一體化污水處理設備的創新應用研究

馮云飛，趙建懷，楊長勝，齊水蓮

(鄭州旭發環保科技有限公司，河南 鄭州 450001)

1 引言

近年來，小型污水處理設施因其自身獨具的優勢，在一些特殊和復雜區域日益興起，獲得了不錯的環境效益和投入產出比[1]。一體化污水處理設備設計，以污水低成本、分散式處理作為出發點，對傳統A/O工藝進行工藝優化，將活性污泥法和生物膜法結合構成復合生物膜系統，以有效處理原水中的有機污染物質[2]。

但是一體化污水處理設備在實踐應用中也表現出一定的不足之處，主要表現為系統帶泥嚴重、設備積泥清理困難且代價大、系統設備設計缺陷、池容較小緩沖力不足、出水水質達標率不高等[3]。因此，發現問題，在實際工程中嘗試采用不同的解決方法，可以為設備的技術更新提供參考。本工程案例著重解決設備在處理水量較小時，進水量與污泥回流量的控制操作方面存在的難點。

本工程案例中污水處理站一體化設備的設計處理能力為5 t/d，污水的主要來源為：辦公樓衛生間和職工食堂，食堂廢水具有化學需氧量(COD)高、懸浮物高、含油高、易腐敗、來水不穩定等特點[4]，需經油水分離器后與衛生間污水共同經污水管網自流進入地埋式化糞池、調節池，均勻水質、平衡流量[5]后再經調節池污水提升泵提升進入地上式一體化污水處理設備。

2 工藝與流程

2.1 處理工藝

一體化污水處理設備采用“A/O法+MBR膜生物反應器[6]”作為污水處理主體工藝，該工藝具有構造簡單、占地面積小和自動化程度高等優點，但其仍存在一定問題有待解決，如污泥減量效果有限和脫氮效果有待進一步提高[7]。

2.2 工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 污水處理站工藝流程示意

3 創新應用

3.1 提升泵結合水箱的進水方式

本項目設計污水處理量為5 t/d，每天實際產生污水量約為5 t，污水自流入容積均為7.5 m3的化糞池和調節池，經調節池內污水提升泵提升至一體化污水處理設備，常規適用于污水處理的切割式潛污泵最小流量約為10 m3/h、揚程20 m[8]。對于本項目而言，進水流量需控制在約0.4 m3/h，最小型號的潛污泵流量超出了設計要求，因此采用合理的方式控制一體化設備的進水量是維持設備穩定運行的關鍵環節之一。

為解決一體化污水處理設備穩定運行的問題，工程實施中采用在一體化設備進水端增加長寬高均為1 m、體積為1 m3的水箱，水箱底部安裝有出水管和可靈活調節開度的閥門，污水依靠水位高度差作用，通過水箱出水管自流進入兼氧池(A池)底部。水箱內部安裝有液位控制器[9]，高液位時調節池提升泵啟動補水，低液位時調節池提升泵停止補水。經不斷試驗，得到水箱出水閥門的最佳開度，使進水量維持在約0.4 m3/h，與一體化設備的設計進水量相符合。

3.2 脈沖式污泥回流

MBR膜池底部泥斗中安裝有污泥回流泵，該泵參數為流量10 m3/h、揚程15 m，污泥回流至兼氧池(A池)，底部進水管為均勻布置的穿孔管[10]。脈沖式污泥回流泵通過控制程序間歇啟動[11]，經過試驗，最佳的控制時間為：啟動20 s，停止2 min。通過實際運行觀察，利用污泥回流泵瞬間流量大、沖擊力強的特點，在無機械攪拌器的作用下，可實現回流污泥在兼氧池內基本處于懸浮狀態[12]，與進水混合后流入曝氣池，達到污泥回流的作用，具有良好的脫氮除磷效果[13]。

4 水質監測結果

在污水處理站運行過程中，對一體化污水處理設備進、出水作了多次現場水質監測[14]，主要監測水質指標的測定結果如圖2～圖4所示。

4.1 原水水質

由圖2可知，污水處理站的水質監測中原水CODcr濃度在70.9～109.8 mg/L，平均值為92.5 mg/L，略有波動呈平穩趨勢；原水氨氮濃度在23.86～35.07 mg/L，平均值為27.49 mg/L，呈平穩趨勢；原水總磷濃度在1.62～2.28 mg/L，平均值為1.88 mg/L，呈平穩趨勢。

圖2 原水水質監測數值

4.2 出水水質

《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A標準規定：CODcr≤50 mg/L，氨氮≤5 mg/L，總磷≤0.5 mg/L。由圖3可知，污水處理站的在56 d的運行時間里，經過處理后，出水CODcr濃度在25.7～40.5 mg/L，平均值為32.4 mg/L，均小于50 mg/L；出水氨氮濃度在1.68～4.21 mg/L，平均值為3.13 mg/L，均小于5 mg/L；出水總磷濃度在0.28～0.48 mg/L，平均值為0.37 mg/L，均小于0.5 mg/L，出水CODcr、氨氮、總磷等指標均能夠達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A標準。

圖3 出水水質監測數值

4.3 去除率

由圖4可知，污水處理站的在56 d的運行時間里，經過8次取樣監測，CODcr的去除率約在48%～76%，平均去除率為63%；氨氮的去除率約在82%～94%，平均去除率為88%；總磷的去除率約在72%～86%，平均去除率為80%。污水中氨氮和總磷保持較高的去除率與污泥的良性循環密不可分，保證了較低的氮磷出水濃度[15]，水質監測結果驗證了脈沖式污泥回流在水量較小的一體化污水處理設備中應用的優越性。

圖4 去除率

5 結論

(1)根據實際運行，對于水量較小的一體化污水處理設備，采用提升泵+水箱的方式控制進水量，保證一體化設備均勻進水是可行的。

(2)脈沖式污泥回流方式可實現回流污泥基本處于懸浮狀態，與進水充分混合后流入曝氣池。在實際工程中，一體化污水處理設備可實現連續運行，并對污水中CODcr、氨氮、總磷分別達到63%、88%、80%的去除率。

(3)污水處理站經過56 d的連續運行，期間多次對進、出水取樣監測，出水水質監測平均值為：CODcr=32.4 mg/L、氨氮=3.13 mg/L、總磷=0.37 mg/L，能夠達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A標準。