水。污水處理廠工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

（1）粗格柵和進水泵房

粗格柵和污水提升泵房合建，設計規模4×104m3/d，總變化系數為1.41；設備按照近期2×104m3/d配置，總變化系數為1.49。粗格柵渠2組，寬度1.0m，深度7.8m。設置粗格柵2臺，柵寬0.9m，柵距20mm，安裝角度65°；進水泵房安裝3臺潛污泵，2用1備，其中1臺變頻，單臺流量625m3/ h，揚程6m，功率45kW，預留2臺泵位。

應用R語言，使用fpc算法包，根據我國區域高技術產業技術創新Malmquist指數及其分解數據，選取離差平方和法進行聚類，將我國區域高技術產業創新效率水平分為3類，見圖2（圖中橫軸數字表示30個省級行政區域，順序與表4一致）。

（2）細格柵間、曝氣沉砂池及膜格柵

細格柵、曝氣沉砂池與膜格柵合建，考慮內蒙冬季寒冷，細格柵、膜格柵和砂水分離器設置在室內。曝氣沉砂池泥砂分離效果好且穩定，受流量變化的影響較小，比較適合寒冷地區。膜格柵采用內進流式網板格柵，內進流式網板格柵具有超高的污物捕獲率（尤其對纖維、毛發、雜草等），能對MBR膜絲起到很好的保護。

細格柵1座分2組，單渠寬1.20m，柵前水深1.50m，安裝角度60°，柵條間隙2mm。在細格柵前后設渠道閘門，以便于設備檢修。

曝氣沉砂池2座，沉砂池設計流量：833m3/h，停留時間：10min，設置單槽橋式排砂機和砂水分離器各1臺。

膜格柵1座分2組，采用柵條間隙1mm的內進流式網板膜格柵2臺，設置高排水螺旋壓榨機1臺。膜格柵單渠寬1.6m，網板寬度2000mm，柵條間隙1mm，柵前水深2m。

（3）AAO+MBR生化組合池

厭氧池：有效水深6.1m，水力停留時間1.5h，污泥濃度4.5g/L，混合液回流比為200%。

缺氧池：有效水深6.0m，水力停留時間4.7h，污泥濃度6.7g/L，混合液回流比為400%。

好氧池：有效水深6.0m，水力停留時間4.1h，污泥濃度8.3g/L，混合液回流比為500%。

供氣量88m3/min，好氧池+膜池污泥齡：16.8d。

膜池共設4個廊道，每個廊道6個膜箱，預留2個備用位置。單廊道進出水設手電兩用閘板閥，出水設置調節堰。膜池有效水深3.6m，水力停留時間1.1h，污泥濃度10g/L，膜箱平均產水量1250m3/d，設計通量16.5L/(m2·h)，膜吹掃風量為116m3/min。

MBR設備間設有產水泵、在線清洗泵、剩余污泥泵、次氯酸鈉、檸檬酸、PAC等藥劑制備投加裝置。

（4）接觸消毒池、回用水池及泵房

接觸消毒池水力停留時間0.52h，消毒劑采用次氯酸鈉。回用水池水力停留時間2.1h。接觸池出水通過回用水泵為場內提供藥劑制備生產用水、廠區內道路澆灑及綠化用水；同時可通過中水泵為城區提供市政綠化用水、景觀用水。

（5）污泥處理

脫水機房按4×104m3/d設計，設備按近期2×104m3/d配置。進入脫水機房污泥量3335kg/d，含水率99.2%，濃縮脫水后含水率60%。設2臺板框壓濾機（近期1臺），過濾面積200m2；石灰投加量：8%絕干污泥；FeCl3投加量：5%絕干污泥。

4 運行效果

工程自2017年完成至今已運行2年多， 處理效果良好，出水水質優于設計標準。2019年1～11月實際運行出水水質如表2所示。

表2 2019年污水廠出水水質 /(mg/L)

出水隨季節性波動，冬季水溫＜12°C時，生化系統消化作用受到抑制，提高泥濃度，膜池污泥濃度12000mg/L，增加曝氣量，好氧池末端DO＞4.0。其他月份溫度適宜，膜池污泥濃度6000～9000mg/L。

膜系統定期清洗，化學反洗平均每周反洗1次（水洗+NaClO反洗）。離線清洗半年1次（水洗+檸檬酸酸洗+NaClO堿洗）。

5 結語

AAO+MBR工藝在提標改造中具有出水水質好，占地面積小，剩余污泥產量低，抗沖擊負荷能力強，方便操作管理等優點，應用于污水處理具有獨特優勢。項目運行2年多， 處理效果良好。

生化處理采用三段回流，避免曝氣后含氧量高的混合液影響前端脫氮效果。膜池回流到好氧池，使溶解氧得到充分利用，降低好氧池曝氣風量。在保證出水達標的同時，生化池建議采用精準曝氣系統，控制膜系統擦洗風量和好氧池曝氣風量，進而有效降低能耗。