AO生化-MBR一體化污水處理裝置研究

胡良鋒

（廣州市城建規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 511457）

污水中的氮磷物質(zhì)是導(dǎo)致水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，當(dāng)自然水體中的總氮濃度和總磷濃度分別在0.2mg/L和0.02mg/L以上時(shí)，那么該水體就可能演變?yōu)楦粻I(yíng)養(yǎng)化水體。污水在經(jīng)過(guò)處理后，一部分循環(huán)利用，一部分則要排放至河流等自然水體，所以將污水中的氮磷濃度降至合理范圍至關(guān)重要。

1 分析污水脫氮除磷工藝裝置存在的不足

從污水脫氮除磷工藝發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，主要可分為空間順序工藝和時(shí)間順序工藝，其中，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，空間順序工藝內(nèi)容愈發(fā)豐富，空間順序工藝包括A/O工藝、A/A/O工藝、Phoredox工藝、UCT工藝、MUCT等UCT改良工藝；時(shí)間順序工藝包括SBR工藝，該工藝起初操作復(fù)雜，但是在PLC技術(shù)、電動(dòng)閥的技術(shù)改造下，SBR工藝及其處理設(shè)施得到優(yōu)化。除此之外，目前厭氧氨氧化、短程硝化反硝化、全程自養(yǎng)脫氨工藝、反硝化除磷工藝等技術(shù)也處于不斷發(fā)展?fàn)顟B(tài)，但是，在工藝裝置方面仍存在一定不足，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，污水處理能力具有上升空間。以往的污水處理工藝裝置較難高效去除有機(jī)物、氨氮等成分，尤其是組成成分較為復(fù)雜的污水，不僅處理效率較低，時(shí)間成本還較大；其次，沒(méi)有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，資源利用率低，且針對(duì)降解難度較高的污水，整體降解率不夠理想；最后，需要投入較多安裝維護(hù)成本，且占地面積大，污水處理具有一定限制性。

2 探討脫除污水氮磷的重要價(jià)值意義

2.1 緩解分散污水處理壓力

無(wú)論是工藝污水還是城鄉(xiāng)生活污水，均處于不斷增加的狀態(tài)，有關(guān)水資源供給的矛盾逐漸尖銳，由于一些地區(qū)管網(wǎng)收集系統(tǒng)不健全，不適合集中統(tǒng)一處理，導(dǎo)致污水處理難度大，耗費(fèi)時(shí)間久。然而，依托于AO生化-MBR一體化污水處理裝置及其系統(tǒng)，能夠有效優(yōu)化污水處理效果，更好的應(yīng)對(duì)分散式污水處理難點(diǎn)，一方面提高水資源利用率，另一方面提升污水處理效率與質(zhì)量。

2.2 減少污染，節(jié)約資源

污水經(jīng)處理后，若是仍含有較高的氮、磷含量，將引發(fā)多種污染，通過(guò)AO生化-MBR一體化污水處理工藝及其裝置，能夠從根本上降低此類污染出現(xiàn)的可能性，而且該裝置適用性極強(qiáng)，符合當(dāng)前全面控制污染物排放的要求與意見(jiàn)需求，尤其是小型污水廠和分散住宅小區(qū)的污水綜合處理需求。除此之外，相較于以往的污水處理工藝及其裝置，該裝置在污水脫氮除磷中的應(yīng)用能夠站在環(huán)保的角度對(duì)污水進(jìn)行處理，且占地面積小，后期運(yùn)行時(shí)無(wú)需投入較大維護(hù)成本，適用于多種類型污水的處理場(chǎng)景，水資源利用率將得到有效提高。

3 研究AO生化-MBR一體化污水處理裝置

3.1 AO生化-MBR一體化污水處理裝置組成及特征

（1）裝 置 組 成。所 謂AO，主 要 是 指Anoxic Oxic，即厭氧好氧工藝法，通過(guò)厭氧段與好氧段的結(jié)合運(yùn)用實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中有機(jī)物成分的有效去除，降解有機(jī)污染物的同時(shí)，降低污水中的氮、磷成分。在脫氮除磷方面，主要是在活性污泥前處理環(huán)節(jié)使用厭氧水解技術(shù)，所以AO法也可以稱作改進(jìn)活性污泥法。以往傳統(tǒng)的AO法涉及二沉池，但是該設(shè)備不僅需要較大的占地空間，還需要投入較高的建設(shè)與維護(hù)費(fèi)用，所以，結(jié)合運(yùn)用膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)，即MBR，依托于中空纖維膜的應(yīng)用取代活性污泥法中的二沉池，將固液分離的工作交給該裝置，從而在較低的成本投入和較高的效率下達(dá)到泥水分離目的。原本的AO法流程簡(jiǎn)單，因而AO生化-MBR一體化污水處理裝置主要包括一進(jìn)水口、一格柵渠、一AO生化-MBR一體化污水處理裝置箱體及一出水口。根據(jù)水流方向，該裝置箱體內(nèi)包括有一厭氧池、一好氧池、一MBR反應(yīng)池及一清水池，其中清水池內(nèi)部為蓄水池，清水池內(nèi)遠(yuǎn)離所述MBR反應(yīng)池的一側(cè)連接有所述出水口。

