污水處理工藝整治小體量黑臭水體方法探索

孫中瑞，張東林，孫國(guó)昌

1.連云港市金河水利工程建設(shè)監(jiān)理有限公司；2.連云港市連云區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了快速發(fā)展，但伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展也造成了一定的環(huán)境污染，不少水清岸綠的河道變成了黑臭河道，嚴(yán)重影響人民群眾的生活質(zhì)量，2015年4月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱“水十條”），其中重點(diǎn)工作之一就是城市黑臭水體治理，引發(fā)業(yè)內(nèi)聚焦。2015年8月，住建設(shè)部、環(huán)保部發(fā)布《城市黑臭水體整治工作指南》，江蘇省立即制訂黑臭水體整治方案，力爭(zhēng)5年內(nèi)消除黑臭水體（2016-2020）。

連云港區(qū)是連云港市“三大城區(qū)”之一，它位于最東端的對(duì)外開(kāi)放城市連云港，是新亞歐大陸橋東端的起點(diǎn)，是主要的樞紐港，連云區(qū)轄7個(gè)街道、1個(gè)鎮(zhèn)、3個(gè)鄉(xiāng)、1個(gè)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，總面積766.44平方公里，總?cè)丝?5萬(wàn)人。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污水量日益增加，部分老舊小區(qū)、山丘區(qū)居民部分污水不能納入市政管網(wǎng)而通過(guò)區(qū)內(nèi)的十幾條澗溝直排，致使連云區(qū)城區(qū)澗溝及其下游河道大部分為黑臭水體，整體水環(huán)境不容樂(lè)觀。牛黃澗、石門澗就是連云區(qū)水環(huán)境的一個(gè)縮影，兩條澗溝主要承擔(dān)城區(qū)段的生活污水排放，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)匕傩丈a(chǎn)生活，治理迫在眉睫。

一、治理方案

目前污水治理主要模式為通過(guò)鋪設(shè)污水管網(wǎng)，將污水收集運(yùn)輸至遠(yuǎn)離人群的偏遠(yuǎn)地區(qū)集中處理，該方式工程量大、周期長(zhǎng)、造價(jià)高，且管網(wǎng)后續(xù)維護(hù)難度大，不易持續(xù)，泄露嚴(yán)重，易造成水體污染。而對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村小體量污水，由于水量較少，專門建設(shè)污水處理站處理量不足、效益較差，鋪設(shè)管網(wǎng)送至已有污水處理廠又線路太長(zhǎng)，不太現(xiàn)實(shí)，對(duì)這種情況可采用分布式處理即FMBR污水處理工藝，污水就近收集、就近處理、就近回用，取消污水管網(wǎng)建設(shè)，既可以節(jié)省綜合投資，又能縮短建設(shè)周期，快速達(dá)到治理目的，同時(shí)還可以減少管網(wǎng)泄露帶來(lái)的環(huán)境污染。

分布模式對(duì)技術(shù)的要求很高，必須同時(shí)具備以下三大關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）無(wú)人值守。分布式污水處理設(shè)施點(diǎn)多面廣，為保證所有污水處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)減少人為因素對(duì)工藝設(shè)施的影響，技術(shù)需滿足在無(wú)人值守的條件下穩(wěn)定運(yùn)行，維護(hù)頻度應(yīng)低于每2個(gè)月一次。

（2）環(huán)境友好、占地小。污水處理要臨近生活區(qū)建設(shè)，不能影響居民生活，即基本不需排泥、不加藥、占地小。

（3）水質(zhì)優(yōu)秀。為提升水環(huán)境質(zhì)量，技術(shù)需滿足將正常生活污水處理至一般指標(biāo)達(dá)一級(jí)A或B，黑臭主要特征指標(biāo)達(dá)地表三、四類。

經(jīng)方案比選，連云區(qū)決定采用“兼氧FMBR”膜生物反應(yīng)器技術(shù)，在石門澗建設(shè)1000T/D、牛黃澗建設(shè)500T/D的生活污水處理站，截?cái)辔廴驹搭^，補(bǔ)充下游活水水源，就近處理、就近排放。

二、工藝流程

FMBR污水處理工藝是一項(xiàng)先進(jìn)工藝，采用兼氧FMBR膜技術(shù)污水處理器進(jìn)行小體量污水處理，具有能耗低、占地小、有機(jī)污泥近“零”排放、污水資源化等顯著特點(diǎn)。該處理器應(yīng)用了能夠同步處理污水、污泥的復(fù)合菌群及控制條件，適用于生活污水、養(yǎng)殖廢水以及其他有機(jī)污水的治理，可實(shí)現(xiàn)污水處理的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。其處理工藝如下：

兼氧FMBR處理工藝通過(guò)在系統(tǒng)內(nèi)部形成較高濃度的污泥，使得有機(jī)物在兼性菌的作用下降解，各污染物的去除原理如圖1。

圖1 兼氧FMBR工藝各污染物去除原理示意圖

兼氧FMBR工藝對(duì)CODcr的去除：兼性厭氧微生物在有氧的條件下，逐漸將廢水中的大分子有機(jī)污染物分解為小分子有機(jī)物，最終氧化分解為二氧化碳和水等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物。

兼氧FMBR工藝對(duì)氮的去除：在兼氧FMBR處理系統(tǒng)中，有以下兩種途徑完成對(duì)氮的去除：硝化—反硝化法、短程硝化—反硝化法，對(duì)氮的去除效果好。

兼氧FMBR工藝對(duì)SS的去除：由于兼氧FMBR技術(shù)中膜的高效分離作用，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近于零。

