水解酸化+A/兩級(jí)AO-MBR+反硝化深床濾池工藝在高氨氮食品廢水處理中的應(yīng)用

練增宇，劉馨文

（福建省建研工程顧問有限公司，福建 福州 350001）

引 言

某食品產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃主要以食品加工、肉制品冷鏈為主，這些企業(yè)生產(chǎn)廢水的主要特點(diǎn)為：水質(zhì)水量波動(dòng)性大、生物降解性好、氮磷濃度高[2]。目前，常用的高氨氮工業(yè)廢水處理方法有AAO+混凝沉淀池+反硝化生物濾池工藝、A/兩級(jí)AO+MBBR工藝等。本文介紹了產(chǎn)業(yè)園中污水處理廠的工藝流程、各單體設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行成本。

1 工程概況

1.1 工程背景

某食品產(chǎn)業(yè)園的污水處理廠總服務(wù)面積約442.05公頃，規(guī)劃總處理規(guī)模為1.0 萬m3/d，分兩期實(shí)施，其中一期工程的處理規(guī)模為0.5 萬m3/d。廠區(qū)生產(chǎn)性建（構(gòu)）筑物包括：粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、調(diào)節(jié)池、膜格柵池、水解酸化池、兩級(jí)AO-MBR池、反硝化生物濾池、接觸消毒及巴氏計(jì)量槽、配水井及污泥泵井、鼓風(fēng)機(jī)房、加藥間、儲(chǔ)泥池、污泥脫水機(jī)房、除臭裝置、事故池等。輔助性建筑物包括變配電間、機(jī)修車間、綜合樓和門衛(wèi)傳達(dá)室。其中水解酸化池、A/兩級(jí)AO-MBR池土建、設(shè)備分近期、遠(yuǎn)期建設(shè)，其他構(gòu)筑物土建規(guī)模按遠(yuǎn)期建設(shè)，設(shè)備分近期、遠(yuǎn)期配備。

1.2 規(guī)模和進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃要求，經(jīng)污水量分析預(yù)測(cè)，確定污水處理廠近期（2025年）規(guī)模為0.5萬m3/d，遠(yuǎn)期（2030年）規(guī)模為1.0萬m3/d。

本工程僅接收食品產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水和生活污水。由于食品園區(qū)內(nèi)企業(yè)還未入駐，故根據(jù)擬要入駐園區(qū)的企業(yè)類型，參考相同類型企業(yè)污水排放的水質(zhì)情況進(jìn)行綜合考慮比較后確定。污水處理廠尾水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

該工程污水主要為食品產(chǎn)業(yè)園區(qū)企業(yè)的生產(chǎn)廢水，污水的可生化性較好，但進(jìn)水總氮濃度較高，尾水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，適宜采用生物脫氮除磷工藝，另外深度處理需進(jìn)一步考慮脫氮功能。

A/兩級(jí)AO工藝具有較強(qiáng)的脫氮除磷功能，目前A/兩級(jí)AO工藝在城市生活污水及食品工業(yè)廢水處理方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。反硝化深床濾池作為深度處理工藝，一池多用，具有脫氮、除磷、去除懸浮物等多種功能。經(jīng)工藝比選、論證，預(yù)處理采用粗格柵及進(jìn)水泵站+細(xì)格柵及曝氣沉砂池+調(diào)節(jié)池+膜格柵池工藝；生化處理采用水解酸化池+A/兩級(jí)AO-MBR工藝；深度處理采用反硝化生物濾池工藝；出水消毒采用成品次氯酸鈉接觸消毒；污泥處理采用疊螺濃縮機(jī)+板框壓濾機(jī)；除臭采用生物濾池除臭。

2.2 主要構(gòu)（建）筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.1 粗格柵及進(jìn)水泵房

粗格柵與進(jìn)水泵房合建，土建按遠(yuǎn)期1.0萬m3/d規(guī)模一次建成，設(shè)備按近期0.5萬m3/d規(guī)模配備安裝。

（1）功能：粗格柵攔截呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體雜物，保證污水提升系統(tǒng)的正常運(yùn)行且不受損害。通過進(jìn)水泵房將污水提升至設(shè)計(jì)高程，以滿足污水處理廠豎向水力流程的要求。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備：設(shè)回轉(zhuǎn)式格柵清污機(jī)2道，格柵寬 700 mm，柵條間距20 mm，柵前水深1.0 m，過柵流速0.8 m/s，格柵安裝角度為75°。近期配備潛污泵3臺(tái)，1用1備，1變頻；泵流量：Q=208.33 m3/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程：H=15 m，N=15 kW；遠(yuǎn)期新增1臺(tái)，泵流量：Q=208.33 m3/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程：H=15 m，N=15 kW，2用1備。

