南安市某農村集中式A2/O-MBR工藝污水處理模式分析與應用

黃 晗

(福建省交通規劃設計院有限公司 福建福州 350000)

0 引言

隨著城鎮化進一步發展，農村污水無序排放問題日益嚴重。而適應農村污水處理的配套設施建設不及時，未經處理且與日俱增的農村生活污水直接排放，不僅造成農村生態環境破壞，而且直接威脅農村地表水、飲用地下水的水質安全，也是造成內河水質污染的主要原因之一[1]。隨著社會經濟發展，進行區域農村污染源防治，改善區域農村生態環境已刻不容緩。因此，實施區域農村污染源治理工程迫在眉睫[2]。

1 農村污水處理模式

(1)農戶內部污水處理模式

農戶內部污水處理模式常將糞便污水經過化糞池處理后進入污水管道，其它雜用水直接進入污水管。化糞池上清液、廚房、洗浴間污水收集排至設在院內或周邊的污水處理設施。農戶內部污水系統如圖1所示。

圖1 農戶內部污水處理模式

(2)戶外污水處理模式

戶外污水處理模式根據人口規模、聚居程度、地形特點的不同，可以分為分散處理、分片處理和集中處理3種模式[3]。

①分散處理

分散處理是一種適用于較為偏僻的單戶或相鄰農戶的污水收集模式。分散處理的污水處理量一般不大于2m3/d，服務人口約6～20人，服務家庭戶數約2～5戶。污水處理設施通常布置在農戶周邊；相鄰農戶的化糞池既可單建，也可合建，在單戶收集系統基礎上，通過污水管道或溝渠將2～5 戶的污水引入污水處理設施。污水分散處理系統如圖2所示。

圖2 分散處理模式

②分片處理

分片處理適用于受地形等條件限制，相對聚居的幾戶農家組成的小型獨立收集系統，或聚集程度相對較高，但受較大河道、溝壑和山地阻隔等地形條件限制，以片區為單位的收集系統。分片處理的污水處理量一般為2～20m3/d，服務人口約20～200人，服務家庭戶數5～50戶，污水處理設施布置在村落中；在單戶收集系統基礎上，通過污水管道將各戶的污水引入污水處理設施。污水分片處理系統如圖3所示。

圖3 分片處理模式

③集中處理

集中處理是一種適用于地形條件有利于生活污水依靠重力流匯集、聚集程度很高的集居點或地理位置相鄰的幾個自然村的處理方式。集中處理的污水處理量一般大于20m3/d，服務人口200人以上，服務家庭戶數50戶以上。污水處理設施布置在村落中，在單戶收集系統基礎上，通過污水管道將各戶的污水引入污水處理設施。污水集中處理系統如圖4所示。

圖4 集中處理模式

(3)A2/O-MBR工藝原理

A2/O-MBR處理工藝是在A2/O工藝基礎上的深度處理。在A2/O工藝的厭氧池、缺氧池、好氧池中進行脫氮除磷后，增加膜反應池進一步降解有機物，提高脫氮效率，有效去除COD及懸浮顆粒，提高了污泥濃度。并可取消二沉池的建設，節約占地面積[4]。

因此對于農村污水處理普遍存在征地困難、鎮區內單個處理站規模較小而總體數量多、出水水質不易控制的特點，采用占地小、簡單緊湊易維護、出水水質穩定的集中式A2/O-MBR工藝污水處理站能夠更好地解決上述問題。

2 集中式A2/O-MBR工藝污水處理模式應用分析

2.1 工程概況

以南安市某農村為例，常住人口約10 000人，項目區域內排水設施基礎較差，缺少完善的排水系統，生活污水就近排放，造成周邊水體污染。現有排水渠一般為土渠或石砌、磚砌明渠，滲漏較為嚴重，村莊產生的生活污水由各戶化糞池、污水池排出，經村內路邊簡易土渠或石砌、磚砌明渠收集后就近排入水體。該工程通過對項目區內村莊污水收集系統進行整治，將生活污水收集至污水管內，然后引至村內新建集中式污水處理站處理后排放。

2.2 處理站設計規模

2.2.1 用水量指標

用水量指標是預測用水量及產生污水量的重要參數，本研究以《南安市城市總體規劃(2017-2030)》中的用水量預測為參考，同時綜合考慮該區域經濟發展水平、工業發展布局、人口增長、用水現狀等因素，合理對該片區用水指標進行選取。南安市農村居民日用水量如表1所示。

表1 南安農村居民日用水量參考值

2.2.2 污水量計算

根據《農村生活污水處理導則》(GB/T 37071-2018)，日處理農村生活污水量計算可按照以下公式計算確定。

式中：

Q——日處理污水量，單位為立方米每天(m3/d)；

q——人均日生活用水量，單位為升每人天[L/(人·d)]；

n——服務人口數，單位為人；

r——排水系數，用戶產生的污水量與用戶的用水量比值，取0.85；

k——生活污水量的總變化系數；

R——污水處理率，取0.9。

生活污水量的總變化系數應符合《室外排水設計規范》GB 50014-2006(2016年版)的相關規定，如表2所示。

表2 生活污水量總變化系數

該工程污水收集范圍內人口約10 000人，村民每人每天用水量為80L，經計算日處理污水量為1224m3/d，設計處理規模定為1200m3/d。

2.3 進出水質

合理擬定污水水質指標是進行污水處理站布局方案、優化技術經濟指標的前提。農村生活污水水質指標主要受當地居民生活及用水習慣因素影響。根據《農村生活污染防治技術政策》(環發〔2010〕20號)，結合南安市部分已建成污水處理站實際進水水質，該工程生活污水處理站進水水質指標如表3所示。

