崔叔陽

（安徽省城建設(shè)計研究總院股份有限公司華南分公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國生活水平的不斷提升，對環(huán)保提出了更高的要求。生活污水中含有大量污染物，傳統(tǒng)污水處理工藝難以保障處理效果。A2O+MBBR 工藝是一種常用于處理生活污水的工藝組合，其結(jié)合了A2O 和MBBR工藝的優(yōu)點，有利于達(dá)到高效、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的處理效果，并滿足一級污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 工程概況與污水處理工藝概述

1.1 工程概況

某市污水處理項目總規(guī)模為12.2×104m3/d，總占地面積為5185m2。污水進(jìn)水主要為生活污水，同含有工業(yè)污水量在8%左右。依據(jù)相關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行污水處理廠內(nèi)進(jìn)水、出水的水質(zhì)監(jiān)測，要求其出水達(dá)到一級A 標(biāo)準(zhǔn)，并直接排放到周邊水系之中，排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

污水處理項目應(yīng)用A2O+MBBR 工藝，工藝流程如圖1 所示。

圖1 A2O+MBBR 組合污水處理工藝

1.2 污水處理工藝原理

A2O 工藝是一種生物處理工藝，包括厭氧池、缺氧池和好氧池。在厭氧池中，有機物質(zhì)被厭氧菌分解為有機酸和氨氮。在缺氧池中，有機酸被異養(yǎng)微生物利用，同時氨氮被硝化菌還原為亞硝酸鹽。在好氧池中，亞硝酸鹽被硝化菌氧化為硝酸鹽，并同時進(jìn)行有機物的降解。這樣，通過A2O 工藝，可以實現(xiàn)有機物、氮和TP 的去除。MBBR 工藝是一種生物膜反應(yīng)器工藝，利用載體（通常是塑料填料）作為生物膜的附著基質(zhì)。污水通過填料床，使有機物和氮被附著在填料上的生物膜上降解。填料的運送和攪拌，保證了生物膜的持續(xù)更新和氧氣的供應(yīng)，提高污水處理效果。A2O+MBBR 工藝的組合將A2O 工藝和MBBR 工藝有機地結(jié)合在一起，充分利用了兩種工藝的優(yōu)點[1]。污水通過A2O 工藝處理后，污水中的有機物和氮得到有效去除，同時利用MBBR 工藝中的生物膜反應(yīng)器，進(jìn)一步提高了降解能力和處理效率。此外，A2O+MBBR 工藝還具有操作簡單、占地面積小和運行成本較低等優(yōu)點。好氧池如圖2 所示。

圖2 好氧池

1.3 污水處理工藝參數(shù)

基于上述工藝原理進(jìn)行污水的處理，使得污水處理效果能夠滿足一級A 類排放標(biāo)準(zhǔn)要求。收集的生活污水進(jìn)入格柵池內(nèi)后，將較大的漂浮物和水中的砂礫等清除干凈，隨后泵入沉淀池之中，經(jīng)過混凝沉淀處理，將水質(zhì)中大生物分子，轉(zhuǎn)化為小生物分子。在A2O池內(nèi)完成厭氧、缺氧、好氧處理后，將生活污水中的有機污染物清除，經(jīng)過初步處理后的污水排放到MBBR生化池內(nèi)，進(jìn)一步硝化處理后排入二沉池內(nèi)沉淀。為滿足實際污水排放的基本要求，對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，工藝參數(shù)如表2 所示。

在工藝運行階段，整個污水處理過程需要經(jīng)過48h左右，其中耗時最長的時間為A2O 池和MBBR 池，兩者對污水的處理分別需要達(dá)到12h，反應(yīng)池內(nèi)的水溫控制在15℃左右，以確保最終處理效果良好。

