一體化MBR工藝處理城鎮污水的工程設計
膜生物反應器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，處理效果高效穩定。無錫市碩放污水處理廠二期工程即采用了先進的一體化MBR工藝。一體化MBR池將生化池、膜池、膜設備間以及消毒池等組合為一體，有效節省了占地面積，并降低了工程造價。
1 工程概況
無錫市碩放污水處理廠一期工程(2．0×104m3／d)已建成投產，用于處理碩放鎮區及工業園污水。污水規劃調整后，碩放污水處理廠收水范圍擴大，本次二期工程新建2．0×104m3／d，建成后規模達4．0×104m3／d，遠期規模為7．0×104m3／d。出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A標準。
2 設計水質
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3 工藝流程
本工程采用預處理／A3／O生化池／膜池／臭氧消毒處理工藝，污泥處理采用污泥濃縮脫水一體化工藝。工藝流程如圖1所示。
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4 主要構筑物設計
本次工程用地按遠期規模統一征用，部分土建及設備安裝規模按遠期設計。
4．1粗格柵及進水泵房
粗格柵及進水泵房采用格柵間與進水泵房合建的半地下式濕式泵房，鋼筋混凝土結構，平面尺寸為18．9 m×11．2 m。土建按5×104m3／d規模建成，設備按2．0×104m3／d規模安裝。粗格柵2臺(1用1備)，柵寬為1 200 mm，柵距為20 mm，安裝角度為75°；潛水排污泵3臺(2用1備)，流量為625 m3／h，揚程為150 kPa，功率為35 kW；螺旋壓榨機1套；起重設備1套。
4．2細格柵及曝氣沉砂池
細格柵及曝氣沉砂池采用合建形式，為半地下式鋼筋混凝土結構，平面尺寸為(11．6 m×4．0 m)+(20．2 m×7．9 m)。土建及設備安裝均按5．0×104m3／d規模完成。為保證膜處理系統的運行環境，在曝氣沉砂池上設置撇油裝置；轉鼓細格柵2臺(1用1備)，柵寬為1 400 mm，柵距為5 mm，安裝角度為35°；鼓風機3臺，風量為4．1 m3／min，風壓為40 kPa，功率為5．11 kW；沖洗水泵2臺，流量為12m3／h，揚程為750 kPa，功率為5．5 kW；橋式吸砂機1套；砂水分離器1套；無軸螺旋輸送機1套。
4．3精細格柵池
為了避免污水中雜質對后續膜處理系統的影響，設置精細格柵池一座，為半地下式鋼筋混凝土結構，平面尺寸為4．8 m×11．9 m。土建及設備安裝均按5．0×104m3／d規模完成。安裝2臺過濾精度為1 mm的轉鼓式濾孔型細格柵，轉鼓直徑為1．8m；沖洗水泵2臺，流量為12 m3／h，揚程為750 kPa，功率為5．5 kW；無軸螺旋輸送機1套。
4．4一體化MBR池
一體化MBR生化處理系統是污水處理的核心部分，由生化反應池、膜池、膜設備車間組成，其中生化反應池露天設置，MBR膜組件池和所需膜設備放置在車間內。
一體化MBR池采用合建形式，為半地下式鋼筋混凝土結構，平面布置見圖2，設計參數詳見表2，土建及設備安裝均按2．0×104m3／d規模完成。
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4．4．1生化反應池
生化反應池主要包括厭氧區、缺氧池I、好氧區以及缺氧區Ⅱ，有效水深為6 m，總水力停留時間為17．76 h。精細格柵池的出水與缺氧區Ⅱ末端的回流污泥混合進入厭氧區，在厭氧條件下聚磷菌完成磷的釋放及其活性的恢復。厭氧區出水與好氧區回流污泥混合進入缺氧區I進行反硝化反應完成TN的去除，同時BOD5得到快速降解。缺氧區I出水進入好氧區，并與膜池回流污泥混合，在好氧環境下有機污染物被大量降解、氨氮得以硝化，聚磷菌在此完成對磷的過量吸收。好氧區的出水富含大量NO2-和NO3-進入缺氧區Ⅱ，由于該區外碳源耗盡，反硝化菌以微生物內源代謝為碳源進行內源反硝化，進一步保障TN的去除，出水進入膜池。
厭氧區設低速推流器4臺，功率為3 kW；缺氧區I設低速推流器8臺，其中6臺功率為3 kW，2臺功率為4 kW；好氧區設低速推流器8臺，功率為4kW；缺氧區Ⅱ設低速推流器8臺，功率為4 kW。缺氧區Ⅱ與厭氧區之間設回流泵2臺，流量為860 m3／h，揚程為5 kPa，功率為2．5 kW；好氧區與缺氧區I之間設回流泵2臺，流量為1670 m3／h，揚程為5kPa，功率為4 kW；好氧區設微孔曝氣器2090套，通氣量為3～5 m3／(h&S226;套)。
4．4．2膜池
