AAO+MBR工藝用于城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)

文_?；哿?王卓藝 黃守斌 北京國環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計研究院有限公司

1 項(xiàng)目背景

赤峰市錦山城鎮(zhèn)排水體制合流制排水，原有污水處理廠1座，設(shè)計規(guī)模2×104m3/d，占地80畝，采用活性污泥法+人工濕地處理工藝，處理后排水達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)后直接排河。隨著城區(qū)北擴(kuò)廠區(qū)將處于未來城區(qū)北部的核心位置。由于該處理廠占地面積大，且冬季處理效果較難保證，綜合考慮其對周圍環(huán)境影響，規(guī)劃將污水處理廠遷至城區(qū)北部遠(yuǎn)景用地的邊緣，項(xiàng)目規(guī)模2×104m3/d，占地面積62.9畝。新廠建成后將現(xiàn)狀廠區(qū)作為城市建設(shè)用地進(jìn)行開發(fā)，改善其周圍地段的環(huán)境質(zhì)量。在新污水處理廠內(nèi)設(shè)污水再生利用設(shè)施，再生水用作城市的市政綠化用水、景觀用水等。處理后污水應(yīng)達(dá)到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)計進(jìn)水、出水水質(zhì)

設(shè)計以原污水廠近兩年實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，考慮原城鎮(zhèn)排水為雨污合流，進(jìn)水污染物濃度較低，隨著排水體制的過渡，本次工程進(jìn)水污染物濃度將高于原有污水廠進(jìn)水水質(zhì)。同時參考項(xiàng)目周邊城鎮(zhèn)生活污水處理廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)。進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。

表1 污水廠設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì) /(mg/L)

根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)，所選擇的工藝流程不僅要對COD、BOD5、SS有較高的去除率，而且需要滿足TN、TP的去除需求。

3 工藝設(shè)計

考慮到出水水質(zhì)要求，工藝應(yīng)具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝具有污泥濃高、排泥少、占地省、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于國內(nèi)外多個新建及改造污水處理廠中。工程選取脫氮效果較好的AAO+MBR工藝，具有出水水質(zhì)好，占地面積小，剩余污泥產(chǎn)量低，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，方便操作管理等優(yōu)點(diǎn)。

為避免曝氣后含氧量高的混合液影響前端脫氮效果，生化處理采用三段回流。膜池混合液回流至好氧區(qū)前端，回流比為500%；好氧區(qū)混合液回流至缺氧區(qū)，回流比為400%；缺氧區(qū)末端的反硝化液回流至厭氧區(qū)，回流比為200%。膜池混合液因膜擦洗溶解氧含量高，回流到好氧池，可以對好氧池起到補(bǔ)氧作用，使溶解氧得到充分利用，降低好氧池曝氣供風(fēng)量，減少能耗，避免了膜池硝化液直接回流。

對于TP的去除僅依靠生化除磷較難達(dá)標(biāo)，設(shè)計在AAO出水渠道內(nèi)投加PAC（堿式氯化鋁，純度11%）作為附加化學(xué)除磷藥劑。出水消毒采用次氯酸鈉消毒。

污水處理廠污泥含水率需小于60%才能進(jìn)入生活垃圾填埋場填埋處置。本工程污泥進(jìn)行濃縮后，采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水。污水處理廠工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

（1）粗格柵和進(jìn)水泵房

粗格柵和污水提升泵房合建，設(shè)計規(guī)模4×104m3/d，總變化系數(shù)為1.41；設(shè)備按照近期2×104m3/d配置，總變化系數(shù)為1.49。粗格柵渠2組，寬度1.0m，深度7.8m。設(shè)置粗格柵2臺，柵寬0.9m，柵距20mm，安裝角度65°；進(jìn)水泵房安裝3臺潛污泵，2用1備，其中1臺變頻，單臺流量625m3/ h，揚(yáng)程6m，功率45kW，預(yù)留2臺泵位。

應(yīng)用R語言，使用fpc算法包，根據(jù)我國區(qū)域高技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新Malmquist指數(shù)及其分解數(shù)據(jù)，選取離差平方和法進(jìn)行聚類，將我國區(qū)域高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新效率水平分為3類，見圖2（圖中橫軸數(shù)字表示30個省級行政區(qū)域，順序與表4一致）。

（2）細(xì)格柵間、曝氣沉砂池及膜格柵

細(xì)格柵、曝氣沉砂池與膜格柵合建，考慮內(nèi)蒙冬季寒冷，細(xì)格柵、膜格柵和砂水分離器設(shè)置在室內(nèi)。曝氣沉砂池泥砂分離效果好且穩(wěn)定，受流量變化的影響較小，比較適合寒冷地區(qū)。膜格柵采用內(nèi)進(jìn)流式網(wǎng)板格柵，內(nèi)進(jìn)流式網(wǎng)板格柵具有超高的污物捕獲率（尤其對纖維、毛發(fā)、雜草等），能對MBR膜絲起到很好的保護(hù)。

