基于A2O+MBBR 工藝處理生活污水

崔叔陽(yáng)

（安徽省城建設(shè)計(jì)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(guó)生活水平的不斷提升，對(duì)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(diǎn)，有利于達(dá)到高效、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的處理效果，并滿(mǎn)足一級(jí)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(xiàng)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(mén)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(cè)，要求其出水達(dá)到一級(jí)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(xiàng)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(jī)物質(zhì)被厭氧菌分解為有機(jī)酸和氨氮。在缺氧池中，有機(jī)酸被異養(yǎng)微生物利用，同時(shí)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(shí)進(jìn)行有機(jī)物的降解。這樣，通過(guò)A2O 工藝，可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)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(guò)填料床，使有機(jī)物和氮被附著在填料上的生物膜上降解。填料的運(yùn)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(jī)地結(jié)合在一起，充分利用了兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)[1]。污水通過(guò)A2O 工藝處理后，污水中的有機(jī)物和氮得到有效去除，同時(shí)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(jiǎn)單、占地面積小和運(yùn)行成本較低等優(yōu)點(diǎn)。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(mǎn)足一級(jí)A 類(lèi)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(guò)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(jī)污染物清除，經(jīng)過(guò)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(mǎn)足實(shí)際污水排放的基本要求，對(duì)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(yùn)行階段，整個(gè)污水處理過(guò)程需要經(jīng)過(guò)48h左右，其中耗時(shí)最長(zhǎng)的時(shí)間為A2O 池和MBBR 池，兩者對(duì)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(jì)

2.1 生化池整體設(shè)計(jì)

生化池共計(jì)分為5 個(gè)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(xiàng)目中，為了滿(mǎn)足每日污水處理要求，生化處理反應(yīng)池的總長(zhǎng)度為108m，寬度為38m，深度為7.5m，池體共計(jì)分為兩個(gè)模塊，且每個(gè)模塊均具備獨(dú)立運(yùn)行功能。A2O 池體的容積在2 萬(wàn)m3左右，MBBR 池容積為1.6 萬(wàn)m3左右，系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)池，主要目的是確保懸浮載體在池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。池體長(zhǎng)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(shí)，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(guò)附著在填料上，形成一個(gè)穩(wěn)定的生物膜群落。污水中的有機(jī)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(guò)代謝過(guò)程將有機(jī)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(zhǎng)和活動(dòng)，從而提高了有機(jī)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(guò)硝化和反硝化過(guò)程將污水中的氨氮和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。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(shí)現(xiàn)磷的去除。生化池如圖3 所示。

2.2 懸浮載體設(shè)計(jì)

懸浮載體主要提供微生物棲息場(chǎng)所，其密度應(yīng)小于水。在污水處理期間，通過(guò)懸浮載體的運(yùn)動(dòng)，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(zhǎng)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(xiàng)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(jì)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(jì)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(jì)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(yàn)證后使用壽命長(zhǎng)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(chǎng)布設(shè)

2.3 曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是提供充足的氧氣供給，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)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(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)用盤(pán)式橡膠膜微孔曝氣器，該裝置曝氣強(qiáng)度較大，單盤(pán)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(lái)源。壓縮空氣通過(guò)管道輸送到曝氣器，并通過(guò)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(gè)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(guò)分支管道分配到各個(gè)曝氣器或MBBR 反應(yīng)器中。本項(xiàng)目中，氣體供應(yīng)系統(tǒng)為鼓風(fēng)機(jī)，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(gè)曝氣器或MBBR 反應(yīng)器。本項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)應(yīng)用盤(pán)式橡膠膜微孔曝氣器，供氣量在5m3/h 左右，共計(jì)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(zhǎng)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(jì)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)嚢杵鳌＿M(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(jī)械攪拌裝置，結(jié)構(gòu)為攪拌槳，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或推動(dòng)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(jī)械攪拌裝置或氣泡混合裝置。機(jī)械攪拌裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)或推動(dòng)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(guò)氣泡的上升和碰撞，將污水和曝氣氣泡混合均勻。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(jī)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(gè)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(pán)[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(yùn)行效果

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的進(jìn)水和出水，判斷其水質(zhì)變化情況，計(jì)算相關(guān)污染物的去除率。監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括COD、BOD5、總氮、總磷等共計(jì)達(dá)到18 項(xiàng)，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(mǎn)足一級(jí)A 類(lèi)污水排放標(biāo)準(zhǔn)。出水滿(mǎn)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(jì)）15mg/L、氨氮（以N計(jì)）5（8）mg/L 以下的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

項(xiàng)目建設(shè)共計(jì)投入資金1.39 億元，處理成本在1.02 元/m3左右，經(jīng)營(yíng)成本在0.6 元/m3左右。與其他污水處理類(lèi)型相比，該污水處理項(xiàng)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(yǔ)

A2O+MBBR 組合法工藝出水水質(zhì)較好，對(duì)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在好氧、缺氧環(huán)境下，對(duì)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(yíng)成本在0.6 元/m3左右，且污水處理成本在1.02 元/m3左右。