AO生化-MBR一体化污水处理装置研究

胡良锋

（广州市城建规划设计院有限公司，广东 广州 511457）

污水中的氮磷物质是导致水体出现富营养化的主要原因，当自然水体中的总氮浓度和总磷浓度分别在0.2mg/L和0.02mg/L以上时，那么该水体就可能演变为富营养化水体。污水在经过处理后，一部分循环利用，一部分则要排放至河流等自然水体，所以将污水中的氮磷浓度降至合理范围至关重要。

1 分析污水脱氮除磷工艺装置存在的不足

从污水脱氮除磷工艺发展现状来看，主要可分为空间顺序工艺和时间顺序工艺，其中，随着科学技术的快速发展，空间顺序工艺内容愈发丰富，空间顺序工艺包括A/O工艺、A/A/O工艺、Phoredox工艺、UCT工艺、MUCT等UCT改良工艺；时间顺序工艺包括SBR工艺，该工艺起初操作复杂，但是在PLC技术、电动阀的技术改造下，SBR工艺及其处理设施得到优化。除此之外，目前厌氧氨氧化、短程硝化反硝化、全程自养脱氨工艺、反硝化除磷工艺等技术也处于不断发展状态，但是，在工艺装置方面仍存在一定不足，具体体现在以下几个方面：首先，污水处理能力具有上升空间。以往的污水处理工艺装置较难高效去除有机物、氨氮等成分，尤其是组成成分较为复杂的污水，不仅处理效率较低，时间成本还较大；其次，没有独立的污泥回流系统，资源利用率低，且针对降解难度较高的污水，整体降解率不够理想；最后，需要投入较多安装维护成本，且占地面积大，污水处理具有一定限制性。

2 探讨脱除污水氮磷的重要价值意义

2.1 缓解分散污水处理压力

无论是工艺污水还是城乡生活污水，均处于不断增加的状态，有关水资源供给的矛盾逐渐尖锐，由于一些地区管网收集系统不健全，不适合集中统一处理，导致污水处理难度大，耗费时间久。然而，依托于AO生化-MBR一体化污水处理装置及其系统，能够有效优化污水处理效果，更好的应对分散式污水处理难点，一方面提高水资源利用率，另一方面提升污水处理效率与质量。

2.2 减少污染，节约资源

污水经处理后，若是仍含有较高的氮、磷含量，将引发多种污染，通过AO生化-MBR一体化污水处理工艺及其装置，能够从根本上降低此类污染出现的可能性，而且该装置适用性极强，符合当前全面控制污染物排放的要求与意见需求，尤其是小型污水厂和分散住宅小区的污水综合处理需求。除此之外，相较于以往的污水处理工艺及其装置，该装置在污水脱氮除磷中的应用能够站在环保的角度对污水进行处理，且占地面积小，后期运行时无需投入较大维护成本，适用于多种类型污水的处理场景，水资源利用率将得到有效提高。

3 研究AO生化-MBR一体化污水处理装置

3.1 AO生化-MBR一体化污水处理装置组成及特征

（1）装 置 组 成。所 谓AO，主 要 是 指Anoxic Oxic，即厌氧好氧工艺法，通过厌氧段与好氧段的结合运用实现对污水中有机物成分的有效去除，降解有机污染物的同时，降低污水中的氮、磷成分。在脱氮除磷方面，主要是在活性污泥前处理环节使用厌氧水解技术，所以AO法也可以称作改进活性污泥法。以往传统的AO法涉及二沉池，但是该设备不仅需要较大的占地空间，还需要投入较高的建设与维护费用，所以，结合运用膜生物反应器水处理技术，即MBR，依托于中空纤维膜的应用取代活性污泥法中的二沉池，将固液分离的工作交给该装置，从而在较低的成本投入和较高的效率下达到泥水分离目的。原本的AO法流程简单，因而AO生化-MBR一体化污水处理装置主要包括一进水口、一格栅渠、一AO生化-MBR一体化污水处理装置箱体及一出水口。根据水流方向，该装置箱体内包括有一厌氧池、一好氧池、一MBR反应池及一清水池，其中清水池内部为蓄水池，清水池内远离所述MBR反应池的一侧连接有所述出水口。

（2）装置特征。从上述装置构成可知，AO生化-MBR一体化污水处理装置内部按照水流方向设置了厌氧池、好氧池、MBR反应池和清水池。

一是这几个功能空间均由隔板划分与隔离。为实现污水的有序、高效处理，将出口设置在隔板内，主要用于污水的单向流通；二是在该装置箱体顶部，还进行了多根格栅的设置，并将其与进水口相连。这是因为污水中难免存在质量较大的悬浮物，通过设置格栅并合理控制其排布间隔，能够有效实现悬浮物的拦截；三是装置厌氧池内部设置了第一组合填料，主要采用固定结构支撑，位于厌氧池侧壁上，第二组合填料则设置在好氧池内部，同样位于好氧池侧壁，固定方式为第二固定结构，同时，曝气装置设置在好氧池底部；四是将膜生物反应器设置在MBR反应池内部，为实现污水中污泥的有序排出，将污泥沉淀池设置在MBR反应池的池底，同时落实配套的污泥泵装置，从而将回流的污泥排放至装置外部；五是出水口设置在清水池内远离反应池的一侧。

