一体化MBR工艺处理城镇污水的工程设计
膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，处理效果高效稳定。无锡市硕放污水处理厂二期工程即采用了先进的一体化MBR工艺。一体化MBR池将生化池、膜池、膜设备间以及消毒池等组合为一体，有效节省了占地面积，并降低了工程造价。
1 工程概况
无锡市硕放污水处理厂一期工程(2．0×104m3／d)已建成投产，用于处理硕放镇区及工业园污水。污水规划调整后，硕放污水处理厂收水范围扩大，本次二期工程新建2．0×104m3／d，建成后规模达4．0×104m3／d，远期规模为7．0×104m3／d。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。
2 设计水质
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3 工艺流程
本工程采用预处理／A3／O生化池／膜池／臭氧消毒处理工艺，污泥处理采用污泥浓缩脱水一体化工艺。工艺流程如图1所示。
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4 主要构筑物设计
本次工程用地按远期规模统一征用，部分土建及设备安装规模按远期设计。
4．1粗格栅及进水泵房
粗格栅及进水泵房采用格栅间与进水泵房合建的半地下式湿式泵房，钢筋混凝土结构，平面尺寸为18．9 m×11．2 m。土建按5×104m3／d规模建成，设备按2．0×104m3／d规模安装。粗格栅2台(1用1备)，栅宽为1 200 mm，栅距为20 mm，安装角度为75°；潜水排污泵3台(2用1备)，流量为625 m3／h，扬程为150 kPa，功率为35 kW；螺旋压榨机1套；起重设备1套。
4．2细格栅及曝气沉砂池
细格栅及曝气沉砂池采用合建形式，为半地下式钢筋混凝土结构，平面尺寸为(11．6 m×4．0 m)+(20．2 m×7．9 m)。土建及设备安装均按5．0×104m3／d规模完成。为保证膜处理系统的运行环境，在曝气沉砂池上设置撇油装置；转鼓细格栅2台(1用1备)，栅宽为1 400 mm，栅距为5 mm，安装角度为35°；鼓风机3台，风量为4．1 m3／min，风压为40 kPa，功率为5．11 kW；冲洗水泵2台，流量为12m3／h，扬程为750 kPa，功率为5．5 kW；桥式吸砂机1套；砂水分离器1套；无轴螺旋输送机1套。
4．3精细格栅池
为了避免污水中杂质对后续膜处理系统的影响，设置精细格栅池一座，为半地下式钢筋混凝土结构，平面尺寸为4．8 m×11．9 m。土建及设备安装均按5．0×104m3／d规模完成。安装2台过滤精度为1 mm的转鼓式滤孔型细格栅，转鼓直径为1．8m；冲洗水泵2台，流量为12 m3／h，扬程为750 kPa，功率为5．5 kW；无轴螺旋输送机1套。
4．4一体化MBR池
一体化MBR生化处理系统是污水处理的核心部分，由生化反应池、膜池、膜设备车间组成，其中生化反应池露天设置，MBR膜组件池和所需膜设备放置在车间内。
一体化MBR池采用合建形式，为半地下式钢筋混凝土结构，平面布置见图2，设计参数详见表2，土建及设备安装均按2．0×104m3／d规模完成。
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4．4．1生化反应池
生化反应池主要包括厌氧区、缺氧池I、好氧区以及缺氧区Ⅱ，有效水深为6 m，总水力停留时间为17．76 h。精细格栅池的出水与缺氧区Ⅱ末端的回流污泥混合进入厌氧区，在厌氧条件下聚磷菌完成磷的释放及其活性的恢复。厌氧区出水与好氧区回流污泥混合进入缺氧区I进行反硝化反应完成TN的去除，同时BOD5得到快速降解。缺氧区I出水进入好氧区，并与膜池回流污泥混合，在好氧环境下有机污染物被大量降解、氨氮得以硝化，聚磷菌在此完成对磷的过量吸收。好氧区的出水富含大量NO2-和NO3-进入缺氧区Ⅱ，由于该区外碳源耗尽，反硝化菌以微生物内源代谢为碳源进行内源反硝化，进一步保障TN的去除，出水进入膜池。
厌氧区设低速推流器4台，功率为3 kW；缺氧区I设低速推流器8台，其中6台功率为3 kW，2台功率为4 kW；好氧区设低速推流器8台，功率为4kW；缺氧区Ⅱ设低速推流器8台，功率为4 kW。缺氧区Ⅱ与厌氧区之间设回流泵2台，流量为860 m3／h，扬程为5 kPa，功率为2．5 kW；好氧区与缺氧区I之间设回流泵2台，流量为1670 m3／h，扬程为5kPa，功率为4 kW；好氧区设微孔曝气器2090套，通气量为3～5 m3／(h&S226;套)。
4．4．2膜池
