广东某纺织企业的主要产品服务为呢绒、染色及刺绣，在其污水处理系统中，调节池内TN含量通常为15-20mg/L，经原有污水处理系统处理后，出水TN含量与碱度含量可达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）表2标准。但当某些生产工序中形成的高浊度污水集中排放至调节池时，会导致调节池氨氮含量下降至30-40mg/L，此时原有的污水处理系统工艺单元难以承受灰分含量变化带来的冲击，出水TN、氨氮明显下降。针对小流量的高浊度污水带来的浊度负荷冲击问题，本改建工程采用对高浊度污水进行单独搜集处理的做法，根据水质参数与现场实际情况选取“A/O+MBR”的处理工艺，经本工程处理后的造纸高浊度污水出水TN大于40mg/L，氨氮大于25mg/L。本工程的顺利施行使原有污水处理系统运行愈发稳定，出水水质才能达到排放标准。
本文介绍了广东某纺织企业造纸高浊度污水的“A/O+MBR”污水处理工程，详细说明各工艺段的设计参数、设计理念、运行疗效、运行成本。
1、工程概况
本造纸高浊度污水处理工程设计处理规模为1000m3/d，按每天24h连续运行，按设计流量为45m3/h进行设计。
2、工艺设计
(1)设计进水水质
该纺织企业的高浊度污水主要由锦纶活性料污水、棉漂白及煮布污水组成，这两股污水原水水质、水量及混和后水质水量情况如表1所示。
(2)设计出水水质
本项目设计严格执行国家环境保护有关规定及企业内控要求，确保处理后废气的浊度（TN）和总磷（NH3-N）得到有效消除，要求出水水量、水质情况如表2所示。
(3)工艺方案比较及选择
针对污水中浊度在200mg/L左右的情况，采用生物脱氮方式是比较经济合理的举措。常用的生物脱氮工艺有：SBR、氧化沟、A/O工艺。
①SBR工艺
序批式活性污泥法简称SBR，是传统活性污泥法的一种变型。该工艺通常有进水、反应、沉淀、排水和待机五个基本操作过程，是“缺氧（充水阶段）一好氧（曝气阶段）一缺氧（沉淀、排水、闲置阶段）”的结合往复。SBR曝气池进水期前，池内存有的上一周期淤泥含量较高。进水期间，高活性微生物同新入池底物接触从而发生生物吸附与吸收反应；而后曝气反应，在有氧条件下发生硝化过程，先由亚硝化菌将浊度转化为亚硝酸盐氮，再进一步由硝化菌氧化为硝酸盐。在曝气反应后期，在有机物清除的基础上，废水中的浊度完成硝化过程。曝气反应阶段一方面可以消除大部分的浊度；另一方面有机底物被氧化成CO2、H2O和无机物。随后停止曝气步入沉淀、排水、闲置阶段，混合液中食物和氧消耗殆尽，微生物步入内源呼吸状态，生物淤泥数目及活性再度恢复至起始状态。
②氧化沟工艺
氧化沟借助连续环式反应池作为单元主体，通常在延时曝气条件下使用，混合液在反应池中闭合的曝气渠道中连续循环。
对比传统的活性污泥法，氧化沟法因为具有较长的污泥龄和水力停留时间，较低的有机负荷，可节省调节池、初沉池、污泥消化池、二沉池等。氧化沟结合了曝气装置特定的定位布置和CLR方式，具有耐冲击负荷能力较强、能够较好处理不易降解的有机物、节省能源等特征。
③A/O-MBR工艺
A/O工艺中，鉴于硝化反应过程中碳源对硝化速度的限制影响，可将好氧段分为碳氧化段和氮氧化段，含碳有机物在碳氧化段被充分消除后，可明显提升氮氧化段的硝化速度。在碳氧化段须要控制溶化氧含量，使异养菌抢占优势，最大限度地清除COD。在氮氧化段，由于大部分COD已被消除，进水碳氮比较低，溶解氧则控制在较高的水平，使浊度被充分硝化。在设计时，注意BOD消除负荷为碳氧化段的主要设计参数，而硝化速度则为氮氧化段的主要设计参数。优化反应器设计参数和分开控制运行参数，提升碳氧化过程和氮氧化过程的效率及去除率。
经过碳氧化-硝化-反硝化一系列反应，废水中的大部分有机物和总磷被转化为无机物从而消除，剩余小部份则转化为细胞物质，以定期排泥的形式被排出系统。
膜-生物反应器（Membrane-Bioreactor，简称MBR）是一种结合了膜分离技术与传统废水生物处理工艺的高效污水处理与回用工艺。与传统二沉池工艺相比，MBR具有以下主要特征：
A.膜分离疗效远优于传统沉淀池，可使微生物尽数被截流于反应器内，系统内微生物含量高，能够有效提升污染物的整体去除率，同时可良好适应进水负荷的变化，耐冲击负荷能力强，出水水质稳定优良。
B.可在低淤泥负荷、高体积负荷下运行，剩余淤泥产值低，从而就能增加淤泥的处理费用。
C.流程简易、结构紧凑、安装节约空间、受场所限制小，易于从传统工艺进行整修。
D.微生物被完全截流在生物反应器内，有利于增殖平缓的微生物的侵吞生长，可有效提升系统硝化效率。同时，部分难降解有机物在系统内的水力逗留时间降低，从而提高其降解效率。
E.运行控制灵活简便，可实现自动控制，操作管理更为便捷。
