地下式MBBR+工藝處理調蓄雨污水的設計與運行效果

文_王大輝 中建環能科技股份有限公司

南京南河是區域主要排澇通道、主城生態補水體系中的骨干河流，全長9.3km，2016年建設4座初雨調蓄池，均設污水處理系統。本工程為其中2座調蓄池的污水處理系統，總規模為2×2000m3/d，受環境影響，建設用地緊張，空間有限，采用以MBBR為主體工藝處理。

1 工程概況

1.1 調蓄池簡介

本工程為在原有2座已建調蓄池基礎上分別設計一套污水處理系統，處理截流的初雨和溢流污水，達標后排入南河。

1#調蓄池有效容積為6900m3，2#調蓄池有效容積為6500m3。2套調蓄池均分2層，負二層為調蓄池，負一層為預留污水處理系統等。1#調蓄池負一層平面尺寸為28×27m，凈高3.92m，柱距4.55～6.88m。2#調蓄池負一層平面尺寸為72.3m×(6.3-19.1)m，凈高4.15m，柱距為6.5m。調蓄池進水口設回轉格柵,池底設2臺智能噴射器；另設應急排水泵1臺，臭氣經收集至等離子除臭設備處理。

1.2 處理水量

本工程雨天工況下總處理量為4000m3/d，1#和2#調蓄池設計總處理量均為2000m3/d。晴天工況總處理量為1800m3/d，1#和2#調蓄池設計總處理量分別為1000m3/d和為800m3/d。

1.3 水質目標

出水達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類水標準后外排。具體出水指標如表1。

表1 設計出水指標

2 工程設計

2.1 進水水質確定

初雨水質由于受地區開發情況、降雨特點和管網系統等，其水質變化較大。本工程原設計無進水水質標準。

經調研，上海市政設計院設計的5座調蓄池，其進水水質如表2。

表2 上海市政院設計5座調蓄池實測進水水質

同時，國內部分城市初期雨水水質如表3。

表3 國內部分城市初期雨水水質

濰坊市虞河下游調蓄池平均進水COD約110mg/L。通過現場實測進水，1#調蓄池進水水質為COD：79mg/L，氨氮：13.2mg/L，總磷：1.55mg/L。

基于以上分析，考慮地區差異和項目特點，本工程設計進水水質如表4。

表4 設計進水指標

2.2 工藝路線設計

本工程設計從調蓄池底部取水，由于調蓄池底部沉積有泥砂，須預處理，針對本工程地下有限空間和面積的情況下，選擇旋流除砂配套砂水分離器。對于本工程高標準出水要求，COD采取生化法去除，TP和SS采取物化方法去除。

在眾多污水處理站生化工藝中以MBR、MBBR和接觸氧化工藝應用最多，MBR由于設備高度無法檢修、接觸氧化占地面積較大等因素不適用于本工程。物化處理工藝中以磁混凝沉淀、高效沉淀、氣浮、混凝沉淀等應用最多，磁混凝沉淀和高效沉淀由于設備高度限制、混凝沉淀占地面積大等因素不適用于本工程。污泥處理采用一體化疊螺機處理。因此本工程處理工藝為：旋流除砂+一體化MBBR+氣浮機，具體工藝流程如圖1所示。

2.3 預處理設計

本工程預處理為為旋流除砂及配套砂水分離和提籃格柵，旋流除砂器型號為XCS180，設備直徑Φ1800mm，設備總高3200mm；砂水分離器型號為SF260，處理能力5～12L/s，螺旋傾角25°，設備總長4720mm，總高2680mm。采用提砂泵，Q=15m3/h，H=3m。

為節省空間，提籃格柵設置于MBBR池進水口，尺寸為500×500×1000mm，柵隙10mm。

2.4 一體化MBBR池設計

根據出水指標，本工程出水未考核TN，因此未設計反硝化區。

1#調蓄池MBBR設備尺寸為19.48×12.5×2.7m，對于池中立柱采用環形包裹方式，有效水深2.2m，設計水利停留時間6.4h。池體共分6格，每格之間設置填料攔截裝置，采用不銹鋼網格，高度為2.2m，寬度0.8m。污泥負荷為0.16kgBOD5/(kgMLSS.d)，氨氮負荷為0.036kgNH4-N/(kgMLSS.d)。

