某矿生活污水处理站提标改造主体工艺方案比选

梁勇威

摘 要：当前某矿生活污水处理站采用的是A2/O工艺。处理后的水质达到了一级A类标准，但尚未达到V类标准，且现有设备在采暖期处理效果不佳。结合某矿生活污水处理站处理工艺特点，本文对几种常见的提标改造主体工艺进行了经济、技术效果比较。结果表明：采用MBR工艺，仅利用现有二沉池进行MBR改造，增设铝盐除磷加药设备，即可满足当前的水质提标要求。对化学除磷工艺比选，计算结果表明，选用铝盐作为除磷药剂较好。因此，本次水质提标方案选用的深度处理工艺为：MBR+铝盐除磷，这种方案处理后的成本较低，且出水满足V类标准。

关键词：提标改造;MBR;BAF;化学除磷

1 项目概述

某矿生活污水处理站规模35m3/h，采用的是A2/O工艺，通过厌氧区、缺氧区和好氧区的各种组合以及不同的混合液、污泥回流比来去除水中有机物、氮、磷等污染物的污水处理方法。本文测定了某矿区污水处理厂处理后的水中氨氮、化学需氧量、总磷含量，并对比参照水污染防治的相关规定，发现当前该生活污水处理站处理后水质达一级A类标准，未达地表水V类标准以及污水综合排放标准（山西省地方标准）。此外，由于该系统有在线监控，应保证在极端条件下也能稳定运行，而现有设备在采暖期对氨氮等污染物的处理效果不佳，现需要针对该矿污水处理站进行提标改造。

由表格可发现，一级A类标准与V类标准的COD、氨氮、总磷标准不同，其他相同。因此为将水质由一级A类提升至V类标准水，需重点关注解决COD、氨氮和总磷含量的处理。

2 生活污水处理站工艺方案选择

本文需要针对化学需氧量、氨氮、總磷三个指标，再利用现有的全部构筑物及相关条件进行水质提标设计。

目前常用的处理方法及工艺主要有：COD：活性炭吸附、臭氧氧化、芬顿反应。氨氮：MBR、MBBR、BAF以及设置深床滤池。总磷：生物除磷+混凝过滤、离子气浮、磁混凝、深床滤池去除总磷。

本次提标方案拟对比化学除磷+MBR及化学除磷+BAF工艺两种提升方案，通过其处理效果、效率、成本等多种因素进行方案比选。

2.1 主体工艺方案比选。

2.1.1 MBR工艺

近年来，高效、便捷、成本低廉的膜深度处理技术，在污水深度处理和污水回用中的作用日益增加。MBR工艺最早源于1969年Smith等人利用超滤膜进行的污水处理，后不断发展，反渗透膜的优点很多，使用反渗透膜不仅能有效的对水中几乎所有的溶解性固体和微生物进行去除，还可以将其生成的回收水直接用于工业和生活用水。

膜生物反应器是微滤、超滤膜分离技术和活性污泥工艺有机结合而成的。膜生物反应器这类近年来新出现的污水处理工艺的优点较多，可简要总结为：出水水质好、结构紧凑、操作方便、节约设备和运行费用，并且其产泥率较低。在污水处理及回用中发挥着重要作用，对污染物的去除率较高，可达90%，出水浊度小于0.2NTU，有着较好的环境效益、经济效益和社会效益。传统污泥法存在污泥产量高、需要外加碳源、流程长等缺点，而MBR克服了这一缺点，将所有的微生物截留在反应器的滤膜内，膜的孔径较小，可以实现SRT和HRT的单独控制，便于反应器的灵活运行。

2.1.2 BAF工艺

BAF是一种新型生物膜法污水处理工艺，可以有效去除水中的N、P等污染物。曝气生物滤池是近几年才出现的一种，它采用生物氧化，同时还可以截留悬浮固体。

BAF的滤料层可以去除水中溶解状态的污染性有机物，这是通过其附着的生物进行加工处理的。污水通过滤料层后，将净化的水向下游流出，产生的沉淀污泥留在滤料层内。滤池结构较为简单且灵活多变，其中上部是厚度3m左右的填料层。底部设置了两部分，一部分用于排放污泥，另一部分则是出水口。此外，在滤床上方有混凝土挡板。填料层底部与滤池底部为反冲洗时的填料预留了一点空间。

