組合預(yù)處理在MBR工藝污水廠的應(yīng)用

沈曉鈴,程 文,梁 汀

（1.福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，福建福州 350001；2.無(wú)錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇無(wú)錫 214072）

0 引言

污水預(yù)處理是城市污水在進(jìn)入主體生物處理構(gòu)筑物之前的處理過(guò)程，是污水處理廠的咽喉。預(yù)處理的目的是盡量去除那些在性質(zhì)上或大小上不利于后續(xù)處理的物質(zhì)。當(dāng)污水處理的主體工藝采用傳統(tǒng)工藝（主要是指A2O、氧化溝、SBR三大類工藝及其改進(jìn)工藝）時(shí)，預(yù)處理系統(tǒng)主要是利用格柵分離取出較粗大物質(zhì)即可；而當(dāng)主體工藝采用膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝時(shí)，則對(duì)預(yù)處理技術(shù)提出了極高的要求。預(yù)處理是MBR工藝非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，預(yù)處理對(duì)MBR工藝的影響程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其對(duì)傳統(tǒng)工藝的影響，有效的預(yù)處理對(duì)于延長(zhǎng)膜組件的壽命及提高工藝的性能具有非常重要的作用，應(yīng)得到格外重視[1]。

1 預(yù)處理工藝組成

采用膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝的污水處理廠預(yù)處理工藝一般主要包括粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵池、曝氣沉砂池和精細(xì)格柵池，部分污水處理廠會(huì)因?yàn)檫M(jìn)水水質(zhì)的區(qū)別增設(shè)水解酸化池等構(gòu)筑物，采用膜生物反應(yīng)器（MBR）的污水廠一般工藝流程如圖1所示：

圖1 MBR工藝污水廠工藝流程圖

本文介紹的組合預(yù)處理工藝主要包括細(xì)格柵池、曝氣沉砂池和精細(xì)格柵池三個(gè)部分，粗格柵及進(jìn)水泵房暫未考慮在內(nèi)。

細(xì)格柵及曝氣沉砂池主要目的是將柵渣物質(zhì)和污水中比重大于2.65，粒徑大于0.2 mm的無(wú)機(jī)顆粒盡可能多地去除，以減輕后續(xù)精細(xì)格柵池的處理負(fù)荷。

精細(xì)格柵池是MBR工藝系統(tǒng)預(yù)處理的最后一道把關(guān)措施，其主要功能是分離毛發(fā)和細(xì)小纖維物質(zhì)，避免毛發(fā)等細(xì)小纖維進(jìn)入膜系統(tǒng)造成“成辮”現(xiàn)象，導(dǎo)致膜組件內(nèi)部發(fā)生板結(jié)，減少膜組件的有效通量[2]。

采用MBR工藝的污水廠一般多會(huì)采用細(xì)格柵池、曝氣沉砂池和精細(xì)格柵池作為核心處理段——一體化MBR池前端的主要預(yù)處理工藝[3-4]。

2 組合預(yù)處理工藝優(yōu)勢(shì)

預(yù)處理構(gòu)筑物在污水處理廠的流程設(shè)計(jì)中一般是按照次序順序布置，構(gòu)筑物與構(gòu)筑物之間以工藝管道連接。還需配合建設(shè)利于上下構(gòu)筑物的樓梯、上池道路等措施，占地面積較大，且連接構(gòu)筑物的管道間有諸多彎頭、三通等存在，需要消耗局部水頭損失，造成水泵揚(yáng)程的提高，增加日常運(yùn)行能耗。

在采用MBR工藝運(yùn)行的污水處理廠的設(shè)計(jì)中，細(xì)格柵和曝氣沉砂池通常被設(shè)計(jì)為一座組合式的構(gòu)筑物，合稱為細(xì)格柵及曝氣沉砂池；精細(xì)格柵一般設(shè)置為一座單獨(dú)的構(gòu)筑物，稱為精細(xì)格柵池或膜格柵池，對(duì)來(lái)水進(jìn)一步精細(xì)過(guò)濾。

組合式預(yù)處理是在通常設(shè)計(jì)的基本思路上，將細(xì)格柵及曝氣沉砂池以及精細(xì)格柵池合建，組合為一座融合三種功能的構(gòu)筑物，對(duì)污水進(jìn)行組合式預(yù)處理。其典型平面布置如圖2所示。

圖2 組合預(yù)處理工藝平面布置示意圖

該組合式預(yù)處理工藝流程描述：經(jīng)過(guò)粗格柵過(guò)濾的市政污水在進(jìn)水泵房中由潛污泵提升進(jìn)入組合預(yù)處理池的細(xì)格柵池，在細(xì)格柵池中實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)小懸浮物和顆粒物的去除；細(xì)格柵池的出水通過(guò)廊道進(jìn)入曝氣沉砂池，去除相對(duì)密度2.65，粒徑0.2 mm以上的沙粒；曝氣沉砂池出水進(jìn)入膜格柵池，進(jìn)一步去除毛發(fā)等細(xì)小纖維物質(zhì)，從而保證后續(xù)膜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。整個(gè)預(yù)處理構(gòu)筑物流程間污水均是以廊道進(jìn)行連接，水頭損失小，且三座構(gòu)筑物間操作人員可以實(shí)現(xiàn)靈活走動(dòng)。

該組合處理工藝與傳統(tǒng)的分建式前端預(yù)處理構(gòu)筑物相比，具有以下4個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：（1）能夠節(jié)省污水廠建設(shè)用地面積，有利于構(gòu)筑物進(jìn)行總圖布置，盡可能多的為遠(yuǎn)期發(fā)展多留可建設(shè)用地；（2）細(xì)格柵池、曝氣沉砂池和精細(xì)格柵池之間均為渠道連通，無(wú)需長(zhǎng)距離管道輸送，減少了工藝高程水頭損失；（3）因采用組合式，各單體間部分池壁共壁，節(jié)省了土建成本；（4）三種功能融合在一座組合式構(gòu)筑物中，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、管理方便。

