丁毅， 張祥平， 湯建安， 付明濤

（中藍連海設計研究院有限公司， 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、 點面結合、 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， 農(nóng)村分散生活污水一體化處理站建設， 水環(huán)境生態(tài)修復、 污水設施運行監(jiān)控以及主要河道斷面水質監(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、 水量水質波動大、 可生化性好等特點［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)展成為一種程序預設及一體化集成的技術， 該技術設施具有程序預設、效果明顯、 適應性強、 施工便捷、 投資少、 占地小、 運維簡單等特點， 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)濟水平較高， 設施較為齊全， 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： 結合上位規(guī)劃及類似地區(qū)農(nóng)村污水量指標， 本工程的污水量指標為50 ～65 L／（人·d）［4］， 通過人口綜合法測算各村污水量； 同時結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， 重點介紹其各項參數(shù)。

2 設計水質

污水站進水主要為農(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)濟水平程度類似地區(qū)的農(nóng)村污水水質［4-5］， 設計進出水水質如表1 所示。設計出水水質達到DB32／ 3462—2020《農(nóng)村生活污水處理設施水污染物排放標準》一級A 標準， 尾水就近排放至灌溉渠或河流， 補充自然水體。

表1 設計進出水水質Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 污水處理工藝

3.1 處理工藝選擇

本工程進水具有以下特點： 與一般城鎮(zhèn)污水廠相比， 進水水量波動性大， 進水COD 及BOD5濃度不高， 進水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。 工程的重點在于選用適應性強的生化法進行同步脫氮除磷，以及選用低運行成本的物理法穩(wěn)定地去除SS。

經(jīng)調查， 目前江蘇農(nóng)村污水處理工藝的數(shù)量構成如下： A／O 工藝占61.4%， MBR 工藝占20.5%，生物轉盤工藝占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； 生物轉盤抗水量沖擊負荷的能力較弱， 無法適應水量波動大的工況； 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， 抗污染負荷能力差，出水水質不穩(wěn)定。

考慮到本工程農(nóng)村生活污水的特點， 為了保證脫氮除磷的效果及出水水質的穩(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行， 硝化主要在好氧池中進行， 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： 對進水適應性強、 同步脫氮除磷、 出水水質穩(wěn)定且運行成本較低。

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入調節(jié)池， 經(jīng)潛污泵提升至A2／O-MBR 一體化設備內(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)負壓抽吸至出水井，尾水排放管設流量計。 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)設彈性填料掛膜， MBR 膜池內(nèi)設浸沒式平板膜組件。

4 主要構筑物設計參數(shù)

（1） 調節(jié)池。 1 座， 尺寸為D×H=4.0 m×3.0 m， 最大調節(jié)容積為25 m3， HRT=6 h。 調節(jié)池、 格柵及潛污泵為一體化提升設備， 玻璃鋼材質； 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， 污泥負荷取0.042 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）。 MBR 膜池MLSS 取10 g／L， 污泥負荷取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 運行效果

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

表2 污水站出水水質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%， 出水水質均可穩(wěn)定達到DB32／ 3462—2020 一級A 標準。

6 運行成本

運行穩(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)一交付第三方水務公司運營， 人工費統(tǒng)一折算為0.25 元／t； 8 個污水站的藥劑費相差不大， 約為0.06 元／t； 隨著處理規(guī)模的遞增， 電費成本呈明顯遞減的趨勢， 6＃ 污水站的電費約為0.22元／t； 6＃污水站總運行成本約為0.53 元／t。

7 結語

（1） 農(nóng)村污水采用A2／O-MBR 一體化污水處理設備進行處理， COD、 BOD5、 SS、 NH3-N 的去除效果顯著， 出水水質可達到DB 32／ 3462—2020一級A 標準。

（2） 在水環(huán)境綜合治理工程中， 采用A2／OMBR 一體化設備處理農(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、 適應性強、 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)本工程的設計及運行經(jīng)驗， 提出以下問題及建議： ①部分獨立庭院的農(nóng)戶， 庭院內(nèi)設有明溝、 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， 在污水站進水井處增設溢流管， 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， 對運維人員的專業(yè)技術水平要求較高， 從穩(wěn)定運行及降低運行成本的角度考慮， 建議后期大批量污水站的運維與水環(huán)境綜合治理工程中的監(jiān)控、 檢測及管網(wǎng)運維等業(yè)務有機結合， 統(tǒng)一交由水務公司。