A2／O－MBR 一體化污水處理設(shè)施處理農(nóng)村生活污水

丁毅， 張祥平， 湯建安， 付明濤

（中藍(lán)連海設(shè)計研究院有限公司， 江蘇 連云港 222004）

江蘇省某鄉(xiāng)鎮(zhèn)水環(huán)境綜合治理工程以“控源截污、 分類處理、 點(diǎn)面結(jié)合、 綜合監(jiān)控”的整體思路提出了綜合治理方案， 具體實施措施包括： 上游農(nóng)村生活污水收集管網(wǎng)建設(shè)， 農(nóng)村分散生活污水一體化處理站建設(shè)， 水環(huán)境生態(tài)修復(fù)、 污水設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控以及主要河道斷面水質(zhì)監(jiān)測。 其中， 農(nóng)村分散生活污水一體化處理站是水環(huán)境綜合治理工程中的重要一環(huán)。 農(nóng)村生活污水具有分散性大、 規(guī)模小、 水量水質(zhì)波動大、 可生化性好等特點(diǎn)［1-2］， 其處理工藝有： A／O、 A2／O、 MBR、 生物濾池、 人工濕地、穩(wěn)定塘等［2］。 A2／O-MBR 已發(fā)展成為一種程序預(yù)設(shè)及一體化集成的技術(shù)， 該技術(shù)設(shè)施具有程序預(yù)設(shè)、效果明顯、 適應(yīng)性強(qiáng)、 施工便捷、 投資少、 占地小、 運(yùn)維簡單等特點(diǎn)， 適用于農(nóng)村分散生活污水的處理， 成為農(nóng)村污水處理的重要發(fā)展趨勢［3］。

1 工程概況

本工程共含8 個農(nóng)村污水處理站， 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平較高， 設(shè)施較為齊全， 其用水普及率及污水收集率均較高。 通過人口綜合法及實測數(shù)據(jù)法測算污水量： 結(jié)合上位規(guī)劃及類似地區(qū)農(nóng)村污水量指標(biāo)， 本工程的污水量指標(biāo)為50 ～65 L／（人·d）［4］， 通過人口綜合法測算各村污水量； 同時結(jié)合各村最高日用水量實測數(shù)據(jù)， 按污水收集率為90%， 通過實測數(shù)據(jù)法測算各村污水量； 2 種測算方法取高值后， 考慮10%的安全裕量。 排水量從全年來看， 日變化系數(shù)較大， 夏季及長假期間日排水量較高； 從全天來看， 早中晚用水高峰期污水產(chǎn)生量較大； 其污水量具有一定的波動性。 綜合考慮， 1＃～8＃ 污水站設(shè)計規(guī)模分別是10、 40、 10、 10、 10、 100、 15、 25 m3／d， 均屬于小型污水處理站的范疇。 本文以6＃污水站（100 m3／d）為例， 重點(diǎn)介紹其各項參數(shù)。

2 設(shè)計水質(zhì)

污水站進(jìn)水主要為農(nóng)村居民生活污水， 包括廚房、 淋浴、 洗滌及沖廁廢水， 同時還伴有少量養(yǎng)殖廢水； 含有大量有機(jī)物、 少量病原菌、 病毒、 寄生蟲卵、 鹽類； 農(nóng)村污水的COD 與BOD 均略低于城鎮(zhèn)污水， SS、 NH3-N、 TN 及TP 接近于城鎮(zhèn)污水。根據(jù)類比法， 參照省內(nèi)外經(jīng)濟(jì)水平程度類似地區(qū)的農(nóng)村污水水質(zhì)［4-5］， 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。設(shè)計出水水質(zhì)達(dá)到DB32／ 3462—2020《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A 標(biāo)準(zhǔn)， 尾水就近排放至灌溉渠或河流， 補(bǔ)充自然水體。

表1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 污水處理工藝

3.1 處理工藝選擇

本工程進(jìn)水具有以下特點(diǎn)： 與一般城鎮(zhèn)污水廠相比， 進(jìn)水水量波動性大， 進(jìn)水COD 及BOD5濃度不高， 進(jìn)水SS、 NH3-N、 TN 及TP 濃度均較高，出水SS、 TN 及TP 的去除率要求較高。 工程的重點(diǎn)在于選用適應(yīng)性強(qiáng)的生化法進(jìn)行同步脫氮除磷，以及選用低運(yùn)行成本的物理法穩(wěn)定地去除SS。

