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，由于當初的設計能力無法滿足該市發展和不斷增長的污水水量的現實處理要求，遂對現有工藝進行提標改造，并建設擴建工程，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%，出水水質由《城鎮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；工藝技術改造

引言

1 廢水來源及水量水質

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塘頭村和蚶江鎮水頭村交界處，服務范圍主要是市區寶蓋鎮、靈秀鎮、湖濱街道、鳳里街道等，污水成分主要為城市生活污水，以及少量工業廢水。

1.2 水量水質及出水指標

石獅市某污水處理廠于2008年3月竣工投入運行，原有設計選擇Carrousel2000氧化溝工藝，出水水質滿足《城鎮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。原設計進水水質如表1：

隨著工業化、城市化進程的加快，城市污水處理廠建設數量和規模不斷增加，根據住建部發布的《2015年城鄉建設統計公報》公布的數據顯示，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并投入試運行階段，2008年3月通過環保竣工驗收并正式投入運行，設計處理能力為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，一直嚴格按照設計標準和要求，確保出水水質達標排放。至2010年，石獅市中心區的污水量將達到15萬m3/d，現有的處理規模不能滿足城市發展的現實需要。擴建工程自2009年4月開工建設，2010年5年建成并投入試運行，工藝采用MSBR工藝，經調試，處理水量達到10萬噸/d，出水水質穩定排放達到了《城鎮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泵站引入東溝和龜湖溪作為景觀用水，取得了良好的經濟收益和環境效益。

表1 原設計進水水質mg/L

原設計出水水質指標：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，城市污水經廠外污水中途泵站提升壓力進入污水處理廠，經過電磁流量計計量，進入細隔柵和沉砂池，沉砂池的出水自流進入厭氧池（生物選擇器），污水經過選擇器后自流進入位于氧化溝前端的兼氧區，然后流入氧化溝好氧區。氧化溝出水進入配水井分配到二沉池，泥水分離后，尾水經消毒計量排放。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，具有內部前置反消化功能區，借助于螺旋槳將混合液循環至前置的反硝化區，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物質，代謝速度較慢，會積貯大量高粘性的多糖類物質，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，使其失去了生長優勢，導致出水水質中的總磷指標不穩定。（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，二沉池易發生反硝化作用，產生氮氣使污泥上浮；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。

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，不需要污泥回流設備及構筑物數量較少，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，該消毒技術無污染，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系統流程示意圖

進廠污水經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的反硝化效果，由主曝氣池至缺氧池（二）的回流系統提供硝態氮。缺氧池（二）出水進入主曝氣池經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），經缺氧反硝化脫氮后提升進入厭氧池與進廠污水混合釋磷，依次循環。

表2 各時段持續時間min

單元6至單元5的回流用于強化整個系統的反硝化效率，根據要求的反硝化效率的高低，可通過變速調節回流泵來改變系統的回流量。MSBR將一個運轉周期分為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，除序批池的運轉方式不同外，其余各單元的運轉方式完全一樣。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，在各個時段內的流向見表3。第一個半周期內，單元7起的是沉淀池的作用，而在第二個半周期內單元1在起沉淀池的作用。

表3 MSBR系統污水流向

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過2010年4月23日-25日的驗收監測，結果表明，整個系統運行穩定，排水穩定達到了《城鎮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 設施去除率統計表mg/L

在驗收監測的工況條件下，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，運行多年已經無法滿足日益增長的污水處理需求，以及環境發展的環境保護對污水深度去除氮和磷的要求，達不到現有的城鎮污水廠排放要求，改造后采用MSBR工藝，污水經專門的污水管網收集并輸送到該污水處理設施處理，處理后的尾水目前作為再生水源，經泵站引入龜湖溪和東溝作為景觀用水，實現了中水回收利用。后期，在實際運行中需要根據實際情況及時做好調試和改進，實踐證明，改進后的系統運行穩定且排水濃度穩定達標，污水廠的廢水處理類型和處理規模得到了極大的提高。每天產生的污泥，由泵提至污泥池進行濃縮，經脫水機房脫水后轉至建材公司進行綜合利用處置，取得了良好的經濟效益、社會效益和環境效益，同時也可以為其他污水處理行業提供經驗借鑒。

[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。