王可宁，冯 涛，李 露，肖亚苏，潘春佑

(自然资源部 天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192)

随着我国城镇化进程的加快，水资源消耗急剧增加，农村生活污水排放量也在不断增大，生活污水的随意排放已成为农村水环境恶化的主要原因之一[1]。由于乡镇地域广阔、基础设施落后。若沿用城镇污水处理方式，即管网集中收集至污水处理厂统一处理，则会增加工程建设费用，且利用率较低[2-3]。因此，针对上述困难，对于受地理条件限制的农村采用分散式污水处理方式更为适宜。

一体化污水处理设备具有占地面积小、建设成本较低和处理效果稳定等优点，逐渐成为乡村污水处理的主要工艺方式。目前，市场上主流的污水处理工艺主要包括：A/O、A2O、MBR、SBR[4]以及各个工艺的组合使用。文章则以“A2/O+MBR”工艺为基础，通过一体化设备功能设计，将其应用在某农村污水处理工程，实现了产水水质稳定。并分析了该项目一体化设备运维经济效果，为今后污水处理项目的设计提供实践依据。

1 项目工程概况

1.1 项目介绍

天津某污水处理工程涉及200多个村镇，各村站点污水处理规模20 t/d～100 t/d。外围采用格栅集水井上清液溢流的工艺收集至调节池后，再通过提升泵进入一体化设备。场站采用地埋式设计，占地面积约100 m2。该项目以处理量20 t/d的站点进行介绍。

1.2 设计水质

污水水源为普通农村生活污水，设计进水指标根据设备停留时间确定，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准，标准及水质指标见表1。

表1 进出水水质及排放标准

2 工艺及控制设计

该工程采用A2O+MBR组合工艺。A2O+MBR是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的一种新型高效污水处理工艺。经过好氧曝气和生物处理后的污水，经过MBR滤膜过滤之后抽出。该工艺阶段是利用膜分离设备把膜池中的活性污泥和大分子有机物截留，以实现良好的污水处理效果。工艺流程见图1。

图1 工艺流程

2.1 A2O工艺

A2O工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合。除磷脱氮过程主要依赖硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成的活性菌种。

厌氧池中聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物，使污水中的磷浓度升高，水中的BOD5浓度下降；缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，通过生物反硝化作用，转化成氮气达到脱氮目的；好氧池中，聚磷菌超量吸收磷，通过污泥的排放除磷。

污水停留时间设计。厌氧、缺氧、好氧为1 ∶1 ∶1。

2.2 MBR工艺

MBR是一种将高效膜分离技术，利用膜组件固液分离特点，通过控制污泥停留时间和水力停留时间，在膜池连续曝气的情况下，使用自吸泵将溢流至膜池的上清液抽至消毒池，通过消毒后达标排放。

膜系统设计。MBR膜通量设计值为15 L/m2·h。膜面积按照时流量/膜通量计算得出需77 m2,选用单膜有效面积为11 m2的膜组件7件。膜系统按照运行8 m停2 min进行，实际运行时间为19.2 h/d。

泵组设计。一体化外围取水泵、产水泵和反洗水泵，采用热备式设计。产水泵选用自吸泵，反洗泵选用污泥泵。

曝气设计。选用微孔曝气盘Ø215规格，管道UPVC材质(含管道阀门)。

2.3 主要控制设计

调节池提升泵(一用一备)。与调节池低液位和膜池高液位连锁控制；相互切换运行，时间可调；故障状态自动切换运行。

鼓风机(一用一备)。不间断运行，产水泵与鼓风运行状态连锁；故障停机后，开机先空曝气30 min冲刷膜片，后恢复MBR产水泵运行。

3 运维分析

3.1 能耗分析

该项目为保证一体化设备的稳定运行，主要取水设备采用一用一备式设计。装机能耗见表2。

表2 一体化设备功率能耗表

3.2 吨水费用

一体化污水处理设备主要费用来自电费和药剂费。设备日耗电约为40.35 kW，以当地民用用电0.54元/kW·h单价计算，吨水电费约1.09元。消毒剂日消耗1 kg，约1.5元。MBR膜清洗药剂日消耗约为0.8 kg，约1.2元。计算得出实际运维吨水费用约为1.23元/t。费用计算详见表3。

表3 吨水费用

4 结语

文章介绍了天津某污水处理工程设计概况，结合实际运行效果进行了运维分析。该一体化污水处理系统采用A2O +MBR组合工艺，出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准要求。设备运行稳定，吨水成本约1.23元。该工程具有投资成本低，灵活简便，实现了无人值守运营。满足了该地区生活污水处理的实际需求，为以后污水处理项目的设计提供实践依据。