2 A20+MBBR 污水處理工程設(shè)計

2.1 生化池整體設(shè)計

生化池共計分為5 個部分，分別是好氧池、厭氧池、缺氧池、MBBR 處理池和反應(yīng)池。厭氧、好氧、缺氧處理均在A2O 池內(nèi)進(jìn)行。本項目中，為了滿足每日污水處理要求，生化處理反應(yīng)池的總長度為108m，寬度為38m，深度為7.5m，池體共計分為兩個模塊，且每個模塊均具備獨立運行功能。A2O 池體的容積在2 萬m3左右，MBBR 池容積為1.6 萬m3左右，系統(tǒng)運行的污泥回流比為1，混合液的回流比為2[2]。在MBBR 生化池內(nèi)，設(shè)置循環(huán)流動池，主要目的是確保懸浮載體在池內(nèi)循環(huán)流動。池體長度為42m，寬度為18m，深度為7.5m。在池體的中間位置，設(shè)置導(dǎo)流墻，用于承載，確保池內(nèi)污水的流態(tài)良好。同時，在MBBR 池內(nèi)，設(shè)置生物膜。生物膜是由微生物聚集在填料表面形成的，它們通過附著在填料上，形成一個穩(wěn)定的生物膜群落。污水中的有機物質(zhì)被附著在填料上的生物膜中的微生物降解。這些微生物通過代謝過程將有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等物質(zhì)。填料提供了大量表面積，以支持更多的微生物生長和活動，從而提高了有機物降解的效率。MBBR 工藝也可用于氮和磷的去除。在填料上的生物膜中，一些特定的微生物可以通過硝化和反硝化過程將污水中的氨氮和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣。此外，一些磷酸鹽還可以被微生物吸附和沉積在填料上，從而實現(xiàn)磷的去除。生化池如圖3 所示。

2.2 懸浮載體設(shè)計

懸浮載體主要提供微生物棲息場所，其密度應(yīng)小于水。在污水處理期間，通過懸浮載體的運動，將污水中溶解氧更好地進(jìn)入生物膜中，并為微生物的代謝和降解提供充足的氧氣。在組合工藝之中，懸浮載體使用高密度聚乙烯材料，該材料具有大量的表面積，典型值在480～1200m2/m3。載體提供了充足的附著面積，為微生物的生長和附著提供了良好的環(huán)境。微生物可以在懸浮載體表面形成生物膜，從而增加了污水處理系統(tǒng)中的生物活性區(qū)域。本項目中，懸浮載體的最大填充率不足70%，材料為高密度聚乙烯材料，設(shè)計系統(tǒng)好氧填充率在65%左右，池內(nèi)懸浮載體填充率在50%左右，該設(shè)計是為了確保懸浮載體具備良好的流化性，且降低能源的消耗量。根據(jù)池內(nèi)污水處理的表面負(fù)荷設(shè)計結(jié)果，懸浮載體為HDPR 系列，屬于扁圓柱狀的懸浮載體，該形態(tài)結(jié)構(gòu)驗證后使用壽命長達(dá)10 年以上，直徑25mm，高度為10mm，掛膜后有效比表面積為650m2/m3，密度在0.96g/cm3左右[3]。懸浮載體如圖4 所示。

圖4 懸浮載體現(xiàn)場布設(shè)

2.3 曝氣系統(tǒng)設(shè)計

曝氣系統(tǒng)設(shè)計目的是提供充足的氧氣供給，促進(jìn)微生物的生長和污水的降解。曝氣系統(tǒng)包括曝氣器、氣體供應(yīng)系統(tǒng)和氣體分配系統(tǒng)。曝氣器是將氣體引入污水中的設(shè)備。本項目設(shè)計應(yīng)用盤式橡膠膜微孔曝氣器，該裝置曝氣強度較大，單盤供氣量可以達(dá)到5m3/h。在曝氣系統(tǒng)中，氣體供應(yīng)系統(tǒng)使用壓縮空氣作為曝氣系統(tǒng)的供氣來源。壓縮空氣通過管道輸送到曝氣器，并通過曝氣器中的噴嘴或攪拌裝置釋放為氣泡。氣體分配系統(tǒng)用于將氣體均勻分配到整個A2O+MBBR 系統(tǒng)中。這包括氣體管道、分支管道和氣體分配裝置。氣體從氣體供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)入氣體管道，然后通過分支管道分配到各個曝氣器或MBBR 反應(yīng)器中。本項目中，氣體供應(yīng)系統(tǒng)為鼓風(fēng)機，安裝至生化處理段的A2O 池內(nèi)，氣體管道直徑為10cm，采用交叉布設(shè)方法，氣體分配裝置為旋轉(zhuǎn)式，以確保氣體均勻地分布到每個曝氣器或MBBR 反應(yīng)器。本項目中，設(shè)計應(yīng)用盤式橡膠膜微孔曝氣器，供氣量在5m3/h 左右，共計設(shè)置7000 套，其中兩套屬于輔助穿孔曝氣系統(tǒng)，材質(zhì)為ABS[4]。該配置方案能夠在紊流劇烈的情況掛膜，有利于微生物在懸浮載體表面粘生長和形成。曝氣系統(tǒng)如圖5 所示。