（2）裝置特征。從上述裝置構(gòu)成可知，AO生化-MBR一體化污水處理裝置內(nèi)部按照水流方向設(shè)置了厭氧池、好氧池、MBR反應(yīng)池和清水池。

一是這幾個(gè)功能空間均由隔板劃分與隔離。為實(shí)現(xiàn)污水的有序、高效處理，將出口設(shè)置在隔板內(nèi)，主要用于污水的單向流通；二是在該裝置箱體頂部，還進(jìn)行了多根格柵的設(shè)置，并將其與進(jìn)水口相連。這是因?yàn)槲鬯须y免存在質(zhì)量較大的懸浮物，通過(guò)設(shè)置格柵并合理控制其排布間隔，能夠有效實(shí)現(xiàn)懸浮物的攔截；三是裝置厭氧池內(nèi)部設(shè)置了第一組合填料，主要采用固定結(jié)構(gòu)支撐，位于厭氧池側(cè)壁上，第二組合填料則設(shè)置在好氧池內(nèi)部，同樣位于好氧池側(cè)壁，固定方式為第二固定結(jié)構(gòu)，同時(shí)，曝氣裝置設(shè)置在好氧池底部；四是將膜生物反應(yīng)器設(shè)置在MBR反應(yīng)池內(nèi)部，為實(shí)現(xiàn)污水中污泥的有序排出，將污泥沉淀池設(shè)置在MBR反應(yīng)池的池底，同時(shí)落實(shí)配套的污泥泵裝置，從而將回流的污泥排放至裝置外部；五是出水口設(shè)置在清水池內(nèi)遠(yuǎn)離反應(yīng)池的一側(cè)。

除此之外，相較于以往的污水脫氮除磷裝置與系統(tǒng)，AO生化-MBR一體化污水處理裝置具有以下特點(diǎn)：①曝氣裝置設(shè)置在膜生物反應(yīng)器與污泥沉淀區(qū)之間；②其中的2個(gè)曝氣裝置分別安裝在好氧池池底區(qū)域與反應(yīng)池內(nèi)壁，選用的裝置類型為盤(pán)式微孔曝氣器；③裝置清水池內(nèi)部布設(shè)產(chǎn)水泵與反洗泵，數(shù)量均為1；④將紫外線消毒燈設(shè)置在裝置清水池的頂部；⑤分別選用厭氧微生物介質(zhì)填料和生物膜接觸氧化填料作為第一組合和第二組合的填料；⑥選用雙圈大塑料環(huán)作為填料載體，將滌綸絲和醛化纖維壓在外圈的環(huán)圈上，確保其分布均勻，而內(nèi)圈則選用塑料枝條，最好為雪花狀；⑦選用具有轉(zhuǎn)動(dòng)性能的機(jī)械格柵，并設(shè)置在格柵渠內(nèi)。

3.2 AO生化-MBR一體化污水處理裝置先進(jìn)性

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，AO生化-MBR一體化污水處理裝置主要是將AO工藝與MBR水處理技術(shù)進(jìn)行合理整合，利用污水處理工藝上的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)解決實(shí)際使用問(wèn)題，提高污水處理效率與質(zhì)量的同時(shí)，減少技術(shù)缺陷，降低成本費(fèi)用的不必要投入。

具體而言，該裝置仍以AO工藝污水處理流程為主，碳源是需要處理的污水，通過(guò)先反硝化再硝化，并設(shè)置內(nèi)循環(huán)，利用反應(yīng)充分的反硝化得到理想的有機(jī)物處理結(jié)果。下一步，依托于曝氣池進(jìn)一步去除反硝化污水中殘留的污染物與氮、磷成分，處理水水質(zhì)得到優(yōu)化。經(jīng)過(guò)曝氣池處理后，出水進(jìn)入二沉池，但是在MBR水處理技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用下，二沉池替換為空纖維膜，在縮小空間占用、減少安全維修費(fèi)用的前提下進(jìn)行固液分離，達(dá)到泥水分離預(yù)期效果，最后進(jìn)入消毒池，通過(guò)結(jié)合運(yùn)用氯片接觸溶解，實(shí)現(xiàn)水中菌種的有效滅殺，以此保證污水達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)。在該裝置的處理運(yùn)用下，有效節(jié)省了原本二沉池裝置設(shè)置帶來(lái)的一系列負(fù)面影響，比如占地空間大、適用性差、建設(shè)維修費(fèi)用高等。除此之外，每個(gè)隔板內(nèi)都順應(yīng)水流方向設(shè)置了單向流通的污水出口，所以相較于其他裝置，該裝置內(nèi)部的各個(gè)功能池之間的出水無(wú)需泵送，這免去了水泵、連接管路的安裝，進(jìn)一步將成本與空間降低至理想?yún)^(qū)間。

