组合预处理在MBR工艺污水厂的应用

沈晓铃,程 文,梁 汀

（1.福建省交通规划设计院，福建福州 350001；2.无锡市政设计研究院有限公司,江苏无锡 214072）

0 引言

污水预处理是城市污水在进入主体生物处理构筑物之前的处理过程，是污水处理厂的咽喉。预处理的目的是尽量去除那些在性质上或大小上不利于后续处理的物质。当污水处理的主体工艺采用传统工艺（主要是指A2O、氧化沟、SBR三大类工艺及其改进工艺）时，预处理系统主要是利用格栅分离取出较粗大物质即可；而当主体工艺采用膜生物反应器（MBR）工艺时，则对预处理技术提出了极高的要求。预处理是MBR工艺非常重要的一个环节，预处理对MBR工艺的影响程度远远超过了其对传统工艺的影响，有效的预处理对于延长膜组件的寿命及提高工艺的性能具有非常重要的作用，应得到格外重视[1]。

1 预处理工艺组成

采用膜生物反应器（MBR）工艺的污水处理厂预处理工艺一般主要包括粗格栅及进水泵房、细格栅池、曝气沉砂池和精细格栅池，部分污水处理厂会因为进水水质的区别增设水解酸化池等构筑物，采用膜生物反应器（MBR）的污水厂一般工艺流程如图1所示：

图1 MBR工艺污水厂工艺流程图

本文介绍的组合预处理工艺主要包括细格栅池、曝气沉砂池和精细格栅池三个部分，粗格栅及进水泵房暂未考虑在内。

细格栅及曝气沉砂池主要目的是将栅渣物质和污水中比重大于2.65，粒径大于0.2 mm的无机颗粒尽可能多地去除，以减轻后续精细格栅池的处理负荷。

精细格栅池是MBR工艺系统预处理的最后一道把关措施，其主要功能是分离毛发和细小纤维物质，避免毛发等细小纤维进入膜系统造成“成辫”现象，导致膜组件内部发生板结，减少膜组件的有效通量[2]。

采用MBR工艺的污水厂一般多会采用细格栅池、曝气沉砂池和精细格栅池作为核心处理段——一体化MBR池前端的主要预处理工艺[3-4]。

2 组合预处理工艺优势

预处理构筑物在污水处理厂的流程设计中一般是按照次序顺序布置，构筑物与构筑物之间以工艺管道连接。还需配合建设利于上下构筑物的楼梯、上池道路等措施，占地面积较大，且连接构筑物的管道间有诸多弯头、三通等存在，需要消耗局部水头损失，造成水泵扬程的提高，增加日常运行能耗。

在采用MBR工艺运行的污水处理厂的设计中，细格栅和曝气沉砂池通常被设计为一座组合式的构筑物，合称为细格栅及曝气沉砂池；精细格栅一般设置为一座单独的构筑物，称为精细格栅池或膜格栅池，对来水进一步精细过滤。

组合式预处理是在通常设计的基本思路上，将细格栅及曝气沉砂池以及精细格栅池合建，组合为一座融合三种功能的构筑物，对污水进行组合式预处理。其典型平面布置如图2所示。

图2 组合预处理工艺平面布置示意图

该组合式预处理工艺流程描述：经过粗格栅过滤的市政污水在进水泵房中由潜污泵提升进入组合预处理池的细格栅池，在细格栅池中实现对细小悬浮物和颗粒物的去除；细格栅池的出水通过廊道进入曝气沉砂池，去除相对密度2.65，粒径0.2 mm以上的沙粒；曝气沉砂池出水进入膜格栅池，进一步去除毛发等细小纤维物质，从而保证后续膜系统的安全稳定运行。整个预处理构筑物流程间污水均是以廊道进行连接，水头损失小，且三座构筑物间操作人员可以实现灵活走动。

该组合处理工艺与传统的分建式前端预处理构筑物相比，具有以下4个方面的优势：（1）能够节省污水厂建设用地面积，有利于构筑物进行总图布置，尽可能多的为远期发展多留可建设用地；（2）细格栅池、曝气沉砂池和精细格栅池之间均为渠道连通，无需长距离管道输送，减少了工艺高程水头损失；（3）因采用组合式，各单体间部分池壁共壁，节省了土建成本；（4）三种功能融合在一座组合式构筑物中，生产运营、管理方便。