2#調 蓄 池MBBR設 備尺寸為20.5×5.6×2.7m和17.95×5.25×2.7m，池內有效水深2.3m，設計水利停留時間5.77h。每個池體共分3格，填料攔截裝置同1#MBBR設備。污泥負荷為0.19kgBOD5/(kgMLSS.d)，氨氮負荷為0.041kgNH4-N/(kgMLSS.d)。

為達到良好的流化狀態，懸浮填料的填充率應＜70%，實際工程應用，好氧懸浮載體填充率一般在20%～60%，本工程懸浮填料填充率30%，有效比表面積為620m2/m3。

2.5 曝氣系統設計

在曝氣作用下，水流紊流程度與無懸浮載體時相比更大，氧的傳遞效率提高，氧的利用率也提高，由于本工程受高度限制，為提高曝氣充氧效率和保證載體填料在池中良好的流化狀態，曝氣裝置采用曝氣盤形式，曝氣盤尺寸為Φ215mm，1#調蓄池曝氣盤共780個，2#調蓄池曝氣盤共660個。采用回轉風機，2套MBBR池均采用5臺風機，4用1備，Q=5m3/min，H=4m。

2.6 沉淀池設計

MBBR系統中，除載體上附著生物膜，載體之間相互碰撞和水力剪切引起生物膜的脫落，因而還有懸浮態的生物膜，本工程在MBBR池后端設置斜板沉淀池。

1#調蓄池中沉淀池尺寸為8.0×5.5×2.7m，設計表面負荷1.89m3/m2·h，2#調蓄池中沉淀池尺寸為8.5×4.0×2.7m，設計表面負荷2.45m3/m2·h。沉淀池底部采用穿孔排泥方式，設置污泥回流泵2臺，1用1備，Q=25m3/h，H=14m；并設置反沖洗水泵1臺，用于沉淀池斜板反沖洗，Q=25m3/h，H=25m。

2.7 一體化氣浮機設計

氣浮機采用溶氣氣浮，其尺寸為：6.2×3.5×2.1m，加壓泵參數：Q=30m3/h，H=50m，表面負荷5.4m3/(m2·h)。PAC計量泵2臺，1用1備，Q=50L/h。PAM計量泵2臺，1用1備，Q=170L/h。

2.8 清水池和出水泵

由于氣浮機出水無法自流外排，因此通過設置清水池和出水泵提升外排。1#調蓄池清水池尺寸5.0×2.0×2.0m，2#調蓄池清水池尺寸6.5×2.1×2.0m，每個站點配套出水泵2臺，1用1備，Q=85m3/h，H=6m。

2.9 其他工藝設計

2.9.1 污泥處理系統

2個站點污泥池尺寸均為4.0×2.0×2.0m，每個站點配套2臺污泥泵，1用1備，Q=5m3/h，H=5m；單臺疊螺機絕干污泥處理量為30～40kg.DS/h，PAM計量泵2臺，1用1備，Q=315L/h。

2.9.2 土壤生物除臭系統

本工程僅1#調蓄池采用土壤生物除臭系統，MBBR池、污泥池、污泥脫水間等產生的臭氣經收集處理后尾氣符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》二級標準排放，處理風量為2000m3/h。

3 運行效果

本工程自2020年8月份開始運行至今，實際進出水水質檢測如表5、6。

表5 1#調蓄池污水處理站實際進出水水質

表6 2#調蓄池污水處理站實際進出水水質

實際進水值低于設計值，其中2#調蓄池進水稍好于1#調蓄池；2套水處理系統出水均能達標。冬季時，隨著進水溫度降低，出水氨氮出現上升趨勢，通過觀察發現MBBR池后段填料上生物膜幾乎沒有，而且水質清澈，說明MBBR池處于極低負荷，沒有多余的營養供微生物生長所需導致填料上微生物量大大降低，從而影響出水處理效果，后通過投加碳源（乙酸鈉）保持填料上微生物膜量，以保證出水效果。

4 結語

南京2座調蓄池污水處理系統在地下有限面積和有限空間采用除砂預處理+MBBR+氣浮處理工藝處理初雨及溢流污水出水穩定達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類。在低濃度低溫運行投加碳源保持填料上微生物量，從而保證出水穩定達標排放。