污水处理工艺整治小体量黑臭水体方法探索

孙中瑞，张东林，孙国昌

1.连云港市金河水利工程建设监理有限公司；2.连云港市连云区农业农村局

改革开放以来，我国经济取得了快速发展，但伴随着经济发展也造成了一定的环境污染，不少水清岸绿的河道变成了黑臭河道，严重影响人民群众的生活质量，2015年4月，国务院发布《水污染防治行动计划》（以下简称“水十条”），其中重点工作之一就是城市黑臭水体治理，引发业内聚焦。2015年8月，住建设部、环保部发布《城市黑臭水体整治工作指南》，江苏省立即制订黑臭水体整治方案，力争5年内消除黑臭水体（2016-2020）。

连云港区是连云港市“三大城区”之一，它位于最东端的对外开放城市连云港，是新亚欧大陆桥东端的起点，是主要的枢纽港，连云区辖7个街道、1个镇、3个乡、1个经济开发区，总面积766.44平方公里，总人口25万人。随着经济的快速发展，污水量日益增加，部分老旧小区、山丘区居民部分污水不能纳入市政管网而通过区内的十几条涧沟直排，致使连云区城区涧沟及其下游河道大部分为黑臭水体，整体水环境不容乐观。牛黄涧、石门涧就是连云区水环境的一个缩影，两条涧沟主要承担城区段的生活污水排放，严重影响了当地百姓生产生活，治理迫在眉睫。

一、治理方案

目前污水治理主要模式为通过铺设污水管网，将污水收集运输至远离人群的偏远地区集中处理，该方式工程量大、周期长、造价高，且管网后续维护难度大，不易持续，泄露严重，易造成水体污染。而对于乡镇、农村小体量污水，由于水量较少，专门建设污水处理站处理量不足、效益较差，铺设管网送至已有污水处理厂又线路太长，不太现实，对这种情况可采用分布式处理即FMBR污水处理工艺，污水就近收集、就近处理、就近回用，取消污水管网建设，既可以节省综合投资，又能缩短建设周期，快速达到治理目的，同时还可以减少管网泄露带来的环境污染。

分布模式对技术的要求很高，必须同时具备以下三大关键点：

（1）无人值守。分布式污水处理设施点多面广，为保证所有污水处理设施的稳定运行，应减少人为因素对工艺设施的影响，技术需满足在无人值守的条件下稳定运行，维护频度应低于每2个月一次。

（2）环境友好、占地小。污水处理要临近生活区建设，不能影响居民生活，即基本不需排泥、不加药、占地小。

（3）水质优秀。为提升水环境质量，技术需满足将正常生活污水处理至一般指标达一级A或B，黑臭主要特征指标达地表三、四类。

经方案比选，连云区决定采用“兼氧FMBR”膜生物反应器技术，在石门涧建设1000T/D、牛黄涧建设500T/D的生活污水处理站，截断污染源头，补充下游活水水源，就近处理、就近排放。

二、工艺流程

FMBR污水处理工艺是一项先进工艺，采用兼氧FMBR膜技术污水处理器进行小体量污水处理，具有能耗低、占地小、有机污泥近“零”排放、污水资源化等显著特点。该处理器应用了能够同步处理污水、污泥的复合菌群及控制条件，适用于生活污水、养殖废水以及其他有机污水的治理，可实现污水处理的稳定达标。其处理工艺如下：

兼氧FMBR处理工艺通过在系统内部形成较高浓度的污泥，使得有机物在兼性菌的作用下降解，各污染物的去除原理如图1。

图1 兼氧FMBR工艺各污染物去除原理示意图

兼氧FMBR工艺对CODcr的去除：兼性厌氧微生物在有氧的条件下，逐渐将废水中的大分子有机污染物分解为小分子有机物，最终氧化分解为二氧化碳和水等稳定的无机物。

兼氧FMBR工艺对氮的去除：在兼氧FMBR处理系统中，有以下两种途径完成对氮的去除：硝化—反硝化法、短程硝化—反硝化法，对氮的去除效果好。

兼氧FMBR工艺对SS的去除：由于兼氧FMBR技术中膜的高效分离作用，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零。

