改進(jìn)型A2O+MBR工藝在污染地表水處理中的應(yīng)用

摘要：南方某園區(qū)受污染地表水存在化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）和總氮超標(biāo)等問題，對下游城市河道水環(huán)境質(zhì)量造成影響。結(jié)合受污染水質(zhì)情況，工程采用改進(jìn)型厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）與膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor，MBR）相結(jié)合處理工藝，強化脫氮和難降解有機物處理，出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)介紹了該組合工藝的處理流程、主要構(gòu)筑物及配套設(shè)備設(shè)計參數(shù)，為修復(fù)受損水體工程提供參考。

關(guān)鍵詞：改進(jìn)型厭氧-缺氧-好氧（A2O）；膜生物反應(yīng)器（MBR）；地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）10-0-03

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Application of Improved A2O+MBR Process in Treating

Polluted Surface Water

ZHOU Wenlei

（Guangdong Metallurgical Architectural Design and Research Institute Co.， Ltd.， Guangzhou 510080， China）

Abstract： The polluted surface water in a certain park in the south has problems such as excessive Chemical Oxygen Demand （COD） and total nitrogen， which have an impact on the water environment quality of downstream urban rivers. Based on the polluted water quality situation， the project adopts an improved Anaerobic-Anoxic-Oxic （A2O） and Membrane Bio-Reactor （MBR） combined treatment process to enhance denitrification and difficult to degrade organic matter treatment. The effluent indicators are stable and meet the Class IV standard of the Environmental Quality Standards for Surface Water （GB 3838—2002）. The treatment process， main structures， and supporting equipment design parameters of this combined process are introduced in detail， providing reference for the restoration of damaged water projects.

Keywords： Improved Anaerobic-Anoxic-Oxic（A2O）; Membrane Bio-Reactor（MBR）; class IV standard for surface water

近年來，我國逐步加強環(huán)境保護(hù)工作力度，《2023中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示，2016—2023年全國地表水Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)斷面比例由67.8%升至89.4%，

劣Ⅴ類水質(zhì)斷面比例由8.6%降至0.7%。但各級環(huán)保督察工作中仍發(fā)現(xiàn)一系列水環(huán)境問題，其中湖泊、水庫等水體受污染問題尤為突出。南方某園區(qū)受污染水體，沿水庫排洪渠排入城市河道，影響周邊水環(huán)境質(zhì)量。根據(jù)相關(guān)主管單位要求，本工程對受污染水體修復(fù)，出水水質(zhì)需達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 現(xiàn)狀及水質(zhì)情況分析

南方某園區(qū)存在受污染水體主要包括3點：一是固體廢棄物填埋浸出液泄漏，經(jīng)雨水導(dǎo)排系統(tǒng)排入雨水管渠，最后匯入下游水庫；二是園區(qū)道路沖洗污水；三是園區(qū)存在固廢物料遺撒、滴漏或其他化學(xué)殘留物，經(jīng)雨水沖刷攜帶大量污染物形成面源污染。受污染水體主要污染物為有機物、氨氮和總氮等，有機物可生化性不高，而氨氮及總氮濃度較高，出水水質(zhì)需達(dá)到

《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求。化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODcr）、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，

BOD5）、氨氮、總氮、總磷、懸浮物、pH值的進(jìn)水范圍與設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)如表1所示。上述標(biāo)準(zhǔn)不做要求的指標(biāo)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A標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求。

2 工藝技術(shù)選擇

2.1 氧化溝工藝

氧化溝是基于活性污泥法的改進(jìn)型延時曝氣處理工藝。污水在閉合的氧化溝渠道中連續(xù)循環(huán)反應(yīng)，具有完全混合和推流兩種特征。通過設(shè)置水下推動器、厭氧和缺氧區(qū)，調(diào)整曝氣供氣位置，改進(jìn)池型，優(yōu)化運行條件等，氧化溝已進(jìn)展為一種具有多功能的污水處理工藝[1]。氧化溝在脫氮方面主要通過渠道環(huán)流循環(huán)反應(yīng)，或者依靠內(nèi)溝外溝中的溶解氧濃度差距進(jìn)行反硝化，脫氮處理效果較差。在工程建設(shè)時，氧化溝的設(shè)計參數(shù)被固定下來，抵抗短期進(jìn)水水質(zhì)變化沖擊能力強，但在進(jìn)水水質(zhì)長時間發(fā)生變化時，調(diào)控運行操作的空間較小，因此不是本工程最佳工藝選擇。