經(jīng)調(diào)查， 目前江蘇農(nóng)村污水處理工藝的數(shù)量構(gòu)成如下： A／O 工藝占61.4%， MBR 工藝占20.5%，生物轉(zhuǎn)盤工藝占9.1%， 生物濾池+人工濕地工藝占6.8%， 厭氧+人工濕地工藝占2.2%［4］。 其中A／O 工藝生物脫氮效果較好， 但無生物除磷效果； 生物轉(zhuǎn)盤抗水量沖擊負(fù)荷的能力較弱， 無法適應(yīng)水量波動大的工況； 生物濾池+人工濕地、 厭氧+人工濕地工藝占地大， 受氣候影響大， 抗污染負(fù)荷能力差，出水水質(zhì)不穩(wěn)定。

考慮到本工程農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)， 為了保證脫氮除磷的效果及出水水質(zhì)的穩(wěn)定， 本工程采用A2／O-MBR 處理工藝。 A2／O 工藝是是一種帶混合液回流的前置反硝化生物脫氮除磷工藝， 其中反硝化主要在缺氧池中進(jìn)行， 硝化主要在好氧池中進(jìn)行， A2／O 工藝不但具有穩(wěn)定的脫氮功能， 而且對COD、 BOD5、 磷酸鹽等有較高的去除率， 處理程度較高［6-7］。 MBR 工藝中膜的截留作用保持了高污泥濃度， 確保生物降解的穩(wěn)定性， 提高了生化系統(tǒng)的抗沖擊能力， 穩(wěn)定地保證了出水COD、 BOD5、NH3-N 及SS 的去除率， 而且剩余污泥量較少［8］。該組合工藝具有明顯的優(yōu)勢： 對進(jìn)水適應(yīng)性強(qiáng)、 同步脫氮除磷、 出水水質(zhì)穩(wěn)定且運(yùn)行成本較低。

3.2 工藝流程

本工程工藝流程如圖1 所示。

圖1 污水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of sewage treatment

污水經(jīng)格柵去除大顆粒漂浮物和懸浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池， 經(jīng)潛污泵提升至A2／O-MBR 一體化設(shè)備內(nèi)的厭氧池。 污水重力流依次經(jīng)過缺氧池、 好氧池、 MBR 膜池， 膜池內(nèi)污水經(jīng)負(fù)壓抽吸至出水井，尾水排放管設(shè)流量計。 好氧池內(nèi)混合液經(jīng)泵回流至缺氧池， MBR 膜池底部污泥經(jīng)泵定期回流至厭氧池； 缺氧池、 好氧池內(nèi)設(shè)彈性填料掛膜， MBR 膜池內(nèi)設(shè)浸沒式平板膜組件。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

（1） 調(diào)節(jié)池。 1 座， 尺寸為D×H=4.0 m×3.0 m， 最大調(diào)節(jié)容積為25 m3， HRT=6 h。 調(diào)節(jié)池、 格柵及潛污泵為一體化提升設(shè)備， 玻璃鋼材質(zhì)； 格柵過柵流速為0.6 ～1.0 m／s。 配套粗格柵1 套， 柵寬為600mm， 間隙為10mm； 提升泵2 臺， 1 用1 備， Q=8 m3／h， H=10 m， N=0.55 kW； 液位控制器1 套。

（2） A2／O-MBR 池。 1 座， 總尺寸為9.0 m ×3.0 m × 3.0 m， 總HRT = 16 h， 一體化處理設(shè)備，Q235 碳鋼防腐。 厭氧池尺寸為1.1 m×3.0 m×3.0 m， HRT = 2 h； 缺氧池尺寸為1.7 m × 3.0 m × 3.0 m， HRT = 3 h； 好氧池尺寸為4.5 m × 3.0 m × 3.0 m， HRT = 8 h； MBR 膜池尺寸為1.7 m × 3.0 m ×3.0 m， HRT=3 h。 混合液回流比為200%， 污泥回流比為100%， A2／O 池MLSS 取3 500 mg／L， 污泥負(fù)荷取0.042 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）。 MBR 膜池MLSS 取10 g／L， 污泥負(fù)荷取0.02 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 浸沒式MBR 膜通量為15 ～25 L／（m2·h）。 厭氧池ρ（DO）≤0.2 mg／L， 缺氧池ρ（DO）≤0.5 mg／L， 好氧池ρ（DO）≈3 mg／L。 A2／O 池配套生物填料300 根， 規(guī)格φ150 mm， 長2 000 mm，間距200 mm； 混合液回流泵2 臺， 1 用1 備， Q=10 m3／h， H=10 m， N=0.55 kW； 曝氣系統(tǒng)1 套；支架1 套； 液位控制器1 套。 MBR 膜池配套平板組件1 套； 污泥回流泵2 臺， 1 用1 備， Q=5 m3／h， H=10 m， N=0.4 kW。