表1列举了不同设计规模的污水处理厂采用合建式和分建式预处理在占地面积、水头损失方面的差别。

通过表1所列三种不同设计规模的污水处理厂采用组合式预处理工艺和分建式预处理工艺在占地面积和水头损失两个方面的区别，组合式比分建式预处理构筑物在建设用地上能够节省约17%～23%；在水头损失方面节省0.4～0.5 m水头，减少了运营期间的能耗费用。

表1 分建式和组合式预处理差异性比较

3 主要设计参数

3.1 细格栅池

细格栅池设置于曝气沉砂池前，主要设备一般为2组网孔型阶梯式细格栅或网孔型转鼓细格栅。

若采用网孔型阶梯式细格栅，其主要设计参数如下：过水流速v≤1.0 m/s，栅前水深h=2.0 m，网孔孔径e=6 mm，安装倾角α=75°，过栅允许水位差△hmax一般为300 mm；配置中压冲洗水泵2台，水泵扬程H=50 m，用1备。

若采用网孔型转鼓式细格栅，其主要设计参数如下：过水流速v≤1.0 m/s，栅前水深h=1.0 m，网孔孔径e=3 mm，安装倾角30°≤α≤35°，过栅允许水位差△hmax=300 mm；配置中压冲洗水泵2台，水泵扬程H=50～70 m，1用1备。

设备尺寸和宽度由污水厂设计规模、过水流速、栅前水深等综合确定，一般格栅渠道宽度要比设备宽度宽0.1～0.2 m，方便格栅设备安装。

3.2 曝气沉砂池

曝气沉砂池设置于细格栅池后，精细格栅池前，一般情况下曝气沉砂池的停留时间应不低于2 min，但是，考虑MBR系统运行的稳定，停留时间应不低于5 min。建议在曝气沉砂池设计时最高时流量水力停留时间取5～10 min，池内水平流速控制在0.06～0.12 m/s范围内。

沉砂池内曝气器距集砂槽上沿的距离一般为300 mm，曝气器一侧以下的池底倾角一般为70°，相对侧池底倾角一般为45°。在MBR系统中，一般均设有浮油撇渣渠，则相对侧池底倾角宜为 30°～40°。

3.3 精细格栅池

精细格栅池设置于曝气沉砂池后，其主要设备一般为网孔型转鼓精细格栅，网孔孔径一般选择0.75～1.5 mm，多数MBR工艺污水厂采用的为1.0 mm孔径的精细格栅。精细格栅在设计选型时必须考虑最大峰值时的水量和栅渣量。

主要设计参数：过水流速v≤1.0 m/s，栅前最大水深h≤1.6 m，网孔孔径e=0.75～1.5 mm之间，安装倾角30°≤α≤35°，出渣含固率≥35%，过栅允许水位差△hmax=700 mm；配置中压冲洗水泵2台，水泵扬程H=50～70 m，1用1备，配置高压冲洗水泵2台，水泵扬程H=100～120 m，1用1备。

4 结论

（1）前端预处理对于污水处理厂MBR工艺的正常运行起着关键性的作用，有效的预处理对于延长膜组件的寿命以及提高工艺性能具有重要意义。

（2)组合式预处理工艺在节省建设用地和减小水头损失等方面比传统的分建式均具有明显的优势，具有较大借鉴价值。

（3）介绍了细格栅池、曝气沉砂池、精细格栅池设计要点，对于组合式预处理工艺各段的参数和设备选取应根据水量、水质并结合地方实际情况优化确定。

[1]蒋岚岚，胡邦，张万里，主编.膜生物反应器工艺设计及工程实例[M].江苏：河海大学出版社，2014.

[2]蒋岚岚，胡邦，冯成军.MBR工艺污水处理厂机械性预处理系统的选择与设计.给水排水，2010，36(5)：31-33.

[3]范学军，蒋岚岚，刘学红.一体化MBR工艺处理城镇污水的工程设计，[J].中国给水排水 2010，26(10)：47-50.

[4]胡邦，蒋岚岚，张万里，等.MBR工艺在城市污水处理厂工程中的应用[J].给水排水，2009，35(11)：14-18.