两级AO-MBBR工艺用于高速服务区污水处理站的设计研究

练增宇

（福建省建研工程顾问有限公司，福建 福州 350001）

引言

近年来，福建省高速公路发展迅速，高速公路沿线服务区也在不断建设。高速公路服务区运营产水污水主要以卫生间污水、餐饮废水以及汽修、洗车废水为主，其水质水量受昼夜、季节及节假日影响而产生波动，冲击负荷高，且水量因车 流量逐年增加 也呈现逐年增加的趋势。这种污水具有水量波动大，水质总氮、氨氮、总磷浓度高等特点。根据当地环保要求，福建沿海地区高速服务区污水处理站尾水水质排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）[1]的一级A标准。本文以福厦高速沿线某服务区100 m3/d污水处理站设计为例，介绍了该污水处理站的工艺流程、各单体设计参数，并总结了该工程设计的特点，对类似的污水处理站设计具有参考借鉴意义。

1 工程概况

1.1 工程背景

莆田市某高速服务区计划新建1座污水处理站，处理规模为100 m3/d，污水处理主体工艺采用分段进水两级AO-MBBR+竖流式二沉池+石英砂过滤器工艺，消毒采用成品次氯酸钠溶液（10%浓度）接触消毒工艺，尾水水质排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）[1]的一级A标准。

1.2 高速公路服务区污水特征及设计进出水质

1.2.1 高速服务区污水特征

高速服务区污水除固定工作人员产生外，主要由进入服务区的司乘人员产生。由于车辆进入服务区的随机性很大，即使是同一座服务区，不同时间段客流量也具有很大的波动性。在法定节假日，客流量高峰主要集中在上午9时至12时、下午13时至18时，同时高速服务区污水存在总氮、氨氮、总磷浓度高的特点。针对水量波动性大和氮、磷浓度高等特点，相关单位在污水处理站的工艺设计中，设置了调节池调节水量、均衡水质。

1.2.2 进出水水质

根据建设单位提供的高速服务区实测水质数据，相关单位确定了进水水质工程设计值。出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）[1]的一级A标准。具体进出水水质数据如表1所示。

2 工艺设计[2]

2.1 工艺流程

本工程主体工艺采用分段进水两级AO-MBBR+竖流式二沉池+石英砂过滤器工艺，服务区污水经细格栅过滤，去除大于5 mm的悬浮物；再进入调节池对水质、水量进行调节，调节池出水经水泵提升后依次进入一级和二级AO-MBBR池，进一步除去废水中的有机物，并进行硝化及反硝化反应，把NH3-N转化成氮气并去除，同时通过排出剩余污泥去除磷；好氧池出水进入沉淀池，通过投加混凝剂PAC的作用，形成大颗粒沉淀并进行泥水分离；经沉淀池处理得到的上清液通过管路进入砂滤罐，进一步去除细小颗粒的过滤处理可以保证出水悬浮物达标；然后进入接触消毒及回用水池，采用次氯酸钠接触消毒，经消毒达标后的出水可供回用至砂滤罐反冲洗或服务区地面冲洗、绿化等。工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程图

2.2 主要处理构筑物设计

2.2.1 格栅井

（1）功能：截除污水中较大的漂浮物，确保水泵正常运转。

（2）设计参数：格栅井1座，采用钢筋砼结构，平面尺寸L×B=3 000×1 100 mm；设不锈钢机械格栅1道，安装渠道宽为0.6 m，深为1.89 m，设备宽为0.5 m；栅前水深为0.7 m，格栅间隙为5 mm，安装角度为75°，功率为1.1 kW。

2.2.2 调节及储泥池

（1）功能：由于高速服务区水量波动大，因此设置调节池调节水量、均化水质；并设置储泥池对剩余污泥进行暂存，定期由吸粪车抽吸外运并处理处置。

（2）设计参数：调节及储泥池1座，合建，采用玻璃钢一体化设备，筒径Ф3 000 mm，L=11 500 mm，厚度≥10 mm，其中调节区停留时间为14.2 h，有效容积为59.3 m3；设2台潜水泵，单泵Q＝5 m3/h，H＝9 m，N=0.75 kW，1用1备，变频控制。

2.2.3 两级AO-MBBR设备

（1）功能：采用两级AO-MBBR的形式，在池内添加悬浮填料，进行同步硝化与反硝化，以消化、降解污水中的有机物。

设计采用分段进水两级AO-MBBR工艺[3]，由两级串联A/0组成，回流污泥从一级A池进入，污水按3：1比例[4]分别从一级A池和二级A池进入，为反硝化提供碳源[3-4]。同时根据进水水质，污水中五日生化需氧量和总凯氏氮之比小于4，碳源不足，设计配备碳源加药系统，外加碳源采用乙酸钠。根据碱度校核，碱度不足，设计增加碱度加药系统，外加碱源采用纯碱。

