文章来源：《工业水处理》2024年第10期
第一作者：邓岳鹏
通讯作者：张锡辉
作者单位：清华大学深圳国际研究生院
合作单位：广东省广业装备制造集团有限公司
论文DOI：10.19965/j.cnki.iwt.2024-0092
论文引用：邓岳鹏，赵鹏，唐升引，等. OAAO-陶瓷膜MBR一体化工艺用于市政污水厂扩容工程[J]. 工业水处理，2024，44（10）：201-206.
为解决广东省鼎湖市某市政污水处理厂长期满负荷甚至超负荷运行的困境，本研究通过新建一套处理规模为20 000 m3/d的新型兼氧-微氧-微氧-好氧（OAAO）-陶瓷膜MBR一体化工艺，对原污水处理厂进行扩容升级。通过精准控制新建各处理单元的微生物反应环境（DO和ORP），实现微氧生物对有机污染物的高效处理。
1.通过对DO和ORP精准控制，实现高效污水处理及污泥减量；
2.使用催化陶瓷膜替代二沉池，节省占地且进一步提升出水水质；
3..系统运行高度智能化，大幅降低污水处理厂运维的人工成本。
广东省鼎湖市某市政污水处理厂原有AAO-反硝化滤池工艺的设计处理规模为20 000 m3/d，该厂已长期满负荷甚至超负荷运行近两年。如不及时对该污水厂的处理规模进行扩容升级，水厂出水将难以满足水质排放要求，甚至会影响到下游河流水体水质。
此外，由于土地资源有限，本项目仅有一处4 700平方米左右的不规则地块可供使用。
因此，需要开发一套精简高效的污水处理流程。微生物降解有机污染物的反应本质上是关于“氧元素”的反应。生物系统中的氧化还原电对的标准氧化还原电位（ORP）可反映其参与反应的竞争性/抑制性顺序。当识别出对应的电子受体和电子供体并创造适当条件时，微生物反应就能够自动进行且呈现逐级抑制的特征。
针对该污水处理厂现状，本研究提出了基于DO和ORP精准控制的新型兼氧-微氧-微氧-好氧（Oxic-Anoxic-Anaerobic-Oxic，OAAO）-陶瓷膜MBR一体化工艺。
本工艺通过实时监测装置内各功能区的DO和ORP，通过控制曝气量为各分区创造合适DO及ORP环境来调控各工艺段微生物对有机污染物降解，由此实现对各功能区生化反应数字化及脱氮除磷过程的精准控制。
具体而言，在兼氧区控制DO＝0.5~1.0 mg/L，ORP＝50~150 mV；在微氧I区控制DO＝0.2~0.5 mg/L，ORP＝-100~50 mV；在微氧II区控制DO≤0.2 mg/L，ORP＝-300~-100 mV；在好氧区控制DO＝2~4 mg/L，ORP≥100 mV。
此外，用兼具净化与分离作用的新型催化纳米陶瓷膜组件替代二沉池，将“串级”处理升级为“并级”处理，进一步缩减了污水处理工序。在本项目启动完成且运行稳定后，分别于2022年10月（代表秋季处理情况），2023年1月（代表冬季处理情况），2023年3月（代表春季处理情况）及2023年7月（代表夏季处理情况）对OAAO-陶瓷膜MBR一体化工艺各处理段的进出水COD，TN，NH4+-N及TP进行连续监测。
结果表明，一体化工艺出水COD和NH4+-N指标稳定达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中Ⅳ类水标准，TN和TP可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。在投资与运行成本方面，本项目总投资4061万元，运行期间单位处理成本0.42元/t，占地4 713.4 m2。
相较原有的AAO-反硝化滤池工艺节省了43.8%的总投资，19.23%的运行成本和约66%的占地面积，干污泥日产量由6 t大幅降低至1.5 t，可为未来污水厂升级改造或者扩容拓建提供一种科学、低碳的工艺选择。
第一作者：邓岳鹏，清华大学深圳国际研究生院2023级博士生，导师为张锡辉教授。主要从事基于陶瓷膜的污水处理相关研究，联系邮箱：dyp23@mails.tsinghua.edu.cn。
通讯作者：张锡辉，博士，清华大学深圳国际研究生院教授，博士生导师。主要从事陶瓷膜过滤水处理技术及产业化应用，水环境修复技术和理论研究。主持和参与国家自然科学基金重点项目、国家科技攻关、国家科技重大专项、国家863高技术发展项目和国际合作等高水平研究项目。发表论文300余篇，出版著作8部，获国家发明专利授权多项。联系邮箱：zhangxh@sz.tsinghua.edu.cn。
（来源：《工业水处理》2024年第10期）
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