摘要：北京市某大廈污水排放量約為420m3/d，污水來源為餐飲廢水和生活污水。由于原有的污水處理設(shè)施不僅簡易，而且處理效率較低，導(dǎo)致處理設(shè)施超負荷運行，使得污水排放經(jīng)常超標。為了滿足業(yè)主的要求并改善現(xiàn)場情況，對原有污水處理設(shè)施評估后，決定對原污水處理站進行升級改造，選擇“預(yù)處理+ANO+MBR膜”作為改造工藝。改造完成后，通過對運行數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)改造后的污水處理站出水水質(zhì)優(yōu)于《北京市地方標準水污染物綜合排放標準》（DB 11/307-2013）中表3排入公共污水處理系統(tǒng)的水污染物排放限制，滿足下游污水處理廠的接納要求。

關(guān)鍵詞：餐飲廢水；膜生物反應(yīng)器；ANO

引言

餐飲廢水包括食品準備、餐具清洗和食物殘渣滲瀝液等[1]餐飲經(jīng)營過程中產(chǎn)生的各種污水，浮油、乳化油、食物殘渣等物質(zhì)的含有量較大。如果餐飲廢水未經(jīng)處理就直接排放，不僅會污染水體、堵塞城市管網(wǎng)，還會對社會安全構(gòu)成威脅，同時也會影響可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施。北京市某大廈建于2004年并于當年投入使用，原設(shè)計僅有地下1層1處餐飲場所，但實際情況卻是該大廈一期底商現(xiàn)有26家餐飲場所，原有的簡易污水處理設(shè)施，根本無法滿足現(xiàn)有的餐飲廢水處理需求，導(dǎo)致污水超標排放，給大廈周圍的水體及城市管網(wǎng)帶了較大的負面影響，因此急需對大廈污水處理站升級改造。結(jié)合項目業(yè)主要求，采用“預(yù)處理+ANO+MBR膜” 作為改造工藝，通過對進水水質(zhì)、出水水質(zhì)、工藝系統(tǒng)設(shè)計、主要設(shè)備參數(shù)設(shè)計、臭氣處理系統(tǒng)設(shè)計及剩余污泥處理等方面進行分析，發(fā)現(xiàn)改造工藝可行，為后續(xù)同類型大廈污水處理站的升級改造提供了有益的經(jīng)驗和思路。

1某大廈污水處理站改造前狀態(tài)及改造難點

1.1 改造前狀態(tài)

北京市某大廈原設(shè)計容納量為1萬人，但經(jīng)測算目前該大廈往來及辦公人數(shù)已達到1.5萬左右，且實際入住人數(shù)遠超設(shè)計標準；原設(shè)計首層規(guī)劃為會議中心，僅在地下1層設(shè)有餐飲場所，但目前實際情況卻是大廈一期底商餐飲數(shù)量達到26家。大廈主要的污水來源是生活污水和餐飲污水，污水排放量約為420m3/d，其中11：30～13：30為排水高峰期，高峰期污水平均排放量約為80m3/h。當前該區(qū)域有3座化糞池（有效容積共計120m3），且現(xiàn)有的污水處理設(shè)施都是簡易設(shè)施。由于現(xiàn)在污水的流量與原設(shè)計不符，原污水處理設(shè)施處理能力不足，導(dǎo)致部分污水未經(jīng)處理直接排放，同時現(xiàn)在的污水水質(zhì)與原設(shè)計不符，經(jīng)原污水處理設(shè)施及工藝處理后的污水水質(zhì)不符合排放限值要求，因此原有的污水處理設(shè)施亟需升級改造。

1.2 改造難點

北京市某大廈地處中央商務(wù)區(qū)，地面上的可用空間非常有限，原污水處理設(shè)施都安裝在地下，因此只能考慮在地下空間對本項目的污水處理站進行升級改造。然而，由于錯綜復(fù)雜的地下管線和原始設(shè)計圖紙資料的缺失，給新建地下機房帶來了巨大的挑戰(zhàn)。同時，工程工期緊迫，施工場地受限，施工地點緊鄰居民區(qū)、辦公區(qū)和學(xué)校，增加了文明施工的難度，且改造期間必須確保大廈正常排水，也對臨時排放污水的解決方案提出了高要求。此外，污水處理工藝還必須同時滿足適用性、經(jīng)濟性和先進性原則，因此也需要將大廈污水處理未來提標的可能性考慮到，整個項目改造存在一定難度。