（2）设计参数：一级A0-MBBR设备1座，采用地上式碳钢结构，L×B×H=13.0×3.0×3 m。缺氧区、好氧区、硝化液回流系统、曝气系统，污泥浓度MLSS=4.50 g/L，污泥负荷FW=0.261 kgB0D5/（kgMLSS.d），总氮负荷率为0.072 kgTN/（kgMLSS.d），总停留时间为25.28 h。其中缺氧区停留时间为12.64 h，含填料1套；好氧区停留时间为12.64 h，含填料1套；混合液回流比R=200%～600%，污泥回流比R=50%～100%。

配套主要工艺设备：

a：潜水搅拌机2台，叶轮转速为960 r/min，叶轮直径为220 mm，N=0.55 kW；

b：硝化液回流泵1台，Q=18 m3/h，H=7 m，N=1.5 kW，变频控制。

二级A0-MBBR设备1座，采用地上式碳钢结构，L×B×H=10.3×3.0×3 m，内含缺氧区、好氧区、沉淀区、曝气系统、硝化液回流系统、污泥回流系统、设备间等，污泥浓度MSS=4.50 g/L，污泥负荷FW=0 174 kgB0D5/kgMSS），总负荷率为06 KgTN/（kgMLSS.d），总停时间为10.19 h。其中缺氧区停留时间为4.68 h，含填料1套；好氧区停留时间为5.51 h，含填料1套；好氧区混合液回流比R=200%～400%，污泥回流比R=50%～100%，沉淀区表面水力负荷为0.46 m3/m2.h。

配套主要工艺设备：

a：潜水搅拌机1台，叶轮转速为960 r/min，叶轮直径为220 mm，N=0.55 kW；

b：硝化液回流泵1台，Q=18 m3/h，H=7 m，N=1.5 kW，变频控制；

c：污泥回流及排泥泵1台，Q=5 m3/h，H=7 m，N=0.55 kW，变频控制；

d：旋涡风机2台，Q=150 m3/h，P=440 mbar，N=2.2 kW，变频控制。

2.2.4 砂滤设备

（1）功能：进一步去除两级AO-MBBR设备出水中的悬浮物、胶体等污染物质。

（2）设计参数：砂滤罐1座，采用碳钢材质，Ф1 000×2 450，产水能力为8.0 m3/h，设计流速为5.35 m/h；水反洗度为15 L/m2.s，水反洗历时5 min；正洗强度为4 L/m2.s，正洗历时5 min。

2.2.5 接触消毒及反冲洗水池

（1）功能：对过滤后的出水进行消毒、计量，并作为砂滤罐反冲洗水池。

（2）设计参数：接触消毒及反冲洗水池1座，采用地下式钢筋砼结构，平面尺寸L×B=4 000×1 500 mm，有效容积为5.43 m3，接触消毒时间＞30 min；采用直角三角出水堰，配套超声波明渠流量计。

2.2.6 设备间1座

设备间1座，采用成品防腐木屋，含加药间和在线监测间，平面尺寸L×B=7 800×4 000 mm。

加药间设置次氯酸钠、碳源和碳酸钠加药装置。

设计参数：

（1）次氯酸钠加药装置1 套，有效容积为0.5 m3，Ф×H=900×1 380；PE材质，配套搅拌器，功率为0.55 kW，叶轮直径为300 mm，搅拌速度为80～120 rpm；次氯酸钠加药泵2台，Q=2.25 L/h，P=1.2 Mpa，P=0.25 kW，泵头材质为PVC。

（2）碳源加药装置1套，有效容积为0.5 m3，Ф×H=900×1 380；PE材质，配套搅拌器，功率为0.55 kW，叶轮直径为300 mm，搅拌速度为80～120 rpm；次氯酸钠加药泵2台，Q=4.5 L/h，P=1.2 Mpa，P=0.25 kW，泵头材质为PVC。

（3）碳酸钠加药装置1套，有效容积为0.5 m3，Ф×H=900×1 380；PE材质，配套搅拌器，功率为0.55 kW，叶轮直径为300 mm，搅拌速度为80～120 rpm；次氯酸钠加药泵2台，Q=9.0 L/h，P=1.2 Mpa，P=0.25 kW，泵头材质为PVC。

在线监测间设置pH/T，COD、氨氮、总磷及总氮在线检测仪、数采仪等仪表。

3 主要技术经济指标

本工程处理规模为100 m3/d，总投资约140万元，占地面积为250 m2，单位电耗为0.19 kW·h/m3，每吨污水的运行成本约为3.41元。

4 结论

（1）两级AO-MBBR污水处理工艺是传统两级AO活性污泥法和生物膜法的结合，形成的泥膜复合生物反应器，既有传统活性污泥悬浮态微生物去除有机物 效率高的特性，又融入了流化悬浮载体固定态硝化菌的作用，大大提高了硝化速率。采用分段进水设计，可充分利用原水碳源；在进水低碳氮比的情况下，分段进水可以增加TP去除率。（2）针对高速服务区污水，该处理工艺流程布置及各处理单体设计参数选择合理，处理后出水水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）[1]的一级A标准，并可回用于冲厕、绿化及地面冲洗，具有显著的社会、经济及环境效益。