南安市某农村集中式A2/O-MBR工艺污水处理模式分析与应用

黄 晗

(福建省交通规划设计院有限公司 福建福州 350000)

0 引言

随着城镇化进一步发展，农村污水无序排放问题日益严重。而适应农村污水处理的配套设施建设不及时，未经处理且与日俱增的农村生活污水直接排放，不仅造成农村生态环境破坏，而且直接威胁农村地表水、饮用地下水的水质安全，也是造成内河水质污染的主要原因之一[1]。随着社会经济发展，进行区域农村污染源防治，改善区域农村生态环境已刻不容缓。因此，实施区域农村污染源治理工程迫在眉睫[2]。

1 农村污水处理模式

(1)农户内部污水处理模式

农户内部污水处理模式常将粪便污水经过化粪池处理后进入污水管道，其它杂用水直接进入污水管。化粪池上清液、厨房、洗浴间污水收集排至设在院内或周边的污水处理设施。农户内部污水系统如图1所示。

图1 农户内部污水处理模式

(2)户外污水处理模式

户外污水处理模式根据人口规模、聚居程度、地形特点的不同，可以分为分散处理、分片处理和集中处理3种模式[3]。

①分散处理

分散处理是一种适用于较为偏僻的单户或相邻农户的污水收集模式。分散处理的污水处理量一般不大于2m3/d，服务人口约6～20人，服务家庭户数约2～5户。污水处理设施通常布置在农户周边；相邻农户的化粪池既可单建，也可合建，在单户收集系统基础上，通过污水管道或沟渠将2～5 户的污水引入污水处理设施。污水分散处理系统如图2所示。

图2 分散处理模式

②分片处理

分片处理适用于受地形等条件限制，相对聚居的几户农家组成的小型独立收集系统，或聚集程度相对较高，但受较大河道、沟壑和山地阻隔等地形条件限制，以片区为单位的收集系统。分片处理的污水处理量一般为2～20m3/d，服务人口约20～200人，服务家庭户数5～50户，污水处理设施布置在村落中；在单户收集系统基础上，通过污水管道将各户的污水引入污水处理设施。污水分片处理系统如图3所示。

图3 分片处理模式

③集中处理

集中处理是一种适用于地形条件有利于生活污水依靠重力流汇集、聚集程度很高的集居点或地理位置相邻的几个自然村的处理方式。集中处理的污水处理量一般大于20m3/d，服务人口200人以上，服务家庭户数50户以上。污水处理设施布置在村落中，在单户收集系统基础上，通过污水管道将各户的污水引入污水处理设施。污水集中处理系统如图4所示。

图4 集中处理模式

(3)A2/O-MBR工艺原理

A2/O-MBR处理工艺是在A2/O工艺基础上的深度处理。在A2/O工艺的厌氧池、缺氧池、好氧池中进行脱氮除磷后，增加膜反应池进一步降解有机物，提高脱氮效率，有效去除COD及悬浮颗粒，提高了污泥浓度。并可取消二沉池的建设，节约占地面积[4]。

因此对于农村污水处理普遍存在征地困难、镇区内单个处理站规模较小而总体数量多、出水水质不易控制的特点，采用占地小、简单紧凑易维护、出水水质稳定的集中式A2/O-MBR工艺污水处理站能够更好地解决上述问题。

2 集中式A2/O-MBR工艺污水处理模式应用分析

2.1 工程概况

以南安市某农村为例，常住人口约10 000人，项目区域内排水设施基础较差，缺少完善的排水系统，生活污水就近排放，造成周边水体污染。现有排水渠一般为土渠或石砌、砖砌明渠，渗漏较为严重，村庄产生的生活污水由各户化粪池、污水池排出，经村内路边简易土渠或石砌、砖砌明渠收集后就近排入水体。该工程通过对项目区内村庄污水收集系统进行整治，将生活污水收集至污水管内，然后引至村内新建集中式污水处理站处理后排放。

2.2 处理站设计规模

2.2.1 用水量指标

用水量指标是预测用水量及产生污水量的重要参数，本研究以《南安市城市总体规划(2017-2030)》中的用水量预测为参考，同时综合考虑该区域经济发展水平、工业发展布局、人口增长、用水现状等因素，合理对该片区用水指标进行选取。南安市农村居民日用水量如表1所示。

表1 南安农村居民日用水量参考值

2.2.2 污水量计算

根据《农村生活污水处理导则》(GB/T 37071-2018)，日处理农村生活污水量计算可按照以下公式计算确定。

式中：

Q——日处理污水量，单位为立方米每天(m3/d)；

q——人均日生活用水量，单位为升每人天[L/(人·d)]；

n——服务人口数，单位为人；

r——排水系数，用户产生的污水量与用户的用水量比值，取0.85；

k——生活污水量的总变化系数；

R——污水处理率，取0.9。

生活污水量的总变化系数应符合《室外排水设计规范》GB 50014-2006(2016年版)的相关规定，如表2所示。

表2 生活污水量总变化系数

该工程污水收集范围内人口约10 000人，村民每人每天用水量为80L，经计算日处理污水量为1224m3/d，设计处理规模定为1200m3/d。

2.3 进出水质

合理拟定污水水质指标是进行污水处理站布局方案、优化技术经济指标的前提。农村生活污水水质指标主要受当地居民生活及用水习惯因素影响。根据《农村生活污染防治技术政策》(环发〔2010〕20号)，结合南安市部分已建成污水处理站实际进水水质，该工程生活污水处理站进水水质指标如表3所示。

