改进型A2O+MBR工艺在污染地表水处理中的应用

摘要：南方某园区受污染地表水存在化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）和总氮超标等问题，对下游城市河道水环境质量造成影响。结合受污染水质情况，工程采用改进型厌氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）与膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）相结合处理工艺，强化脱氮和难降解有机物处理，出水指标稳定达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅳ类标准，详细介绍了该组合工艺的处理流程、主要构筑物及配套设备设计参数，为修复受损水体工程提供参考。

关键词：改进型厌氧-缺氧-好氧（A2O）；膜生物反应器（MBR）；地表水Ⅳ类标准

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）10-0-03

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Application of Improved A2O+MBR Process in Treating

Polluted Surface Water

ZHOU Wenlei

（Guangdong Metallurgical Architectural Design and Research Institute Co.， Ltd.， Guangzhou 510080， China）

Abstract： The polluted surface water in a certain park in the south has problems such as excessive Chemical Oxygen Demand （COD） and total nitrogen， which have an impact on the water environment quality of downstream urban rivers. Based on the polluted water quality situation， the project adopts an improved Anaerobic-Anoxic-Oxic （A2O） and Membrane Bio-Reactor （MBR） combined treatment process to enhance denitrification and difficult to degrade organic matter treatment. The effluent indicators are stable and meet the Class IV standard of the Environmental Quality Standards for Surface Water （GB 3838—2002）. The treatment process， main structures， and supporting equipment design parameters of this combined process are introduced in detail， providing reference for the restoration of damaged water projects.

Keywords： Improved Anaerobic-Anoxic-Oxic（A2O）; Membrane Bio-Reactor（MBR）; class IV standard for surface water

近年来，我国逐步加强环境保护工作力度，《2023中国生态环境状况公报》显示，2016—2023年全国地表水Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例由67.8%升至89.4%，

劣Ⅴ类水质断面比例由8.6%降至0.7%。但各级环保督察工作中仍发现一系列水环境问题，其中湖泊、水库等水体受污染问题尤为突出。南方某园区受污染水体，沿水库排洪渠排入城市河道，影响周边水环境质量。根据相关主管单位要求，本工程对受污染水体修复，出水水质需达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中Ⅳ类标准要求。

1 现状及水质情况分析

南方某园区存在受污染水体主要包括3点：一是固体废弃物填埋浸出液泄漏，经雨水导排系统排入雨水管渠，最后汇入下游水库；二是园区道路冲洗污水；三是园区存在固废物料遗撒、滴漏或其他化学残留物，经雨水冲刷携带大量污染物形成面源污染。受污染水体主要污染物为有机物、氨氮和总氮等，有机物可生化性不高，而氨氮及总氮浓度较高，出水水质需达到

《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中Ⅳ类标准要求。化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODcr）、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，

BOD5）、氨氮、总氮、总磷、悬浮物、pH值的进水范围与设计进出水水质数据如表1所示。上述标准不做要求的指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准中的相关要求。

2 工艺技术选择

2.1 氧化沟工艺

氧化沟是基于活性污泥法的改进型延时曝气处理工艺。污水在闭合的氧化沟渠道中连续循环反应，具有完全混合和推流两种特征。通过设置水下推动器、厌氧和缺氧区，调整曝气供气位置，改进池型，优化运行条件等，氧化沟已进展为一种具有多功能的污水处理工艺[1]。氧化沟在脱氮方面主要通过渠道环流循环反应，或者依靠内沟外沟中的溶解氧浓度差距进行反硝化，脱氮处理效果较差。在工程建设时，氧化沟的设计参数被固定下来，抵抗短期进水水质变化冲击能力强，但在进水水质长时间发生变化时，调控运行操作的空间较小，因此不是本工程最佳工艺选择。

2.2 AB法污水处理工艺

AB法污水处理工艺，在预处理段只设置格栅和沉砂池等，不设初次沉淀池。A段设吸附池和中间沉淀池，B段设曝气池和二沉池，各自拥有独立的污泥回流系统，每段培训各自独特且适合于本段水质特征的微生物群体[2]。工艺在去除废水中的非溶解性有机污染物效果明显，可用于城市生活污水处理厂及工业废水处理，但其出水不稳定，不适用于严格出水标准的项目。

2.3 生物接触氧化工艺

生物接触氧化法一种介于活性污泥法与生物滤池间的处理工艺，其池体内部填充孔隙率较高的、表面积较大的填料，为污水处理所需的微生物成长提供载体[3]。接触氧化工艺具有可附着的生物量大，挂膜周期和水力停留短等特点，基质进入和代谢产物移出通畅，生物膜能保持较高活性和净水能力。但是，作为本项目的处理工艺时，生物膜的厚度随进水负荷增高而增大，过厚的生物膜易造成填料堵塞，从而影响污水处理工艺的稳定性。

2.4 改进型A2O+MBR工艺

改进型厌氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，

A2O）+膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）

工艺采用A2O和MBR的组合工艺，生化系统包括一级缺氧、氧化、二级缺氧以及末端氧化。单级硝化/反硝化的脱氮系统无法实现总氮高去除的目标，因此设置两级脱氮的工艺，前段反硝化主要利用污水自身碳源，而后续反硝化过程则通过外加碳源方式实现。MBR膜生物反应器池代替传统A2O污泥法中的二沉池，能截留反应池中的微生物，大大提高了系统活性污泥的浓度，使难降解的物质在反应器中不断反应降解，系统容积负荷和出水水质将大幅提高。基于以上分析，本工程采用生化处理单元选用改进型A2O+MBR工艺。

