A2/O-MBR组合工艺在高校污水处理中的应用

田 佳 任碧芸

（杨凌职业技术学院,陕西 杨凌 712100）

1 概述

由于传统的单一MBR工艺在同步脱氮除磷方面不能实现理想的处理效果，且存在膜污染的短板，为提高脱氮除磷效果，在MBR工艺的基础上联合设置具有良好脱氮除磷效果的处理步骤，例如厌氧-缺氧-好氧生物处理单元（A2/O）、序批式活性污泥法（SBR）处理等，能够实现较好的处理效果[1-2]。其中A2/O-MBR组合工艺既能弥补MBR工艺在同步脱氮除磷与严重膜污染抬高运行成本方面的缺陷，又能省去A2/O的二沉池设置，降低污泥泥龄，减小占地面积，节省建设成本。A2/O-MBR组合工艺是目前应用最广泛的污水处理系统之一，其在稳定运行情况下基本能够满足《城市污水再生利用 景观环境用水水质》（GB/T 18921—2002）的限值要求[3]，实现中水回用。

2 A2/O‑MBR组合工艺的发展现状

厌氧-缺氧-好氧处理单元（A2/O）与膜生物反应器（MBR）的结合不仅对MBR工艺在同步脱氮除磷及膜污染方面存在的问题实现了弥补，反过来还利用MBR工艺中的膜组件代替了A2/O工艺中的二沉池，使污泥停留时间（SRT）和水力停留时间（HRT）完全分离，克服了A2/O工艺污泥量大、泥龄短的缺陷，从而强化了脱氮除磷效果[4]。A2/O-MBR组合工艺流程见图1。A2/O-MBR组合工艺由于在脱氮除磷方面的优势以及能够获得较优出水水质的特点，受到广泛关注及规模化应用，截至2013年，我国已建成万吨级A2/O-MBR组合工艺污水处理厂超过10座，是目前国内MBR工艺大规模应用中最常见的类型[5-6]。

图1 A2/O-MBR组合工艺流程

近年来，为拓宽MBR工艺的应用范围，强化A2/O-MBR组合工艺各阶段的处理效果，研究人员推出了各类改良型A2/O-MBR组合工艺，取得较好的应用效果的有倒置A2/O-MBR组合工艺、UCT（University of Cape Town）-MBR组合工艺[7-8]、MUCT（Modified University of Cape Town）-MBR组合工艺等。其中，在强化A2/O-MBR组合工艺对生活污水的处理方面，特别是对低C/N值的生活污水脱氮除磷，有一些水厂采用倒置A2/O-MBR组合工艺来解决，通过在缺氧段投加适当的外加碳源，COD、NH3-N、TN均能实现达标排放，并能达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）的要求，实现中水回用。

UCT-MBR组合工艺是给A2/O-MBR组合工艺增加了缺氧池至厌氧池的回流，增强了释磷污泥（PHB）和硝酸盐之间的循环，实现反硝化除磷菌的富集，强化系统反硝化除磷的性能。UCT-MBR组合工艺流程见图2。MUCT工艺即改良的UCT工艺，在UCT工艺的基础上增加了一个缺氧池，消除了回流硝酸盐对厌氧释磷过程的影响，从而提高了除磷效果。

图2 UCT-MBR组合工艺流程

刘鹏宵[9]等研究的MUCT-MBR组合工艺通过将厌氧/缺氧交替运行的MUCT反应器与缺氧/好氧交替运行的MBR反应器串联起来，设置内部污泥导流及回流，利用反硝化聚磷菌（DPAOs）在缺氧条件下能够同步脱氮除磷的能力实现污水中氮磷的去除[10-13]。MUCT-MBR组合工艺流程见图3。最终实现稳定的COD去除效果（COD平均去除率89.3%），NH4+-N、TN、TP的平均去除率分别达到87.5%、80.9%和84.9%，出水水质安全可靠。缺氧段的反硝化吸磷是MUCTMBR组合工艺除磷的关键。

