A2O-MBBR工藝用于城鎮(zhèn)污水處理廠提質(zhì)增效*

蒙力華，賈秀珍，莫金素，陸興芬，冷晴陽(yáng)，覃登攀

(百色學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣西 百色 533000)

城鎮(zhèn)生活污水處理問(wèn)題較為突出，尤其是城中村、老城區(qū)、舊城區(qū)等管網(wǎng)建設(shè)滯后的地方，是產(chǎn)生城市黑臭水體的主要原因之一。城鎮(zhèn)污水處理與當(dāng)前人們的生活水平、生活質(zhì)量還存在一定差距，不能滿足人們對(duì)美好生活環(huán)境的需求。為解決這一問(wèn)題，廣西實(shí)施了城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案：高質(zhì)量推進(jìn)城鎮(zhèn)生活污水治理，要求在“十三五”期間完成污水處理廠的提質(zhì)增效，補(bǔ)齊處理設(shè)施短板，污水處理設(shè)施污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提升到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合廣西的情況，大部分的污水處理廠氮磷排放指標(biāo)不能滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求，處理設(shè)施對(duì)氮磷污染物削減效能不高，急需進(jìn)行改造。在這一背景下，廣西某城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行了提質(zhì)增效，于2019年10月投入運(yùn)行。

1 污水處理廠概況

該污水處理廠2015年建設(shè)，2017年6月投入使用，設(shè)計(jì)規(guī)模為 1000 m3/d，近期處理規(guī)模 500 m3/d，采用多級(jí)復(fù)合移動(dòng)床膜生物反應(yīng)器(MC-MBBR)工藝，排水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 原污水處理工藝流程

污水經(jīng)格柵、沉砂、水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、移動(dòng)床膜生物反應(yīng)器(MC-MBBR)、沉淀、消毒處理達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)后，就近排入地表水體，污水處理工藝如圖1所示。

圖1 MC-MBBR工藝流程

1.2 提質(zhì)增效工程

改造工程處理規(guī)模不變，采用提質(zhì)增效方式，使尾水排放達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。改造前由于污水進(jìn)水有機(jī)物含量偏低，進(jìn)水的碳氮比不能同時(shí)滿足聚磷菌、硝化和反硝化菌群的正常代謝，存在微生物對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)，碳源不足是污水同步脫氮除磷的瓶頸問(wèn)題[1]。加上原有的MC-MBBR工藝對(duì)碳源的利用率較低，導(dǎo)致脫氮除磷效果不佳。因此將原有的處理工藝調(diào)整為A2O-MBBR+輔助化學(xué)除磷(高效混凝沉淀)工藝，將原工藝中的沉砂池改為厭氧池，將原調(diào)節(jié)池改造為缺氧池，將一級(jí)MBBR池作為好氧池，保留二級(jí)的MBBR池，增加一個(gè)泥水分離設(shè)備(斜管沉淀池)，將沉淀的污泥回流到厭氧池中，將二沉池改為混凝高效沉淀池。改造后的污水處理工藝如圖2所示。

圖2 A2O-MBBR工藝流程

從提質(zhì)增效、安全穩(wěn)定、運(yùn)行維護(hù)等方面考慮，改造工程的主體工藝中主要增加了A2O和高效混凝沉淀工藝。A2O-MBBR是一種新型的雙污泥系統(tǒng)，該工藝通過(guò)長(zhǎng)短泥齡的分離實(shí)現(xiàn)一碳兩用，尤其在低碳氮比的條件下，有利于反硝化聚磷菌成為優(yōu)勢(shì)菌，具有提高碳源的轉(zhuǎn)化利用效率、實(shí)現(xiàn)菌群優(yōu)化和節(jié)能降耗、污泥產(chǎn)率低、脫氮除磷效率穩(wěn)定等[2-3]優(yōu)點(diǎn)。高效混凝沉淀池具有凝聚、絮凝、沉淀和污泥濃縮功能，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，藥劑消耗量小，磷酸鹽去除率高，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)[4]。由于A2O-MBBR工藝技術(shù)運(yùn)行效果良好，在國(guó)內(nèi)污水處理廠中得到了推廣應(yīng)用[5-7]。

2 提質(zhì)增效工程運(yùn)行效果分析

2019年10月改造工程投入使用，自運(yùn)行以來(lái)，污水廠的氮、磷去除率明顯提升，排水水質(zhì)良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

2.1 化學(xué)需氧量(COD)