細(xì)格柵1座分2組，單渠寬1.20m，柵前水深1.50m，安裝角度60°，柵條間隙2mm。在細(xì)格柵前后設(shè)渠道閘門，以便于設(shè)備檢修。

曝氣沉砂池2座，沉砂池設(shè)計流量：833m3/h，停留時間：10min，設(shè)置單槽橋式排砂機(jī)和砂水分離器各1臺。

膜格柵1座分2組，采用柵條間隙1mm的內(nèi)進(jìn)流式網(wǎng)板膜格柵2臺，設(shè)置高排水螺旋壓榨機(jī)1臺。膜格柵單渠寬1.6m，網(wǎng)板寬度2000mm，柵條間隙1mm，柵前水深2m。

（3）AAO+MBR生化組合池

厭氧池：有效水深6.1m，水力停留時間1.5h，污泥濃度4.5g/L，混合液回流比為200%。

缺氧池：有效水深6.0m，水力停留時間4.7h，污泥濃度6.7g/L，混合液回流比為400%。

好氧池：有效水深6.0m，水力停留時間4.1h，污泥濃度8.3g/L，混合液回流比為500%。

供氣量88m3/min，好氧池+膜池污泥齡：16.8d。

膜池共設(shè)4個廊道，每個廊道6個膜箱，預(yù)留2個備用位置。單廊道進(jìn)出水設(shè)手電兩用閘板閥，出水設(shè)置調(diào)節(jié)堰。膜池有效水深3.6m，水力停留時間1.1h，污泥濃度10g/L，膜箱平均產(chǎn)水量1250m3/d，設(shè)計通量16.5L/(m2·h)，膜吹掃風(fēng)量為116m3/min。

MBR設(shè)備間設(shè)有產(chǎn)水泵、在線清洗泵、剩余污泥泵、次氯酸鈉、檸檬酸、PAC等藥劑制備投加裝置。

（4）接觸消毒池、回用水池及泵房

接觸消毒池水力停留時間0.52h，消毒劑采用次氯酸鈉?；赜盟厮νＡ魰r間2.1h。接觸池出水通過回用水泵為場內(nèi)提供藥劑制備生產(chǎn)用水、廠區(qū)內(nèi)道路澆灑及綠化用水；同時可通過中水泵為城區(qū)提供市政綠化用水、景觀用水。

（5）污泥處理

脫水機(jī)房按4×104m3/d設(shè)計，設(shè)備按近期2×104m3/d配置。進(jìn)入脫水機(jī)房污泥量3335kg/d，含水率99.2%，濃縮脫水后含水率60%。設(shè)2臺板框壓濾機(jī)（近期1臺），過濾面積200m2；石灰投加量：8%絕干污泥；FeCl3投加量：5%絕干污泥。

4 運(yùn)行效果

工程自2017年完成至今已運(yùn)行2年多， 處理效果良好，出水水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。2019年1～11月實(shí)際運(yùn)行出水水質(zhì)如表2所示。

表2 2019年污水廠出水水質(zhì) /(mg/L)

出水隨季節(jié)性波動，冬季水溫＜12°C時，生化系統(tǒng)消化作用受到抑制，提高泥濃度，膜池污泥濃度12000mg/L，增加曝氣量，好氧池末端DO＞4.0。其他月份溫度適宜，膜池污泥濃度6000～9000mg/L。

膜系統(tǒng)定期清洗，化學(xué)反洗平均每周反洗1次（水洗+NaClO反洗）。離線清洗半年1次（水洗+檸檬酸酸洗+NaClO堿洗）。

5 結(jié)語

AAO+MBR工藝在提標(biāo)改造中具有出水水質(zhì)好，占地面積小，剩余污泥產(chǎn)量低，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，方便操作管理等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于污水處理具有獨(dú)特優(yōu)勢。項(xiàng)目運(yùn)行2年多， 處理效果良好。

生化處理采用三段回流，避免曝氣后含氧量高的混合液影響前端脫氮效果。膜池回流到好氧池，使溶解氧得到充分利用，降低好氧池曝氣風(fēng)量。在保證出水達(dá)標(biāo)的同時，生化池建議采用精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)，控制膜系統(tǒng)擦洗風(fēng)量和好氧池曝氣風(fēng)量，進(jìn)而有效降低能耗。