3 工艺流程

3.1 水质调节系统

水质调节系统包括水量、水质的均衡，由污水集水井、调节池以及加药系统等组成，可进行污水营养比、酸碱度等调节。

3.2 改进型A2O+MBR系统

改进型A2O+MBR系统主体反应池体分别为一级缺氧池、氧化池、二级缺氧池以及MBR膜池，配套设施包括缺氧池搅拌系统、氧化池鼓风曝气系统、碳源投加系统、化学除磷加药系统以及自控系统等。污水经水质调节后进入一级缺氧池，利用原污水的有机物发生反硝化，并通过一级缺氧池和氧化池之间的内回流，有效去除有机污染物和总氮等。本项目工艺流程分为

4组并行独立运行。氧化池在池底设置潜水曝气器，压缩空气以气泡形式发散至氧化池中有效降解有机物，并将污水中氨氮有效转化为硝态氮。二级缺氧池是对前段缺氧池反硝化效果的补充，可明显提高总氮去除率。

本工程不设二沉池，生化池泥水混合液出水进入MBR膜池，通过内置式微孔过滤膜实现泥水分离。处理后清液经紫外消毒系统，在线监测达标后排放。部分污泥回流至缺氧池提高活性污泥浓度，剩余污泥排至污泥浓缩池经浓缩脱水后处置，整体工艺流程如图1所示。

4 主要构筑物设计参数

4.1 预处理单元

污水进入主体处理构筑物之前，设置调节池对污水的水量及水质调节。污水预处理单元包括污水提升、调节池、酸碱均衡以及碳源补充投加系统。污水集水井设置在低洼处，经泵站提升排入调节池。当进水有机物浓度较低时，可根据需求对调节池投加碳源，调整缺氧池进水有机物浓度，维持生化池的生物活性。污水收集井池容量为125 m3，提升泵数量为4台（3用1备），单泵流量为70 m3/h。污水调节池有效容积为450 m3，有效水深为6.5 m，停留时间为2.2 h，潜水搅拌器数量为2台。另设置配套袋式过滤器、外加碳源投加泵、酸碱投加泵等。

4.2 改进型A2O+MBR单元

改进型A2O系统由一级缺氧池、氧化池以及二级缺氧池组成分段脱氮系统。污水经一级缺氧池，利用污水的有机物或补充碳源进行反硝化脱氮，反硝化率可达到80%。一级缺氧池出水进入氧化池，在好氧条件下污水中氨氮反应转化为硝态氮，并有效降解有机污染物。二级缺氧池的反硝化率设定为60%，通过外部添加碳源提高碳氮比保持脱氮效果。MBR过滤系统为全自动控制集成设备，包括内置式超滤膜系统及其配套清洗装置实现全自动控制运行。本项目设置一套化学除磷加药系统，根据生化处理情况设定加药量以满足除磷要求。

设计总池容量约为5 840 m3。其中，一级缺氧池容积为2 500 m3，有效水深为6.5 m，停留时间为12.0 h，搅拌器数量为8台；氧化池容积为2 400 m3，有效水

深为6.5 m，停留时间为11.5 h，内回流泵数量为8台

（4用4备），单泵流量为105 m3/h；二级缺氧池容积为420 m3，有效水深为6.5 m，停留时间为2.0 h，搅拌器数量为4台。MBR膜池容积为520 m3，有效水深为4.0 m，停留时间为2.5 h，配套微孔曝气系统，单套曝气量为5 m3/h；污泥池有效容积为160 m3，有效水深为5.0 m，回流泵数量为6台（4用2备），单泵流量为52 m3/h。

4.3 除臭及消毒系统

本工程设置管道对臭气统一收集，收集范围包括污水调节池、一二级缺氧池、污泥池等可能产生臭气的区域。消毒系统在出水渠上设置2套紫外消毒系统，考虑到紫外消毒系统检修时不停产运行，设置次氯酸钠辅助消毒设施，消毒剂投加量为10 mg/L。

5 经济技术分析

本工程受污染水体处理设施建设规模为5 000 m3/d，

项目运营成本主要包括耗电费、自来水费、药剂费、人员工资福利费、污泥无害化处置费、设备维修费及管理费等。年运行成本费用约为1 120万元，其中年耗药剂费约为614.5万元，年耗电成本费为223万元，折合污水处理平均成本为6.14元/t。

6 结语

项目针对受污染水体水质情况，采用改进型A2O+MBR结合处理工艺强化脱氮和难降解有机物处理，出水指标稳定达到《地表水环境质量标准》

（GB 3838—2002）Ⅳ类标准，环境和经济效益较突出，具有一定参考意义。

参考文献

1 翟 亮，宋吉娜，文 帅，等.改良型氧化沟用于污水处理厂提标及季节性运行效果分析[J].水处理技术，2022（11）：148-152.

2 郭 频.AB法污水处理工艺功能升级试验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010

3 余艳鸽，赵志荣，王明远，等.两级生物接触氧化处理茅洲河黑臭水研究[J].水处理技术，2022（8）：120-123.