某礦生活污水處理站提標改造主體工藝方案比選

梁勇威

摘 要：當前某礦生活污水處理站采用的是A2/O工藝。處理后的水質達到了一級A類標準，但尚未達到V類標準，且現有設備在采暖期處理效果不佳。結合某礦生活污水處理站處理工藝特點，本文對幾種常見的提標改造主體工藝進行了經濟、技術效果比較。結果表明：采用MBR工藝，僅利用現有二沉池進行MBR改造，增設鋁鹽除磷加藥設備，即可滿足當前的水質提標要求。對化學除磷工藝比選，計算結果表明，選用鋁鹽作為除磷藥劑較好。因此，本次水質提標方案選用的深度處理工藝為：MBR+鋁鹽除磷，這種方案處理后的成本較低，且出水滿足V類標準。

關鍵詞：提標改造;MBR;BAF;化學除磷

1 項目概述

某礦生活污水處理站規模35m3/h，采用的是A2/O工藝，通過厭氧區、缺氧區和好氧區的各種組合以及不同的混合液、污泥回流比來去除水中有機物、氮、磷等污染物的污水處理方法。本文測定了某礦區污水處理廠處理后的水中氨氮、化學需氧量、總磷含量，并對比參照水污染防治的相關規定，發現當前該生活污水處理站處理后水質達一級A類標準，未達地表水V類標準以及污水綜合排放標準（山西省地方標準）。此外，由于該系統有在線監控，應保證在極端條件下也能穩定運行，而現有設備在采暖期對氨氮等污染物的處理效果不佳，現需要針對該礦污水處理站進行提標改造。

由表格可發現，一級A類標準與V類標準的COD、氨氮、總磷標準不同，其他相同。因此為將水質由一級A類提升至V類標準水，需重點關注解決COD、氨氮和總磷含量的處理。

2 生活污水處理站工藝方案選擇

本文需要針對化學需氧量、氨氮、總磷三個指標，再利用現有的全部構筑物及相關條件進行水質提標設計。

目前常用的處理方法及工藝主要有：COD：活性炭吸附、臭氧氧化、芬頓反應。氨氮：MBR、MBBR、BAF以及設置深床濾池。總磷：生物除磷+混凝過濾、離子氣浮、磁混凝、深床濾池去除總磷。

本次提標方案擬對比化學除磷+MBR及化學除磷+BAF工藝兩種提升方案，通過其處理效果、效率、成本等多種因素進行方案比選。

2.1 主體工藝方案比選。

2.1.1 MBR工藝

近年來，高效、便捷、成本低廉的膜深度處理技術，在污水深度處理和污水回用中的作用日益增加。MBR工藝最早源于1969年Smith等人利用超濾膜進行的污水處理，后不斷發展，反滲透膜的優點很多，使用反滲透膜不僅能有效的對水中幾乎所有的溶解性固體和微生物進行去除，還可以將其生成的回收水直接用于工業和生活用水。

膜生物反應器是微濾、超濾膜分離技術和活性污泥工藝有機結合而成的。膜生物反應器這類近年來新出現的污水處理工藝的優點較多，可簡要總結為：出水水質好、結構緊湊、操作方便、節約設備和運行費用，并且其產泥率較低。在污水處理及回用中發揮著重要作用，對污染物的去除率較高，可達90%，出水濁度小于0.2NTU，有著較好的環境效益、經濟效益和社會效益。傳統污泥法存在污泥產量高、需要外加碳源、流程長等缺點，而MBR克服了這一缺點，將所有的微生物截留在反應器的濾膜內，膜的孔徑較小，可以實現SRT和HRT的單獨控制，便于反應器的靈活運行。

2.1.2 BAF工藝

BAF是一種新型生物膜法污水處理工藝，可以有效去除水中的N、P等污染物。曝氣生物濾池是近幾年才出現的一種，它采用生物氧化，同時還可以截留懸浮固體。

BAF的濾料層可以去除水中溶解狀態的污染性有機物，這是通過其附著的生物進行加工處理的。污水通過濾料層后，將凈化的水向下游流出，產生的沉淀污泥留在濾料層內。濾池結構較為簡單且靈活多變，其中上部是厚度3m左右的填料層。底部設置了兩部分，一部分用于排放污泥，另一部分則是出水口。此外，在濾床上方有混凝土擋板。填料層底部與濾池底部為反沖洗時的填料預留了一點空間。