圖5 曝氣系統(tǒng)

2.4 進(jìn)出水?dāng)嚢柘到y(tǒng)

進(jìn)出水?dāng)嚢柘到y(tǒng)設(shè)計目的，是保持污水中的懸浮物均勻分布，促進(jìn)污水與生物膜的接觸，以提高污水處理效果。進(jìn)出水?dāng)嚢柘到y(tǒng)包括進(jìn)水和出水?dāng)嚢杵?。進(jìn)水?dāng)嚢杵魑挥谖鬯M(jìn)入系統(tǒng)的位置，用于將進(jìn)水中的懸浮物均勻分散并混合。進(jìn)水?dāng)嚢杵鞑捎脵C械攪拌裝置，結(jié)構(gòu)為攪拌槳，通過旋轉(zhuǎn)或推動的方式將污水中的懸浮物攪拌均勻。這樣可以確保污水中的污染物均勻分布到后續(xù)處理單元，提供更好的降解條件。出水?dāng)嚢杵魑挥谖鬯幚硐到y(tǒng)的出口處，用于混合處理后的污水和曝氣氣泡。出水?dāng)嚢杵魍ǔ２捎脵C械攪拌裝置或氣泡混合裝置。機械攪拌裝置通過旋轉(zhuǎn)或推動的方式將污水和曝氣氣泡混合均勻，以確保污水中的氧氣充分溶解，并保持污水中的懸浮物均勻分布。氣泡混合裝置則通過氣泡的上升和碰撞，將污水和曝氣氣泡混合均勻。本項目設(shè)計應(yīng)用的攪拌器葉片材質(zhì)為不銹鋼材質(zhì)，轉(zhuǎn)速為310r/min，配置電機參數(shù)為4.8kW，在污水處理系統(tǒng)的厭氧區(qū)位置配置低速推進(jìn)器，在各區(qū)內(nèi)的填料空間內(nèi)設(shè)置攔截網(wǎng)。整個系統(tǒng)池體頂部加蓋混凝土，覆土種植草坪，厚度在30cm 左右，攪拌器前后設(shè)置孔洞，大小在3m 左右，用于更換操作盤[5]。進(jìn)出水?dāng)嚢柘到y(tǒng)如圖6 所示。

圖6 進(jìn)出水?dāng)嚢柘到y(tǒng)

3 A20+MBBR 組合工藝處理效果

3.1 運行效果

監(jiān)測系統(tǒng)運行過程中的進(jìn)水和出水，判斷其水質(zhì)變化情況，計算相關(guān)污染物的去除率。監(jiān)測指標(biāo)包括COD、BOD5、總氮、總磷等共計達(dá)到18 項，表3 為A20+MBBR 組合工藝污水處理效果。

表3 A20+MBBR 組合工藝污水處理效果

由表3 可知，A20+MBBR 組合工藝具有良好的污水處理效果，能夠滿足一級A 類污水排放標(biāo)準(zhǔn)。出水滿足化學(xué)需氧量（CODCr）50mg/L、生化需氧量（BOD5）10mg/L、懸浮物（SS）10mg/L、總氮（以N 計）15mg/L、氨氮（以N計）5（8）mg/L 以下的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

項目建設(shè)共計投入資金1.39 億元，處理成本在1.02 元/m3左右，經(jīng)營成本在0.6 元/m3左右。與其他污水處理類型相比，該污水處理項目占地面積較小，成本投入較少，具備良好的污水處理效果，且經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)語

A2O+MBBR 組合法工藝出水水質(zhì)較好，對污染物的平均去除率達(dá)到92%以上，出水指標(biāo)能夠穩(wěn)定達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)。在好氧、缺氧環(huán)境下，對微生物進(jìn)行綜合篩選和富集，硝化處理功能和效率也得到提升。該組合工藝具備良好的經(jīng)濟(jì)效益，單位經(jīng)營成本在0.6 元/m3左右，且污水處理成本在1.02 元/m3左右。