预曝调节+SBR工艺在北方地区城镇污水处理工程中的应用

谢新立

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 济南分公司，山东济南250014)

目前我国正在大力发展美丽乡镇建设，但城镇污水大部分不经处理直接排放，严重污染了水环境，制约了城镇的发展，城镇污水处理已成为摆在环保工作者面前的一大难题[1]。城镇污水由于其水量小，水质单一，不能完全照搬市政污水处理工艺，应结合其自身特点和城镇现状选择合适的处理工艺[2]。

北方地区某城镇污水主要组成为该区内部分食品厂生产废水、厂区生活污水、少量机械加工废水以及城镇居民生活污水，排放量约为500 t/d。污水总水量较小，间歇排放，水质可生化性较好，主要含有总氮、有机物等污染类物质。

1 工程概况

从该镇的实际情况出发，结合水质特点，本着经济、有效的原则，依照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B类标准[3]对该城镇排放的污水进行设计。通过取样检测并结合类似污水处理经验，确定其进水水质和排放标准见表1。

表1 设计水质和排放标准Tab.1 Design quality and discharge standard

2 处理工艺与构筑物

2.1 工艺流程

污水处理工艺的选择主要由污水性质决定，由于该城镇废水具有水量小、水质波动较大、有机物浓度高、氨氮含量较高、可生化性好等特点，因此处理重点为去除氨氮和有机物。再结合目前小城镇污水常用的处理工艺，初步对该污水进行模拟试验。通过控制药剂添加对工艺进行类比分析，确定工程采用灵活运行的间歇式活性污泥法，即预曝调节+SBR的污水处理工艺[4]，处理流程见图1。

图1 污水处理工艺流程Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

污水首先进入格栅，其中的漂浮物、较大的悬浮物和固体杂物被格栅进行物理拦截处理，以免进入调节池，影响污水泵和曝气设备的效能。预曝调节池主要用于储存污水，调节进水水质、水量，防止波动太大对后续处理产生冲击。调节池内设穿孔管对污水进行充氧曝气，可降低BOD、COD浓度，避免污水处于厌氧环境，出水提升至SBR池进行生物处理。

SBR池采用悬浮生长活性污泥型的好氧生物法，同时通过合理控制运行方式，达到脱除氨氮的目的。在SBR池中，完成有机污染物的降解和泥水分离过程。在污水处理过程中随着微生物的新陈代谢，污水中原有的有机物转化为剩余活性污泥排出。剩余活性污泥经重力浓缩和加药调质后，进入厢式压滤机进行脱水处理，处理后的滤液回流至调节池，泥饼外运填埋。

2.2 构筑物与设备参数

2.2.1 格栅井

去除水中固体杂物、漂浮物和部分纤维杂质，1座，钢筋混凝土结构，尺寸为2.0 m×0.6 m×0.8 m，内设B600D5型不锈钢回转式钢格栅1台。

2.2.2 预曝调节池

曝气、混合、均衡水质和防止活性污泥沉淀，1座，钢筋混凝土结构，尺寸为9.5 m×6.6 m×4.2 m，内设CT57.5-100型污水提升泵2台，1用1备，Q=100 m3/h，H=15 m，N=7.5 kW。池底安装UPVC穿孔曝气管55 m2，配置SSR-65型鼓风机2台，1用1备，Q=2.02 m3/min，风压=39.2 kPa，N=3 kW。

2.2.3 SBR池

实现污水中有机污染物的去除与氨氮的硝化，1座，钢筋混凝土结构，尺寸为24.7 m×9.5 m×4.5 m，分2格，内设SH-215型散流曝气器520套。SSR-125型鼓风机2台， 1用1备，Q=8.85 m3/min，风压为44.1kPa，N=11kW；XB-100型滗水器2台，Q=100 m3/h，N=0.37 kW，1用1备。

2.2.4 污泥浓缩池

浓缩活性污泥，1座，钢筋混凝土结构，尺寸3.0 m×3.0 m×4.5 m。

2.2.5 污泥处理系统

设G25-1型单螺杆泵1台，Q=2.6 m3/h，H=60 m，N=1.5 kW，将污泥送至厢式压滤机并保持压力。XAYJ30/800-UB型厢式压滤机1台，过滤面积为30 m2，滤室容积为0.48 m3，N=1.5 kW，对污泥进行机械脱水，泥饼外运填埋处理。

2.2.6 加药系统

投加药剂对污水进行还原处理及碱度调整，对污泥进行调质处理。设1套，PVC材质，N=0.37 kW。

2.2.7 设备用房

1座，尺寸为11.5 m×6.5 m，内置鼓风机、加药系统、污泥脱水系统、化验室及电控系统等。

3 工程调试与运行

3.1 工程调试

该工程2019年1月通过施工竣工验收，2019年3月开始调试运行。项目主要调试工作为活性污泥的接种和驯化，由于进水主要为生活污水，BOD5/COD约为0.47，可生化性较好，活性污泥较易驯化，因此采用培养和驯化同时进行的驯化方式。

