1 工程概况

　　1.1 工程背景

　　目前彭泽县多个乡镇均无污水处理系统，大量未经处理的生活污水直接排入自然水体，成为农村水环境的主要污染源，导致河流、湖泊、地下水等水质明显下降。为提高乡镇污水处理水平、改善居民生活质量，彭泽县多个乡镇拟新建污水处理设施，该项目为配合长江大保护而设立，以达到控制污染物排放、改善水质的目的。

　　1.2 农村生活污水特点分析

　　农村生活污水水量具有不均匀间歇排放的特点，水量总体较小，但瞬时变化较大，主要是洗漱用水、厨房用水、洗衣用水及家禽养殖用水，属低浓度污水类型，基本不含重金属和有毒有害物质。氮磷含量相对较高，氨氮(NH₃-N)浓度为5～38mg/L，总磷量(TP)浓度范围0.5～12mg/L，变化范围相对较大，主要是不同时段用水类型不同造成的。

　　1.3 设计规模及进出水水质

　　根据乡镇人口的调查，本项目污水处理能力总计3 560m³/d，各乡镇水处理规模为200～500m³/d，本文选择集镇中心区为研究对象，设计污水处理规模为320m³/d。该集镇区污水主要为生活污水，无轻工业废水，考虑部分雨水和地下式渗入的稀释作用，确定进水水质。出水水质执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。污水处理厂进、出水水质指标如表1所示。

　　2 工艺设计

　　2.1 处理工艺选择

　　目前处理农村生活污水的设施较多，常用的污水处理技术及其工艺特点如下:(1)人工湿地属成熟工艺，可靠性一般，运营管理简单，投资成本为650～1 500元/人，运维成本为0.2～0.25元/m³，占地面积15～20m²/(m³·d)，出水为一级B标准，处理规模不可拓展，污泥产率0.2，脱氮除磷效果一般，不推荐;(2)土地渗滤属成熟工艺，可靠性一般，运营管理简单，投资成本为800～1 500元/人，运维成本为0.2～0.25元/m³，占地面积15～20m²/(m³·d)，出水为一级B标准，处理规模不可拓展，污泥产率为0.2，脱氮除磷效果一般，不推荐;(3)生物接触氧化成熟工艺，可靠性一般，运营管理较复杂，投资成本为650～1 500元/人，运维成本为0.5～0.85元/m³，占地面积1.5～2m²/(m³·d)，出水为一级B标准，处理规模不可拓展，污泥产率0.2，脱氮除磷效果一般，不推荐;(4)强化SBR工艺工艺成熟，可靠稳定，运营管理自动化程度高，管理方便，投资成本为650～1 000元/人，运维成本为0.2～0.25元/m³，占地面积0.7～1.5m²/(m³·d)，出水为一级A标准，处理规模可拓展，污泥产率为0.1，脱氮除磷效果好，推荐;(5) A²O+MBR工艺工艺先进，稳定性可靠，运营管理自动化程度高，管理便捷，投资成本为890～1 800元/人，运维成本为0.3～0.65元/m³，占地面积0.7～1.5m²/(m³·d)，出水为一级A或准四类水标准，处理规模可拓展，污泥产率为0.05，脱氮除磷效果好，推荐。

　　表1 污水处理厂进出水水质 

　　注:括号外数字为水温>12℃时的控制指标，括号内数字为水温≤12℃时的控制指标

　　表1 污水处理厂进出水水质

　　彭泽县范围内受纳水体环境质量要求较高，排入较封闭的湖库水体，结合各乡镇经济状况、自然条件、污水处理规模、场地等特点，采用A²O+MBR污水处理工艺。

　　2.2 A²O+MBR工艺流程

　　本工艺设计规模为320m³/d，分2组，每组装置处理规模为160m³/d，主要构(建)筑物为格栅渠、调节池、厌氧罐、缺氧罐、好氧及MBR膜罐、清水池和污泥池，池体全部采用全地埋式现浇混凝土结构，罐体采用半地埋式PE材质。

　　A²O+MBR是有机结合膜分离技术与活性污泥工艺生物降解作用产生废水的处理工艺，该工艺利用反应器中的好氧微生物降解污水中的有机污染物，同时利用反应器中的硝化细菌转化污水中的氨氮，最后通过MBR膜进行高效的固液分离出水。A²O+MBR工艺流程如图1所示。

