AO+MBR工艺在北方小型乡镇生活污水站的应用

王虹珏 1 张晓利 2 张丽红 1

摘要：乡镇生活污水的任意排放将严重影响农村的生态状况，破坏人们的生存环境，农村生活污水处理，迫在眉睫，但北方地区冬季水温低，处理难度大，运行不稳定，而AO+MBR工艺的应用，良好的解决了低水温下运行问题。冬季运行COD、氨氮去除率在90%以上，总氮去除率73.3%以上。

关键词：乡镇生活污水；低温；MBR

引言

在经济的快速发展的同时，农村环境污染问题日渐突出，未经处理的生活污水自流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中，严重污染各类水源；另一方面，生活污水也是疾病传染扩散的源头，容易造成部分地区传染病、地方病和人畜共患疾病的发生与流行。因此，农村生活污水处理，已迫在眉睫。而我国农村生活污水有量大、来源杂、污水分散，难于收集、加之北方地区冬季气温低，处理效果难以保障。而AO+MBR复合工艺将生物膜工艺与活性污泥工艺有机地融合起来，综合了活性污泥法和生物膜法两者的优点，长泥龄的生物膜为生长缓慢的硝化菌提供了非常有利的生存环境，可以有效地提高硝化效果，出水水质优异，使其在北方地区应用优势明显。

1 工程概况

项目选址位于吉林省辽源市，建设规模1000m³/d生活污水处理厂，采用A/O生化+MBR+混凝沉淀+过滤+紫外线消毒工艺进行处理，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）^[1]中一级A标准要求后排入河体。

设计进出水水水质如表1.1

表1.1进出水水质 单位mg/L

指标数值	COD	BOD5	SS	总氮	氨氮	TP	pH
进水	≤350	≤160	≤200	≤40	≤25	≤5	6~9
出水	≤50	≤10	≤10	≤15	≤5（8）	≤0.5	6~9

2工艺流程

污水经管网收集后通过预处理，去除悬浮物及调节水量后进入一体化生化反应池，在经过混凝沉淀进一步除磷后消毒外排。工艺流程见下图1

图1流程图

3、A/O +MBR工艺论述

3.1 预处理

预处理是膜工艺中非常重要的一个环节，本水厂采用粗细两级格栅，有效拦截容易造成膜组件缠绕、堵塞的纤维和毛发物质，好的预处理可以延长膜组件的寿命及提高工艺的性能。

具体工艺参数：

粗格栅栅前水深0.50m，过栅流速0.6m/s ，格栅倾角75° ，格栅间隙20mm。

细格栅栅前水深0.50m，过栅流速0.6m/s ，格栅倾角75°，格栅间隙6mm。

3.2 调节池

考虑到小型乡镇污水处理站水量波动大，且MBR膜出水量固定的特点，设置了调节池，防止流量的变化对MBR 膜的运行产生较大影响，平衡进出水水量，并在调节池底设预曝气。

具体工艺参数：

平面尺寸12.00mx12.00m，总深度7.5m，有效水深1.7m。

3.3 AO+MBR一体化生物反应池

AO+MBR是生物接触氧化处理技术与膜分离技术相结合的一种新工艺，膜-生物反应器（Membrane-Bioreactor，简称MBR）是一种将膜分离技术与传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺。

AO工艺是将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，通过好氧菌及缺氧菌的生物作用完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。

AO+MBR工艺对水质的适应性好，耐冲击负荷性能好，出水水质优良、稳定；池中采用新型弹性立体填料，比表面积大，微生物易挂膜、脱膜；在同样有机物负荷条件下，对有机物去除率高，还能去除水中的氨氮和磷化物，提高空气中的氧在水中的溶解度。

具体工艺参数^[2]：

a.设计规模及分期实施方式:按近期1000m³/d规模建设，预留远期位置。

b.设备尺寸:一体化设备4台，单台平面尺寸14mx4m，总深度3.6m，有效水深3. 1m。

c.采用A/0+MBR+混凝沉淀处理工艺。总停留时间: 18h。

3.4 深度处理

除磷是AO+MBR 膜工艺中的难点，采用A/O和MBR 相结合的处理方式可以得到很好的脱氮效果，但仅靠生物除磷的方式，无法达标排放。而且脱氮和除磷是相互影响，MBR膜工艺中污泥龄较长，不利于生物除磷。为了保证出水水质，设置了化学加药除磷装置，药剂采用聚合氯化铝，为了避免MBR膜受到混凝药剂的污染，投加点位于MBR池后，并且增设一台转盘过滤器保证出水悬浮物达标。

消毒采用常规紫外消毒，杀菌效率高，对细菌、病毒的杀菌作用一般在一秒以内，高效杀菌广谱性高，优于常用消毒剂；无二次污染；运行安全、可靠。

具体工艺参数：

采用纤维转盘过滤器,设计滤速7m/h,单盘过滤器过滤面积2m。

消毒间:经过紫外系统消毒后的污水，粪大肠菌群数不超过1000个/L.

加药间:投加药剂为聚合氯化铝(PAC)，最大投加量为40mg/L，平均投加量为25mg/L。

4 调试运行情况

污泥接种采用附近城市市政污水厂脱水污泥，由于调试期为冬季，污泥性状差，水温低不易于污泥增殖，接种量按污泥浓度的5000-6000mg/L接种。污泥接种7天后，污泥呈浅黑色，沉淀时泥水界面由开始模糊逐渐变得边缘清晰，镜检时可以观察到草履虫、漫游虫等，如图1所示。COD和NH3-N去除率分别达到43%和10%，污泥活性还不强，需要继续培养^[3]。

14天后，污泥的絮凝和沉淀性能良好，混合液静置半小时，上清夜清澈透明，泥水界面清晰，污泥呈黄褐色，镜检有大量新型菌胶团，较为密实，可以观察到许多活跃的钟虫及累枝虫，如图2所示。COD去除率达到90%以上，NH3-N去除率在30%以上，污泥活性较强。但由于硝化菌世代时间长，生长速率慢，硝化反应速率低，NH3-N去除率低，继续培养。

18天后，NH3-N去除率明显升高，达到了46.70%，这说明系统中的硝化菌逐渐占优势，但NH3-N处理效果还不很理想，还需要继续驯化。

21天后，NH3-N的去除率在90％以上，系统取得了良好的脱氮效果。但由于好氧池水温仅能勉强维持在10℃，缺氧池水温在8℃左右，总氮去除率一直不高，为尽快出水达标，21天开始投加乙酸钠，促进反硝化反应，并维持高污泥浓度。

28天后总氮明显下降，35天后总氮去除率达73.3%，出水达标，调试结束。

图1 图2

5 结论

北方乡镇污水处理站采用 A/O生化处理和MBR膜生物处理相结合的处理工艺具有良好的效果。MBR膜处理法具有工艺流程短、占地面积相对较小等特点，高污泥浓度可以保证冬季低温情况下生化系统的稳定运行，保证出水氨氮及总氮稳定达标。

参考文献

[1] 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）.

[2] 膜生物法污水处理工程技术规范（HJ 2010-2011）.

[3]张建丰.活性污泥法工艺控制.中国电力出版社.