2.2.2 細(xì)格柵及曝氣沉砂池

細(xì)格柵及曝氣沉砂池考慮合建，土建按遠(yuǎn)期1.0萬m3/d的規(guī)模建設(shè)，設(shè)備按近期規(guī)模安裝。

（1）功能：細(xì)格柵截除污水中較小漂浮物，并通過曝氣沉砂池去除污水中粒徑≥0.2 mm的砂粒，將無機(jī)砂粒與有機(jī)物分離開，便于后續(xù)的生化處理。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)及主要設(shè)備：采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)細(xì)格柵一道，每道寬0.8 m，柵條間隙5 mm，柵前水深1.0 m，過柵流速為0.8 m/s，配用電動(dòng)機(jī)功率0.75 kW，遠(yuǎn)期增加1道。設(shè)曝氣沉砂池兩座，近期1用1備，單池長度為9.3 m，寬度為2.2 m，有效水深為1.6 m。每座曝氣池配套羅茨風(fēng)機(jī)一臺(tái)，風(fēng)量為6.00 m3/min，風(fēng)壓為29.4 kPa，功率P=5.5 kW。

沉砂池上設(shè)置橋式排砂機(jī)一臺(tái)，驅(qū)動(dòng)功率P＝0.37 kW，配套提砂泵功率為2.2 kW，砂水混合物由提砂泵輸送至砂水分離器，功率為0.75 kW，分離后的干砂需外運(yùn)，近期考慮安裝一套，遠(yuǎn)期增加一套。

2.2.3 精細(xì)格柵

（1）功能：精細(xì)格柵用于攔截毛發(fā)和纖維狀物質(zhì)，防止膜組件內(nèi)泥漿積累，提高其過濾能力，從而保證膜池的穩(wěn)定工作及出水水質(zhì)。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)及主要設(shè)備：格柵渠寬2.0 m，網(wǎng)板孔徑1 mm，柵前水深1.0 m。精細(xì)格柵結(jié)構(gòu)尺寸：L×B=16.8×12.00 m，H=5.00 m。采用內(nèi)進(jìn)流式網(wǎng)板格柵除污機(jī)2臺(tái)（1用1備），每道渠寬2.0 m，網(wǎng)板孔徑1 mm，配用電機(jī)功率2.05 kW。采用中、高壓水泵沖洗，中壓沖洗水泵2臺(tái)（1用1備）：Q=32 m3/h，H=80 m，N=11 kW，高壓沖洗水泵2臺(tái)（1用1備）：Q=1.8 m3/h，H=1 000 m，N=7.5 kW，配套管道及沖洗系統(tǒng)附件。每道格柵前后設(shè)手動(dòng)渠道插板閘作檢修和切換用，共4套。設(shè)高排水型螺旋壓榨機(jī)2臺(tái)，功率N=2.2 kW。

2.2.4 水解酸化池

（1）功能：在大量水解細(xì)菌、酸化菌作用下將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將難以生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)，從而改善廢水的可生化性，為后續(xù)處理奠定良好的基礎(chǔ)[3]。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：新建水解酸化池1座，近期處理規(guī)模為0.5萬m3/d；遠(yuǎn)期增加1座，處理規(guī)模為0.5萬m3/d。設(shè)計(jì)土建尺寸：21.3×15.2×7.0 m，帶防腐的鋼筋砼結(jié)構(gòu)；停留時(shí)間：6.0 h；有效池容：1 250 m3，有效水深：6.5 m，超高0.5 m；污泥回流比：150%

2.2.5 A/兩級(jí)AO+MBR池

2.2.5.1 A/兩級(jí)AO池

新建A/兩級(jí)AO池1座，處理規(guī)模為0.50萬m3/d，遠(yuǎn)期增加1座。設(shè)厭氧段、一級(jí)缺氧段、一級(jí)好氧段、二級(jí)缺氧段、二級(jí)好氧段。