3.3 AO生化-MBR一體化污水處理裝置具體實(shí)施方式

AO生化-MBR一體化污水處理裝置具體構(gòu)成如圖1所示。

在該裝置實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中，污水進(jìn)入至格柵渠2主要通過(guò)進(jìn)水口1，依托于格柵的合理布設(shè)將污水中的大型懸浮物攔截至外部，為后續(xù)污水預(yù)處理工作的高質(zhì)量開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)，并保證后續(xù)設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過(guò)粗略處理后的污水進(jìn)入3，即厭氧池，依托于提前備好的厭氧微生物介質(zhì)這一第一組合填料8能夠順利完成污水的厭氧發(fā)酵處理，污水中一些降解難度較高的有機(jī)物將會(huì)得到順利分解，分解后的污水進(jìn)入4，即好氧池，提前將好氧池內(nèi)的曝氣裝置10中各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，依托于充足的含氧量和生物膜接觸氧化填料促進(jìn)好氧硝化作用的發(fā)生，進(jìn)而在好氧微生物的生化作用下將有機(jī)污染物從污水中去除掉，包括物理化學(xué)法較難降解的污染物。

由于雙圈大塑料環(huán)的內(nèi)圈和外圈都進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，其不僅能夠掛膜，還能夠?qū)⒆饔眠^(guò)程中產(chǎn)生的氣泡切割處理，在某種程度上，氧的利用率和轉(zhuǎn)移速率得到有效提高，以此實(shí)現(xiàn)水氣生物膜的充分交換，提高污水有機(jī)物處理效率。經(jīng)過(guò)好氧硝化反應(yīng)后，污水將進(jìn)入反應(yīng)池，也就是5，依托于提早設(shè)置的膜生物放一起，利用其膜分離技術(shù)和若干分離膜對(duì)污水進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí)促進(jìn)微生物的新陳代謝速度，以此有效去除污水中含有的大量有機(jī)物。該裝置中的分離膜主要選用具有選擇性分離功能的材料，通過(guò)物理機(jī)械篩分原理實(shí)現(xiàn)不同組分的料液的分離或濃縮，再發(fā)揮膜的高效截留作用將反應(yīng)作用產(chǎn)生的硝化菌截留下來(lái)，保存至11，也就是膜生物反應(yīng)器內(nèi)部，進(jìn)一步提高硝化反應(yīng)效率與順利程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中氨氮的有效去除。除此之外，在該情況下，污水中仍未得到有效降解和處理的大分子有機(jī)物也會(huì)得到有效截留，使其盡可能久的待在反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行分解。

完成相關(guān)反應(yīng)后，進(jìn)水池開(kāi)始運(yùn)作，依托于內(nèi)部產(chǎn)水泵將其抽入清水池，同時(shí)將分離得到的污泥傳輸至污泥沉淀區(qū)，依托于該功能區(qū)間設(shè)置的傾斜斜板，實(shí)現(xiàn)污泥的快速滑落進(jìn)入污泥泵，實(shí)現(xiàn)污泥至厭氧池的快速回流，進(jìn)一步提高有機(jī)物降解效率。為避免膜堵塞等不良現(xiàn)象的發(fā)生，還可以根據(jù)需求將處理后的污泥排放至裝置外部，避免沉泥過(guò)多。

之后發(fā)揮曝氣裝置作用，依托于盤(pán)式微孔曝氣器氣液界面直徑小、氣泡直徑小、氣液界面積大等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，對(duì)污水進(jìn)行處理，然后接受清水池的紫外線消毒、殺菌。為保證裝置的可用性與實(shí)用性，完成污水處理后清洗膜生物反應(yīng)器內(nèi)部的膜組件，主要依托于反洗泵進(jìn)行，以此保證膜的使用壽命。雖然該裝置生化曝氣裝置需要耗費(fèi)一定電能，但是當(dāng)耗電量在3499.4kW·h時(shí)，產(chǎn)水量高達(dá)3265.89m3，頓水能耗在1.07kW·h/t，若是將其運(yùn)用于污水處理中，80%的能耗都在0.5kW·h/t以下，具備極強(qiáng)的節(jié)能降耗意義。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，AO生化-MBR一體化污水處理裝置依托于AO工藝和MBR水處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)污水進(jìn)行綜合處理，合理的省去了二沉池的設(shè)置與使用。不僅具有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，還能夠有效處理降解難度高的有機(jī)物，污水處理效果更為理想。同時(shí)，該裝置占地面積小，無(wú)需投入大量安裝維護(hù)成本，能夠滿足多種污水的處理需求，價(jià)值巨大。