石獅市某污水處理廠Carrousel2000型氧化溝與MSBR工藝實踐比對

劉春輝

（皇寶（福建）環(huán)保工程投資有限公司福建石獅362700）

石獅市某污水處理廠Carrousel2000型氧化溝與MSBR工藝實踐比對

劉春輝

（皇寶（福建）環(huán)保工程投資有限公司福建石獅362700）

石獅市某污水處理廠原Carrousel2000氧化溝處理工藝，由于當初的設(shè)計能力無法滿足該市發(fā)展和不斷增長的污水水量的現(xiàn)實處理要求，遂對現(xiàn)有工藝進行提標改造，并建設(shè)擴建工程，其采用MSBR工藝。處理水量由5萬噸/日提高至10萬噸/日，提標改造后的CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP平均處理率達到90.6%、97.7%、95.3%、99.7%、75.7%、92.5%，出水水質(zhì)由《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準提高到了一級A標準。

污水處理工藝；MSBR；工藝技術(shù)改造

引言

1 廢水來源及水量水質(zhì)

1.1 廢水來源及特征

石獅市某污水處理廠位于位于寶蓋鎮(zhèn)塘頭村和蚶江鎮(zhèn)水頭村交界處，服務范圍主要是市區(qū)寶蓋鎮(zhèn)、靈秀鎮(zhèn)、湖濱街道、鳳里街道等，污水成分主要為城市生活污水，以及少量工業(yè)廢水。

1.2 水量水質(zhì)及出水指標

石獅市某污水處理廠于2008年3月竣工投入運行，原有設(shè)計選擇Carrousel2000氧化溝工藝，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，污水處理能力為5萬噸/d。原設(shè)計進水水質(zhì)如表1：

隨著工業(yè)化、城市化進程的加快，城市污水處理廠建設(shè)數(shù)量和規(guī)模不斷增加，根據(jù)住建部發(fā)布的《2015年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計公報》公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2015年12月，全國城市共建有污水處理廠1943座，城市污水處理廠的處理能力達到1.4億m3/d，城市污水處理率91.9%，比上年增加了1.72個百分點，其中污水處理廠集中處理率為87.97%，比上年增加了2.03個百分點。石獅市某污水處理廠2007年5月基本完成工程建設(shè)并投入試運行階段，2008年3月通過環(huán)保竣工驗收并正式投入運行，設(shè)計處理能力為5萬噸/d，工藝采用Carrousel2000氧化溝法，主要去處污水中的碳污染物和懸浮物。自運行以來，一直嚴格按照設(shè)計標準和要求，確保出水水質(zhì)達標排放。至2010年，石獅市中心區(qū)的污水量將達到15萬m3/d，現(xiàn)有的處理規(guī)模不能滿足城市發(fā)展的現(xiàn)實需要。擴建工程自2009年4月開工建設(shè)，2010年5年建成并投入試運行，工藝采用MSBR工藝，經(jīng)調(diào)試，處理水量達到10萬噸/d，出水水質(zhì)穩(wěn)定排放達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準限值要求，尾水作為再生水源經(jīng)泵站引入東溝和龜湖溪作為景觀用水，取得了良好的經(jīng)濟收益和環(huán)境效益。

表1 原設(shè)計進水水質(zhì)mg/L

原設(shè)計出水水質(zhì)指標：BOD5≤20mg/L、CODcr≤60mg/L、SS≤20mg/L、NH3-N≤8（15）mg/L、TP≤1.0mg/L；

提標改造后實際出水水質(zhì)月均值：BOD5＝6.7mg/L、COD＝14mg/L、SS＝5.4mg/L、NH3-N＝0.6mg/L、TP＝0.35mg/L

2 工藝流程對比

2.1 改造前污水處理工藝

石獅市某污水處理廠一期工程采用的是Carrousel2000氧化溝工藝，城市污水經(jīng)廠外污水中途泵站提升壓力進入污水處理廠，經(jīng)過電磁流量計計量，進入細隔柵和沉砂池，沉砂池的出水自流進入?yún)捬醭兀ㄉ镞x擇器），污水經(jīng)過選擇器后自流進入位于氧化溝前端的兼氧區(qū)，然后流入氧化溝好氧區(qū)。氧化溝出水進入配水井分配到二沉池，泥水分離后，尾水經(jīng)消毒計量排放。剩余污泥采用一體式帶式壓濾機進行處理，干泥與隔柵、沉砂池截留的干渣一并送石獅市生活垃圾處理場填埋處理（見圖1）。