　　图1 A²O+MBR污水处理工艺流程  

　　2.3 工艺参数设计

　　2.3.1 格栅渠

　　1)功能污水先经过粗格栅、细格栅，去除水中大块悬浮物、漂浮物、纤维和固体颗粒物质，避免堵塞后续管道设备，保证后续处理工序正常运行。

　　2)设计参数工艺尺寸L×B×H=6.0m×0.8m×(-H+0.5) m，为钢筋混凝土地下结构。

　　2.3.2 调节池

　　1)功能调节水质水量，保证后续处理工序的正常运行，并提升污水至后续处理单位，满足工艺高程要求。

　　2)设计参数有效容积132.3m³，有效水深2.7m，停留10.3h，工艺尺寸L×B×H=7.0m×9.5m×(-H+3.0) m。

　　2.3.3 厌氧罐

　　1)功能在厌氧条件下，聚磷菌把细胞内的聚磷水解为正磷酸盐，获取能量，吸收污水中易降解的化学需氧量COD，同化成细胞内碳能源存贮聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等。

　　2)设计参数设计流量Q=55m³/h，有效水深2.86m，有效容积9.55m³，停留0.8h;结构形式为高3m、宽2m的PE罐，半地埋结构，共2套厌氧罐。

　　2.3.4 缺氧罐

　　1)功能利用兼氧菌在缺氧环境下把硝态氮(硝酸盐氮、亚硝酸盐氮)反硝化成单质氮，以气体方式排出系统，达到反硝化脱氮、去除总氮的目的。

　　2)设计参数设计流量Q=110m³/h，有效水深2.86m，有效容积9.55m³，停留0.4h，缺氧罐到厌氧罐回流比为100%;结构形式为高3m、宽2m的PE罐，半地埋结构，共2套缺氧罐。

　　2.3.5 好氧及MBR膜罐

　　1)功能通过微生物代谢活动，去除水中有机污染物。在本单元设置MBR膜组，利用膜的分离作用，隔离悬浮颗粒物、病菌等有害微生物。

　　2)设计参数设计流量Q=27.5m³/h，有效水深2.86m，有效容积9.55m³，停留3.1h，缺氧罐到厌氧罐回流比为300%;结构形式为高3m、宽2m的PE罐，半地埋结构，共4套。

　　2.4 中试试验及效果

　　为验证本工程设计的稳定性和可靠性，参考相关研究进行中试试验。中试装置完全按照工艺参数进行设计，试验进水采用某乡镇生活污水，COD_Cr浓度为220mg/L,TN为50mg/L,SS为150mg/L;设计流量1.5m³/h，自接种污泥开始，定期检测分析中试装置出水。

　　如图2所示，中试装置接种污泥1周后基本实现稳定出水，COD出水浓度稳定在30mg/L，去除率达90%。

　　图2 中试装置对COD的去除效果  

　　中试装置对TN的去除效果如图3所示，1周后TN出水浓度基本<20mg/L,2周后出水浓度稳定<15mg/L，去除率最高达80%，达到一级A水质标准。

　　图3 中试装置对TN的去除效果   

　　中试装置对SS的去除效果如图4所示，MBR膜自身孔隙小，对SS过滤效果非常好，出水SS浓度<0.1mg/L，完全达到一级A水质标准。

　　图4 中试装置对SS的去除效果  

　　分析中试结果可知，该工程的工艺设计合理可靠，污水处理效果稳定，各项出水指标满足一级A出水标准，中试过程中发现MBR工艺自动化运行效果好，日常管理简便，运维管理难度低。

　　3 设计创新及特点

　　3.1 稳定高效

　　A²O+MBR工艺能很好应对彭泽地区雨旱季水质水量变化大、冲击负荷波动幅度剧烈等地域特点。经中试试验表明，该套工艺流程能实现COD,TN,SS平均去除率分别达90%,80%,99%以上，满足一级A出水标准。

　　3.2 智能管控

　　乡镇污水处理厂属于分散式处理，人工管理成本较高，而A²O+MBR工艺自动化水平高，搭配云平台管理，可实现远程实时动态管控，运维难度小，智能化水平高。

　　3.3 灵活性和拓展性良好

　　A²O+MBR工艺利用预制化设备，运行过程中可根据进水量调节运行组块数量，大幅节省能耗。若未来须改变处理规模，可直接增配类似型号设备，拓展性良好。

　　4 结语

　　本文以彭泽县乡镇污水项目为研究对象，利用中试试验验证适用性，并针对项目特点详细阐述工艺流程及参数。中试试验表明A²O+MBR工艺在乡镇污水处理厂的总体运行效果良好，运维管理方便、自动化程度高。