生活污水高标准应急处理改良型SBR工艺
1、工程概况
为保持良好的城市区域水生态环境，黑臭水体的治理及消除成为城市水体环境整治的重要环节。由于广东某城市人口密集度高，生活污水排放量大，城市受纳水体（河涌、湖泊）的自净能力远远低于其所接纳的生活污水污染负荷，水质极易长期保持黑臭状态，影响城市水体生态景观。因此，生活污水的有效达标处理显得尤其重要。然而，当前该城市配套污水管网的输送能力与污水厂的处理能力低于城市的实际需求，新建管网及污水厂存在滞后问题，使得城市生活污水的旁路应急处理需求剧增，并强调应急处理技术具有建设投产快、处理标准高、运行成本低等特点。基于此，以一体化改良型SBR工艺为基础，本文设计了一套处理规模为20000m3/天生活污水应急处理工程，并通过近5个月的工程运行来验证该工艺技术用于高标准应急处理城镇污水达到国家《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）IV类标准（除TN外）的可行性，为后期城市区域生活污水的应急处理提供新的技术支撑和工程案例参考。该项目的设计进出水水质如表1所示。
2、工艺流程
本工程项目采用“格栅+提升泵井+改良SBR反应器+滤布滤池”的工艺流程，如图1所示。市政管网中的生活污水经过格栅去除较大悬浮物后，通过提升泵井缓冲后抽至改良SBR反应器中进行处理，并在生化反应后投加少量混凝剂，实现污水中COD、氨氮、TP的同步去除。经SBR反应器出水进入滤布滤池以去除污水中残留的SS，确保出水水质达到国家GB3838－2002IV类标准（除TN外）。处理出水再经由消毒后，经由外排池作为河涌补给水。
3、工艺构筑物、设备和参数
3.1 格栅和提升泵井
规格：格栅渠L×W×H=6.5m×1.0m×6m；提升泵井L×W×H=6.5m×3.2m×8.2m；地埋式钢筋混凝土水池，1座；HRT=4.5min。
主要配套设备：污水提升泵：Q=420m3/h，H=20m，N=45kW，材质铸铁，3台（2用1备），潜污泵，带自耦装置；机械细格栅：栅条净距10mm，渠宽×渠深=1.0m×6.0m，安装角度75°，1套。
3.2 改良SBR反应器
规格：Ø×H=18.33m×7.2m；一体化钢结构水池（利浦罐），5座；总容积：9495m3，总有效容积：8835m3；HRT=10.0h；污泥质量浓度：3000～4000mg/L，污泥龄为20天。
主要配套设备：生化曝气风机：Q=33m3/min，H=7m，N=55kW，6台（5用1冷备）；微孔曝气盘：Ø260，含安装件，氧利用率≥25%（水深6.5m），单个曝气盘通气量≥3m3/h，约3960套；生化出水泵：Q≥420m3/h，H≥6m，N=18.5kW，卧式离心泵，6台（4用2备）；生化排泥泵：Q=150m3/h，H=10m，N=7.5kW，卧式离心泵，6台（5用1冷备）。
运行方式：每座SBR反应器进水置换比为50%，每个运行周期包括了进水1h（进水流量Q=840m3/h），曝气2h，静置1h，滗水1h，使用反应浮桶泵进行滗水。
3.3 滤布滤池装置
规格：处理能力10000m3/天；成套装置，2座；驱动电机功率0.75kW；含反洗泵Q=50m3/h，H=10m，N=2.2kW，2台；电动阀6个，总功率合计约5.5kW；控制系统：2套。
3.4 清水池
规格：L×W×H=16.0m×6.0m×2.0m；一体化钢结构水池，1座；总容积：192m3；总有效容积：162m3；HRT=11.6min。
3.5 排放计量渠
规格：L×W×H=12.0m×1.0m×1.0m；钢结构水槽，1座。
主要配套设备：COD、氨氮、总磷、SS、pH在线监测装置；巴歇尔流量计：1套。
3.6 外排池
规格：L×W×H=4.0m×1.0m×2.0m；一体化钢结构水池，1座；总容积：8m3；总有效容积：6m3；主要配套设备：外排泵：Q=50m3/h，H=35m，N=11kW，材质铸铁，1台。3.7污泥罐
规格：Ø×H=3.2m×6.0m；一体化钢结构水池，4座；总容积：192m3；总有效容积：160m3。
主要配套设备：污泥进料泵：Q=45m3/h，H=1.2MPa，N=30kW，2台（1用1备）；污泥池搅拌机：N=5.5kW，4台；高压隔膜板框压滤机：过滤面积300m2，1套。
4、工程运行效果
本工程项目于2019年6月开始建设，建设耗时1.5个月，经调试后，于2019年8月竣工通过验收后按设计处理水量持续运营至今。由图2可知，整个工程项目在近5个月的运行过程中处理出水水质良好。在COD=200～800mg/L，ρ（氨氮）=15～55mg/L，ρ（TP）=4～14mg/L，ρ（SS）=50～400mg/L的进水水质条件下，出水COD稳定不超过30mg/L，氨氮基本不超过1.5mg/L（仅两次超标，事后排查分析原因是因为进水混合了工业废水，氨氮浓度短时间达到设计负荷的2～3倍），TP稳定低于0.3mg/L，SS稳定低于10mg/L，处理效果十分稳定，出水各项主要指标满足国家GB3838－2002IV类标准（除TN外），达到了预定的处理目标。该处理出水作为河涌的补给水，可有效改善城市内河涌水质质量，对消除和避免河涌黑臭具有重要的作用。
5、工程创新点与成本分析
1）建设投产速度快。本工程项目的建设时长仅为1.5个月，相比于一般的污水处理厂耗时更短，调试启动及投产速度快，处理效果稳定，适用于生活污水旁路应急处理。
2）浮桶泵滗水。由于水池为圆形，面积大，且每次需要排水为总水量的50%，如果采用常规滗水器，需要非标定制，价格高，且缺乏运行稳定性的保障，故对SBR出水进行改良，采用浮筒泵滗水的方式，滗水水泵加装了浮桶，改进后的滗水水泵持续随着液面下降而持续抽水，在运行稳定的情况下，出水SS低于20mg/L，后续经滤布滤池过滤，最终出水SS稳定小于10mg/L。
3）实现生化与化学同步除磷。在改良型SBR反应器中，通过控制SV30<15%和SVI值<100，投加少量PAC作为除磷剂，且控制反应器的溶解氧处于1.0mg/L左右来保证最大的除磷效果，实现了污水中TP的高效去除，保障后续处理出水TP稳定低于0.30mg/L。
4）运行成本分析。本项目的运行成本主要包括了设备电耗，提升水泵及风机电耗为每吨水0.2元，加药费用为每吨水0.1元，人工为每吨水0.1元，设备维修为每吨水0.1元，污泥处理及处置费用为每吨水0.3元，合计直接运行费用为每吨水0.8元。
6、结论
１）利用改良型SBR工艺可稳定实现生活污水的高标准处理，且具有建设投产速度快，占地少，运行成本低等优点，尤其适用于城市生活污水的旁路应急处理；
２）实际工程运行效果表明，基于改良型SBR反应器的生活污水应急处理工艺可使得处理出水COD、氨氮、TP和SS等主要指标稳定达到准地表IV类水质标准，处理后出水可用于河涌补给水，避免河涌黑臭，改善城市水环境质量。（来源：广州市华绿环保科技有限公司，华南理工大学环境与能源学院）