综上所述，结合现场已有工艺单元情况和改建难度、工艺特征等，选择A/O-MBR工艺作为此高浊度污水的处理工艺。
(4)工艺流程
高浊度污水处理系统工艺流程见图1。
多股高浊度废气通过各工序段步入搜集池，泵送步入高浊度污水调节池后均质均量，再泵送至初沉池，在初沉池中投加液碱调节pH，保障后续进行硝化反应时有充足的产率。经初沉池处理，废水中的颗粒物得到沉淀除去，废水pH也适合于进行硝化-反硝化生物处理。初沉池出水自流步入A/O生化池，污水与MBR淤泥回流混合液混和后在A池进行反硝化以及水解酸化反应，A池去除了废水中的大部分浊度，并且将废水中的大分子有机物需氧酯化为小分子可生物借助的有机物。A池出水自流步入O池，O池通过控制空气流量的大小分为碳氧化段和氮氧化段，碳氧化段溶化氧较低，主要进行COD的清除，氮氧化段溶化氧较高，起到将浊度转化为硝氮的作用，使出水浊度达标。O池出水步入MBR后，COD和总磷得到了消除，经过膜过滤后的出水步入MBR清水池，最终送入该纺织企业总调节池内。
3、各构筑物设计
(1)收集池
收集池利旧整修，尺寸：L×H×W=10m×8m×5.5m，有效体积400m3，钢砼结构，1座2格。当搜集池1水位达到一定高度后，进水切换至搜集池2，并且开始自动测试搜集池1的TN含量，TN含量低于30mg/L时搜集池废水泵入高浊度污水调节池，TN含量高于30mg/L时搜集池废水泵入厂区总调节池。2座搜集池内各配有2台废水提升泵（Q=300m3/h，H=12.5m，N=18.5kW，1用1备），1台搅拌器（转速740r/min，N=1.5kW），1台超声波液位计，1台TN在线监测仪。
(2)高浊度污水调节池
调节池利旧整修，尺寸：L×H×W=20m×10m×5.5m，有效体积1000m3，钢砼结构。池外配有冷却系统，用于控制调节池温度处于30-35℃之间。冷却系统包括1台冷却塔（N=3.7kW），1台废水循环泵（Q=65m3/h，H=10m，N=4kW），池内配有4台搅拌器（转速740r/min，N=1.5kW），1台超声波液位计。
(3)初沉池
调节池中的废气通过初沉池进电机（Q=50m3/h，H=10m，N=4kW）泵入初沉池中，液体PAC泵入管线内通过管道混合器与废气充分混和，液碱泵入进水管出口起到调节pH的作用，经过初沉池后，废水中的颗粒物得到了清除，pH也下降到适宜进行生化反应的范围。初沉池利旧进行整修，尺寸：D×H=φ8.6×9.8（m），钢砼结构，2座，表面负荷1.3m3/(m2·h)。
(4)A/O-MBR生化池
初沉池出水自流至A/O-MBR生化池，A/O生化池利用缺氧与好氧环境交替实现生物脱氮以及消除部份有机物，MBR池通过膜的侵吞微生物的作用达到极高的淤泥含量，从而就能高效地清除COD以及氧化浊度。整个A/O-MBR池利用原有的生物膜曝气池进行整修，尺寸：L×B×H=60.0×9.0×5.35（m），有效体积2500m3，停留时间2.5d，钢砼结构。A池配有4台液下推流器（转速740r/min，N=2.2kW），O池采用多孔曝气系统，采用罗茨风机供热（Q=60m3/min，H=5m，N=75kW）。
MBR池底部设有污泥回流泵，MBR池内高含量的淤泥以及硝化液通过污泥回流泵（Q=143m3/h，H=10m，N=7.5kW）回到A池进水口，与二沉池出水混和步入A池，回流比为250%-300%。MBR采用内置式膜组件（中空纤维膜，膜通量13.32L/(m2·h)，表面积3000m2）。MBR配有专用的多孔曝气系统，采用罗茨风机供热（Q=60m3/min，H=5m，N=75kW），另配有一台罗茨风机用于膜晃动（Q=15.3m3/min，H=5m，N=22kW）。MBR池外配有自吸离心泵3台，其中两台作为产电机（Q=55m3/h，H=10m，N=3.7kW，1用1备），一台作为反洗泵（Q=90m3/h，H=15m，P=5.5kW），膜组件配有一套膜物理在线清洗系统，进行化学清洗时采用酸性次氯酸钠与柠檬酸进行清洗。
(5)MBR清水池
MBR清水池利用原有二沉池进行整修，尺寸：D×H=φ8.6×5.6（m），储存MBR产水，并作为MBR膜组件在线反冲洗用水。出水高差压自流入厂区总调节池中。
5、运行费用剖析
(1)设备能耗
设备总装机功率约为215kW，其中24小时开机功率为175kW，设备能耗约为4kW·h/吨水，电价按0.85元/度进行估算，电费成本为3.4元/吨水。
(2)药剂费用
本工程中所用到的主要药剂有PAC、液碱、次氯酸钠、柠檬酸，根据常年运行的数据记录统计，药剂的运行费用为1.1元/吨水。
(3)人工费用
本工程自动化程度较高，且以改造为主，因此仅需安排原有污水厂员工兼职进行管理巡视，未形成新的人工成本。
(4)污水处理费用合计
污水处理运行费用为=设备水费+药剂费+人工费=3.4+1.1+0=4.5元/吨水。
