一体式A<sup>2</sup>O-MBR系统处理高速公路服务区污水的研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0242

摘要/Abstract

摘要：

为解决高速公路服务区污水中污染物浓度高、处理设施普遍存在效能低下等问题，采用一体式A²O-MBR反应器处理该目标污水。在反应器启动成功的基础上，研究了不同溶解氧（DO）、硝化液回流比和C/N下A²O-MBR工艺对污染物的去除性能。结果表明，在控制DO为4 mg/L，硝化液回流比为300%，C/N为6时，A²O-MBR获得了最佳污染物去除效果，A²O-MBR工艺的COD、BOD₅和TP去除率分别为90.57%、93.75%和93.00%。反应器稳定运行时，出水NH₄ ⁺-N和SS分别为4.2 mg/L和4.5 mg/L，出水指标均达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2020）中冲厕、车辆冲洗的要求。一体式A²O-MBR在一定程度上可以降低膜组件的污染程度，从而降低系统的维护运行成本，可为高速公路服务区污水处理实际工程改造提供参考。

关键词: A²O-MBR工艺, 生物脱氮, 服务区污水, 污染物, 水质标准

Abstract:

In order to solve the problems of high pollutant concentration and low treatment efficiency of sewage in expressway service area, an integrated A²O-MBR reactor was used to treat the target sewage. On the basis of successful start-up of the reactor, the pollutant removal performances of A²O-MBR process under the influence of different DO, nitrification reflux ratio and C/N were studied. The results showed that A²O-MBR could obtain the best pollutant removal effect under the condition of DO mass concentration of 4 mg/L, nitrification reflux ratio of 300% and C/N of 6. The removal rates of COD, BOD₅ and TP were about 90.57%, 93.75% and 93.00%. When the reactor was stable,the effluent mass concentrations of NH₄ ⁺-N and SS were about 4.2 mg/L and 4.5 mg/L, respectively. The effluent indicators all met the requirements of flushing and vehicle flushing in the Reuse of Urban Recycling Water-Water Quality Standard for Urban Miscellaneous Use(GB/T 18920-2020). The integrated A²O-MBR could reduce the pollution degree of membrane components, thus reducing the maintenance and operation cost of the system, and could provide a reference for the actual engineering transformation of sewage treatment in the service area of highways.

Key words: A²O-MBR technology, biological nitrogen removal, service area sewage, contaminant, water quality standard

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2024/V44/I4/170

图/表 10

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时间	COD	BOD₅	NH₄ ⁺-N	SS	TP
第1~5天	250~256	142~150	50~52	75~80	4~5
第6~10天	299~310	159~163	90~101	95~104	7~8
第11~15天	346~359	178~183	90~101	95~104	10~11
第16~20天	394~412	245~252	90~101	95~104	10~11
第21~25天	394~412	197~200	149~150	120~126	8~9
第26~30天	346~359	250~256	90~101	113~115	7~8
第31~35天	394~412	250~256	90~101	120~126	7~8

时间	COD	BOD₅	NH₄ ⁺-N	SS	TP
第1~5天	250~256	142~150	50~52	75~80	4~5
第6~10天	299~310	159~163	90~101	95~104	7~8
第11~15天	346~359	178~183	90~101	95~104	10~11
第16~20天	394~412	245~252	90~101	95~104	10~11
第21~25天	394~412	197~200	149~150	120~126	8~9
第26~30天	346~359	250~256	90~101	113~115	7~8
第31~35天	394~412	250~256	90~101	120~126	7~8

水质指标	BOD₅	COD	NH₄ ⁺-N	SS	TP
进水水质	80~250	250~400	50~150	30~150	5~10
回用水标准	10		5	10

水质指标	BOD₅	COD	NH₄ ⁺-N	SS	TP
进水水质	80~250	250~400	50~150	30~150	5~10
回用水标准	10		5	10

药剂	质量浓度
CH₃COONa	0.320~0.450
KH₂PO₄	0.022~0.035
CaCl₂	0.008~0.010
渣土（SiO₂、CaCO₃等）	0.100~0.150
NH₄Cl	0.190~0.380
NaHCO₃	0.800~1.000
MgSO₄·7H₂O	0.018~0.020

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项目		A²O	MBR	一体式A²O-MBR
污染物去除效果	深度处理单元工艺流程	A²O+二沉池+高效沉淀池+滤布滤池	A²O生化池+MBR膜池+混凝沉淀+过滤	A²O生化池（含好氧-MBR膜池）+混凝沉淀+过滤
	污染物去除性能	脱氮除磷效果好，出水可达标排放，具有耐冲击负荷能力	出水优于设计水质，具有较强的耐冲击负荷能力	出水水质良好，脱氮除磷效果好，可以大大减少后续处理工艺的负荷
	出水再利用	出水指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准	出水指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准	出水指标达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2020）中要求，可资源化利用
设备更新及检修维护		A²O设备供应商多，检修维护方便	系统维护较复杂，需膜组件清洗和更换	其设备供应商多，检修维护方便。好氧-MBR池中处理负荷降低，降低了膜组件污染程度，减少了膜组件清洗和更换频率
投资成本分析	占地面积	较大	比A²O稍小	一体式工艺减少占地面积并简化工艺，降低构筑物搭建成本
	设备采购	A²O设备供应商多，购买成本相对较低	工艺中有膜组件，购买成本相对于A²O较高	虽然膜组件和聚氨酯购买成本增加，但工艺除污效果好，可减少沉砂池、二沉池等的使用，间接减少设备采购成本
	安装成本	设备集中布置，易于安装和维护	工艺简单，安装方便，该成本较A²O低	膜组件置于好氧池中，聚氨酯海绵填料置于缺氧池、厌氧池中，安装方便

项目	A²O	MBR	一体式A²O-MBR
土建投资及安装^〔24-25〕/万元	167.42	152.47	167.91
设备采购/万元	90.83	159.84	201.68
其他费用^〔24-25〕/万元	63.48	76.65	81.84
总投资费/万元	321.73	388.96	452.43
运维成本^〔24-25〕/（万元·a^-1）	37.32	55.42	45.35
单位电耗/（kW·h·m^-3）	0.30	0.67	0.855
电价/（元·kW^-1·h^-1）	0.81	0.81	0.81
年耗电费/（万元·a^-1）	2.66	5.94	7.58
吨水投资^〔24-25〕/（万元·t^-1）	0.74	1.02	1.23

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