表3 處理站進出水水質

該工程位于南安市重點流域沿線，農村生活污水基本直接排入流域內，因此結合南安市12條重點流域無環境容量的現狀，本設計新建污水站出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中的一級A標準(表3)，以減少入河污染物總量。

2.4 總體布置及處理工藝流程

場址西側為鄉村主干道路，東、北側為菜地，南側為河道。村內生活污水經管道收集后，排入本污水處理系統。本系統采用一體化MBR污水處理設備，進水經污水格柵井水泵提升進入調節池，厭氧池、缺氧池、好氧池、MBR池及除磷池，通過A2/O+MBR工藝生物處理，起到生物脫氮除磷的效果，尾水再經排放口內成套消毒設備消毒后，實現達標出水，尾水就近排放。另設有清水池及清洗投藥設備對MBR膜進行反沖洗，MBR池的污泥則通過污泥提升泵排放至污泥儲池后，由市政清運車定期外運處理。具體布置詳見總平面布置圖(圖5)、工藝流程圖(圖6)。

2.5 主要工藝單元

污水處理工藝單元主要由8部分組成:①調節池；②厭氧池；③缺氧池；④生物接觸氧化池(MBBR固定式填料)；⑤MBR池；⑥除磷池；⑦排放口；⑧控制室等。工藝單元系統如圖7所示。成套設備工藝類型要求，污水站調節池停留時間不小于8h，A2/O的污水處理總停留時間不小于11h。回流泵根據進出水水質要求，污泥回流比在50%～300%區間段，混合液回流比在100%～500%區間段，進行調節回流量。

圖5 總平面布置圖

圖6 工藝流程圖

(1)格柵井：在調節池進水前端設置格柵井1座，鋼筋混凝土結構，L×B×H=7.35×1.8×6.25m，主要為了將漂浮在污水中的雜物攔截，有利于減輕后續處理單元生化系統的處理負荷，避免雜物堵塞影響整個工藝系統正常運行[5]。格柵井內設置機械格柵，格柵間隙5 mm，寬度0.8 m；調節池進水口設提籃格柵，格柵間隙1.5 mm，柵渣與污泥一起外運處理。

(2)調節池：由于時間因素對于污水進水水量和水質影響較大，且農村生活用水階段性較明顯[6]，為保證生物處理系統進水穩定性，設置調節池調節污水進水負荷。本次設計6座調節池，玻璃鋼結構，單體凈尺寸φ3×10m，總有效容積402 m3，停留時間8h。調節池內設置潛污泵，以額定流量將污水提升至后續處理構筑物。

(3)厭氧池：厭氧池主要作用為釋放磷，并降低污水中的溶解性有機物濃度。本次設計3座厭氧池，玻璃鋼結構，內含彈性填料，單體凈尺寸φ3×5.6m，總有效容積110 m3，停留時間2.2h。

(4)缺氧池：缺氧池主要作用為脫氮。經過格柵井和調節池提升污水進入缺氧池并與接觸氧化池中的回流硝化液和MBR池回流污泥相混合，缺氧池中放置立體彈性填料作為反硝化細菌的載體對氨、磷、硫化物進行去除從而達到除磷、脫氮目的[7]。本次設計3座缺氧池，玻璃鋼結構，內含彈性填料，單體凈尺寸φ3×8.5m，總有效容積165 m3，停留時間3.3h。

(5)生物接觸氧化池:設置立體彈性填料且在底部進行微孔曝氣、污水在生化池內不斷循環，充分與填料上的生膜相接觸，達到有機迅速降解作用,曝氣量氣水比不小于6∶1。本次設計3座好氧池，玻璃鋼結構，內含組合填料，單體凈尺寸φ3×9m，總有效容積175 m3，停留時間3.5h。

(6)MBR池：MBR膜池為系統的主體部分，利用膜實現泥水分離。反應池中的微生物被截留，從而大大增加了反應罐中活性污泥的濃度，使有機物降解反應可以更快，更徹底進行；另外，由于膜的高過濾精度，出水可以達到更優水質。其中膜采用可以干式保存和永久親水的膜，膜壽命不小于5年，膜表面平均孔徑≤0.1 μm，膜絲機械斷裂強度≥20 MPa，連續運行膜通量≥15L/m2·h-0.01MPa。本次設計3座MBR膜池，玻璃鋼結構，內含膜片，單體凈尺寸φ3×4m，總有效容積75m3，停留時間1.5h。

(7)除磷池：出水對總磷有要求，為系統除磷的保證率，投加PAC溶液，投加量為20 mg/l。本次設計3座除磷池，玻璃鋼結構，內含斜管填料，單體凈尺寸φ3×4m，總有效容積50 m3，停留時間1h。

(8)排放口: 在除磷池末端設置排放口1座，鋼筋混凝土結構，L×B×H=2×1×0.9 m，內含紫外線消毒器一套，滿足消毒后出水指標要求。

圖7 工藝單元系統圖

3 結語

本文以南安市某農村集中式污水處理作為研究內容，采用A2/O-MBR工藝，設計集中式污水處理站對村內污水進行整治。通過介紹農村污水收集處理方式、污水量計算與設計規模的確定、處理工藝流程及主要處理單元，為農村污水處理提供新思路與借鑒。