（3） 輔助用房。 1 座， 配套MBR 膜抽吸泵2臺（1 用1 備)， MBR 膜反洗泵1 臺， 單臺參數(shù)均為Q=5 m3／h， H=14 m， N=0.45 kW。

5 運(yùn)行效果

本工程出水水質(zhì)檢測由建設(shè)單位委托具備資質(zhì)的第三方檢測公司進(jìn)行。 調(diào)試期間每周檢測2 次，穩(wěn)定運(yùn)行后每月檢測2 次； 運(yùn)行穩(wěn)定后連續(xù)檢測3個月， 6＃ 污水站實際出水水質(zhì)見表2， 其中SS 在6 次水質(zhì)檢測中均未檢出。

表2 污水站出水水質(zhì)Tab. 2 Effluent water quality of sewage treatment station

由表2 可知， 該處理工藝對COD、 BOD5、 SS、NH3-N、 TN、 TP 的平均去除率分別為90.0%、98.9%、 99.9%、 99.7%、 78.6%、 74.3%， 出水水質(zhì)均可穩(wěn)定達(dá)到DB32／ 3462—2020 一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

6 運(yùn)行成本

運(yùn)行穩(wěn)定后， 8 個農(nóng)村污水站與已建成的其他農(nóng)村污水站統(tǒng)一交付第三方水務(wù)公司運(yùn)營， 人工費(fèi)統(tǒng)一折算為0.25 元／t； 8 個污水站的藥劑費(fèi)相差不大， 約為0.06 元／t； 隨著處理規(guī)模的遞增， 電費(fèi)成本呈明顯遞減的趨勢， 6＃ 污水站的電費(fèi)約為0.22元／t； 6＃污水站總運(yùn)行成本約為0.53 元／t。

7 結(jié)語

（1） 農(nóng)村污水采用A2／O-MBR 一體化污水處理設(shè)備進(jìn)行處理， COD、 BOD5、 SS、 NH3-N 的去除效果顯著， 出水水質(zhì)可達(dá)到DB 32／ 3462—2020一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 在水環(huán)境綜合治理工程中， 采用A2／OMBR 一體化設(shè)備處理農(nóng)村分散生活污水， 體現(xiàn)了其特有的優(yōu)勢： 處理效果穩(wěn)定、 適應(yīng)性強(qiáng)、 自動化程度高、 施工便捷。 有望成為分散式農(nóng)村污水處理的重要發(fā)展趨勢。

（3） 根據(jù)本工程的設(shè)計及運(yùn)行經(jīng)驗， 提出以下問題及建議： ①部分獨(dú)立庭院的農(nóng)戶， 庭院內(nèi)設(shè)有明溝、 集水坑及排水管， 且無頂棚， 雨季時雨水與庭院污水一起排入到戶外污水管網(wǎng)， 對污水站沖擊較大； 建議針對該類農(nóng)戶較多的村莊， 盡可能改造庭院內(nèi)排水管， 做到雨污分流； 對難以雨污分流的村莊， 在污水站進(jìn)水井處增設(shè)溢流管， 緩解雨季時污水量大幅度波動對污水站生化系統(tǒng)的沖擊。 ②農(nóng)村污水處理站的數(shù)量多、 分散性高， 對運(yùn)維人員的專業(yè)技術(shù)水平要求較高， 從穩(wěn)定運(yùn)行及降低運(yùn)行成本的角度考慮， 建議后期大批量污水站的運(yùn)維與水環(huán)境綜合治理工程中的監(jiān)控、 檢測及管網(wǎng)運(yùn)維等業(yè)務(wù)有機(jī)結(jié)合， 統(tǒng)一交由水務(wù)公司。