A2O+MBR工藝在敏感水域地區污水處理廠的應用及運行效果

李興

（廣東省環境保護工程研究設計院有限公司，廣東廣州 510062）

東江作為珠江三角洲東部地區及中國香港的重要飲用水源，水域環境敏感，其水體保護和污染防治工作受到高度重視。廣東省河源市江東新區產業園北區污水處理廠一期工程于2021年建成，該污水廠的出水水質可達到“地表準IV類”標準，有效減輕污水對東江水系的影響，改善當地投資環境，具有良好的社會效益和環境效益。

1.工程概況

1.1 工程規模及排水特點

江東新區產業園北區污水處理廠總處理規模5萬m3/d，規劃年限至2030年，其中一期工程處理規模1萬m3/d。污水廠排水受納水體為東江水系柏埔河流域的禾坑水道，柏埔河流域執行《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）II類標準，禾坑水道執行III類標準。污水廠排水特點包括：（1）禾坑水道的水量小，納污能力低；（2）污水廠排放口離柏埔河和東江距離較近；（3）柏埔河出口匯入東江下游為東江飲用水源保護區，水域環境敏感。

1.2 進、出水水質

根據江東新區產業園區排水現狀和未來工業企業分布和發展，本區的污水主要以生活污水為主，江東新區產業園區工業廢水因受納水體的原因而受到了嚴格限制，都是污染較輕易治理的廢水。根據當地環保部門要求，污水廠出水執行“地表準IV類”標準：廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中規定的城鎮二級污水處理廠第二時段一級排放標準、國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級標準（A 標準）及《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）IV類標準的最嚴值（其中氨氮、總氮執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準）。具體設計進、出水水質見表1。

2.工藝設計

2.1 設計思路

本工程的重點在于BOD5、SS及TP的去除，其去除率要求均超過90%。BOD5的去除主要是靠活性污泥微生物吸附與代謝作用，提高污泥濃度可有效提高BOD5的去除效率。SS的去除一般通過沉淀和過濾，提高沉淀表面負荷和減少過濾孔徑可有效提高SS的去除。TP的去除主要包括生物除磷和化學除磷。

對于出水執行“地表準IV類”標準的污水廠，常用的工藝有“A2O+曝氣生物濾池+高效沉淀池+精密過濾”工藝[1]、“多級AO+高效沉淀池+反硝化深床濾池”工藝[2]、“Bardenpho+MBBR”工藝[3]、“A2O+MBR”工藝[4]等。本工程的難點在于一期工程用地面積有限，僅約12800m2。因此，選擇采用處理效率高、節省占地面積的“A2O+MBR”工藝。

“A2O+MBR”工藝的特點是利用膜的固液分離原理，取代常規的沉淀、過濾，在有效去SS的同時提高活性污泥濃度，延長其在反應器中的停留時間，提高有機物和氮的降解效率，并可協同利用生物和化學除磷方法高效去除總磷。“A2O+MBR”一個構筑物替代了傳統工藝的生化、二沉、混凝、過濾等多個構筑物，大大減少了占地面積。

2.2 工藝流程

本工程工藝流程簡圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

2.3 構筑物參數及設備配置

2.3.1 粗格柵及提升泵站

粗格柵及提升泵站合建1座構筑物，土建規模按遠期50000 m3/d。

粗格柵分3條渠道，一期配置鋼絲牽引式格柵除污機2臺（1用1備、格柵間隙20mm、柵寬1.6m、傾角75°）。提升泵站一期配置污水提升泵3臺（2用1備、流量330m3/h、揚程15m、電機功率24kW）。

2.3.2 細格柵、旋流沉砂池及精細格柵

細格柵、旋流沉砂池及精細格柵合建1座構筑物，土建規模按遠期50000m3/d。

細格柵分3條渠道，一期配置內進流式網板細格柵1臺（格柵間隙5mm、柵寬1.8m），事故格柵1臺（格柵間隙10mm、柵寬1.8m）。旋流沉砂池分2格，一期配置旋流沉砂器1套（池內徑3.65m）。精細格柵分3條渠道，一期配置內進流式網板細格柵2臺（1用1備、格柵間隙1mm、柵寬2m）。

