葉子臨,李榮春,向 玲,劉厚濤，廖 婧

(1．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150000；2.四川錦美環(huán)保股份有限公司，成都 610041)

引 言

隨著城市社會(huì)化進(jìn)程加快，城鎮(zhèn)人口快速增加，生活污水排放量加劇，污水處理需求擴(kuò)大，亟需開(kāi)發(fā)高效、低耗的新型污水處理工藝。MBR一體化工藝采用了生物處理技術(shù)和膜分離技術(shù)相結(jié)合的方式[1]，與傳統(tǒng)污水處理工藝相比，具備泥水分離效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積少、剩余污泥少、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)[2]，在多種場(chǎng)地和領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

某市生活污水排放量較大，進(jìn)水水質(zhì)復(fù)雜，在可施工面積小、沒(méi)有充足時(shí)間做污水水質(zhì)調(diào)查的情況下，綜合考慮可行性與抗負(fù)荷性?xún)煞矫嬉蛩?，采用了活性污?MBR一體化應(yīng)急污水處理設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)臨時(shí)達(dá)標(biāo)排放。該設(shè)施由38套一體化污水處理裝置組成,設(shè)計(jì)處理總規(guī)模為19 000t/d，整套設(shè)備從建成到投產(chǎn)時(shí)間不超過(guò)兩個(gè)月。本文通過(guò)對(duì)該38套一體化裝置的處理效果監(jiān)測(cè)、不達(dá)標(biāo)原因分析，在因地制宜的情況下采用增加氣浮、投加藥劑、好氧池改造等措施加以改進(jìn)，以其前后的出水水質(zhì)對(duì)比，分析改進(jìn)方法的合理性，為污水廠MBR系統(tǒng)應(yīng)急處理達(dá)標(biāo)提供解決思路和運(yùn)維參考。

1 材料與方法

1.1 材料

該污水處理廠污水處理設(shè)施由38套MBR一體化污水處理裝置組成，單套MBR一體化污水處理裝置的處理量為500t/d,污水處理設(shè)施總處理規(guī)模為19 000t/d。

MBR一體化污水處理裝置由厭氧池、好氧池、膜池組成，膜池內(nèi)設(shè)有連續(xù)的膜組件，膜組件底部設(shè)穿孔曝氣管，同時(shí)在厭氧池，好氧池，膜池底部設(shè)置排泥管，頂部設(shè)溢流管。膜池污泥混合液經(jīng)回流泵回流至厭氧池( R = 200%)[3]。主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：厭氧區(qū)尺寸：2.00 m×3.00 m×2.90m(長(zhǎng)×寬×高)，好氧區(qū)尺寸：11.00 m×3.00 m×2.90m(長(zhǎng)×寬×高)，MBR膜池設(shè)計(jì)尺寸為：3.50 m×3.00 m×2.90m(長(zhǎng)×寬×高)，總停留時(shí)間7.76h,有效水深2.60m，好氧段+MBR段的停留時(shí)間合計(jì)為6.05h，厭氧區(qū)停留時(shí)間0.82 h,好氧區(qū)停留時(shí)間4.61h,膜池停留時(shí)間1.44h，污泥濃度6～8g/L。

1.2 工藝流程

該污水處理廠污水處理設(shè)施主體工藝為活性污泥+MBR膜法，工藝流程如圖1所示。污水流入集水井后，經(jīng)泵提升至預(yù)處理段截留體積較大的懸浮物、顆粒物等。預(yù)處理后的污水流入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，再由泵將調(diào)節(jié)池內(nèi)的污水提升至MBR一體化設(shè)備。污水以溢流方式依次流經(jīng)厭氧池、好氧池、MBR膜池。PAC藥劑在MBR膜池前段投加，可在生化處理單元同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物降解、氨氮硝化及總磷去除，且處理出水達(dá)標(biāo)排放至河道。膜池內(nèi)產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥池，污泥池中的污泥在板框壓濾機(jī)中脫水。脫水后的污泥打包外運(yùn)，而污泥濾液進(jìn)入泵站[4]。

注：虛線框內(nèi)工藝部分為優(yōu)化后添加。圖1 MBR一體化污水處理工藝Fig.1 MBR integrated equipment wastewater treatment system process

2 結(jié)果與分析

2.1 運(yùn)行效果分析

采用改進(jìn)后的MBR一體化污水處理工藝作為某廠污水應(yīng)急處理工藝，根據(jù)該廠2020年1月至2020年8月，COD、氨氮、總磷(TP)、總氮(TN)4個(gè)水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析該工藝改進(jìn)后的運(yùn)行效果。圖中紅線為工藝改進(jìn)前后運(yùn)行時(shí)間分界線。

