AAO+MBR工艺用于城镇污水处理厂的提标

文_牛慧玲 王卓艺 黄守斌 北京国环清华环境工程设计研究院有限公司

1 项目背景

赤峰市锦山城镇排水体制合流制排水，原有污水处理厂1座，设计规模2×104m3/d，占地80亩，采用活性污泥法+人工湿地处理工艺，处理后排水达到二级标准后直接排河。随着城区北扩厂区将处于未来城区北部的核心位置。由于该处理厂占地面积大，且冬季处理效果较难保证，综合考虑其对周围环境影响，规划将污水处理厂迁至城区北部远景用地的边缘，项目规模2×104m3/d，占地面积62.9亩。新厂建成后将现状厂区作为城市建设用地进行开发，改善其周围地段的环境质量。在新污水处理厂内设污水再生利用设施，再生水用作城市的市政绿化用水、景观用水等。处理后污水应达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。

2 设计进水、出水水质

设计以原污水厂近两年实测数据为基础，考虑原城镇排水为雨污合流，进水污染物浓度较低，随着排水体制的过渡，本次工程进水污染物浓度将高于原有污水厂进水水质。同时参考项目周边城镇生活污水处理厂实际进水水质。进、出水水质如表1所示。

表1 污水厂设计进、出水水质 /(mg/L)

根据进出水水质，所选择的工艺流程不仅要对COD、BOD5、SS有较高的去除率，而且需要满足TN、TP的去除需求。

3 工艺设计

考虑到出水水质要求，工艺应具有一定的抗冲击负荷能力。膜生物反应器（MBR）工艺具有污泥浓高、排泥少、占地省、出水水质好等优点，被应用于国内外多个新建及改造污水处理厂中。工程选取脱氮效果较好的AAO+MBR工艺，具有出水水质好，占地面积小，剩余污泥产量低，抗冲击负荷能力强，方便操作管理等优点。

为避免曝气后含氧量高的混合液影响前端脱氮效果，生化处理采用三段回流。膜池混合液回流至好氧区前端，回流比为500%；好氧区混合液回流至缺氧区，回流比为400%；缺氧区末端的反硝化液回流至厌氧区，回流比为200%。膜池混合液因膜擦洗溶解氧含量高，回流到好氧池，可以对好氧池起到补氧作用，使溶解氧得到充分利用，降低好氧池曝气供风量，减少能耗，避免了膜池硝化液直接回流。

对于TP的去除仅依靠生化除磷较难达标，设计在AAO出水渠道内投加PAC（碱式氯化铝，纯度11%）作为附加化学除磷药剂。出水消毒采用次氯酸钠消毒。

污水处理厂污泥含水率需小于60%才能进入生活垃圾填埋场填埋处置。本工程污泥进行浓缩后，采用板框压滤机进行污泥脱水。污水处理厂工艺流程图如图1所示。

图1 工艺流程图

（1）粗格栅和进水泵房

粗格栅和污水提升泵房合建，设计规模4×104m3/d，总变化系数为1.41；设备按照近期2×104m3/d配置，总变化系数为1.49。粗格栅渠2组，宽度1.0m，深度7.8m。设置粗格栅2台，栅宽0.9m，栅距20mm，安装角度65°；进水泵房安装3台潜污泵，2用1备，其中1台变频，单台流量625m3/ h，扬程6m，功率45kW，预留2台泵位。

应用R语言，使用fpc算法包，根据我国区域高技术产业技术创新Malmquist指数及其分解数据，选取离差平方和法进行聚类，将我国区域高技术产业创新效率水平分为3类，见图2（图中横轴数字表示30个省级行政区域，顺序与表4一致）。

（2）细格栅间、曝气沉砂池及膜格栅

细格栅、曝气沉砂池与膜格栅合建，考虑内蒙冬季寒冷，细格栅、膜格栅和砂水分离器设置在室内。曝气沉砂池泥砂分离效果好且稳定，受流量变化的影响较小，比较适合寒冷地区。膜格栅采用内进流式网板格栅，内进流式网板格栅具有超高的污物捕获率（尤其对纤维、毛发、杂草等），能对MBR膜丝起到很好的保护。

细格栅1座分2组，单渠宽1.20m，栅前水深1.50m，安装角度60°，栅条间隙2mm。在细格栅前后设渠道闸门，以便于设备检修。

曝气沉砂池2座，沉砂池设计流量：833m3/h，停留时间：10min，设置单槽桥式排砂机和砂水分离器各1台。

膜格栅1座分2组，采用栅条间隙1mm的内进流式网板膜格栅2台，设置高排水螺旋压榨机1台。膜格栅单渠宽1.6m，网板宽度2000mm，栅条间隙1mm，栅前水深2m。

（3）AAO+MBR生化组合池

厌氧池：有效水深6.1m，水力停留时间1.5h，污泥浓度4.5g/L，混合液回流比为200%。

缺氧池：有效水深6.0m，水力停留时间4.7h，污泥浓度6.7g/L，混合液回流比为400%。

好氧池：有效水深6.0m，水力停留时间4.1h，污泥浓度8.3g/L，混合液回流比为500%。

供气量88m3/min，好氧池+膜池污泥龄：16.8d。

膜池共设4个廊道，每个廊道6个膜箱，预留2个备用位置。单廊道进出水设手电两用闸板阀，出水设置调节堰。膜池有效水深3.6m，水力停留时间1.1h，污泥浓度10g/L，膜箱平均产水量1250m3/d，设计通量16.5L/(m2·h)，膜吹扫风量为116m3/min。

MBR设备间设有产水泵、在线清洗泵、剩余污泥泵、次氯酸钠、柠檬酸、PAC等药剂制备投加装置。

（4）接触消毒池、回用水池及泵房

接触消毒池水力停留时间0.52h，消毒剂采用次氯酸钠。回用水池水力停留时间2.1h。接触池出水通过回用水泵为场内提供药剂制备生产用水、厂区内道路浇洒及绿化用水；同时可通过中水泵为城区提供市政绿化用水、景观用水。

（5）污泥处理

脱水机房按4×104m3/d设计，设备按近期2×104m3/d配置。进入脱水机房污泥量3335kg/d，含水率99.2%，浓缩脱水后含水率60%。设2台板框压滤机（近期1台），过滤面积200m2；石灰投加量：8%绝干污泥；FeCl3投加量：5%绝干污泥。

4 运行效果

工程自2017年完成至今已运行2年多， 处理效果良好，出水水质优于设计标准。2019年1～11月实际运行出水水质如表2所示。

表2 2019年污水厂出水水质 /(mg/L)

出水随季节性波动，冬季水温＜12°C时，生化系统消化作用受到抑制，提高泥浓度，膜池污泥浓度12000mg/L，增加曝气量，好氧池末端DO＞4.0。其他月份温度适宜，膜池污泥浓度6000～9000mg/L。

膜系统定期清洗，化学反洗平均每周反洗1次（水洗+NaClO反洗）。离线清洗半年1次（水洗+柠檬酸酸洗+NaClO碱洗）。

5 结语

AAO+MBR工艺在提标改造中具有出水水质好，占地面积小，剩余污泥产量低，抗冲击负荷能力强，方便操作管理等优点，应用于污水处理具有独特优势。项目运行2年多， 处理效果良好。

生化处理采用三段回流，避免曝气后含氧量高的混合液影响前端脱氮效果。膜池回流到好氧池，使溶解氧得到充分利用，降低好氧池曝气风量。在保证出水达标的同时，生化池建议采用精准曝气系统，控制膜系统擦洗风量和好氧池曝气风量，进而有效降低能耗。