圖1 石獅市某污水處理廠擴建前污水處理工藝

Carrousel2000氧化溝工藝作為改良的氧化溝系統(tǒng)，具有內(nèi)部前置反消化功能區(qū)，借助于螺旋槳將混合液循環(huán)至前置的反硝化區(qū)，在反硝化菌的作用下，污水中的有機物和亞硝酸鹽進行反硝化，同時采用延時曝氣硝化效果良好，有效解決了傳統(tǒng)氧化溝脫氮能力不足的難題。

但Carrousel2000氧化溝工藝在運行過程中也存在一些亟待解決的問題[1]：（1）污泥膨脹。當廢水中的碳水化合物含量較高時，N、P含量不均衡，pH值偏低，氧化溝中的污泥負荷過高時，污水中的細菌會吸取大量的營養(yǎng)物質(zhì)，代謝速度較慢，會積貯大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥表面的附著水大大增加，形成了污泥膨脹。（2）除磷脫氮。氧化溝如果在運行過程中充氧過多，處理系統(tǒng)便只停留在硝化階段，使得出水的硝酸鹽氮濃度偏高，不利于聚磷菌以及其他好氧菌的競爭生長，使其失去了生長優(yōu)勢，導致出水水質(zhì)中的總磷指標不穩(wěn)定。（3）污泥上浮。氧化溝工藝中的污泥在二沉池中的停留時間若控制不準，容易使腐化污泥上浮。曝氣時間過久，二沉池易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮氣使污泥上浮；此外，廢水中過高的含油量也會減小泥質(zhì)密度，污泥挾油上浮[2]。（4）流速不均勻及污泥沉積。Carrousel2000氧化溝工藝需要充分的曝氣或機械推力輔助其完成工藝流程，但若曝氣不足或機械推力不足，且水速偏低時，會產(chǎn)生大量的污泥沉積溝底，會降低氧化溝的有效容積，降低處理效果，也會影響污水的出水水質(zhì)。

2.2 改造后污水處理工藝

圖2 石獅市某污水處理廠擴建后污水處理、污泥處置總體工藝流程

（1）生化處理工藝選擇。本擴建項目為5萬m3/d規(guī)模的污水全部回用，由于深度處理工藝對氮、磷去除效果不佳，擴建后的工藝在前部二級生化處理段加強脫氮除磷。考慮到本項目污水處理后全部回用，采取MSBR工藝后，MSBR池集曝氣、沉淀、排水于一池，不需要污泥回流設(shè)備及構(gòu)筑物數(shù)量較少，占地面積小，運行也較靈活，供氧采用微孔管式曝氣進行鼓風曝氣。（2）沉砂池選型。MSBR工藝省卻了初沉池，因此，主要污水處理構(gòu)筑物為MSBR工藝和沉砂池，選擇曝氣沉砂池。（3）消毒工藝。石獅市某污水處理廠擴建工程選擇MSBR工藝，采用次氯酸鈉溶液投加，不僅可以有效滅殺細菌、病毒以及其他致病體，還可以維持回用水中一定濃度的余氯，保證了回用水輸送至用水點時仍保持潔凈狀態(tài)，該消毒技術(shù)無污染，有效氯成分的高效率殺菌，投加增加的含鹽量對工藝影響很小，后期運行安全、可靠，運行維護簡單，能夠維持回用水中的有效余氯。經(jīng)過濾布濾池處理后的污水采用次氯酸鈉溶液消毒，確保回用管末端余氯濃度符合再生水標準要求后再通過紫外消毒，進一步去除污水中的細菌，確保污水出水水質(zhì)達標排放。（4）污泥處理工藝。石獅市某污水處理廠處理對象主要是城市生活污水，產(chǎn)生的污泥為二級污水處理廠的剩余污泥，近期污泥不進行消化處理，直接濃縮、脫水，采用帶式一體化濃縮壓濾機，并配套絮凝劑投配裝置、污泥進料泵、污泥輸送機等輔助設(shè)施。具體的處理工藝為：