2擴容改造思路及主體工藝分析

2.1 擴容改造思路

北京市某大廈污水處理站改造升級項目處理量為420m3/d，設(shè)計進出水水質(zhì)如表1所示，其中BOD5/CODCr=0.42，表明污水可進行生物降解和好氧生物處理，適合采用活性污泥法、生物膜法進行處理。含油污水的處理分為一級除油處理與二級處理，其中一級處理選用隔油池進行油水分離，二級處理選用氣浮、粗?；?、板結(jié)、過濾等方法或組合工藝進行油水分離。本項目業(yè)主要求采用MBR膜工藝，其中膜池進水要求動植物油的含量宜小于30mg/L[2]，同時根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，一級除油處理后的出水含油量應(yīng)控制在30mg/L[3]，改造后經(jīng)過一級除油處理，出水的含油量符合膜池進水的要求，因此項目選擇隔油池作為預(yù)處理工藝。此外，BOD5/TKN=5，滿足相關(guān)規(guī)范gt;4的要求，因而可采用ANO工藝。氨氮去除率為50%，總磷去除率為27%，因此脫氮為主、除磷為輔。

由于本項目改造只能在地下空間進行，而地下管線錯綜復(fù)雜，為避免對管線的干擾，需盡可能減小機房的占地面積?？紤]到ANO工藝具有占地面積相對較小、處理效果穩(wěn)定、耐沖擊負荷能力強的特點，同時能夠滿足出水水質(zhì)要求，因此決定采用“隔油池+ANO+MBR膜”的改造工藝，并輔以化學(xué)除磷?！案粲统?ANO+MBR膜”工藝具有占地面積小、處理效率高、運行穩(wěn)定、產(chǎn)泥量少、出水水質(zhì)好、自動化程度高、操作管理便捷等優(yōu)點，在本項目中具有顯著優(yōu)勢。

根據(jù)項目業(yè)主管理要求，污水站的設(shè)計運行時間為20h/d，設(shè)計處理量為21m3/h。

2.2 主體工藝分析

2.2.1隔油池工藝

隔油池是利用油滴與水的密度差產(chǎn)生上浮作用來去除含油廢水中可浮性油類物質(zhì)的一種廢水預(yù)處理構(gòu)筑物，工藝作用顯著。隔油池工藝設(shè)計進出水水質(zhì)，如表1所示。隔油池可以有效地將廢水中的油脂和油類物質(zhì)與水分離開來，并有效去除廢水中的固體顆粒和沉積物，防止其進入后續(xù)的污水處理工藝，從而減少系統(tǒng)堵塞和設(shè)備故障的風險。通過隔油池分離的油脂可以進一步處理，如對油脂回收再利用，不僅可以減少資源浪費，還有助于提高經(jīng)濟效益。與此同時，隔油池的使用還可以防止油脂和固體物質(zhì)進入污水處理設(shè)備，從而減少設(shè)備的磨損和維修頻率，延長設(shè)備的使用壽命，降低維修成本。

2.2.2 ANO工藝

ANO工藝即缺氧-好氧工藝，該工藝結(jié)合了缺氧和好氧2種環(huán)境，通過微生物的作用來實現(xiàn)對污水的處理，是一種常用的生物污水處理工藝，主要用于去除廢水中的有機物質(zhì)和氮類物質(zhì)。缺氧-好氧工藝適用于不同類型的廢水，特別適合含氮廢水的處理，可通過缺氧區(qū)域的處理，實現(xiàn)氨氮的部分還原，從而達到去除氮的目的。相比于其他氮去除工藝，缺氧-好氧工藝在處理氮類物質(zhì)時，所需的能耗較低，可以適應(yīng)不同規(guī)模和負荷的污水處理需求，具有較高的操作靈活性。