同時(shí)處理污水污泥（接近“零”有機(jī)污泥排放）：當(dāng)兼性FMBR技術(shù)使用低F/M比時(shí)，生化系統(tǒng)中的污泥處于高內(nèi)呼吸階段，系統(tǒng)中的新有機(jī)物在兼性厭氧菌中，在此程序下，最終從內(nèi)源呼吸代謝為二氧化碳、水和少量無(wú)機(jī)鹽，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污泥近零排放。

處理工藝流程：生活污水→格柵池（柵渣外運(yùn)）→集水池→FMBR膜技術(shù)污水處理器→出水池→達(dá)標(biāo)排放

生活污水經(jīng)管道收集至污水處理站格柵池，用以截留懸浮物及漂浮物，減少后續(xù)設(shè)備的磨損以及管道的堵塞，保護(hù)設(shè)備及管道系統(tǒng)。格柵池出水進(jìn)入集水池中，在集水池內(nèi)進(jìn)行均質(zhì)均量調(diào)節(jié)后，集水池內(nèi)污水由提升泵提升至FMBR膜技術(shù)污水處理器。

FMBR膜技術(shù)污水處理器內(nèi)培養(yǎng)有大量兼性菌，污水中的有機(jī)物降解主要依靠兼性菌新陳代謝作用將大分子有機(jī)污染物逐步降解為小分子有機(jī)物，最終氧化分解為二氧化碳和水等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物質(zhì)。同時(shí)由于兼性菌的生成不需要溶解氧的保證，所以降低了動(dòng)力消耗。系統(tǒng)曝氣的主要作用是對(duì)膜絲進(jìn)行沖刷、震蕩，同時(shí)產(chǎn)生的溶解氧正好被用來(lái)氧化部分小分子有機(jī)物和維持出水的溶解氧值，保證FMBR膜技術(shù)污水處理器中的微生物新陳代謝正常進(jìn)行。

FMBR膜技術(shù)污水處理器利用微生物“內(nèi)部”的循環(huán)作用保持有機(jī)污泥近“零”排放。處理后的污水通過(guò)膜的過(guò)濾作用可以完全做到“固液分離”，從而保證污水中的各類污染物通過(guò)膜的過(guò)濾作用得到進(jìn)一步去除，保證了出水水質(zhì)。

FMBR膜技術(shù)污水處理器出水進(jìn)入出水池內(nèi)，最終出水達(dá)標(biāo)排放。

三、治理效果

石門澗1000T/D項(xiàng)目采用兩臺(tái)兼氧FMBR膜生物反應(yīng)器，項(xiàng)目于2018年5月24日正式開(kāi)始土建施工，同年9月底現(xiàn)場(chǎng)安裝完成，同時(shí)開(kāi)始生產(chǎn)運(yùn)行。整個(gè)廠區(qū)占地約600平方米，較比傳統(tǒng)工藝節(jié)省1/3占地，工程投資約450萬(wàn)元。

牛黃澗污水處理站建設(shè)規(guī)模為500T/D，采用了金達(dá)萊兼氧FMBR膜技術(shù)污水處理工藝，于2018年5月9日運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，連夜安裝，隔日運(yùn)行出水，6月22日污水處理站土建部分開(kāi)始施工，于9月25日基本完工，設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，并于同年10月8日正式生產(chǎn)運(yùn)行，工程投資約240萬(wàn)元。

連云區(qū)區(qū)采用的兼氧膜生物反應(yīng)器技術(shù)是一項(xiàng)非常符合分布治理模式、國(guó)際領(lǐng)先的實(shí)用技術(shù)，它具有以下特點(diǎn)：

先進(jìn)性—技術(shù)領(lǐng)先，程序集約，靈活組合。

實(shí)用性—智能控制，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)人值守。

安全性—日常運(yùn)行不外排有機(jī)剩余污泥、無(wú)異味，環(huán)境友好。

經(jīng)濟(jì)性—用地節(jié)省，配套管網(wǎng)少，高效低耗。

經(jīng)檢測(cè)，兼氧FMBR膜技術(shù)污水處理器出水水質(zhì)均達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1）。

表1 水樣檢測(cè)數(shù)據(jù) 石門澗（牛黃澗）單位：mg/L

除了技術(shù)實(shí)用、一次性投資較少之外，運(yùn)行費(fèi)用也是影響污水處理站能否長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素，它主要包括人工成本、藥劑成本、污泥處置成本、電耗成本等。FMBR技術(shù)全自動(dòng)運(yùn)行，且聯(lián)合遠(yuǎn)程監(jiān)控及4S管理，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需專人值守，基本實(shí)現(xiàn)零人工成本；日常運(yùn)行基本不加藥，基本實(shí)現(xiàn)零藥劑成本；運(yùn)行中不外排有機(jī)污泥，基本實(shí)現(xiàn)零污泥處置成本；耗電約為0.5度/噸水，折合污水處理電費(fèi)約0.3元/噸水（按電費(fèi)0.6元/度），處理費(fèi)用遠(yuǎn)低于集中式污水處理站。

四、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，F(xiàn)MBR分布模式避免了傳統(tǒng)集中模式的弊端，污水處理就近處理，大大縮短了建設(shè)周期，也避免了因輸送干管泄漏帶來(lái)的水體污染問(wèn)題，大大提高了治污效率。處理后出水就近回用或補(bǔ)給地表水，引水變活，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的標(biāo)本兼治。此外，綜合運(yùn)行成本近零，完全解決了污水處理站的后期運(yùn)行費(fèi)用問(wèn)題，保證了其連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。整個(gè)項(xiàng)目治污高效、低碳環(huán)保，非常適合我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)村污水處理、新區(qū)污水處理及黑臭水體的治理，建議大力推廣復(fù)制。