文_蘭令宇 廣州潯峰環(huán)?？萍加邢薰?/p>

1 工程概況

某A污水廠一期工程，包括20萬m3/d的污水廠、6萬m3/d的再生水廠、300t/d的污泥處置項目。該廢水處理廠基于活性污泥工藝技術(shù)處理來自鄰地區(qū)的廢水。工廠接受處理的廢水類型為純生活廢水。該廠由粗篩、細(xì)篩、沉砂池、曝氣池、澄清池、氯化系統(tǒng)、污泥濃縮器、好氧消化池、污泥濃縮機和污泥干燥床組成。由于出水標(biāo)準(zhǔn)由《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，提高至《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11/890-2012）中的A標(biāo)準(zhǔn)（準(zhǔn)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)）。因此，該污水廠原有工藝稍顯落后，需要進(jìn)一步提升和優(yōu)化。

2 分段進(jìn)水多級AO+MBR工藝原理及流程

2.1 工藝原理

AO工藝也被稱作缺氧好氧工藝法，是一種常見污水處理工藝。該工藝通過微生物尋找食物的過程，將復(fù)雜的有機物質(zhì)分解成簡單的穩(wěn)定物質(zhì)。該過程導(dǎo)致從廢水中去除可溶性和懸浮有機物。在溶解氧存在下，微生物的生長去除了大部分污染物；反過來，原生動物生長并以這些生物為食。由此產(chǎn)生的平衡是在活性污泥浮體中懸浮形式的活培養(yǎng)物。該工藝非常適合去除廢水中的含碳物質(zhì)和硝化作用，主要結(jié)構(gòu)包括一個曝氣池，在該曝氣池中，廢水與連續(xù)的活性污泥和氧氣充分混合。從該過程的這一部分，污水進(jìn)入一個澄清池，沉淀的污泥從凈化水中去除，由返回的活性污泥泵回收。要使該系統(tǒng)正常工作，必須滿足兩個嚴(yán)格的要求：即曝氣裝置必須能夠?qū)⒀鯕鈴拇髿庵修D(zhuǎn)移到液體中，并將這種氧氣通過廢水分配到污水處理廠。為加強凈化過程，提高凈化程度，可在此基礎(chǔ)上通過串聯(lián)多個AO，組成分段進(jìn)水多級AO。在該工藝中，回流污泥從首端進(jìn)入，而污水則按一定比例從每個缺氧段進(jìn)入。由于工藝從缺氧段進(jìn)水，為前一段好氧區(qū)的硝化液提供反硝化碳源，理論上無需硝化液回流系統(tǒng)即可實現(xiàn)脫氮功能。

膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種結(jié)合生物處理和膜工藝的有前途的技術(shù)。與傳統(tǒng)活性污泥(CAS)相比， MBR工藝具有占地面積小、污泥產(chǎn)量低、維護(hù)成本低、出水水質(zhì)穩(wěn)定，且不受生物反應(yīng)器中的污泥性質(zhì)影響，以及更高的有機物、營養(yǎng)物和持久性有機污染物去除等優(yōu)點。然而，MBR工藝最顯著的缺點之一是處理過程中的膜污染?，F(xiàn)有研究顯示，膜污染會降低MBR的水質(zhì)和水量，并使MBR運營成本增加60%以上。在現(xiàn)實中，膜污染現(xiàn)象非常復(fù)雜，一般表現(xiàn)為污垢附著/沉積和凝膠/濾餅層的熱力學(xué)過濾阻力；影響因素包括混合液特性、膜特性、反應(yīng)器的水力條件、操作方式、溫度和生化動力學(xué)參數(shù)等。

本次研究深度分析了現(xiàn)有的AO工藝和MBR工藝，發(fā)現(xiàn)在兩種工藝中存在兩處融合點：

其一，活性污泥系統(tǒng)是向污水中添加氧氣的過程。該系統(tǒng)富含天然存在的氧氣，并涉及攪拌環(huán)境中的污水。污水的流動足以產(chǎn)生富氧混合物，無需人工加氧。攪動和攪動污水后，使其沉降。沉淀后的污水含有形成小細(xì)菌和有機體的必要條件。污水被認(rèn)為是活性污泥，當(dāng)這種活性污泥添加到原污水中時，它會氧化污水中的有機固體。它還分離已溶解在污水混合物中的固體，因此它使過濾更容易。

其二，篩選后的廢水與不同量的回收液混合，其中含有高比例的從二級罐中取出的生物，它成為一種稱為混合液的產(chǎn)品。混合物的下一步是攪拌并注入大量空氣以提供氧氣并使固體保持懸浮狀態(tài)。一段時間后，混合液流入澄清器，在此沉淀。在此沉降過程中，部分細(xì)菌被去除，部分清潔的水繼續(xù)流動以進(jìn)行額外處理。產(chǎn)生的沉降固體，活性污泥，然后返回第一個罐再次開始該過程。