膜池设计4格，并列运行，有效水深为4．0 m，单格平面尺寸为15．8 m×6．25 m，前后分别设置进水渠道和回流渠道。缺氧区Ⅱ的出水进入膜池，膜出水汇入集水管中由抽吸泵排出，实现泥水分离。为保证膜组件的正常过水能力，设置3格膜清洗池，以对膜组件进行定期清洗。同时在日常运行过程中对膜组件鼓风，使其周围气水振荡，保持膜表面清洁，同时起到曝气的作用。
膜池内共安装膜组件20箱，单个膜箱产水量为1000 m3／d、膜面积为1500 m2；膜池回流渠道内安装回流泵2台，流量为2000 m3／h，扬程为6 kPa，功率为7．5 kW；剩余污泥泵2台，流量为30 m3／h，扬程为188 kPa，功率为3．7 kW。
4．4．3膜设备车间
膜设备车间与配电间、臭氧发生间合建，内设抽吸泵、反冲洗泵、CIP泵、真空泵、压缩空气系统、次氯酸钠投加系统、柠檬酸投加系统等配套设备。产水抽吸泵4台，流量为240 m3／h，扬程为100 kPa，功率为11kW；离心反洗水泵2台，流量为280 m3／h，扬程为140 kPa，功率为15 kW；真空泵2台，流量为120 m3／h，压力为5 kPa，功率为4 kW；空压机2台，流量为0．67 m3／min，压力为0．8 MPa，功率为5．5kW；压缩空气罐2个，容量为1 m3，压力为0．8MPa；冷干机1台，流量为0．8 m3／min，功率为0．21kW；CIP泵2台，流量为40 m3／h，扬程为150 kPa，功率为5．5 kW；冷却泵2台，流量为10．8 m3／h，扬程为240 kPa，功率为1．5 kW；柠檬酸、次氯酸钠加药系统各1套；起重设备2套。
4．5臭氧消毒池
本次工程采用臭氧接触消毒工艺，空气源现场制备臭氧，按2×104 m3／d流量配置臭氧发生器1套，设计接触反应时间为20 min。设臭氧发生器1台，发生量为2 kg／h，臭氧产生浓度为2．3％，功率为34 kW；吸附干燥系统l套，流量为4 m3／min；冷冻干燥机1台，流量为7 rn3／min，功率为1．17 kW；空气压缩机1台，流量为2．68 m3／min，功率为15kW；储气罐1个，有效容积为0．3 m3，工作压力为0．8 MPa；接触消毒池上设置尾气破坏系统1套。
臭氧发生间和接触消毒池均与一体化MBR池合建。
4．6鼓风机房
鼓风机房为地面式砖混结构，土建按5．0×104m3／d完成，设备按2．0×104m3／d安装，平面尺寸为63．2 m×9．2 m。生化池鼓风机3台(2用1备)，风量为75 m3／min，风压为75 kPa，功率为132 kW；膜池鼓风机3台(2用1备)，风量为75 m3／min，风压为55 kPa，功率为110 kW；除磷加药系统1套；起重设备l套。
4．7贮泥池
贮泥池为半地下式钢筋混凝土结构，土建按5×104 m3／d规模建成，设备按2．0×104 m3／d安装，平面尺寸为18．9 m×9．6 m。潜水搅拌器l台，功率为4．0 kW。
4．8脱水机房
脱水机房为地面式砖混结构，土建按5×104m3／d规模建成，设备按2．0×104m3／d安装，平面尺寸为(29．3 m×15．2 m)+(16．2 m×10．4 m)。带式浓缩脱水一体机1台，带宽为2 m，流量为40～80m3／h，功率为3 kW；污泥螺杆泵2台，流量为40～80 m3／h，扬程为200 kPa，功率为7．5 kW；反冲洗泵2台，流量为28 m3／h，扬程为600 kPa，功率为11kW；水平、倾斜螺旋输送机各1台；污泥料仓1个，容量为40 m3；起重设备1套。
4．9变电所
变电所为地面式砖混结构。新建变电所远期为整个厂区7．0×104 m3／d规模供电，近期为一期老厂区及二期新建厂区供电，建成后取消一期现状临时变压箱。变电所设2台1600 kVA–10／0．4 kV干式变压器。
5 工艺设计特点
①在膜处理系统前设置精细格栅池，并在曝气沉砂池上设置撇油装置，可以保证后期膜处理系统良好的运行环境和处理效果。
②本工程生化处理部分采用强化内源反硝化的脱氮除磷A3／O工艺，该工艺在原A2／O基础上增加了第二段缺氧区，第二段缺氧区主要以微生物内源代谢作为碳源进行反硝化，从而保障出水TN值达标。
③将生化池、膜池、消毒池合建，改善了水力条件，减小了水头损失，并有效节省了用地面积，降低了工程造价。
6 工程投资分析
本工程总投资为8 604．96万元，其中工程直接费为6 410．26万元；污水处理厂总运行成本为1．66元／m3，其中经营成本为1．30 元／m3。
7 结论
无锡市硕放污水处理厂二期工程已建设完成，目前正在调试运行当中，出水水质稳定达到一级A标准。相对于传统工艺而言，MBR工艺拥有更加高效稳定的处理效果，在污水处理工程中将得到日益广泛的应用。
参考文献：
[1] 王阿华．城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨[J]．中国给水排水，2010，26(2)：19–22．
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