2.2.3 MBR膜工藝

MBR膜工藝是一種先進的污水處理技術(shù)，將生物反應(yīng)器和膜過濾系統(tǒng)結(jié)合在一起，能夠高效地去除廢水中的懸浮物（SS）、細菌、病毒和溶解性有機物。MBR膜工藝相比傳統(tǒng)的生物處理工藝具有一些顯著的優(yōu)勢。MBR膜具有微孔尺寸較小的特點，可以有效去除懸浮物、細菌、病毒和溶解性有機物，產(chǎn)水質(zhì)量高。相比傳統(tǒng)的活性污泥工藝，MBR膜工藝的生物反應(yīng)器具有較高的濃度和活性，可以顯著減小處理單元的體積，節(jié)省用地。MBR膜工藝結(jié)合了生物反應(yīng)器和膜過濾系統(tǒng)，避免了沉淀池和二沉池等傳統(tǒng)工藝中的一些處理單元，簡化了處理流程，減少了設(shè)備的數(shù)量和復(fù)雜性。由于膜過濾的作用，MBR膜工藝中產(chǎn)生的污泥較傳統(tǒng)生物處理工藝少，污泥濃度高，降低了污泥處理的成本負擔。另外，膜過濾系統(tǒng)還可以阻止微生物的流失，保持生物反應(yīng)器中較高的生物負荷和活性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理效果。

3擴容改造方案

3.1 工藝流程

北京市某大廈污水處理改造后工藝流程如圖1所示，污水經(jīng)過提籃式格柵去除較大的雜質(zhì)后，進入隔油池去除大部分油脂；而后流入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有空氣攪拌裝置，用以調(diào)節(jié)水量，均衡水質(zhì)，進一步改善污水的生化性；隨后污水通過提升泵進入缺氧池進行反硝化脫氮，提升泵前設(shè)置毛發(fā)過濾器，以保護設(shè)備運行和防止管道堵塞；污水接下來再通過過流洞進入好氧池，實現(xiàn)降解有機物、硝化氨氮和過量攝磷功能；最后進入MBR膜池的污水，經(jīng)膜的過濾作用，實現(xiàn)固液分離，過濾后的清水被導(dǎo)入清水池，部分污泥則經(jīng)污泥回流泵（兼污泥外排泵）回流至缺氧池，用以維持系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度。

北京市某大廈污水處理改造工藝對清水池設(shè)置有消毒加藥裝置，用于向清水池內(nèi)投加消毒劑，對水體進行殺菌、消毒處理使其達到外排標準，隨后外排。MBR膜池中的泥水混合物則通過硝化液回流泵回流至缺氧池，在缺氧狀態(tài)下，反硝化菌將硝態(tài)氮還原為氮氣，從而實現(xiàn)脫氮的功能。為了確保磷排放達標，污水處理系統(tǒng)還設(shè)置了化學(xué)除磷加藥裝置，向MBR膜池投加化學(xué)除磷藥劑，通過排放含磷量高的剩余污泥，達到將磷從系統(tǒng)中去除的目的，同時將剩余污泥通過污泥外排泵（兼污泥回流泵）排放至污泥池，并委托具備相關(guān)資質(zhì)的第三方機構(gòu)對污泥池和隔油池定期清理。此外，污水處理站的尾氣還能通過排風設(shè)備和排風管道引至某大廈樓頂，經(jīng)過除臭設(shè)備處理后排放，同時借助送風設(shè)備將室外新風引入機房，以保持機房內(nèi)空氣的流通。

3.2 主要設(shè)計參數(shù)

3.2.1隔油池

隔油池的作用是分離和去除廢水中的油脂和懸浮物（SS），保護下游處理設(shè)備。本項目所采用的隔油池為平流式隔油池，采用304不銹鋼材質(zhì)，機房內(nèi)安裝，其尺寸為6.0m×2.5m×2.8m（L×W×H），由4個部分尺寸均為1.5m×2.5m×2.8m（L×W×H）的預(yù)沉渣區(qū)、沉渣區(qū)、隔油區(qū)和清水區(qū)組成，有效水深2.0m，有效容積均為7.5m3。預(yù)沉渣區(qū)和沉渣區(qū)的底部采用了錐斗狀結(jié)構(gòu)，以方便重力排泥。同時，在預(yù)沉渣區(qū)的頂部安裝了304不銹鋼材質(zhì)、尺寸為0.5m×0.5m×0.5m（L×W×H）的提籃式格柵，柵間凈距為5mm。

