AO+MBR工艺在天津农村生活污水处理中的应用

AO+MBR 工艺在天津农村生活污水处理中的应用

许金明

天津市华宇膜技术有限公司，天津 300100

摘要：根据天津某区农村生活污水水质、水量情况及污水处理设施建设情况，介绍了天津某区主要的农村生活污水处理工艺AO+MBR，以其中3座处理场站为研究目标，进行跟踪调研，对系统进水和出水水质结果进行分析，结果表明：出水水质满足天津市《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB12/889-2019）限值要求，阐述其优缺点，并提出相应的改进措施，以期在往后的建设中供设计、建设方参考。

关键词：天津地区；农村生活污水；AO+MBR工艺

Application of AO + MBR process in Tianjin rural domestic sewage treatment

Xu jinming

(Tianjin Huayu Membrane Technology Co.,Ltd., Tianjin 300100, China)

Abstract：According to the quality and quantity of rural domestic sewage and the construction of sewage treatment facilities in a district of Tianjin, this paper introduces the main rural domestic sewage treatment process AO + MBR in a district of Tianjin. Taking three treatment stations as the research objectives, the tracking investigation is carried out, and the water quality results of the system inlet and outlet are analyzed, The results show that the effluent quality meets the limit requirements of "discharge standard of water pollutants for rural domestic sewage treatment facilities" (DB12 / 889-2019) in Tianjin. The advantages and disadvantages of the effluent are described, and the corresponding improvement measures are put forward, so as to provide reference for the design and construction parties in the future construction.

key word：Tianjin ; Rural domestic sewage; AO+ MBR process

引言

近年来，随着农村供水配套设施的完善，逐渐实现了农村供水城市化和城乡供水一体化，大幅提高村镇供水能力，有力推动社会主义新农村建设，但由于农村缺少污水收集及污水处理，村民和大量外来人口每天产生的生产、生活污水未经处理或不达标直接排放到附近沟渠坑塘，排出的生产、生活污水不但破坏周围环境，还通过渗透及地表径流严重污染了附近水体，破坏河流水质，导致水体的自净能力每况愈下，造成农村水环境严重恶化^[1]。并且对人们生活健康和生活质量也造成了一定的影响^[2]。

“十九大”报告中“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”要求着力解决突出环境问题。加强农业面源污染防治，开展农村人居环境整治行动。以及《水污染防治行动计划》工作中明确提出，推进农业农村污染防治，加快农村环境综合整治。本文以天津某区农村生活污水处理为例，研究AO+MBR工艺在农村生活污水处理中的适应性。

1、研究地区概况

天津农村居民居住相对分散，造成产生的污水比较分散，难以像城市污水那样集中收集处理，这给农村污水处理带来了挑战，有的区位于山区，更加大了处理难度。农村污水主要是各村常驻户日常生活污水，即沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水，粪便污水等，属于典型生活污水，不包含村内企业排水及畜牧业排水等其他行业非生活排水。其水质水量受季节、生活方式影响，比如一日三餐时段排水较多，其他时间段产生污水量较小；夏季天气炎热污水量较冬季较多，加上冬季水温较低，给污水处理增加了难度。

天津属于北方地区，冬季温度较低，绝大部分采用地埋式，地上物无附属用房，较地上设备更有利于保温，且地上可做绿化，可打造成花园型污水处理场站，据不完全统计，天津农村生活污水处理大部分采用AO+MBR工艺以及组合工艺，也有个别采用人工快渗、净化槽、人工湿地等，MBR工艺具有占地面积小，出水水质好，易于控制等优点

^[3][4]，被广泛应用在大中小污水处理工程中。本文对该工艺以及其在天津某区的运行情况进行总结。

2. AO+MBR工艺

MBR即膜生物反应器，是将生物处理技术与膜分离技术有机结合的水处理技术。利用膜将泥水分离，代替传统的二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，但由于出水水质对TN的要求，MBR无法满足需求。AO+MBR工艺增加了缺氧段，弥补了MBR没有缺氧段无法反硝化脱氮的缺点，工艺流程如下图所示：

图2-1 AO+MBR工艺流程图

冲厕废水首先进入三格化粪池，与洗浴、洗衣和厨房等废水一起排入管网，自流至提升井，内置格栅，用于拦截水中的悬浮物和漂浮物，以免堵塞水泵，污水经一级提升泵泵至调节池，停留时间16小时左右，污水在调节池进行水质和水量的调节后经二级提升泵进入AO+MBR工艺单元。

污水进入缺氧池，同时进入的还有膜池的回流混合液，通过潜水搅拌器进行混合均匀，溶解氧控制在小于0.5mg/L范围内，缺氧池的首要功能是脱氮。好氧池和膜池可以合建，采取鼓风曝气实现充氧和搅拌作用，其控制在溶解氧在2～4mg/L范围内，在曝气状态下好氧池和膜池中大量繁殖的活性污泥中的微生物以及硝化菌群，降解或吸附水中含碳、氨氮等有机污染物质，以达到净化水质的目的，处理设施采用化学除磷方式。利用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大大增加，达到很高的水平，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。