图3 MUCT-MBR组合工艺流程

3 高校污水处理站建设现状

沈阳师范大学于2003年建成全国第一个的校园污水处理站，日处理量800 m3，实现校园污水处理与中水回用。同年，北京师范大学建立了校园中水站，处理水量600 m3/d。采用物化预处理—生物处理—过滤—消毒的处理流程，并设置自动控制系统，一方面监测污水处理效果，一方面给在校学生实习提供良好的案例和场地[14]。清华大学自2005年起，逐步建设完成校园生活废水处理系统、校园生活污水处理系统，在日处理量为1 500 m3的高校埋地式中水处理设施中应用A/O-MBR工艺进行处理。经一年运行监测，该中水处理站具有良好的耐冲击、高效脱氮效果，且占地面积小、自控程度高，出水水质满足补给景观用水要求且运行成本低[15-16]。根据文献资料，北京师范大学、华北电力大学、西安电子科技大学、西安建筑科技大学、兰州交通大学、昆明理工大学、湖北文理学院等高校均建成了校园污水处理及中水回用系统[17-19]。到目前，在国家与政府的支持下，高校普遍积极建设校园污水处理站，新建学校更是将校园污水处理站纳入校园建设规划中。

4 高校污水处理站中的应用

4.1 A2/O-MBR组合工艺的应用

A2/O-MBR组合工艺在高校污水处理站的建设及提标改造中被普遍应用。天津某高校在其污水处理车间A/O-MBR组合工艺的基础上增加缺氧池，成为A2/O-MBR组合工艺，解决了原处理工艺出水水质不稳定、自动化程度低等问题，既保持了原处理设施对NH3-N的高去除率，还增强了对COD、TN和TP的去除，使出水水质能够符合《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T 18921—2002）标准。西安思源学院在2000年修建了一座A/O工艺的污水处理站，设计日处理量1 500 m3。随着办学规模的扩大，该校于2009年将原污水处理站扩建为处理水量2 000 m3/d的两组A2/O-MBR组合工艺系统。自2011年投入运行，经过5年的运转监测，该A2/O-MBR组合中水回用系统的水处理产率维持在85%左右，直接节水效益达327万元且仍在正常运行中。西安建筑科技大学的处理水量2 000 m3/d的污水处理站，应用了A2/O-MBR组合工艺处理低负荷校园生活污水。结果表明，A2/O-MBR组合工艺运行稳定，根据跨膜压差（TMP）的缓慢线性增长趋势可知其膜污染控制良好，出水水质优于杂用水回用标准，实现全部回用，同时运行成本仅为0.96 元/m3，每年节约73万吨自来水，获得良好的环境效益和直接经济效益。

4.2 改良A2/O-MBR组合工艺的应用

根据王仲平[7]的研究，厦门某高校的处理水量3 000 m3/d的污水处理站使用了UCT-MBR组合工艺。UCT工艺设置平行的两组，处理阶段分为脱氧区（HRT=1.2 h）、厌氧区（HRT=2.1 h）、缺氧区（HRT=3.5 h）和好氧区（HRT=0.5 h），并设置双回流（膜池至缺氧区、缺氧区至厌氧区）。运行3年间保持稳定优良的出水水质[满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）要求，能够以埋地式高效、集约地实现校区污水处理。

5 结论

（1）A2/O-MBR组合工艺能够实现两种组合工艺的优势互补，A2/O工艺弥补了MBR工艺在脱氮除磷和膜污染方面的缺陷，MBR工艺则取代了A2/O工艺的二沉池，降低了污泥量，节约占地、节省造价。

（2）A2/O-MBR组合工艺广泛应用于高校污水处理站系统，能够稳定运行且出水水质满足各类再生水回用标准，能够实现高校校园污水处理站处理任务和再生水回用的目标。

（3）改良A2/O-MBR组合工艺，包括倒置A2/O-MBR组合工艺、UCT-MBR组合工艺和MUCT-MBR组合工艺，均在原A2/O-MBR组合工艺的基础上实现了更好的处理效果，并适应一些特殊的水质情况。