（1）功能：污水在A/兩級(jí)AO池中依次通過厭氧段、一級(jí)缺氧段、一級(jí)好氧段、二級(jí)缺氧段、二級(jí)好氧段，并且實(shí)現(xiàn)硝化混合液的內(nèi)回流，從而去除污水中的大部分污染物因子。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：處理規(guī)模為5 000 m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水總氮濃度為60 mg/L，出水總氮濃度≤20 mg/L；一級(jí)A/O去除總氮26 mg/L，二級(jí)A/O去除總氮14 mg/L；有效容積為3 823.69 m3，HRT=13.18 h，其中：厭氧段：凈空尺寸L×B×H=15.5×5.0×7.0 m，有效池容V1＝421.51 m3，HRT=2.00 h，有效水深6.1 m；一級(jí)缺氧段：凈空尺寸L×B×H=21.9×6.0×7.0 m，有效池容V2＝724.26 m3，HRT=3.48 h，有效水深6.0 m；一級(jí)好氧段：凈空尺寸L×B×H=23.8×11.25×7.0，有效池容V3＝1 448.98 m3，HRT=6.95 h，有效水深5.9 m；二級(jí)缺氧段：凈空尺寸L×B×H=9.0×10.25×7.0 m，有效池容V4＝493 m3，HRT=2.37 h，有效水深5.8 m；二級(jí)好氧段：凈空尺寸L×B×H=11.0×10.25×7.0 m，有效池容V5＝642 m3，HRT=3.08 h，有效水深5.7 m；混合液懸浮固體平均濃度：MLSS=5.0 g/L，MLVSS/MLSS=0.7；一級(jí)污泥回流比：50%～100%，一級(jí)硝化液回流比：200%～300%，二級(jí)污泥回流比：50%～100%，二級(jí)硝化液回流比：200%～300%；理論計(jì)算需氣量為55 m3/min，換算成氣水比為10.56：1。

（3）主要工程內(nèi)容：設(shè)計(jì)土建尺寸L×B×H=37.0×23.3×7.0 m。立式圓盤攪拌器1臺(tái)，φ2500，功率N=3.5 kW。厭氧區(qū)潛水推流器2臺(tái)，φ1800，功率N=3.5 kW；一級(jí)缺氧池潛水推流器2臺(tái)，φ1800，功率N=4.5 kW；一級(jí)好氧池潛水推流器4臺(tái)，φ1 800，功率N=5.5 kW；二級(jí)缺氧池潛水推流器2臺(tái)，?1 800，功率N=4.5 kW；二級(jí)好氧池潛水推流器2臺(tái)，φ1 800，功率N=5.5 kW；一級(jí)硝化液回流泵：最大流量850 m3/h，N=2.5 kW，H=0.5 m，2臺(tái)（1用1備）；二級(jí)硝化液回流泵：最大流量850 m3/h，N=2.5 kW，H=0.5 m，2臺(tái)（1用1備）。

2.2.5.2 膜生物反應(yīng)池

（1）功能：MBR膜池是利用膜對(duì)含泥污水進(jìn)行過濾，實(shí)現(xiàn)泥水的分離，并強(qiáng)化系統(tǒng)的生化功能。通過膜截留反應(yīng)池中的微生物，提高反應(yīng)池中的污泥濃度，從而實(shí)現(xiàn)生化反應(yīng)降解污染物的效果，同時(shí)由于膜具有較高的過濾功能，保障了出水的處理效率。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)池?cái)?shù)：1座3格；污泥濃度：5 000～8 000 mg/L；有效水深：3.65 m，有效容積：1 437.8 m3；膜片過濾孔徑：0.1～0.4 μm；曝氣量：7 L/（m2·min）；廊道數(shù)：3個(gè)，單廊道膜箱數(shù)：12個(gè)，總膜箱數(shù)量：36個(gè)，單個(gè)組件面積：400 m2，通量：18 L/m2·h，膜面積：14 400 m2，標(biāo)準(zhǔn)膜支1 152支，單支12.5 m2，組成36組4×8排列的膜堆。

（3）主要工程內(nèi)容：膜生物反應(yīng)池1座，設(shè)置36套PVDF平板軟片膜組器，膜池至好氧池回流污泥泵6臺(tái)，3用3備，流量為100 m3/h，揚(yáng)程H=10 m，配電功率N=7.5 kW。

2.2.5.3 膜設(shè)備間

（1）功能：MBR膜設(shè)備間主要用于放置產(chǎn)水泵、清洗泵、剩余污泥泵、清洗加藥系統(tǒng)和其他輔助設(shè)備。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：維護(hù)性清洗：0.01%～0.02%次氯酸鈉溶液，投加量：100 L/次；恢復(fù)性清洗：0.05%～0.1%次氯酸鈉溶液、1%檸檬酸溶液或者0.1%的NaOH溶液，投加量按有效容積計(jì)算。