按高峰期平均80m3/h的污水量計算，此時含油污水在隔油區(qū)的水平流速為4.44mm/s，滿足相關(guān)標準規(guī)范2～5mm/s的要求；隔油區(qū)水力停留時間為5.6min，滿足相關(guān)標準規(guī)范不小于3min的要求；預(yù)沉渣區(qū)、沉渣區(qū)水力停留時間均為5.6min，滿足相關(guān)標準規(guī)范不小于2min的要求。

3.2.2調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池的作用是平衡和調(diào)節(jié)進入處理系統(tǒng)的污水流量、濃度和水質(zhì)，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行并提高處理效果。通過調(diào)節(jié)污水流量，可避免流量波動對處理設(shè)備造成過大或過小的負荷影響。此外，調(diào)節(jié)池還可平穩(wěn)水質(zhì)，對不穩(wěn)定的污水進行稀釋或穩(wěn)定處理，以使其符合后續(xù)處理單元的要求，提高處理效果并保護設(shè)備。本項目調(diào)節(jié)池共2組，其中1組在機房內(nèi)安裝，采用碳鋼焊接池體，尺寸為8.7m×3.0m×2.8m（L×W×H），有效水深為2.6m；另1組在機房外埋地安裝，采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件池體，尺寸為4.0m×4.0m×4.0m（L×W×H），有效水深為3.8m。調(diào)節(jié)池的水力停留時間為6.13h，滿足相關(guān)標準規(guī)范6～8h的要求；污水排放高峰期為2h，期間系統(tǒng)可處理污水42m3，加上調(diào)節(jié)池的有效容積128.66m3，污水排放總量為為170.66m3，大于160m3的高峰期污水排放總量，滿足使用要求；調(diào)節(jié)池采用空氣攪拌，并在池底鋪設(shè)曝氣裝置。與此同時，還設(shè)有2臺污水提升泵，流量為21m3/h，揚程為15m，并配套毛發(fā)過濾器，為方便檢修毛發(fā)過濾器和水泵均為陸裝。

3.2.3缺氧池

在ANO工藝中，缺氧池是一個重要的處理單元，主要用于進行反硝化反應(yīng)。在缺氧條件下，廢水中的有機物被用作碳源，與回流的泥水混合進行缺氧反硝化反應(yīng)。在厭氧微生物的作用下，混合廢水中的有機氮被分解成氨氮，有機碳源被用作電子給體，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮被轉(zhuǎn)化為氮，并通過氮氣的方式釋放到大氣中實現(xiàn)脫氮。本項目缺氧池采用碳鋼焊接池體，尺寸為5.8m×3.0m×2.8m（L×W×H），在機房內(nèi)安裝，有效水深為2.6m，有效池容為45.24m3，水力停留時間為2.15h，并且配備潛水攪拌器2臺，功率為1.5kW。

3.2.4好氧池

在ANO工藝中，好氧池主要用于去除有機物和氧化氨氮，在好氧池中廢水中的有機物被好氧微生物利用為能源和生長材料，通過生物降解過程將有機物分解為二氧化碳和水，從而實現(xiàn)有機物的去除。同時，好氧池中的好氧微生物能夠?qū)U水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，這個過程被稱為硝化過程，通過硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的硝酸鹽，為后續(xù)的脫氮提供了必要的前提條件。本項目好氧池共3組，均采用碳鋼焊接池體，在機房內(nèi)安裝，尺寸（L×W×H）分別為11.0m×3.0m×2.8m、5.8m×2.2m×2.8mm和5.8m×4.3m×2.8m，有效水深均為2.6m，有效總池容為183.82m3，水力停留時間為8.75h，并在池底鋪設(shè)了曝氣裝置，通過鼓風機向池內(nèi)均勻曝氣。