2. 结果与分析，

3.1设计进水、出水水质

生活污水的进水水质参照城市污水典型生活污水水质确定，各项指标浓度见表3-1：

表3-1 进水水质指标

根据要求，农村生活污水处理设施出水水质应该满足天津市《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB12/889-2019）限制要求，具体出水水质见表3-2：

表3-2农村生活污水处理设施水污染物排放限值（单位：mg/L）

规模500m³/d(不含)-50m³/d(含)的处理设施执行一级标准；规模小于 50m³/d(不含)的处理设施执行二级标准。

3.2处理效果分析

对天津某区三座AO+MBR工艺处理场站（20m³/d、50m³/d、100m³/d）进行处理效果统计，均采用中空纤维帘式膜组件，选取COD、氨氮、总氮、总磷和SS等几项指标，连续七周采取水样进行分析检测，对比进出水水质指标情况，分析AO+MBR工艺对这几项污染物的去除效果，结果分别如下图所示：

图3-1 三个场站出水SS浓度 图3-2 20m³/d场站处理效果

图3-3 50m³/d场站处理效果 图3-4 100m³/d场站处理效果

从图3-1可知，三座处理场站的出水SS均在10mg/L以下，远低于排放限值，出水感官良好，由于膜的过滤作用，将大于膜孔的活性污泥和其他悬浮物等全部截留在膜池中，这克服了沉淀工艺因污泥沉降性不好造成的出水水质超标问题，随着运行时间的延长，在一定程度上可以通过产水悬浮物浓度判断膜丝是否出现大面积断丝问题；

从图3-2可以看出：因小于50m³/d场站不考核总氮指标，本文未将该场站的TN去除情况进行分析，进水COD、氨氮、总磷浓度分别在126～357mg/L之间、17～32mg/L之间、4～7mg/L之间，七次出水水质指标都满足排放标准，出水值分别在15～40mg/L之间、0.6～3.0mg/L之间和0.2～1.8mg/L之间；

从图3-3和3-4可知：50m³/d和100m³/d场站运行比较稳定，出水均能达标，对污染物去除率较高，特别是氨氮，出水氨氮分别在0.2～1.0mg/L和0.2～4.0mg/L，去除率高达96%左右，100m³/d场站进水水质波动较大，氨氮和总氮指标存在超标情况，但该场站出水水质仍能达标，这和AO+MBR工艺具有较高的污泥浓度有很大关系，较规模小的场站抗冲击负荷强。

3.3运行情况分析

AO+MBR工艺污泥浓度高，微生物浓度也比较高，使得污泥活性对于处理效果产生的影响比较微弱，也就是说一般情况下温度对于工艺处理效果的影响不是很大，因此对水质的适应性强，耐冲击负荷性能好，出水水质稳定，不会产生污泥膨胀，并且产泥量少，结合全自动电气控制系统和设备故障报警系统，运行安全可靠，平时一般不需要专人管理，只需适时地对设备进行维护和保养。

但采用该工艺建设成本较一般生化沉淀工艺高，受膜寿命的影响，造成运行维护费用相对较高，日常维护性清洗虽然可实现在线清洗，但随着运行时间的推移，造成维护性清洗后短时间膜通量下降、膜丝损伤等问题，然而对于膜完整性检测、化学清洗要求有一定的管理经验和技术水平，若操作不当，会带来不可逆污染，此外，有些场站存在长期水质、水量远小于或者大于设计水量，运行工作需考虑设施故障，特别是膜离线清洗期间的场站运行问题，避免管网冒水情况^[5]。

2. 总结

采用AO+MBR工艺的三座污水处理场站，运行比较稳定，自动化程度高，将生活污水处理后均能达到排放标准，产水可进一步回用，极大的改善了周边水环境，助力美丽乡村建设^[6]，相信随着技术的进步，农村污水设施运营将更加智能化，简单化，同时膜材料的进一步发展，污水处理设施建设费用和运行费用也将进一步的降低。

参考文献：

1. 孔进，张百德，宋玉亮．农村分散生活污水治理技术探讨［J］．净水技术，2021，40(4) : 56－61.

2. 常卫红.探讨农村水污染治理存在的问题及对策［J］．低碳世界. 2021,11(04)：55-56.

3. 郭浩，马伟芳，薛同来，等．间歇运行的ＭＢＲ工艺处理农村生活污水的中试研究［J］．水处理技术，2011，37（10）：106-108,102.

4. 黄霞，曹斌，文湘华，等．膜－生物反应器在我国的研究与应用新进展［J］．环境科学学报 ，2008，28（3）：416-432.

5. 王建辉，闫娇，李广,等.ＭＢＲ工艺在农村生活污水处理中的研究进展［J］.吉林师范大学学报，2021,42(02):101-105.

6. 刘微微.MBR以及MBR+人工湿地组合工艺在农村生活污水处理中的应用［J］.水利科技与经济，2021,27(03):59-64.