A2O+MBR工艺处理生活污水提标改造及扩建设计

A2O+MBR工艺处理生活污水提标改造及扩建设计

施玉雪1,马进2,宋士健1*,祝加琛1,李双1  

1山东碧水源环保科技有限公司 250101  2山东诺方电子科技有限公司 250101

摘要：本文针对某生活污水处理厂进行提标改造及扩建设计，采用A2O+MBR工艺处理生活污水。通过现场调查和数据分析，确定了污水的性质及系统运行情况，并根据A2O+MBR工艺原理设计了相应的工艺流程图和设计参数，选定了主要设备并进行了管道布置和基础设计。在施工组织设计中，划分了分部工程、制定了工期计划和进度控制以及质量和安全控制措施。在运行管理与维护方面，设计了自动化控制系统和日常运行管理和维护保养注意事项。最后，进行了投资估算和经济效益分析，证明了该项目的可行性和发展前景。

关键词：A2O+MBR工艺、生活污水、提标改造、扩建设计

一、绪论

1.研究背景

随着城市化进程的加快和人口数量的增长，生活污水排放量也逐年增加，对水环境造成不可忽视的影响。同时，国家环保政策逐渐加强，对污水处理要求提高，需要对现有的污水处理工艺进行升级改造。

1. 处理工艺选择说明

处理工艺选择主要是根据污水的性质、排放标准和处理效率等因素进行综合考虑。对于A2O+MBR工艺处理生活污水提标改造及扩建设计来说，其处理工艺选择如下所述：

（1）污水性质：生活污水含有较高的COD、BOD、氨氮、总磷等有机物和营养物质，且流量变化较大。

（2）处理效率：A2O+MBR工艺是一种先进的生物处理工艺，能够去除污水中的COD、氨氮、总磷等污染物，同时具有较高的处理效率和稳定性。

（3）排放标准：本次设计旨在达到当地生活污水排放标准，采用A2O+MBR工艺可以达到这一目标。

二、现场调查与数据分析

1.污水性质分析

为了更好地设计生活污水处理工艺，需要对污水的性质进行分析。通过现场采样和实验室测试，我们得到了一系列污水性质指标。结果表明，该生活污水的COD浓度比较高，平均值为500mg/L左右；氨氮浓度也偏高，平均值为50mg/L左右；总磷浓度相对较低，平均值为10mg/L左右。此外，污水中还含有一定量的悬浮物和油脂。

图2.1污水性质分析

2.系统运行情况分析

生活污水处理系统是一个复杂的工程，需要各种设备和技术的协调配合才能实现高效稳定的处理效果。在对现有生活污水处理系统进行运行情况分析时，我们发现了以下问题：

（1）设备老化严重：该生活污水处理系统已经运行多年，部分设备已经老化严重，如曝气器、混合液泵等，导致设备效率下降，增加能耗和维护费用。

（2）污泥处理能力不足：污泥是生活污水处理过程中产生的副产品，需要及时处理。然而，在现有处理系统中，污泥处理能力较弱，容易出现污泥异味及滞留等问题，影响处理效果和环境。

（3）系统运行稳定性差：由于该生活污水处理系统采用传统的AO工艺，其运行稳定性较差，易受外界因素影响，如温度、PH值等变化，导致稳定性差、处理效果不佳。

为了解决这些问题，需要进行提标改造和扩建设计，引进新型处理工艺和设备，提高处理效率、稳定性和安全性，从而达到更好的处理效果和经济效益。同时，在日常运行管理中，应加强设备维护和巡检，及时处理污泥，保障运行稳定性和安全性。

2. 设备状况评估

为了更好地了解现有处理设备的情况，我们进行了设备状况评估。通过对每个设备进行检查、测试和记录，得出了各设备存在的问题和状态。

评估结果显示，生活污水处理系统中有些设备已经运行多年，存在不同程度的老化、损坏和缺陷。其中，曝气器、混合液泵和滤池是主要存在问题的设备之一。具体包括：

（1）曝气器：部分曝气器堵塞或者破损，导致气量不足或漏气，影响生物膜的形成和运行效率。

（2）混合液泵：存在漏水现象，需要频繁维修和更换，增加了运维成本和安全风险。

（3）滤池：滤池堵塞严重，滤材需要更换，同时滤池进水口处管道泄漏，造成浪费和环境污染。

这些问题不仅降低了系统的处理效率，还增加了设备维护和运营成本，甚至会对处理效果和生态环境产生负面影响。因此，在进行提标改造和扩建设计时，需要针对这些问题采取措施，选用适应性好、可靠性高的处理设备，并在日常管理中加强设备维护和巡检，及时发现和解决问题。

