＊刘积容

（福建乾泽环保技术有限公司 福建 350002）

近年来，随着人民生活水平日益改善，农村生活污水排放量不断增加，并且开始呈现出低碳源高氮磷化趋势，如果任由大量农村生活污水无组织排放将会对生态环境造成严重的危害[1]。目前处理农村生活污水常用的A/A/O（即A2/O）工艺存在占地面积大、反硝化过程受限、除磷效果差、生物量小、抗负荷冲击能力弱等缺点。因此，开发一种因地制宜、低耗高效、脱氮除磷、抗冲击强的农村生活污水生化工艺势在必行。

A3O工艺是在传统A/A/O污水生物处理技术基础上进行提升，该技术将整体生物处理分为四个阶段，分别是预脱硝阶段、厌氧阶段、缺氧阶段和好氧阶段，在原有厌氧-缺氧-好氧阶段前加入了预脱硝阶段，强化了脱氮除磷的效果[2]。MBBR是移动床生物膜反应器（Moving Bed Biofilm Reactor）的简称，又称悬浮填料生物膜工艺，是一种新型高效的水处理技术，其结合了流化床和接触氧化两种技术优点。其优点在于处理COD以及脱氮高效、抗负荷冲击强、排泥量少、占地小等[3-4]。

1.项目概况

本农村污水处理项目为福建省某市9个乡镇的污水处理工程，设计总规模5000m3/d，共计建设11座规模不一的污水处理设施。乡镇无完善的污水处理设施和污水管网，已建成的200t/d的小型污水处理设施，出水水质为《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准，无法达到最新一级A标准，大部分污水仍旧直排，对乡镇的卫生环境造成一定的影响，严重影响了乡容、乡貌和乡镇旅游业的发展。

本项目设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A类排放标准，并尽量通过农田、沟渠等消纳方式解决尾水排放问题。本项目设计进、出水表见表1。

表1 生活污水处理站设计进、出水水质要求

2.工程设计

本项目尽量根据各片区的排水工程规划和建设情况统一布置，充分利用现有的污水管道，合理利用地形地貌。根据项目进水水质情况、建设运行成本、建设占地面积等因素对处理工艺进行比选和设计。如图1所示，本项目主要处理构筑物有格栅集水池、一体化污水处理设备、污泥池和标准化排放口等。

图1 主要处理构筑物

(1)工艺比选

一级处理、二级处理、三级处理是根据不同需要而采用的不同污水处理方法。

一级处理一般采用物理法采用机械分离的方式去除水中的悬浮固体、浮油等，主要技术手段有格栅、物理沉淀、气浮等。本项目根据进水悬浮物性质和后续生物处理单元的要求，在格栅渠内设一道机械格栅，以便定期清理进水中的垃圾、杂物等。污水中的砂粒通过设置沉砂池去除。

本项目采用二级生化处理工艺为的A3O（MBBR）技术。

A3O（MBBR）污水生化技术工艺特点如下：

①污水污泥同步处理

A3/O（MBBR）技术可实现污水污泥的同步处理，在高负荷污水处理同时减少剩余活性污泥量。在好氧阶段，由于填充有大量生物填料，填料在曝气作用下呈流化状态，为微生物营造出多相生存条件，新生的活性污泥可将老化污泥消化和矿化，实现了污泥的自动消化和降解平衡，减小有机污泥排放。

②强化脱氮除磷

A3/O（MBBR）系统中增加了预脱硝池，扩大缺氧区池容，有效增强脱氮除磷效果。同时引入MBBR工艺技术，在好氧段加入悬浮载体，填料在曝气作用下呈流化状态，为微生物营造出多相生存条件，提高功能微生物量及丰富生物种类，为同步硝化反硝化创造必要的条件，大大减少了硝化反硝化反应时间，提高脱氮除磷效果[5]。

三级处理是在前两级处理基础上为实现达标排放进行的进一步深度处理。本项目所设计的生活污水一级A类排放标准要求农村生活污水必须进行消毒处理。因此，本项目三级处理以消毒处理为主。本项目采用紫外线消毒工艺。

(2)工艺设计

通过工艺比选，因此本项目选择占地面积小、运行成本低、脱氮除磷效果好、抗负荷冲击强的A3O（MBBR）生化工艺，前端采用格栅沉砂预处理，后端采用紫外线消毒，污泥采用板框压滤的方式对污泥进行浓缩后委外处置。具体工艺设计图如图2所示。

图2 工艺设计图

本项目设计处理总量为5000t/d，分为11个污水处理站进行处理。本文以800m3/d污水处理站设计为例进行详细分析。

①组合池设计

格栅渠、沉砂池、调节池和污泥池合建，平面尺寸23.75m×6.45m，采用钢筋混凝土结构。

A.格栅渠：设备设计参数包括，设计流量：Qmax=72.3 m3/h（总变化系数Kz=2.17），过栅流速：Vmax=0.8m/s，栅条间隙：b=5mm，栅前水深：h=0.5m。