2.2 工藝流程

依據(jù)出水要求及排放標(biāo)準(zhǔn)，分段進(jìn)水多級AO+MBR工藝流程確定為“調(diào)節(jié)池+初沉池+A/O+MBR膜池”。具體如圖1所示。

圖1 分段進(jìn)水多級AO+MBR工藝流程

3 分段進(jìn)水多級AO+MBR主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池的目的是進(jìn)行水量、水質(zhì)的調(diào)節(jié)均化，保證后續(xù)生化處理系統(tǒng)水量、水質(zhì)的均衡、穩(wěn)定，提高整個系統(tǒng)的抗沖擊性能和處理效果。在分段進(jìn)水多級AO+MBR工藝中，調(diào)節(jié)池進(jìn)水廢水與大約 20%～30%（按體積）的活性污泥混合，該方法包括兩個曝氣階段，并通過再循環(huán)的活性污泥水進(jìn)行稀釋。經(jīng)過這樣的稀釋后，廢水中所含的生物毒性物質(zhì)現(xiàn)在處于低濃度狀態(tài)，不再能夠使控制生物降解過程的細(xì)菌群失活。曝氣后，一定量的活性污泥被循環(huán)利用。稀釋不需要補充清潔水，曝氣池的循環(huán)水已經(jīng)證明是令人滿意的。該系統(tǒng)導(dǎo)致負(fù)載非常高的工廠在運行中具有出色的經(jīng)濟性。在流出的流體中，BOD5和COD分別保持在25和150mg/L以下。

3.2 初沉池

初沉池目的促進(jìn)固體沉降，以在生物處理之前最大限度地減少懸浮顆粒的大小。諸如沙礫和有機固體等致密物質(zhì)作為“污泥”沉降到水箱底部，其中超過90%污水進(jìn)料沉積在此處，而密度較低的脂肪、油和油脂作為“浮渣”停留在上部。污泥和浮渣結(jié)合在一起產(chǎn)生污水污泥，然后對其進(jìn)行額外的處理，例如增稠、好氧硝化和脫水。即為了將池底物生物轉(zhuǎn)化和生物轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)品，可以根據(jù)所用生物體的生長要求設(shè)計或制造反應(yīng)器，用于所有類型的生物催化，包括酶的產(chǎn)生以及組織、細(xì)胞的生長。在分段進(jìn)水多級AO+MBR工藝中，初沉池被設(shè)計為50,000升圓柱形罐，由不銹鋼和搪玻璃鋼制成，是保持某些參數(shù)，如流速、曝氣、溫度、pH、泡沫控制和攪拌速率，以期為微生物提供了一個細(xì)致的環(huán)境，以實現(xiàn)最佳生長和產(chǎn)生代謝物。為了在需氧、厭氧或連續(xù)厭氧/好氧條件下利用微生物代謝來利用底物并將其降解為殘留物，所設(shè)計的初沉池還包括間歇反應(yīng)器、連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(流量：Q=25m3/h 揚程：H=15m功率：N=2.2kW) 和活塞流反應(yīng)器（流量：Q=50m3/h 揚程：H=15m功率：N=7.5kW）等。

3.3 AO+MBR膜池

MBR是使用膜過濾單元將生物質(zhì)與流出物分離的活性污泥組件。MBR使用膜過濾，不依賴重力（沉降）來分離生物質(zhì)和流出物。因此，生物質(zhì)分離所需的時間和空間不受限制，可以處理更多的水并占用更少的空間。然而，增加的處理能力伴隨著增加的電力成本，因為需要更大的曝氣能力和加壓才能充分發(fā)揮MBR的潛力。為了完成氮和磷的去除，必須在MBR工藝中增加額外的單元工藝。在所設(shè)計的AO+MBR膜池中，單片膜設(shè)計面積為25m2；膜元件設(shè)計數(shù)量為168簾；膜箱設(shè)計數(shù)量為4，單膜箱設(shè)計42簾。

4 結(jié)語

廢水中含有大量污染物，包括化學(xué)需氧量(COD)、重金屬、懸浮固體、痕量有機化合物和各種來源的毒素，為了安全地回收廢水，有必要確保將污染物徹底清除至當(dāng)?shù)丨h(huán)境機構(gòu)確定的可接受標(biāo)準(zhǔn)。然而，傳統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的污泥量是一個亟待解決的問題。此外，廢水處理中的挑戰(zhàn)還包括影響處理系統(tǒng)的金屬和化合物的沉積，以及潛在的為了土壤中的鹽分積累。本文所設(shè)計的分段進(jìn)水多級AO+MBR工藝，取AO工藝之長，補MBR工藝之短，實現(xiàn)了兩者的良性循環(huán)，同時解決了AO污泥產(chǎn)量高和MBR膜污染等問題，具有多種工藝技術(shù)優(yōu)勢，值得應(yīng)用和推廣。