3.2.5 MBR膜池

MBR膜池是通過微孔膜實現(xiàn)廢水的固液分離和生物反應(yīng)，能高效地過濾廢水中的懸浮物（SS）、膠體和微生物等固體顆粒，同時將廢水與微生物接觸，通過附著或形成活性污泥顆粒的方式對廢水中的有機物和氮、磷等進行降解和轉(zhuǎn)化。由于空間有限，本項目設(shè)計尺寸為5.8m×4.3m×2.8m（L×W×H）的好氧池兼用作MBR膜池。MBR膜采用易于清洗和維護的平板膜，共安裝了10個膜組件，每個組件的膜面積為120㎡，設(shè)計膜通量為18.5L/㎡·h。每個組件的平均產(chǎn)水量為42m3/d，膜吹掃風量為1.2m3/min，膜池內(nèi)污泥濃度（MLSS）為10～15g/L，硝化液回流比為400%，污泥回流比為100%。膜設(shè)備間配置了MBR膜產(chǎn)水泵、鼓風機和膜在線化學(xué)清洗加藥裝置，為保證出水總磷達標，并且同時配備化學(xué)除磷裝置。

3.2.6清水池

本項目的清水池采用碳鋼焊接池體，安裝在機房內(nèi)，尺寸為3.5m×3.0m×2.8m（L×W×H）。有效水深為2.6m，有效容積為27.3m3，同時配置了消毒劑投加裝置。消毒劑采用次氯酸鈉藥劑，接觸時間為1.3h，滿足規(guī)范不小于30min的要求。

3.2.7污泥池

MBR膜工藝產(chǎn)生的剩余污泥量雖然較少，但污泥含水率高，直接處理成本高，因此設(shè)計將剩余污泥暫存污泥池，并委托具備相關(guān)資質(zhì)的第三方機構(gòu)進行定期清理。本項目的污泥池采用碳鋼焊接池體，在機房內(nèi)安裝，尺寸為3.0m×1.5m×2.8m（L×W×H），有效水深為2.6m。

3.2.8臭氣處理系統(tǒng)

由于污水處理過程中會產(chǎn)生含有硫化氫、氨氣、揮發(fā)性有機化合物、揮發(fā)性脂肪酸、氧化還原性化合物等的氣味物質(zhì)，這些臭氣不僅會污染環(huán)境，并且有的還具有刺激性和窒息性會使人體出現(xiàn)不同程度的不良反應(yīng)，如這些臭氣導(dǎo)致的輕度中毒者會出現(xiàn)流淚、眼疼、畏光、視物模糊、流涕、咳嗽、咽喉灼熱等癥狀，嚴重者可能出現(xiàn)肺水腫、支氣管炎、肺炎、頭暈、頭疼、惡心、嘔吐、暈倒、乏力和意識模糊等癥狀。因此，必須對污水處理過中產(chǎn)生的臭氣進行處理，避免其污染環(huán)境和危害人體健康。本項目配備了除臭系統(tǒng)和送風系統(tǒng)，改造后污水處理站的尾氣通過排風設(shè)備和排風管道引至某大廈的樓頂，并通過除臭設(shè)備進行處理，達到排放標準后再進行排放；同時，送風設(shè)備將室外新鮮空氣引入機房，以保持機房內(nèi)空氣的流通。本項目的除臭系統(tǒng)包括2臺風量為8800m3/h的排風機、1臺等離子光氧一體機除臭設(shè)備和相應(yīng)的風管；送風系統(tǒng)包含1臺風量為7050m3/h的送風機和相應(yīng)的風管。

4改造完成后處理效果分析

經(jīng)過改造并投入運行后，北京市某大廈污水處理站的運行數(shù)據(jù)表明，出水水質(zhì)優(yōu)于《北京市地方標準水污染物綜合排放標準》（DB 11/307-2013）中表3規(guī)定的排入公共污水處理系統(tǒng)的水污染物排放限制，滿足下游污水處理廠的接納要求。目前，改造后的北京市某大廈污水處理站運行狀況良好，出水水質(zhì)指標穩(wěn)定達標。

結(jié)論

“預(yù)處理+ANO+MBR膜”工藝具有耐水質(zhì)沖擊負荷能力強、出水水質(zhì)穩(wěn)定達標、經(jīng)濟和環(huán)境效益良好等優(yōu)點，在生活污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢明顯，適用于污水生化性好、用地緊張的改擴建項目，可應(yīng)用于新建或改建生活污水處理系統(tǒng)。

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作者簡介

陳曉東（1995—），男，漢族，河南南陽人，本科，助理工程師，研究方向為水處理技術(shù)。