除此之外，相较于以往的污水脱氮除磷装置与系统，AO生化-MBR一体化污水处理装置具有以下特点：①曝气装置设置在膜生物反应器与污泥沉淀区之间；②其中的2个曝气装置分别安装在好氧池池底区域与反应池内壁，选用的装置类型为盘式微孔曝气器；③装置清水池内部布设产水泵与反洗泵，数量均为1；④将紫外线消毒灯设置在装置清水池的顶部；⑤分别选用厌氧微生物介质填料和生物膜接触氧化填料作为第一组合和第二组合的填料；⑥选用双圈大塑料环作为填料载体，将涤纶丝和醛化纤维压在外圈的环圈上，确保其分布均匀，而内圈则选用塑料枝条，最好为雪花状；⑦选用具有转动性能的机械格栅，并设置在格栅渠内。

3.2 AO生化-MBR一体化污水处理装置先进性

简单来说，AO生化-MBR一体化污水处理装置主要是将AO工艺与MBR水处理技术进行合理整合，利用污水处理工艺上的优势互补解决实际使用问题，提高污水处理效率与质量的同时，减少技术缺陷，降低成本费用的不必要投入。

具体而言，该装置仍以AO工艺污水处理流程为主，碳源是需要处理的污水，通过先反硝化再硝化，并设置内循环，利用反应充分的反硝化得到理想的有机物处理结果。下一步，依托于曝气池进一步去除反硝化污水中残留的污染物与氮、磷成分，处理水水质得到优化。经过曝气池处理后，出水进入二沉池，但是在MBR水处理技术的结合应用下，二沉池替换为空纤维膜，在缩小空间占用、减少安全维修费用的前提下进行固液分离，达到泥水分离预期效果，最后进入消毒池，通过结合运用氯片接触溶解，实现水中菌种的有效灭杀，以此保证污水达到外排标准。在该装置的处理运用下，有效节省了原本二沉池装置设置带来的一系列负面影响，比如占地空间大、适用性差、建设维修费用高等。除此之外，每个隔板内都顺应水流方向设置了单向流通的污水出口，所以相较于其他装置，该装置内部的各个功能池之间的出水无需泵送，这免去了水泵、连接管路的安装，进一步将成本与空间降低至理想区间。

3.3 AO生化-MBR一体化污水处理装置具体实施方式

AO生化-MBR一体化污水处理装置具体构成如图1所示。

在该装置实际运作过程中，污水进入至格栅渠2主要通过进水口1，依托于格栅的合理布设将污水中的大型悬浮物拦截至外部，为后续污水预处理工作的高质量开展奠定良好基础，并保证后续设备处于正常运行状态。经过粗略处理后的污水进入3，即厌氧池，依托于提前备好的厌氧微生物介质这一第一组合填料8能够顺利完成污水的厌氧发酵处理，污水中一些降解难度较高的有机物将会得到顺利分解，分解后的污水进入4，即好氧池，提前将好氧池内的曝气装置10中各项参数进行合理设置，依托于充足的含氧量和生物膜接触氧化填料促进好氧硝化作用的发生，进而在好氧微生物的生化作用下将有机污染物从污水中去除掉，包括物理化学法较难降解的污染物。

由于双圈大塑料环的内圈和外圈都进行了详细设计，其不仅能够挂膜，还能够将作用过程中产生的气泡切割处理，在某种程度上，氧的利用率和转移速率得到有效提高，以此实现水气生物膜的充分交换，提高污水有机物处理效率。经过好氧硝化反应后，污水将进入反应池，也就是5，依托于提早设置的膜生物放一起，利用其膜分离技术和若干分离膜对污水进行过滤，同时促进微生物的新陈代谢速度，以此有效去除污水中含有的大量有机物。该装置中的分离膜主要选用具有选择性分离功能的材料，通过物理机械筛分原理实现不同组分的料液的分离或浓缩，再发挥膜的高效截留作用将反应作用产生的硝化菌截留下来，保存至11，也就是膜生物反应器内部，进一步提高硝化反应效率与顺利程度，实现对污水中氨氮的有效去除。除此之外，在该情况下，污水中仍未得到有效降解和处理的大分子有机物也会得到有效截留，使其尽可能久的待在反应器内部进行分解。

完成相关反应后，进水池开始运作，依托于内部产水泵将其抽入清水池，同时将分离得到的污泥传输至污泥沉淀区，依托于该功能区间设置的倾斜斜板，实现污泥的快速滑落进入污泥泵，实现污泥至厌氧池的快速回流，进一步提高有机物降解效率。为避免膜堵塞等不良现象的发生，还可以根据需求将处理后的污泥排放至装置外部，避免沉泥过多。

之后发挥曝气装置作用，依托于盘式微孔曝气器气液界面直径小、气泡直径小、气液界面积大等优势特点，对污水进行处理，然后接受清水池的紫外线消毒、杀菌。为保证装置的可用性与实用性，完成污水处理后清洗膜生物反应器内部的膜组件，主要依托于反洗泵进行，以此保证膜的使用寿命。虽然该装置生化曝气装置需要耗费一定电能，但是当耗电量在3499.4kW·h时，产水量高达3265.89m3，顿水能耗在1.07kW·h/t，若是将其运用于污水处理中，80%的能耗都在0.5kW·h/t以下，具备极强的节能降耗意义。

4 结语

综上所述，AO生化-MBR一体化污水处理装置依托于AO工艺和MBR水处理技术的优势对污水进行综合处理，合理的省去了二沉池的设置与使用。不仅具有独立的污泥回流系统，还能够有效处理降解难度高的有机物，污水处理效果更为理想。同时，该装置占地面积小，无需投入大量安装维护成本，能够满足多种污水的处理需求，价值巨大。