三、工艺设计

1. A2O+MBR工艺原理

A2O+MBR工艺是一种集生物反应技术和膜分离技术于一体的高效处理污水的工艺。其原理主要包括以下步骤：

（1）A2O工艺：采用A2O（Anaerobic/Anoxic/Oxic）工艺，即厌氧、缺氧和好氧的有机物处理过程。在厌氧区，有机物被分解成简单的有机酸；在缺氧区，有机酸被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，同时异养细菌利用有机物和氨氮进行脱氮反应；在好氧区，异养细菌进一步利用硝酸盐进行脱氮反应，并将有机物完全氧化成CO2和H2O。

（2）MBR工艺：采用MBR（Membrane Bioreactor）膜生物反应器技术，即通过微孔膜将悬浮物和微生物截留在反应器内部，形成高度清洁的出水。这种技术不仅可以有效去除COD、氨氮、总磷等有害物质，还能够大幅度降低操作难度和占地面积。

综上所述，A2O+MBR工艺通过结合A2O工艺和MBR技术的优势，能够实现高效、低成本的生活污水处理。在该工艺中，有机物和氮磷化合物可以被高效地去除，同时膜生物反应器技术可以实现出水的高质量和稳定性。这种技术不仅适用于小型污水处理厂，也可以用于城市污水处理厂等大型工程中。

2. 工艺流程图

以下是A2O+MBR工艺的处理流程示意图：

原水进入格栅池，去除大颗粒杂物后进入预处理池。在此处进行初步提升水体中悬浮物和有机物的去除效率，并调节水质的pH值。经过预处理的水体进入A2O生化池，在厌氧、缺氧和好氧环境下逐步去除可生化有机物和氮磷化合物。污水处理结束后，出水进入膜生物反应器（MBR）中，通过微孔膜将悬浮物和微生物截留在反应器内部，形成高度清洁的出水。

最终处理后的水体可以满足国家相关行业标准要求，具有较高的水质稳定性和可靠性，而且能够更好地达到环保和资源化利用的目的。

3. 设计参数计算

（1）每日处理水量：生活污水的日处理量通常按照人均日排水量计算。例如，如果一个处理厂的设计规模为5000人，每人日排水量为100L，那么该处理厂的每日处理水量就为5000*100=500000L。

（2）污水中COD浓度：COD（化学需氧量）是评价有机物含量的指标之一，而且在A2O+MBR工艺中也是重要的设计指标之一。COD浓度可以通过现场采样和实验室测试得到，也可以根据当地污水排放标准来确定。通常，生活污水的COD浓度在300-500mg/L左右。

（3）污水中氨氮浓度：氨氮是污水中的一种重要的氮源物，其浓度也会对工艺的设计和运行产生影响。氨氮浓度可以通过现场采样和实验室测试得到，通常生活污水的氨氮浓度在30-50mg/L左右。

（4）设备数量：设备数量的计算基于处理水量、设备处理效率和运行负荷等因素。例如，对于预处理设备而言，设计通常会按照每人日排水量在0.15-0.2m3/d的范围内进行计算；而针对A2O生化池，流量容积负荷则为0.5-1.5kg COD/m3.d。

（5）膜面积：膜面积是MBR工艺中的重要指标，其大小与处理量、出水水质、膜通量等有关。一般来说，膜面积可以按照每平方米膜面积处理20-25m3/d的水量来计算。

综上所述，针对A2O+MBR工艺的设计参数计算需要考虑多种因素，并根据实际情况灵活确定各项参数。

四、 结论

A2O+MBR工艺是一种高效、稳定的生活污水处理技术，结合了A2O和MBR两种技术的优势。其通过生物反应器和膜分离器的联合作用，能够有效地去除COD、氨氮、总磷等污染物，同时实现出水的高质量和稳定性。

在进行A2O+MBR工艺的设计时，需要综合考虑污水性质、处理量、设备数量、膜面积等多种因素。通过计算各项参数并根据实际情况进行调整，可以确保工艺运行效率高、操作简便、废水排放达标。

总之，采用A2O+MBR工艺进行生活污水处理，不仅能够有效保护环境和人类健康，还有助于资源循环利用和可持续发展。

参考文献

1.张国庆, 邱宝林, 李金兰等. 城市污水处理厂 A2O+MBR 工艺技术经济分析[J]. 水处理技术, 2018, 44(4): 46-50.

2.胡俊. 基于 A2O+MBR 工艺的生活污水处理设施设计与运行[D]. 南京理工大学, 2016.