2.2 AB法污水處理工藝

AB法污水處理工藝，在預(yù)處理段只設(shè)置格柵和沉砂池等，不設(shè)初次沉淀池。A段設(shè)吸附池和中間沉淀池，B段設(shè)曝氣池和二沉池，各自擁有獨立的污泥回流系統(tǒng)，每段培訓(xùn)各自獨特且適合于本段水質(zhì)特征的微生物群體[2]。工藝在去除廢水中的非溶解性有機污染物效果明顯，可用于城市生活污水處理廠及工業(yè)廢水處理，但其出水不穩(wěn)定，不適用于嚴(yán)格出水標(biāo)準(zhǔn)的項目。

2.3 生物接觸氧化工藝

生物接觸氧化法一種介于活性污泥法與生物濾池間的處理工藝，其池體內(nèi)部填充孔隙率較高的、表面積較大的填料，為污水處理所需的微生物成長提供載體[3]。接觸氧化工藝具有可附著的生物量大，掛膜周期和水力停留短等特點，基質(zhì)進(jìn)入和代謝產(chǎn)物移出通暢，生物膜能保持較高活性和凈水能力。但是，作為本項目的處理工藝時，生物膜的厚度隨進(jìn)水負(fù)荷增高而增大，過厚的生物膜易造成填料堵塞，從而影響污水處理工藝的穩(wěn)定性。

2.4 改進(jìn)型A2O+MBR工藝

改進(jìn)型厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，

A2O）+膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor，MBR）

工藝采用A2O和MBR的組合工藝，生化系統(tǒng)包括一級缺氧、氧化、二級缺氧以及末端氧化。單級硝化/反硝化的脫氮系統(tǒng)無法實現(xiàn)總氮高去除的目標(biāo)，因此設(shè)置兩級脫氮的工藝，前段反硝化主要利用污水自身碳源，而后續(xù)反硝化過程則通過外加碳源方式實現(xiàn)。MBR膜生物反應(yīng)器池代替?zhèn)鹘y(tǒng)A2O污泥法中的二沉池，能截留反應(yīng)池中的微生物，大大提高了系統(tǒng)活性污泥的濃度，使難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)降解，系統(tǒng)容積負(fù)荷和出水水質(zhì)將大幅提高。基于以上分析，本工程采用生化處理單元選用改進(jìn)型A2O+MBR工藝。

3 工藝流程

3.1 水質(zhì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

水質(zhì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括水量、水質(zhì)的均衡，由污水集水井、調(diào)節(jié)池以及加藥系統(tǒng)等組成，可進(jìn)行污水營養(yǎng)比、酸堿度等調(diào)節(jié)。

3.2 改進(jìn)型A2O+MBR系統(tǒng)

改進(jìn)型A2O+MBR系統(tǒng)主體反應(yīng)池體分別為一級缺氧池、氧化池、二級缺氧池以及MBR膜池，配套設(shè)施包括缺氧池攪拌系統(tǒng)、氧化池鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)、碳源投加系統(tǒng)、化學(xué)除磷加藥系統(tǒng)以及自控系統(tǒng)等。污水經(jīng)水質(zhì)調(diào)節(jié)后進(jìn)入一級缺氧池，利用原污水的有機物發(fā)生反硝化，并通過一級缺氧池和氧化池之間的內(nèi)回流，有效去除有機污染物和總氮等。本項目工藝流程分為

4組并行獨立運行。氧化池在池底設(shè)置潛水曝氣器，壓縮空氣以氣泡形式發(fā)散至氧化池中有效降解有機物，并將污水中氨氮有效轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。二級缺氧池是對前段缺氧池反硝化效果的補充，可明顯提高總氮去除率。

本工程不設(shè)二沉池，生化池泥水混合液出水進(jìn)入MBR膜池，通過內(nèi)置式微孔過濾膜實現(xiàn)泥水分離。處理后清液經(jīng)紫外消毒系統(tǒng)，在線監(jiān)測達(dá)標(biāo)后排放。部分污泥回流至缺氧池提高活性污泥濃度，剩余污泥排至污泥濃縮池經(jīng)濃縮脫水后處置，整體工藝流程如圖1所示。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