表1列舉了不同設(shè)計(jì)規(guī)模的污水處理廠采用合建式和分建式預(yù)處理在占地面積、水頭損失方面的差別。

通過(guò)表1所列三種不同設(shè)計(jì)規(guī)模的污水處理廠采用組合式預(yù)處理工藝和分建式預(yù)處理工藝在占地面積和水頭損失兩個(gè)方面的區(qū)別，組合式比分建式預(yù)處理構(gòu)筑物在建設(shè)用地上能夠節(jié)省約17%～23%；在水頭損失方面節(jié)省0.4～0.5 m水頭，減少了運(yùn)營(yíng)期間的能耗費(fèi)用。

表1 分建式和組合式預(yù)處理差異性比較

3 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 細(xì)格柵池

細(xì)格柵池設(shè)置于曝氣沉砂池前，主要設(shè)備一般為2組網(wǎng)孔型階梯式細(xì)格柵或網(wǎng)孔型轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵。

若采用網(wǎng)孔型階梯式細(xì)格柵，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：過(guò)水流速v≤1.0 m/s，柵前水深h=2.0 m，網(wǎng)孔孔徑e=6 mm，安裝傾角α=75°，過(guò)柵允許水位差△hmax一般為300 mm；配置中壓沖洗水泵2臺(tái)，水泵揚(yáng)程H=50 m，用1備。

若采用網(wǎng)孔型轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：過(guò)水流速v≤1.0 m/s，柵前水深h=1.0 m，網(wǎng)孔孔徑e=3 mm，安裝傾角30°≤α≤35°，過(guò)柵允許水位差△hmax=300 mm；配置中壓沖洗水泵2臺(tái)，水泵揚(yáng)程H=50～70 m，1用1備。

設(shè)備尺寸和寬度由污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模、過(guò)水流速、柵前水深等綜合確定，一般格柵渠道寬度要比設(shè)備寬度寬0.1～0.2 m，方便格柵設(shè)備安裝。

3.2 曝氣沉砂池

曝氣沉砂池設(shè)置于細(xì)格柵池后，精細(xì)格柵池前，一般情況下曝氣沉砂池的停留時(shí)間應(yīng)不低于2 min，但是，考慮MBR系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，停留時(shí)間應(yīng)不低于5 min。建議在曝氣沉砂池設(shè)計(jì)時(shí)最高時(shí)流量水力停留時(shí)間取5～10 min，池內(nèi)水平流速控制在0.06～0.12 m/s范圍內(nèi)。

沉砂池內(nèi)曝氣器距集砂槽上沿的距離一般為300 mm，曝氣器一側(cè)以下的池底傾角一般為70°，相對(duì)側(cè)池底傾角一般為45°。在MBR系統(tǒng)中，一般均設(shè)有浮油撇渣渠，則相對(duì)側(cè)池底傾角宜為 30°～40°。

3.3 精細(xì)格柵池

精細(xì)格柵池設(shè)置于曝氣沉砂池后，其主要設(shè)備一般為網(wǎng)孔型轉(zhuǎn)鼓精細(xì)格柵，網(wǎng)孔孔徑一般選擇0.75～1.5 mm，多數(shù)MBR工藝污水廠采用的為1.0 mm孔徑的精細(xì)格柵。精細(xì)格柵在設(shè)計(jì)選型時(shí)必須考慮最大峰值時(shí)的水量和柵渣量。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：過(guò)水流速v≤1.0 m/s，柵前最大水深h≤1.6 m，網(wǎng)孔孔徑e=0.75～1.5 mm之間，安裝傾角30°≤α≤35°，出渣含固率≥35%，過(guò)柵允許水位差△hmax=700 mm；配置中壓沖洗水泵2臺(tái)，水泵揚(yáng)程H=50～70 m，1用1備，配置高壓沖洗水泵2臺(tái)，水泵揚(yáng)程H=100～120 m，1用1備。

4 結(jié)論

（1）前端預(yù)處理對(duì)于污水處理廠MBR工藝的正常運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用，有效的預(yù)處理對(duì)于延長(zhǎng)膜組件的壽命以及提高工藝性能具有重要意義。

（2)組合式預(yù)處理工藝在節(jié)省建設(shè)用地和減小水頭損失等方面比傳統(tǒng)的分建式均具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具有較大借鑒價(jià)值。

（3）介紹了細(xì)格柵池、曝氣沉砂池、精細(xì)格柵池設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)于組合式預(yù)處理工藝各段的參數(shù)和設(shè)備選取應(yīng)根據(jù)水量、水質(zhì)并結(jié)合地方實(shí)際情況優(yōu)化確定。

[1]蔣嵐嵐，胡邦，張萬(wàn)里，主編.膜生物反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)及工程實(shí)例[M].江蘇：河海大學(xué)出版社，2014.

[2]蔣嵐嵐，胡邦，馮成軍.MBR工藝污水處理廠機(jī)械性預(yù)處理系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì).給水排水，2010，36(5)：31-33.

[3]范學(xué)軍，蔣嵐嵐，劉學(xué)紅.一體化MBR工藝處理城鎮(zhèn)污水的工程設(shè)計(jì)，[J].中國(guó)給水排水 2010，26(10)：47-50.

[4]胡邦，蔣嵐嵐，張萬(wàn)里，等.MBR工藝在城市污水處理廠工程中的應(yīng)用[J].給水排水，2009，35(11)：14-18.