两级AO-MBBR工艺用于高速服务区污水处理站的设计研究.pdf

环境污染与治理-123-两级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）摘要：高速服务区污水具有水量波动大，水质总氮、氨氮、总磷浓度高等特点，污水处理站排放水质要求达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）1的一级A标准。福厦高速沿线某服务区100 m3/d污水处理站设计，采用两级AO-MBBR+砂滤+接触消毒工艺对污水进行处理后达标排放。本文介绍了该污水处理站的工艺流程、各单体设计参数，并总结了其工程设计的特点。关键词：高速服务区；两级AO-MBBR；污水处理中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-14-42Two-stage AO-MBBR Process for Design of Sewage Treatme nt Station in High-speed Service AreaLian Zengyu(Fujian Construction Research Engineering Consulting Co.,Ltd.,Fuzhou 350001,China)Abstract:The sewage in high-speed service area has the characteristics of large water fl uctuation,high concentration of total nitrogen,ammonia nitrogen and total phosphorus.The water quality requirements of sewage treatment station reaches“Pollutant Discharge Standard”(GB 18918-2002)1level A standard.In this paper,taking the design of 100 m3/d sewage treatment station in a service area along the Fuzhou-Xiamen expressway as an example,the two-stage AO-MBBR+sand fi lter+contact disinfection process is used to treat it and discharge it to the standard.This paper introduc es the process fl ow and design parameters of sewage treatment station,and summarizes the characteristics of engineering design.Key words:high-speed service area;two-stage AO-MBBR;sewage treatment high-speed service area;two-stage AO-MBBR;sewage treatment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22.1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 作者简介：练增宇（1986-），男，本科，工程师，研究方向：市政给排水设计。环境污染与治理-124-+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。表1设计进出水水质单位：mg/L项目CODCrBOD5SSNH3-NTNTP进水水质（实测值）3021541421011199.5进水水质（设计值）40020020015017010出水水质5010105（8）154.0注：括号外数字为水温12 时的控制指标，括号内数字为水温12 时的控制指标。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LB=3 0001 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3 000 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Q5 m3/h，H9 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，LBH=13.03.03 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，LBH=10.33.03 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 kgB0D 5/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，1 0002 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LB=4 0001 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，配套环境污染与治理-125-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LB=7 8004 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，H=9001 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80120 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，H=9001 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80120 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，H=9001 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80120 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 kWh/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。参考文献：1GB 18918-2002，城镇污水处理厂污染物排放标准S.北京：国家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局，2002-12-24.2谢毅.多级A/O工艺设计方法探讨J.科技创新与应用，2013（19）：52-53.3王伟，王淑莹，孙亚男，等.多段A/O工艺流量及体积分配方法与优化控制策略J.北京工业大学学报，2009，35（2）：240-245.4高俊发，王骊，关江，等.分段进水多级A/O生物脱氮工艺设计研究J.环境工程，2007（6）：11-14+2.（上接第122页）4结果与讨论经试验验证，通过添加NaOH使得废水pH值达到9.8、次氯酸钠添加量为9.8 g/L、氯化钙添加量为3 g/L以及FZB添加量为6 g/L，能确保该机械酸洗废水的出水水质达标。而作为资源化利用方式，制备用于造纸水厂的絮凝剂的方法仅适用于小批量处理机械废水，而对于大型机械加工制造厂的酸洗废水处理，相关单位在污水处理总站的设计和优化过程中，应全面调查污水处理站的具体位置以及该位置上的相关地质环境相关参数，以便结合实际情况调整设计方案，确保处理站的污水处理效率得到提升。同时，在明确处理位置后，相关部门应合理划分各个处理结构的位置和建筑物，调整不同结构的位置，减少污水管道的长度。如风机和污泥池等结构距离应适当拉近。此外，在调整结构设计时，相关人员应注意利用地形结构，避免污水与地下水互相渗透，在影响环境质量的同时，不利于提升污水的处理效果，同时还要注意做好相应的绿化设计，加强环境生态平衡的控制效果。考虑到上述两种方法仍处在试验室阶段，尤其是第2种资源化方法，其制备产量较低，需进一步进行工艺优化，可考虑小批量处理以及将其应用于与造纸厂协同处理的项目。而对于第1种方法，各级处理均需投加大量的药剂，相关人员还应考虑其运行成本及后续产生的污泥沉淀处理。若将其大规模应用于处理机械酸洗废水，除上述考虑因素外，其工艺可靠性、成本测算以及达标情况等还需相关人员进行进一步深化研究。5结论综上所述，添加NaOH使得废水pH值为9.8、次氯酸钠添加量为9.8 g/L、氯化钙添加量为3 g/L以及FZB添加量为6 g/L，能确保机械酸洗废水的出水水质达标。将机械酸洗废水制备成絮凝剂仅适用于小批量处理机械废水。两者的工艺参数都需进一步优化，如若进行进一步推广，相关人员还需进一步深化研究。参考文献：1朱茂森.扩散渗析电渗析法处理钢铁厂酸洗废水的研究D.沈阳；东北大学，2011.2陈琼华.气浮水解酸化A/O化学除磷工艺处理混合废水J.天津化工，2022，36（1）：68-71.3洪沁文.某机械设备企业喷漆废水处理工艺探究J.科学技术创新，2022（17）：161-164.4Tang J，Pei Y，Hu Q，et al.The recycling of ferric salt in steel pickling liquors：Preparation of nano-sized iron oxideJ.Procedia Environmental Sciences，2016（31）：778-784.