B.沉砂池：设计参数包括，设计流量：Qmax=72.3m3/h（总变化系数Kz=2.17）。沉砂池尺寸：5.0m×4.0m×3.9m，格栅排砂量约为0.08m3/d，沉砂池需定期清掏。

C.调节池：设计参数包括，设计流量：Qmax=72.3m3/h（总变化系数Kz=2.17）。调节池平面尺寸为14.0m×8.0m，总高度3.9m。

D.污泥池：设计参数包括，剩余污泥体积：0.08m3/d，进泥含水率：99.0%，出泥含水率：98.0%。平面尺寸8.0m×5.25m，有效水深为2.0m，总高度为3.9m，钢筋砼结构。

多池合建可实现功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。

②一体化污水处理设备整体设计

本设备处理工艺为A3/O+MBBR工艺，由预脱硝段、厌氧段、缺氧段、MBBR段、沉淀池组成。依次流经预脱硝池（A1池）、厌氧池（A2池）、缺氧池（A3池）去除部分有机物，然后流入好氧池（O池），好氧池（O池）内填装高效好氧填料（填充率为50%的生物量递增海绵体CC-20B型填料），实现有机物降解、氨氮硝化。

设计参数包括，设计总流量：Q=800m3/d，生化停留时间：t=10.4h，好氧池气水比：8:1，BOD5容积负荷：0.4 kg/m3，混合液回流比：200%，供气量：4.44m3/min。

③MBBR设计

移动床生物反应器MBBR并不简单是在好氧池中加入生物填料，而是一个完整的生物处理系统，其是一种兼具传统活性污泥法和生物接触氧化法有点的先进处理技术。有研究表明MBBR可为异养反硝化过程提供反应条件，能强化系统的脱氮效果，MBBR系统相较于普通生物膜法不需要反冲洗，通过增加生物载体的填充百分比来提高操作能力[5-7]。MBBR设计上包括生物填料的筛选、生物填料填充率的确定、填料区流态设计。

本项目选用的生物量递增海绵体CC-20B型填料，其具有高比表面积，大大增加系统内微生物的质与量，这样的结构利于反应器开始阶段的填料挂膜，同时还能对好氧池中曝气产生的气泡起到切割搅拌的作用。

从流化角度考虑，好氧池填充率应＜67%，从运行能耗及运行维护管理角度考虑，一般要求填充率＞15%。为了保证填料在反应器中均匀循环移动以达到较好的混合效果，本项目通过实验验证，选择填料填充率为50%。

MBBR系统中曝气强弱及方式决定了填料的循环移动状态、氧气传递效率和氧气利用率。本项目曝气系统采用EPDM三元乙丙橡胶材质的微孔曝气盘，单盘曝气量0～5m3/h，一组设备68套，采用渐进曝气方式进行排列。该方式很好的控制了DO的浓度生物膜厚度的变化，使其可以形成表面DO高，内层DO低的一个浓度梯度，进而形成不同的溶解氧条件，进而给同步硝化反硝化创造必要的条件，大大减少反应时间和反应器的容积，提高氨氮总氮去除效果。

3.运行效果

该项目2022年6月正式开始调试运行，整套工艺运行稳定，出水稳定达到一级A排放标准。2022年6—9月调试运行数据如表2所示。

表2 2022年6—9月进、出水调试运行数据

如表2所示，实际进水水质普遍低于设计值，但水质波动较大。但从出水水质情况来看，出水指标可以稳定达到一级A标准。这说明A3O（MBBR）工艺处理水质波动较大的农村生活污水具有很好的处理效果，尤其是在脱氮除磷方面。

4.经济情况分析

本项目共修建11个农村生活污水处理厂，处理水量5000t/d，总投资约4754万元，平均每吨水运营成本约0.55元，投资成本及运营成本均低于传统A2O法。

该项目格栅渠、沉砂池、调节池和污泥池合建，建设吨水占地面积仅0.26m2/(m3·d-1)，相较于传统农村污水处理方法具有较大优势。

5.结论

福建某农村生活污水处理项目因其规划建设面积有限、进水水质不稳定且波动大、氮磷含量高等情况，设计采用“格栅沉沙预处理+A3O（MBBR）生化工艺+紫外线消毒”的工艺技术，好氧池加入填充率为50%的生物量递增海绵体CC-20B型填料。实际运行阶段，出水稳定达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A类排放标准。本项目A3O（MBBR）生化工艺技术对同类型生活污水厂建设具有较大参考意义。