剩余污泥及初沉污泥→儲泥池→污泥濃縮、脫水一體機脫水→外運

目前，對于污泥的最終處置，焚燒是徹底解決解決污水廠污泥出路的較好方法，但能耗方面消耗較大，由此產(chǎn)生的污泥委托第三方建材公司進行處置。

2.3 MSBR處理流程

圖3 MSBR系統(tǒng)流程示意圖

進廠污水經(jīng)預處理工序后直接進入MSBR反應池的厭氧池與缺氧池（一）的回流污泥混合，富含磷污泥在厭氧池進行釋磷反應后進入缺氧池（二），缺氧池（二）主要用于強化整個系統(tǒng)的反硝化效果，由主曝氣池至缺氧池（二）的回流系統(tǒng)提供硝態(tài)氮。缺氧池（二）出水進入主曝氣池經(jīng)曝氣反應后再進入序批池I或序批池II。如果序批池I作為沉淀池出水，則序批池II首先進行缺氧反應，再進行好氧反應，或交替進行缺氧、好氧反應。在缺氧、好氧反應階段或預沉階段，序批池的混合液通過回流泵回流到泥水分離池，分離池上清液進入主曝氣池，沉淀污泥進入缺氧池（一），經(jīng)缺氧反硝化脫氮后提升進入?yún)捬醭嘏c進廠污水混合釋磷，依次循環(huán)。

表2 各時段持續(xù)時間min

單元6至單元5的回流用于強化整個系統(tǒng)的反硝化效率，根據(jù)要求的反硝化效率的高低，可通過變速調(diào)節(jié)回流泵來改變系統(tǒng)的回流量。MSBR將一個運轉(zhuǎn)周期分為6個時段，由3個時段組成一個半周期。在兩個相鄰的半周期內(nèi)，除序批池的運轉(zhuǎn)方式不同外，其余各單元的運轉(zhuǎn)方式完全一樣。其中時段1、2、3為第一個半周期，時段4、5、6為第二個半周期。原污水由MSBR的單元4進入，在各個時段內(nèi)的流向見表3。第一個半周期內(nèi)，單元7起的是沉淀池的作用，而在第二個半周期內(nèi)單元1在起沉淀池的作用。

表3 MSBR系統(tǒng)污水流向

2.4 改造后的處理效果

石獅市某污水處理廠的污水處理工藝擴建后經(jīng)過2010年4月23日-25日的驗收監(jiān)測，結(jié)果表明，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，排水穩(wěn)定達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準，處理水量由5萬噸/d擴大到目前的10萬噸/d。

表4 設(shè)施去除率統(tǒng)計表mg/L

在驗收監(jiān)測的工況條件下，該擴建項目主要污染物指標濃度的平均去除率：SS為95.3%，COD為90.6%，BOD5為97.7%，氨氮為99.7%，總磷為92.5%，總氮為75.7%，動植物油為96.7%。

結(jié)語

綜上，石獅市某城市污水處理廠原采用Carrousel2000氧化溝法工藝，運行多年已經(jīng)無法滿足日益增長的污水處理需求，以及環(huán)境發(fā)展的環(huán)境保護對污水深度去除氮和磷的要求，達不到現(xiàn)有的城鎮(zhèn)污水廠排放要求，改造后采用MSBR工藝，污水經(jīng)專門的污水管網(wǎng)收集并輸送到該污水處理設(shè)施處理，處理后的尾水目前作為再生水源，經(jīng)泵站引入龜湖溪和東溝作為景觀用水，實現(xiàn)了中水回收利用。后期，在實際運行中需要根據(jù)實際情況及時做好調(diào)試和改進，實踐證明，改進后的系統(tǒng)運行穩(wěn)定且排水濃度穩(wěn)定達標，污水廠的廢水處理類型和處理規(guī)模得到了極大的提高。每天產(chǎn)生的污泥，由泵提至污泥池進行濃縮，經(jīng)脫水機房脫水后轉(zhuǎn)至建材公司進行綜合利用處置，取得了良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，同時也可以為其他污水處理行業(yè)提供經(jīng)驗借鑒。

[1]鄭晨，龍盼.卡魯塞爾2000氧化溝工藝概述[J]金田，2013（3）：334

[2]劉長榮，常建一.卡魯塞爾氧化溝的脫氮除磷工藝設(shè)計[J]中國給水排水，2002（1）：67-70

劉春輝（1980.4-），男，本科，漢族，福建順昌人，中級職稱，主要從事市政污水處理廠運營管理和污泥處置研究。