2.1.1 COD指標(biāo)分析

由圖2和圖3分析，改進(jìn)前，在進(jìn)水水質(zhì)復(fù)雜、COD濃度波動(dòng)較大的情況下，出水的COD平均濃度為9.91mg/L，去除率為95.69%;改進(jìn)后，出水的COD平均濃度為12.55mg/L，平均去除率為95.95%，均達(dá)到出水排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)工藝改進(jìn)后，MBR膜的在線清洗次數(shù)減少，MBR設(shè)備抗沖擊能力增強(qiáng)，整體工藝及出水水質(zhì)穩(wěn)定，COD去除效果好。

圖2 COD濃度變化Fig.2 Change of COD concentration

圖3 COD去除率變化Fig.3 Change of COD removal rate

2.1.2 氨氮指標(biāo)分析

由圖4和圖5分析，改進(jìn)前后，該廠進(jìn)水水質(zhì)的氨氮濃度均超過(guò)設(shè)計(jì)值。受復(fù)雜水質(zhì)影響，設(shè)備一直處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。改進(jìn)前，出水的氨氮平均濃度為1.90mg/L，平均去除率為94.94%;改進(jìn)后，出水的氨氮平均濃度為1.44mg/L，平均去除率為96.24%，均達(dá)到出水排放標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)比，改進(jìn)措施不會(huì)對(duì)MBR一體化設(shè)備和氨氮的去除效果造成影響，且去除效率略有提升。

圖4 氨氮濃度變化Fig.4 Change of ammonia nitrogen concentration

圖5 氨氮去除率變化Fig.5 Change of ammonia nitrogen removal rate

2.1.3 TP指標(biāo)分析

圖6 總磷濃度變化Fig.6 Change of total phosphorus concentration

圖7 總磷去除率變化Fig.7 Change of total phosphorus removal rate

2.1.4 TN指標(biāo)分析

由圖8和圖9分析，該廠進(jìn)水水質(zhì)的TN濃度多次超出設(shè)計(jì)值，且波動(dòng)較大。改進(jìn)前，出水的TN平均濃度為17.28mg/L，平均去除率僅有58.29%，TN濃度多次超標(biāo)。改進(jìn)后，出水的TN平均濃度11.24mg/L，平均去除率為74.07%，TN濃度均達(dá)到出水排放標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明，改進(jìn)措施能顯著提升TN的去除效果。

圖8 總氮濃度變化Fig.8 Change of total nitrogen concentration

圖9 總氮去除率變化Fig.9 Change of total nitrogen removal rate

2.2 運(yùn)行成本分析

該廠實(shí)際處理水量波動(dòng)較大，為4 300t/d～15 800t/d，日平均處理水量為12 400t。污水處理裝置的耗電單元為風(fēng)機(jī)、提升泵、產(chǎn)水泵、加藥泵、回流泵,每噸水的平均能耗值為1kWh，穩(wěn)定運(yùn)行后，乙酸鈉的平均投加量為1 500kg/d，PAC的平均投加量為1 000kg/d ，每噸水的日運(yùn)行成本計(jì)算如下：

運(yùn)行成本=每噸水平均能耗×用電成本+

∑劑投加量×藥劑單價(jià)/日平均處理水量

式中：用電成本按0.69元/kWh計(jì)算，藥劑乙酸鈉單價(jià)按4 100元/t計(jì)算，藥劑PAC單價(jià)按2 750元/t計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果表明，每噸水處理成本中，能耗成本為0.69元，藥劑成本為0.72元，該廠每噸水每日的運(yùn)行成本為1.41元。

3 結(jié) 論

3.1 改進(jìn)后的MBR一體裝置對(duì)城市應(yīng)急污水處理工程中COD、氨氮、TP、TN的去除效果較好，其出水平均值分別達(dá)到12.55mg/L、1.44mg/L、0.25mg/L、11.24mg/L(均優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo))，平均去除率分別為95.95%、96.24%、92.67%、74.07%，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為100%。

3.2 該裝置日處理水量約12 400t，改進(jìn)前，乙酸鈉投加量為500kg/d，PAC投加量為1 200kg/d，每噸水日運(yùn)行成本為1.12元；改進(jìn)后，由于出水水質(zhì)濃度及處理指標(biāo)的增加，乙酸鈉投加量為1 500kg/d，PAC投加量1 000kg/d，每噸水日運(yùn)行成本為1.41元，增加0.29元。但改進(jìn)后的工藝，對(duì)懸浮物的去除率達(dá)80%以上，并減少了MBR膜的負(fù)荷及在線清洗次數(shù)，降低了清洗成本，同時(shí)還提升了整個(gè)工藝及出水水質(zhì)的穩(wěn)定性，表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)性。

3.3 該項(xiàng)目改進(jìn)建議可為生活污水的應(yīng)急處理及MBR工藝的運(yùn)行維護(hù)提供可行性參考，具有借鑒和指導(dǎo)意義。