为节省工期，缩短培养驯化时间，接种污泥取自该市污水处理厂的生污泥(含水率为99.5%)。采用间歇培养方法，培养驯化过程中适当投加无机盐补充氮、磷营养元素，通过调节SBR反应池的曝气时间抑制丝状菌的过度繁殖和生长，控制污泥膨胀发生。如此反复运行7 d左右时系统开始表现出脱氮效果，COD和氨氮的去除率分别为37.2%和11.6%。此次启动过程中由于该镇电网改造，白天断电，夜间间歇性供电，造成系统调试运行失败。

在此之后该污水处理站新增备用发电机组1台，并于2019年3月底开始重新调试，反复运行14 d后系统基本可以按照设计参数稳定运行。系统稳定运行15 d后取样检测，出水水质指标均达到设计要求，MLSS为3 000～4 000 mg/L，污泥有土腥气味，呈黄褐色絮绒状颗粒，SV为20%左右，镜检观察发现有大量的钟虫、线虫和少量轮虫，认为培养驯化结束。

3.2 运行效果

该工程于2019年5月初通过环境监测部门的竣工监测验收，运行一年来处理效果始终保持稳定。其中2020年3月至6月，环境监测部门对该项目进、出水水质的监测结果见表2。

表2 污水处理效果Tab.2 Treatment effect of the wastewater

由表2可以看出，采用预曝调节+SBR工艺处理该城镇污水的效果较好，对COD、BOD5、SS和氨氮的平均去除率分别为92.3%、95.6%、92.8%和86.0%。工艺对各污染因子都取得了较好的去除效果，处理后出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B排放标准，满足排放要求。

3.3 处理效果分析

① 针对该城镇污水的水质特点，在生化池前段增加预曝调节池，不但可以调节污水的水质、水量，而且对提高污泥活性也能发挥一定的作用。通过对池内污水不断地曝气搅拌，使池内的活性污泥处于悬浮状态，与池内污水充分接触，最大程度去除污水中的溶解性有机物，预曝调节池的曝气也对后续的泥水分离、提高活性污泥的沉淀率发挥了重要作用[5]。实际运行情况表明，预曝调节的选择对该工程有重要的影响，可有效去除污水中的部分污染因子，对COD的去除率为40%左右，为后续处理单元高效、稳定运行创造了良好的水质条件。

② 主体采用SBR工艺，将进水、反应、沉淀、排水和闲置等工序集于一体，既无混合液回流也无污泥回流。在一个运行周期中，各个工序的运行时间、反应池内混合液体积的变化以及运行状况都可根据具体的污水性质、出水水质和运行功能等要求灵活控制。在实际工程中，可以通过调节鼓风机的曝气量使池内污水处于厌氧、缺氧和好氧状态，达到去除污水中氮磷的目的，使工艺操作方便、运行简洁。SBR系统适于生长速率高、适应性强的微生物生长，池内生长大量的好氧及兼性的微生物(包括细菌、真菌、原生动物和后生动物)，是对有机物能取得较高的去除率的原因所在。通过调控系统内微生物的生长环境，实现对微生物的优胜劣汰，使其更适宜于SBR系统的运行方式，从而获得较好的去除效果[6]。

4 技术经济指标

4.1 工程投资

该工程位于城镇西北侧，占地约600 m2，其中土建部分投资为40.73万元，设备部分投资为54.11万元，其它部分投资为11.47万元，工程总造价为106.31万元。

4.2 运行费用

电费：总装机容量为48.11 kW，常用负荷为21.50 kW，按当地电价0.5元/kW·h计，则每日电费为258.0元，折合吨水电费为0.52元。

药剂费：阳离子PAM投加量为0.000 1 kg/m3，日消耗量为0.05 kg，药剂单价按50元/kg计算，则每日药费为2.5元，折合吨水药费为0.005元。

人工费：该操作站设操作管理人员1人，每日人工费为100元，折合吨水人工费为0.20元。

综合计算得出，吨水处理成本总费用为0.72元，其中运行费用主要为电费。

5 结论

采用“预曝调节+SBR”工艺处理城镇污水，具有工艺简单、处理流程短、操作灵活、抗负荷冲击能力强、运行费用低等优点。运行实践表明，该工艺用于城镇废水处理具有可行性，能获得优质而稳定的出水，对COD、BOD5、SS和氨氮的平均去除率达到92.3%、95.6%、92.8%和86.0%。工艺出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准，对于目前城镇污水的处理是一种较为理想的选择。