膜池設計4格，并列運行，有效水深為4．0 m，單格平面尺寸為15．8 m×6．25 m，前后分別設置進水渠道和回流渠道。缺氧區Ⅱ的出水進入膜池，膜出水匯入集水管中由抽吸泵排出，實現泥水分離。為保證膜組件的正常過水能力，設置3格膜清洗池，以對膜組件進行定期清洗。同時在日常運行過程中對膜組件鼓風，使其周圍氣水振蕩，保持膜表面清潔，同時起到曝氣的作用。
膜池內共安裝膜組件20箱，單個膜箱產水量為1000 m3／d、膜面積為1500 m2；膜池回流渠道內安裝回流泵2臺，流量為2000 m3／h，揚程為6 kPa，功率為7．5 kW；剩余污泥泵2臺，流量為30 m3／h，揚程為188 kPa，功率為3．7 kW。
4．4．3膜設備車間
膜設備車間與配電間、臭氧發生間合建，內設抽吸泵、反沖洗泵、CIP泵、真空泵、壓縮空氣系統、次氯酸鈉投加系統、檸檬酸投加系統等配套設備。產水抽吸泵4臺，流量為240 m3／h，揚程為100 kPa，功率為11kW；離心反洗水泵2臺，流量為280 m3／h，揚程為140 kPa，功率為15 kW；真空泵2臺，流量為120 m3／h，壓力為5 kPa，功率為4 kW；空壓機2臺，流量為0．67 m3／min，壓力為0．8 MPa，功率為5．5kW；壓縮空氣罐2個，容量為1 m3，壓力為0．8MPa；冷干機1臺，流量為0．8 m3／min，功率為0．21kW；CIP泵2臺，流量為40 m3／h，揚程為150 kPa，功率為5．5 kW；冷卻泵2臺，流量為10．8 m3／h，揚程為240 kPa，功率為1．5 kW；檸檬酸、次氯酸鈉加藥系統各1套；起重設備2套。
4．5臭氧消毒池
本次工程采用臭氧接觸消毒工藝，空氣源現場制備臭氧，按2×104 m3／d流量配置臭氧發生器1套，設計接觸反應時間為20 min。設臭氧發生器1臺，發生量為2 kg／h，臭氧產生濃度為2．3％，功率為34 kW；吸附干燥系統l套，流量為4 m3／min；冷凍干燥機1臺，流量為7 rn3／min，功率為1．17 kW；空氣壓縮機1臺，流量為2．68 m3／min，功率為15kW；儲氣罐1個，有效容積為0．3 m3，工作壓力為0．8 MPa；接觸消毒池上設置尾氣破壞系統1套。
臭氧發生間和接觸消毒池均與一體化MBR池合建。
4．6鼓風機房
鼓風機房為地面式磚混結構，土建按5．0×104m3／d完成，設備按2．0×104m3／d安裝，平面尺寸為63．2 m×9．2 m。生化池鼓風機3臺(2用1備)，風量為75 m3／min，風壓為75 kPa，功率為132 kW；膜池鼓風機3臺(2用1備)，風量為75 m3／min，風壓為55 kPa，功率為110 kW；除磷加藥系統1套；起重設備l套。
4．7貯泥池
貯泥池為半地下式鋼筋混凝土結構，土建按5×104 m3／d規模建成，設備按2．0×104 m3／d安裝，平面尺寸為18．9 m×9．6 m。潛水攪拌器l臺，功率為4．0 kW。
4．8脫水機房
脫水機房為地面式磚混結構，土建按5×104m3／d規模建成，設備按2．0×104m3／d安裝，平面尺寸為(29．3 m×15．2 m)+(16．2 m×10．4 m)。帶式濃縮脫水一體機1臺，帶寬為2 m，流量為40～80m3／h，功率為3 kW；污泥螺桿泵2臺，流量為40～80 m3／h，揚程為200 kPa，功率為7．5 kW；反沖洗泵2臺，流量為28 m3／h，揚程為600 kPa，功率為11kW；水平、傾斜螺旋輸送機各1臺；污泥料倉1個，容量為40 m3；起重設備1套。
4．9變電所
變電所為地面式磚混結構。新建變電所遠期為整個廠區7．0×104 m3／d規模供電，近期為一期老廠區及二期新建廠區供電，建成后取消一期現狀臨時變壓箱。變電所設2臺1600 kVA–10／0．4 kV干式變壓器。
5 工藝設計特點
①在膜處理系統前設置精細格柵池，并在曝氣沉砂池上設置撇油裝置，可以保證后期膜處理系統良好的運行環境和處理效果。
②本工程生化處理部分采用強化內源反硝化的脫氮除磷A3／O工藝，該工藝在原A2／O基礎上增加了第二段缺氧區，第二段缺氧區主要以微生物內源代謝作為碳源進行反硝化，從而保障出水TN值達標。
③將生化池、膜池、消毒池合建，改善了水力條件，減小了水頭損失，并有效節省了用地面積，降低了工程造價。
6 工程投資分析
本工程總投資為8 604．96萬元，其中工程直接費為6 410．26萬元；污水處理廠總運行成本為1．66元／m3，其中經營成本為1．30 元／m3。
7 結論
無錫市碩放污水處理廠二期工程已建設完成，目前正在調試運行當中，出水水質穩定達到一級A標準。相對于傳統工藝而言，MBR工藝擁有更加高效穩定的處理效果，在污水處理工程中將得到日益廣泛的應用。
參考文獻：
[1] 王阿華．城鎮污水處理廠提標改造的若干問題探討[J]．中國給水排水，2010，26(2)：19–22．
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