經(jīng)收集、統(tǒng)計(jì)污水處理廠改造前和改造后運(yùn)行的水質(zhì)資料，COD進(jìn)水質(zhì)量濃度為120～200 mg/L，兩種工藝處理后出水水質(zhì)COD質(zhì)量濃度如圖3所示。經(jīng)原MC-MBRR工藝處理后，出水平均質(zhì)量濃度為 36.2 mg/L，污水經(jīng)改造后的工藝處理，出水平均質(zhì)量濃度為 30.9 mg/L，平均去除率由原來(lái)的76.4%提升到81.7%。因污水處理廠進(jìn)水COD濃度較低，改造前COD去除效果已達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(ρ(COD)≤50 mg/L)，改造后對(duì)COD的去除效果不明顯，提質(zhì)增效的空間不大。

圖3 不同處理工藝出水COD濃度變化

2.2 氨氮(NH4+-N)

氨氮進(jìn)水質(zhì)量濃度42～65 mg/L，兩種工藝處理后出水的氨氮質(zhì)量濃度如圖4所示。經(jīng)原MC-MBRR工藝處理后，氨氮出水平均質(zhì)量濃度為 16.1 mg/L。污水經(jīng)改造后的工藝處理，出水平均質(zhì)量濃度為 4.2 mg/L，平均去除率由原來(lái)的69.7%提升到92.6%。改造前氨氮的去除效果無(wú)法達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(當(dāng)水溫高于 12 ℃ 為，ρ(氨氮)≤5 mg/L；當(dāng)水溫低于12 ℃為，ρ(氨氮)≤8 mg/L)，改造后對(duì)氨氮的去除效果較為明顯，去除率較原工藝提高22.9%。結(jié)合硝化菌世代時(shí)間長(zhǎng)、硝化過(guò)程需要保證足夠的溶解氧，改造工程增加了A2O處理工藝，相當(dāng)于延長(zhǎng)了活性污泥泥齡，降低硝化負(fù)荷，同時(shí)增加了硝化過(guò)程中的曝氣量，優(yōu)化硝化-反硝化過(guò)程條件，提高了碳源的轉(zhuǎn)化利用率，使活性污泥達(dá)到良好的脫氮效果。

圖4 不同處理工藝出水氨氮濃度變化

2.3 總磷(TP)

總磷進(jìn)水質(zhì)量濃度4.5～6.8 mg/L，兩種工藝處理后出水的總磷質(zhì)量濃度如圖5所示。經(jīng)原MC-MBRR工藝處理后，總磷出水平均質(zhì)量濃度為 2.2 mg/L，去除率僅為62.3%，無(wú)法達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(ρ(TP)≤0.5 mg/L)，超標(biāo)3.4倍。污水工藝經(jīng)改造后，出水平均質(zhì)量濃度為 0.45 mg/L，去除率提升到91.8%，滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。改造工藝對(duì)總磷的去除效果明顯，去除率較原工藝提高29.4%。針對(duì)除磷要求，在改造工程除了利用A2O工藝除磷，還增加了高效混凝沉淀工藝：以鋁鹽作為絮凝劑，將溶解態(tài)的磷酸鹽物質(zhì)從水相中去除，以進(jìn)一步控制出水總磷的濃度，達(dá)到良好的除磷效果。

圖5 不同處理工藝出水總磷濃度變化

2.4 主要污染物削減效能

污水處理廠改造后，充分挖掘了減排潛力，提升污染物削減效能，改造后較原污水處理工藝MC-MBBR污染物排放大幅度下降，主要污染物COD、氨氮、總磷排放量分別為6.64 t/a、0.77 t/a、0.08 t/a，分別削減0.97 t/a、2.17 t/a、0.32 t/a，降幅分別為14.6%、73.9%、79.5%。

3 結(jié)語(yǔ)

1)采用A2O-MBBR工藝對(duì)污水處理廠進(jìn)行改造，強(qiáng)化生物脫氮除磷，提高了硝化-反硝化、生物除磷能力，能夠較好地適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)、水量的波動(dòng)，有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

2)COD、氨氮、總磷等主要污染物進(jìn)水質(zhì)量濃度分別為120～200 mg/L、42～65 mg/L、4.5～6.8 mg/L。COD出水平均質(zhì)量濃度為 30.9 mg/L，去除率由原來(lái)的76.4%提升到81.7%；氨氮出水平均質(zhì)量濃度為 4.2 mg/L，去除率由原來(lái)的69.7%提升到92.6%；總磷出水平均質(zhì)量濃度為 0.45 mg/L，去除率由原來(lái)的62.3%提升到91.8%；出水水質(zhì)穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。