2.3.3 A2O+MBR

A2O+MBR及設備間合建一座構筑物生化池1座，設計規模10000m3/d。

A2O生化池有效水深5.25m，總有效容積5250m3（厭氧池750m3、缺氧池1500m3、好氧池3000m3），總停留時間12.6h（厭氧池1.8h、缺氧池3.6h、好氧池7.2h），污泥負荷0.104kgBOD5/kgMLSS·d，污泥濃度6000mg/L～8000mg/L，污泥齡16d，好氧池曝氣量41.7m3/min，缺氧至厭氧混合液回流比100%，好氧至缺氧混合液回流比200%。配置潛水攪拌器8臺（厭氧區4臺，電機功率1.7kW，缺氧區4臺，功率3.0kW），缺氧池混合液回流泵2臺（2用，流量210m3/h、揚程0.5m、電機功率1.1kW），好氧池混合液回流泵2臺（2用，流量420m3/h、揚程0.5m、電機功率2.5kW），好氧池曝氣風機2臺（1用1備，風量41.7Nm3/min、壓力58.8kPa、電機功率75kW），好氧池微孔管式曝氣器432套（規格67mm×1000mm，通量5.79m3/h·根）。

MBR膜池分2格，有效水深3.6m，總有效容積600m3，總停留時間1.44h，膜吹掃曝氣量63.8m3/min，膜池至好氧污泥回流比500%。配置PVDF中空纖維帶襯膜組器12套（單套膜面積2100m2，截留孔徑0.1μm，平均膜通量18.9L/m2·h），產水泵3臺（2用1備、流量335m3/h、揚程12m、電機功率15kW），在線清洗泵2臺（1用1備，流量156m3/h、揚程12m、電機功率7.5kW），污泥回流泵3臺（2用1備、流量1050m3/h、揚程1.5m、電機功率4.5kW），剩余污泥泵2臺（1用1備、流量35m3/h、揚程15m、吸程5m、電機功率4.0kW），膜吹掃曝氣風機（1用1備，風量63.8Nm3/min、壓力43.2kPa、電機功率75kW）。

2.3.4 紫外消毒池

紫外消毒池1座，土建規模按遠期50000m3/d。一期配置紫外線消毒系統1套（48支320W紫外燈管、紫外線劑量20mj/cm2、電機功率23kW）。

2.4 設計特點

（1）流程簡單、處理構筑物少。污水處理構筑物只有4個，相比常用的“生化處理+深度處理”工藝構筑物數量較少、基建投資少、施工難度小、布局緊湊、運維管理方便。

（2）占地面積小。污水處理構筑物總占地面積僅2566m2，充分節省用地面積。

（3）抗沖擊負荷能力強。A2O+MBR的污泥濃度達到6000mg/L～8000mg/L，相比傳統生化工藝的污泥濃度較高，能夠較好地應對進水水質波動。

（4）脫氮除磷效果好。采用膜池至好氧、好氧至缺氧、缺氧至厭氧三級回流，使好氧-厭氧、好氧-缺氧環境充分交替，結合MBR生物相豐富的特點，生物脫氮除磷效率高[5]。同時利用MBR的截留功能，在好氧池末端至膜池處輔以化學除磷手段，確保出水TP穩定達標。

3. 經濟指標

江東新區產業園北區污水處理廠一期工程總投資為6991.46萬元，平均單位運行費用為1.425元/m3污水，單位電耗0.78kW·h/m3污水。

4.運行效果

江東新區產業園北區污水處理廠一期工程目前處于試運行階段，表2為2021年試運行6個月的運行數據分析。結果表明，該工程運行情況良好，BOD5、SS、NH3-N及TP去除效果顯著，出水穩定達標。

表2 運行進、出水數據分析

5. 結語

江東新區產業園北區污水處理廠一期工程采用“A2O+MBR”工藝，工藝流程簡單、占地面積小、抗沖擊負荷能力強、脫氮除磷效果好，污水廠的出水水質可達到“地表準IV類”標準，對于敏感水域地區的污水處理廠設計具有借鑒意義。