（3）主要工程內(nèi)容：膜設(shè)備間配置產(chǎn)水泵9臺(tái)，6用3備，單臺(tái)流量為90 m3/h，揚(yáng)程為10 m，功率為7.5 kW。反洗泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為8 m3/h，揚(yáng)程為10 m，功率為1.5 kW?？諌簷C(jī)2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為26.5 m3/min，壓力為0.46 kg，功率為11 kW。

2.2.6 反硝化深床濾池

（1）功能：用于去除污水中以懸浮狀態(tài)存在的各種雜質(zhì)，包括懸浮物（SS）的物理過濾、磷酸鹽磷（PO4-P）的微絮凝化學(xué)除磷、硝基氮（NO3-N）的生物反硝化，從而提高了污水處理廠的出水水質(zhì)，使出水SS達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：按遠(yuǎn)期1.0萬噸/天，設(shè)計(jì)4格的濾池，設(shè)備按近期規(guī)模進(jìn)行安裝。平面尺寸：長×寬=22.3×13.0 m。配有1套獨(dú)立的反沖洗水泵系統(tǒng)，共2臺(tái)（1用1備），采用1套反沖洗風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，共3臺(tái)（2用1備）以及潛水排污泵共2臺(tái)（1用1備）。

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：TN≤20 mg/L，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)：TN≤10 mg/L。

反洗強(qiáng)度：單獨(dú)氣洗：歷時(shí)3～5 m i n，氣洗強(qiáng)度為25 L/m2·s；氣水聯(lián)合反沖洗：歷時(shí)5～20 min，氣洗強(qiáng)度為25 L/m2·s，水洗強(qiáng)度4.0 L/m2·s；單獨(dú)水沖洗強(qiáng)度：歷時(shí)5 min，沖洗強(qiáng)度為4.0 L/m2·s；反沖洗周期：24 h。

（3）主要設(shè)備參數(shù)：濾料3套，石英砂粒徑為2～3 mm，H=2.44 m，單組47.0 m2，不均勻系數(shù)1.4；反沖洗水泵（潛水泵），Q=283 m3/h，H=11 m，N=11 kW，2臺(tái)，1用1備，變頻；反沖廢水排水泵（潛水泵），Q=100 m3/h，H=10 m，N=5.5 kW，2臺(tái)，1用1備；管廊間排水泵，潛污泵，Q=10 m3/h，H=10，N=15 W，1臺(tái)；攪拌器：雙層槳式，槳葉直徑為700 mm，50～60 r/min，N=4 kW，2臺(tái)；空壓機(jī)：Q=0.5 m3/min，P=8 kg/cm2，N=5.5 kW，2臺(tái)，1用1備；羅茨風(fēng)機(jī)：Q=31.6 m3/min，P=0.8 kg/cm2，N=75 kW，3臺(tái)，2用1備。

3 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）主體工藝采用A/兩級(jí)AO+MBR工藝，前置厭氧區(qū)，除磷效果更加理想，具有較高的脫氮除磷效果及耐沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)[4]，所以可以保證污水處理系統(tǒng)高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。同時(shí)，在采用MBR工藝對(duì)泥水進(jìn)行分離時(shí)，不需要利用二沉池，也不需要混凝沉淀過濾等深度處理，而且污泥的濃度較高、占地面積較小。

（2）在A/兩級(jí)AO前設(shè)置水解酸化池，可以改善廢水的可生化性，從而為后續(xù)廢水的生化處理奠定良好基礎(chǔ)。

（3）在采用反硝化深床濾池深度處理工藝時(shí)，通過控制碳源的投加量，可以進(jìn)一步去除廢水中的TP及TN，與此同時(shí)還可以避免廢水中COD、BOD超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，從而保障出水可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[5]。

4 結(jié)論

綜上所述，該污水處理廠采用的“水解酸化池+A/兩級(jí)AOMBR+反硝化深床濾池”工藝，具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定且占地面積小、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。目前該污水處理廠正在籌建中，隨著該污水處理廠的建成并投入運(yùn)營，可以有效控制周邊水體的污染，從而進(jìn)一步提升食品產(chǎn)業(yè)園區(qū)的投資環(huán)境。