表3 处理站进出水水质

该工程位于南安市重点流域沿线，农村生活污水基本直接排入流域内，因此结合南安市12条重点流域无环境容量的现状，本设计新建污水站出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准(表3)，以减少入河污染物总量。

2.4 总体布置及处理工艺流程

场址西侧为乡村主干道路，东、北侧为菜地，南侧为河道。村内生活污水经管道收集后，排入本污水处理系统。本系统采用一体化MBR污水处理设备，进水经污水格栅井水泵提升进入调节池，厌氧池、缺氧池、好氧池、MBR池及除磷池，通过A2/O+MBR工艺生物处理，起到生物脱氮除磷的效果，尾水再经排放口内成套消毒设备消毒后，实现达标出水，尾水就近排放。另设有清水池及清洗投药设备对MBR膜进行反冲洗，MBR池的污泥则通过污泥提升泵排放至污泥储池后，由市政清运车定期外运处理。具体布置详见总平面布置图(图5)、工艺流程图(图6)。

2.5 主要工艺单元

污水处理工艺单元主要由8部分组成:①调节池；②厌氧池；③缺氧池；④生物接触氧化池(MBBR固定式填料)；⑤MBR池；⑥除磷池；⑦排放口；⑧控制室等。工艺单元系统如图7所示。成套设备工艺类型要求，污水站调节池停留时间不小于8h，A2/O的污水处理总停留时间不小于11h。回流泵根据进出水水质要求，污泥回流比在50%～300%区间段，混合液回流比在100%～500%区间段，进行调节回流量。

图5 总平面布置图

图6 工艺流程图

(1)格栅井：在调节池进水前端设置格栅井1座，钢筋混凝土结构，L×B×H=7.35×1.8×6.25m，主要为了将漂浮在污水中的杂物拦截，有利于减轻后续处理单元生化系统的处理负荷，避免杂物堵塞影响整个工艺系统正常运行[5]。格栅井内设置机械格栅，格栅间隙5 mm，宽度0.8 m；调节池进水口设提篮格栅，格栅间隙1.5 mm，栅渣与污泥一起外运处理。

(2)调节池：由于时间因素对于污水进水水量和水质影响较大，且农村生活用水阶段性较明显[6]，为保证生物处理系统进水稳定性，设置调节池调节污水进水负荷。本次设计6座调节池，玻璃钢结构，单体净尺寸φ3×10m，总有效容积402 m3，停留时间8h。调节池内设置潜污泵，以额定流量将污水提升至后续处理构筑物。

(3)厌氧池：厌氧池主要作用为释放磷，并降低污水中的溶解性有机物浓度。本次设计3座厌氧池，玻璃钢结构，内含弹性填料，单体净尺寸φ3×5.6m，总有效容积110 m3，停留时间2.2h。

(4)缺氧池：缺氧池主要作用为脱氮。经过格栅井和调节池提升污水进入缺氧池并与接触氧化池中的回流硝化液和MBR池回流污泥相混合，缺氧池中放置立体弹性填料作为反硝化细菌的载体对氨、磷、硫化物进行去除从而达到除磷、脱氮目的[7]。本次设计3座缺氧池，玻璃钢结构，内含弹性填料，单体净尺寸φ3×8.5m，总有效容积165 m3，停留时间3.3h。

(5)生物接触氧化池:设置立体弹性填料且在底部进行微孔曝气、污水在生化池内不断循环，充分与填料上的生膜相接触，达到有机迅速降解作用,曝气量气水比不小于6∶1。本次设计3座好氧池，玻璃钢结构，内含组合填料，单体净尺寸φ3×9m，总有效容积175 m3，停留时间3.5h。

(6)MBR池：MBR膜池为系统的主体部分，利用膜实现泥水分离。反应池中的微生物被截留，从而大大增加了反应罐中活性污泥的浓度，使有机物降解反应可以更快，更彻底进行；另外，由于膜的高过滤精度，出水可以达到更优水质。其中膜采用可以干式保存和永久亲水的膜，膜寿命不小于5年，膜表面平均孔径≤0.1 μm，膜丝机械断裂强度≥20 MPa，连续运行膜通量≥15L/m2·h-0.01MPa。本次设计3座MBR膜池，玻璃钢结构，内含膜片，单体净尺寸φ3×4m，总有效容积75m3，停留时间1.5h。

(7)除磷池：出水对总磷有要求，为系统除磷的保证率，投加PAC溶液，投加量为20 mg/l。本次设计3座除磷池，玻璃钢结构，内含斜管填料，单体净尺寸φ3×4m，总有效容积50 m3，停留时间1h。

(8)排放口: 在除磷池末端设置排放口1座，钢筋混凝土结构，L×B×H=2×1×0.9 m，内含紫外线消毒器一套，满足消毒后出水指标要求。

图7 工艺单元系统图

3 结语

本文以南安市某农村集中式污水处理作为研究内容，采用A2/O-MBR工艺，设计集中式污水处理站对村内污水进行整治。通过介绍农村污水收集处理方式、污水量计算与设计规模的确定、处理工艺流程及主要处理单元，为农村污水处理提供新思路与借鉴。