同时处理污水污泥（接近“零”有机污泥排放）：当兼性FMBR技术使用低F/M比时，生化系统中的污泥处于高内呼吸阶段，系统中的新有机物在兼性厌氧菌中，在此程序下，最终从内源呼吸代谢为二氧化碳、水和少量无机盐，实现有机污泥近零排放。

处理工艺流程：生活污水→格栅池（栅渣外运）→集水池→FMBR膜技术污水处理器→出水池→达标排放

生活污水经管道收集至污水处理站格栅池，用以截留悬浮物及漂浮物，减少后续设备的磨损以及管道的堵塞，保护设备及管道系统。格栅池出水进入集水池中，在集水池内进行均质均量调节后，集水池内污水由提升泵提升至FMBR膜技术污水处理器。

FMBR膜技术污水处理器内培养有大量兼性菌，污水中的有机物降解主要依靠兼性菌新陈代谢作用将大分子有机污染物逐步降解为小分子有机物，最终氧化分解为二氧化碳和水等稳定的无机物质。同时由于兼性菌的生成不需要溶解氧的保证，所以降低了动力消耗。系统曝气的主要作用是对膜丝进行冲刷、震荡，同时产生的溶解氧正好被用来氧化部分小分子有机物和维持出水的溶解氧值，保证FMBR膜技术污水处理器中的微生物新陈代谢正常进行。

FMBR膜技术污水处理器利用微生物“内部”的循环作用保持有机污泥近“零”排放。处理后的污水通过膜的过滤作用可以完全做到“固液分离”，从而保证污水中的各类污染物通过膜的过滤作用得到进一步去除，保证了出水水质。

FMBR膜技术污水处理器出水进入出水池内，最终出水达标排放。

三、治理效果

石门涧1000T/D项目采用两台兼氧FMBR膜生物反应器，项目于2018年5月24日正式开始土建施工，同年9月底现场安装完成，同时开始生产运行。整个厂区占地约600平方米，较比传统工艺节省1/3占地，工程投资约450万元。

牛黄涧污水处理站建设规模为500T/D，采用了金达莱兼氧FMBR膜技术污水处理工艺，于2018年5月9日运抵现场，连夜安装，隔日运行出水，6月22日污水处理站土建部分开始施工，于9月25日基本完工，设备进行现场安装，并于同年10月8日正式生产运行，工程投资约240万元。

连云区区采用的兼氧膜生物反应器技术是一项非常符合分布治理模式、国际领先的实用技术，它具有以下特点：

先进性—技术领先，程序集约，灵活组合。

实用性—智能控制，运行可靠，维护简单，无人值守。

安全性—日常运行不外排有机剩余污泥、无异味，环境友好。

经济性—用地节省，配套管网少，高效低耗。

经检测，兼氧FMBR膜技术污水处理器出水水质均达《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准（见表1）。

表1 水样检测数据 石门涧（牛黄涧）单位：mg/L

除了技术实用、一次性投资较少之外，运行费用也是影响污水处理站能否长期连续稳定运行的主要因素，它主要包括人工成本、药剂成本、污泥处置成本、电耗成本等。FMBR技术全自动运行，且联合远程监控及4S管理，现场无需专人值守，基本实现零人工成本；日常运行基本不加药，基本实现零药剂成本；运行中不外排有机污泥，基本实现零污泥处置成本；耗电约为0.5度/吨水，折合污水处理电费约0.3元/吨水（按电费0.6元/度），处理费用远低于集中式污水处理站。

四、结束语

实践证明，FMBR分布模式避免了传统集中模式的弊端，污水处理就近处理，大大缩短了建设周期，也避免了因输送干管泄漏带来的水体污染问题，大大提高了治污效率。处理后出水就近回用或补给地表水，引水变活，实现水环境的标本兼治。此外，综合运行成本近零，完全解决了污水处理站的后期运行费用问题，保证了其连续稳定运行。整个项目治污高效、低碳环保，非常适合我国乡镇村污水处理、新区污水处理及黑臭水体的治理，建议大力推广复制。