填料层分为上部好氧区、下部缺氧区两个区。高度可以根据水质、处理目的、标准和要求的不同改变，相应的好氧区、厌氧区所占比例也发生变化。

2.2 方案比选

2.2.1 MBR工艺

对于MBR工艺，在处理污水时有以下特点：

①其对悬浮固体、有机物的去除效率较高，出水水质好，此外还可以去除水中的细菌、病毒等，出水可直接回用;

②其实现了反应器的完全分离，使得微生物可以留在反应器内，便于反应的控制;

③其有利于生长速率较为缓慢的微生物如厌氧氨氧化细菌、古菌等进行增殖，便于提高对于污染物的处理效率。四是产泥量低，污染少，处理简单，不需要设置二沉池。

2.2.2 BAF工艺

对于BAF工艺，其特点一是最大容积负荷高，是常规活性污泥法的10倍左右。二是出水水质稳定，抗冲击能力强。三是滤池恢复启动较快，其附着的微生物活性可以保持一段时间。

2.2.3 MAR与BAF工艺对比

表2工艺选择对比表中详细列举了曝气生物滤池和膜反应生物器的优缺点。

结合本生活污水处理站原处理工艺及处理后的水质特点可得：BAF系统需建增设BAF滤池及混凝沉淀池，增加厂房。若采用MBR工艺，仅利用现有二沉池进行MBR改造，增设铝盐除磷加药设备，即可满足当前的水质提标要求。采用MBR工艺处理污水的成本低于BAF工艺，且MBR工艺处理效率高、占地面积少、后期维护方便，且采暖期处理氨氮效果与非采暖期相近。

2.3 化学除磷工艺比选

化学除磷可以选用金属盐和氢氧化钙，利用了高价金属离子与污水中的P离子结合可以生成沉淀的原理，进而去除水中的磷。为降低成本，使用溶液和悬浮液状态的三价铁盐和三价铝去除污水中的磷。

本次方案化学除磷拟对铝盐和铁盐作为比选对象。反应过程如下：

Al3++PO43-→AlPO4↓

Fe3++PO43-→FePO4↓

由上述反应过程可知，要想去除1mol（31g）P至少需要1mol（56g）Fe/1mol（27g）Al，同理，去除1gP至少需要1.8g的Fe/0.9g的Al。

因此，本次水质提标方案中化学除磷拟选用铝盐作为除磷药剂的选择。

2.4 提标方案确定

经过比选，最终方案确定选用的深度处理工艺为：在原有A2/O的基础上增加MBR+铝盐除磷，提标后工艺流程如图1所示。

机械格栅首先发挥作用，过滤处理掉废水中的大颗粒污染物，随后进入调节池内进行水质调节，此时压滤液也会进入。随后在提升泵作用下混合后的水进入到AAO生化池当中。

废水首先进入厌氧区内，进行厌氧分解，降解大的有机污染物质，转化为小的易于降解的有机污染物质。与膜池回流回来的混合液共同进入缺氧池，提供炭源以方便硝态氮进行反硝化，同时降解一部分有机污染物质，减轻好氧区的处理负荷。好氧菌分解水中的有机物，在好氧池中氨氮被氧化为硝态氮，从而去除氮。随后，废水进入二沉池，与PAC、PAM充分混合反应，使得泥水分离、去除总磷。出水自流进入MBR池。在MBR池内在污泥中高浓度好氧性菌群的作用下，通过这一过程，大分子有机污染物降解为小分子有机物，硝态氮被转化为氮气，总氮的含量降低，并得到较为稳定的无机物--氮气（N2）。

MBR膜区内的水经抽吸泵抽出后，与PAC在管道混合器内充分混合进入速沉池，除磷后的出水经消毒后达标排入清水池。系统内剩余的污泥以及含磷污泥排入污泥池，经压滤机压榨处理后压滤液自流回调节池，进入系统再处理。压榨后的剩余污泥定期运送出去。

3 結论

结合某矿生活污水处理站处理工艺及处理后的水质特点分析，对各种提标改造主体工艺进行了经济技术比较。结果表明，在原有A2/O的基础上选用MBR+铝盐除磷为深度处理工艺，能够降低提标建设成本，提高采暖期污染物处理效率和效果，同时使出水满足V类标准。

参考文献：

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