MBR膜工艺在黑臭水体旁路应急处理中的应用

2021-01-04丁素云孟冠华刘宝河

冶金动力 2020年12期

丁素云，孟冠华, ，刘宝河

（1.安徽工业大学能源与环境学院；2.教育部生物膜法水质净化及利用技术工程研究中心，安徽马鞍山 243000）

前言

安徽省某风景湖位于市区公园境内，占地77 000 m2，雨水汇水面积约650 hm2，周边住宅小区众多，存在大批雨污混接管道。长期以来，雨季大量混合污水溢流进入湖内，造成湖水严重污染。在市黑臭水体排查行动中，该风景湖被认定为轻度黑臭水体，相关部门采取了截污纳管、雨污分流、环保清淤、活水循环、曝气复氧和生态修复等措施对其进行综合治理。由于湖体周围部分小区内雨污管道混接、错接现象较为严重，管网改造工程十分复杂，短期内无法彻底实现雨污分流，因此设计新建一座调蓄池，在风景湖周边管网改造完成后专门收集储存雨季降水，旱季时给风景湖提供补给，而在管网改造期间则主要储存雨污混合污水，并泵提至市政污水管网进行处理，以免湖水再受污染返黑返臭，同时提升水体透明度，促进湖内水生态构建。

调蓄池运行结果显示，旱季其可收纳约3 000 m3/d 的污水并排至市政污水管网。而雨季，特别是大雨、暴雨后，周边市政污水管网负荷过高无法及时排水，导致调蓄池内污水直接溢流入湖，严重影响了湖内水质及水生态系统的构建。因此，有必要设置一套旁路应急处理系统，在公园外围管网改造完成前，雨季时处理调蓄池内雨污混合污水，控制溢流污染，改善水体水质，保障湖内水体稳定消除黑臭；旱季时继续运行，处理池内收集的生活污水，减轻下游污水处理厂的负荷。在管网改造完成后，该系统可移至湖体水质较差处继续进行应急处理，提升水质。

1 处理规模及设计水质

1.1 处理规模

调蓄池有效容积为10 000 m3，由于现场用地十分紧张，结合雨季和旱季调蓄池实际运行情况，确定本项目处理规模为2 500 m3/d。

1.2 设计水质

在雨季，由于降水对地面及管道沉积物的冲刷作用，初期雨水中常含有大量悬浮物及颗粒物，污染较为严重，而后期雨水污染程度较轻，因此，溢流混合污水水质变化范围通常比较大[1,2]。对调蓄池内混合污水进行连续多次取样检测，在确保污染负荷达到最大时设备仍能正常运行的条件下，确定本项目设计进水水质，如表1 所列。

风景湖属于轻度黑臭水体，治理目标为《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅳ类标准。本项目出水作为风景湖的补充水源，需保障水体消除黑臭及提升水体透明度，结合进水水质，综合考虑用地面积及经济效益等因素，在湖塘周围管网改造完成前，本项目设计出水水质指标参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准（除TN）。

表1 设计进、出水水质

2 工艺设计

2.1 工艺流程

根据本工程的实际情况，经过多次比选，最终确定采用抗冲击负荷能力强、出水水质稳定、SS 去除率高、同时占地面积小的AO+MBR 膜法为主体处理工艺，具体流程见图1。调蓄池污水经泵提升至过滤系统，首先截留较大悬浮物及颗粒物，保护后续处理单元正常运行。过滤后污水自流进入生物处理单元，包括缺氧池、好氧池和MBR 膜池，在MBR 膜池前投加PAC 药剂，可在生物处理单元同时实现有机污染物的降解、氨氮的硝化及总磷的去除，处理出水达标排放至湖内。膜池混合液部分回流至缺氧池，剩余污泥通过粪车定期抽吸运送至附近污水处理厂进行脱水处理。

图1 工艺流程图

2.2 设计参数及特点

配置5 套一体化设备，单套处理量为500 m3/d，设计尺寸16.0 m × 3.0 m × 3.0 m，HRT：5.6 h，污泥浓度6 000 mg/L，回流比100%。

采用新型生物过滤填料代替传统格栅，拦截较大漂浮物和固体颗粒物，避免砂砾及一些较硬的悬浮物损坏膜元件。生物过滤填料安装方便节省空间，同时兼具吸附除臭的作用，不会影响公园周围的环境。主体处理工艺为AO+MBR 膜法，采用膜分离技术代替传统二沉池，可实现高效固液分离，出水SS 及浊度较低[3,4]，可有效提升水体透明度，促进湖内水生植物生长。MBR 池中的膜组件可高效截留微生物，维持好氧池中较高的污泥浓度，延长污泥龄，提高有机污染物及氨氮的降解效率，同时减少污泥产量[5]。

3 工程投资及应用效果

一体化设备正常运行费用142.42 万元/年，主要包括电费、药剂费、人工费、污泥处置费及维护费等，吨水处理费用为1.56 元。

投入使用半年多以来，一体化设备运行稳定，耐冲击负荷能力强，对雨季及旱季较大的水质变化具有较好的适应性，系统出水水质稳定达到设计要求，其中COD 及NH3-N 浓度在旱季达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类标准，而雨季则可达到Ⅳ类标准，具体数据见表2。本应急处理设施建成后，实际污泥产量较少，主要通过粪车每月抽吸一次运至附近污水处理厂进行脱水处置，待含水率降至80% 以下后运至城市污泥处置中心处理。MBR 膜运行状态良好，可半年采用柠檬酸和次氯酸钠对其清洗一次，柠檬酸和次氯酸钠的用量分别为2 mg/L 水及4 mg/L 水。除磷药剂PAC用量为20 mg/L水。