4.1 預(yù)處理單元

污水進(jìn)入主體處理構(gòu)筑物之前，設(shè)置調(diào)節(jié)池對污水的水量及水質(zhì)調(diào)節(jié)。污水預(yù)處理單元包括污水提升、調(diào)節(jié)池、酸堿均衡以及碳源補充投加系統(tǒng)。污水集水井設(shè)置在低洼處，經(jīng)泵站提升排入調(diào)節(jié)池。當(dāng)進(jìn)水有機物濃度較低時，可根據(jù)需求對調(diào)節(jié)池投加碳源，調(diào)整缺氧池進(jìn)水有機物濃度，維持生化池的生物活性。污水收集井池容量為125 m3，提升泵數(shù)量為4臺（3用1備），單泵流量為70 m3/h。污水調(diào)節(jié)池有效容積為450 m3，有效水深為6.5 m，停留時間為2.2 h，潛水?dāng)嚢杵鲾?shù)量為2臺。另設(shè)置配套袋式過濾器、外加碳源投加泵、酸堿投加泵等。

4.2 改進(jìn)型A2O+MBR單元

改進(jìn)型A2O系統(tǒng)由一級缺氧池、氧化池以及二級缺氧池組成分段脫氮系統(tǒng)。污水經(jīng)一級缺氧池，利用污水的有機物或補充碳源進(jìn)行反硝化脫氮，反硝化率可達(dá)到80%。一級缺氧池出水進(jìn)入氧化池，在好氧條件下污水中氨氮反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，并有效降解有機污染物。二級缺氧池的反硝化率設(shè)定為60%，通過外部添加碳源提高碳氮比保持脫氮效果。MBR過濾系統(tǒng)為全自動控制集成設(shè)備，包括內(nèi)置式超濾膜系統(tǒng)及其配套清洗裝置實現(xiàn)全自動控制運行。本項目設(shè)置一套化學(xué)除磷加藥系統(tǒng)，根據(jù)生化處理情況設(shè)定加藥量以滿足除磷要求。

設(shè)計總池容量約為5 840 m3。其中，一級缺氧池容積為2 500 m3，有效水深為6.5 m，停留時間為12.0 h，攪拌器數(shù)量為8臺；氧化池容積為2 400 m3，有效水

深為6.5 m，停留時間為11.5 h，內(nèi)回流泵數(shù)量為8臺

（4用4備），單泵流量為105 m3/h；二級缺氧池容積為420 m3，有效水深為6.5 m，停留時間為2.0 h，攪拌器數(shù)量為4臺。MBR膜池容積為520 m3，有效水深為4.0 m，停留時間為2.5 h，配套微孔曝氣系統(tǒng)，單套曝氣量為5 m3/h；污泥池有效容積為160 m3，有效水深為5.0 m，回流泵數(shù)量為6臺（4用2備），單泵流量為52 m3/h。

4.3 除臭及消毒系統(tǒng)

本工程設(shè)置管道對臭氣統(tǒng)一收集，收集范圍包括污水調(diào)節(jié)池、一二級缺氧池、污泥池等可能產(chǎn)生臭氣的區(qū)域。消毒系統(tǒng)在出水渠上設(shè)置2套紫外消毒系統(tǒng)，考慮到紫外消毒系統(tǒng)檢修時不停產(chǎn)運行，設(shè)置次氯酸鈉輔助消毒設(shè)施，消毒劑投加量為10 mg/L。

5 經(jīng)濟技術(shù)分析

本工程受污染水體處理設(shè)施建設(shè)規(guī)模為5 000 m3/d，

項目運營成本主要包括耗電費、自來水費、藥劑費、人員工資福利費、污泥無害化處置費、設(shè)備維修費及管理費等。年運行成本費用約為1 120萬元，其中年耗藥劑費約為614.5萬元，年耗電成本費為223萬元，折合污水處理平均成本為6.14元/t。

6 結(jié)語

項目針對受污染水體水質(zhì)情況，采用改進(jìn)型A2O+MBR結(jié)合處理工藝強化脫氮和難降解有機物處理，出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》

（GB 3838—2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境和經(jīng)濟效益較突出，具有一定參考意義。

參考文獻(xiàn)

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