填料層分為上部好氧區、下部缺氧區兩個區。高度可以根據水質、處理目的、標準和要求的不同改變，相應的好氧區、厭氧區所占比例也發生變化。

2.2 方案比選

2.2.1 MBR工藝

對于MBR工藝，在處理污水時有以下特點：

①其對懸浮固體、有機物的去除效率較高，出水水質好，此外還可以去除水中的細菌、病毒等，出水可直接回用;

②其實現了反應器的完全分離，使得微生物可以留在反應器內，便于反應的控制;

③其有利于生長速率較為緩慢的微生物如厭氧氨氧化細菌、古菌等進行增殖，便于提高對于污染物的處理效率。四是產泥量低，污染少，處理簡單，不需要設置二沉池。

2.2.2 BAF工藝

對于BAF工藝，其特點一是最大容積負荷高，是常規活性污泥法的10倍左右。二是出水水質穩定，抗沖擊能力強。三是濾池恢復啟動較快，其附著的微生物活性可以保持一段時間。

2.2.3 MAR與BAF工藝對比

表2工藝選擇對比表中詳細列舉了曝氣生物濾池和膜反應生物器的優缺點。

結合本生活污水處理站原處理工藝及處理后的水質特點可得：BAF系統需建增設BAF濾池及混凝沉淀池，增加廠房。若采用MBR工藝，僅利用現有二沉池進行MBR改造，增設鋁鹽除磷加藥設備，即可滿足當前的水質提標要求。采用MBR工藝處理污水的成本低于BAF工藝，且MBR工藝處理效率高、占地面積少、后期維護方便，且采暖期處理氨氮效果與非采暖期相近。

2.3 化學除磷工藝比選

化學除磷可以選用金屬鹽和氫氧化鈣，利用了高價金屬離子與污水中的P離子結合可以生成沉淀的原理，進而去除水中的磷。為降低成本，使用溶液和懸浮液狀態的三價鐵鹽和三價鋁去除污水中的磷。

本次方案化學除磷擬對鋁鹽和鐵鹽作為比選對象。反應過程如下：

Al3++PO43-→AlPO4↓

Fe3++PO43-→FePO4↓

由上述反應過程可知，要想去除1mol（31g）P至少需要1mol（56g）Fe/1mol（27g）Al，同理，去除1gP至少需要1.8g的Fe/0.9g的Al。

因此，本次水質提標方案中化學除磷擬選用鋁鹽作為除磷藥劑的選擇。

2.4 提標方案確定

經過比選，最終方案確定選用的深度處理工藝為：在原有A2/O的基礎上增加MBR+鋁鹽除磷，提標后工藝流程如圖1所示。

機械格柵首先發揮作用，過濾處理掉廢水中的大顆粒污染物，隨后進入調節池內進行水質調節，此時壓濾液也會進入。隨后在提升泵作用下混合后的水進入到AAO生化池當中。

廢水首先進入厭氧區內，進行厭氧分解，降解大的有機污染物質，轉化為小的易于降解的有機污染物質。與膜池回流回來的混合液共同進入缺氧池，提供炭源以方便硝態氮進行反硝化，同時降解一部分有機污染物質，減輕好氧區的處理負荷。好氧菌分解水中的有機物，在好氧池中氨氮被氧化為硝態氮，從而去除氮。隨后，廢水進入二沉池，與PAC、PAM充分混合反應，使得泥水分離、去除總磷。出水自流進入MBR池。在MBR池內在污泥中高濃度好氧性菌群的作用下，通過這一過程，大分子有機污染物降解為小分子有機物，硝態氮被轉化為氮氣，總氮的含量降低，并得到較為穩定的無機物--氮氣（N2）。

MBR膜區內的水經抽吸泵抽出后，與PAC在管道混合器內充分混合進入速沉池，除磷后的出水經消毒后達標排入清水池。系統內剩余的污泥以及含磷污泥排入污泥池，經壓濾機壓榨處理后壓濾液自流回調節池，進入系統再處理。壓榨后的剩余污泥定期運送出去。

3 結論

結合某礦生活污水處理站處理工藝及處理后的水質特點分析，對各種提標改造主體工藝進行了經濟技術比較。結果表明，在原有A2/O的基礎上選用MBR+鋁鹽除磷為深度處理工藝，能夠降低提標建設成本，提高采暖期污染物處理效率和效果，同時使出水滿足V類標準。

參考文獻：

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