A2O-MBBR工藝用于城鎮污水處理廠提質增效*

蒙力華，賈秀珍，莫金素，陸興芬，冷晴陽，覃登攀

(百色學院化學與環境工程學院，廣西 百色 533000)

城鎮生活污水處理問題較為突出，尤其是城中村、老城區、舊城區等管網建設滯后的地方，是產生城市黑臭水體的主要原因之一。城鎮污水處理與當前人們的生活水平、生活質量還存在一定差距，不能滿足人們對美好生活環境的需求。為解決這一問題，廣西實施了城鎮污水處理提質增效三年行動方案：高質量推進城鎮生活污水治理，要求在“十三五”期間完成污水處理廠的提質增效，補齊處理設施短板，污水處理設施污染物排放標準提升到一級A標準。結合廣西的情況，大部分的污水處理廠氮磷排放指標不能滿足一級A標準要求，處理設施對氮磷污染物削減效能不高，急需進行改造。在這一背景下，廣西某城鎮污水處理廠進行了提質增效，于2019年10月投入運行。

1 污水處理廠概況

該污水處理廠2015年建設，2017年6月投入使用，設計規模為 1000 m3/d，近期處理規模 500 m3/d，采用多級復合移動床膜生物反應器(MC-MBBR)工藝，排水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準。

1.1 原污水處理工藝流程

污水經格柵、沉砂、水質水量調節、移動床膜生物反應器(MC-MBBR)、沉淀、消毒處理達到一級B標準后，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 提質增效工程

改造工程處理規模不變，采用提質增效方式，使尾水排放達到一級A標準。改造前由于污水進水有機物含量偏低，進水的碳氮比不能同時滿足聚磷菌、硝化和反硝化菌群的正常代謝，存在微生物對碳源的競爭，碳源不足是污水同步脫氮除磷的瓶頸問題[1]。加上原有的MC-MBBR工藝對碳源的利用率較低，導致脫氮除磷效果不佳。因此將原有的處理工藝調整為A2O-MBBR+輔助化學除磷(高效混凝沉淀)工藝，將原工藝中的沉砂池改為厭氧池，將原調節池改造為缺氧池，將一級MBBR池作為好氧池，保留二級的MBBR池，增加一個泥水分離設備(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

從提質增效、安全穩定、運行維護等方面考慮，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，該工藝通過長短泥齡的分離實現一碳兩用，尤其在低碳氮比的條件下，有利于反硝化聚磷菌成為優勢菌，具有提高碳源的轉化利用效率、實現菌群優化和節能降耗、污泥產率低、脫氮除磷效率穩定等[2-3]優點。高效混凝沉淀池具有凝聚、絮凝、沉淀和污泥濃縮功能，抗沖擊負荷能力強，藥劑消耗量小，磷酸鹽去除率高，運行成本低等優點[4]。由于A2O-MBBR工藝技術運行效果良好，在國內污水處理廠中得到了推廣應用[5-7]。

2 提質增效工程運行效果分析

2019年10月改造工程投入使用，自運行以來，污水廠的氮、磷去除率明顯提升，排水水質良好，達到了設計目標要求。

2.1 化學需氧量(COD)

經收集、統計污水處理廠改造前和改造后運行的水質資料，COD進水質量濃度為120～200 mg/L，兩種工藝處理后出水水質COD質量濃度如圖3所示。經原MC-MBRR工藝處理后，出水平均質量濃度為 36.2 mg/L，污水經改造后的工藝處理，出水平均質量濃度為 30.9 mg/L，平均去除率由原來的76.4%提升到81.7%。因污水處理廠進水COD濃度較低，改造前COD去除效果已達到一級A標準(ρ(COD)≤50 mg/L)，改造后對COD的去除效果不明顯，提質增效的空間不大。

圖3 不同處理工藝出水COD濃度變化

2.2 氨氮(NH4+-N)

氨氮進水質量濃度42～65 mg/L，兩種工藝處理后出水的氨氮質量濃度如圖4所示。經原MC-MBRR工藝處理后，氨氮出水平均質量濃度為 16.1 mg/L。污水經改造后的工藝處理，出水平均質量濃度為 4.2 mg/L，平均去除率由原來的69.7%提升到92.6%。改造前氨氮的去除效果無法達到一級A標準(當水溫高于 12 ℃ 為，ρ(氨氮)≤5 mg/L；當水溫低于12 ℃為，ρ(氨氮)≤8 mg/L)，改造后對氨氮的去除效果較為明顯，去除率較原工藝提高22.9%。結合硝化菌世代時間長、硝化過程需要保證足夠的溶解氧，改造工程增加了A2O處理工藝，相當于延長了活性污泥泥齡，降低硝化負荷，同時增加了硝化過程中的曝氣量，優化硝化-反硝化過程條件，提高了碳源的轉化利用率，使活性污泥達到良好的脫氮效果。

圖4 不同處理工藝出水氨氮濃度變化

2.3 總磷(TP)

總磷進水質量濃度4.5～6.8 mg/L，兩種工藝處理后出水的總磷質量濃度如圖5所示。經原MC-MBRR工藝處理后，總磷出水平均質量濃度為 2.2 mg/L，去除率僅為62.3%，無法達到一級A標準(ρ(TP)≤0.5 mg/L)，超標3.4倍。污水工藝經改造后，出水平均質量濃度為 0.45 mg/L，去除率提升到91.8%，滿足一級A標準的排放要求。改造工藝對總磷的去除效果明顯，去除率較原工藝提高29.4%。針對除磷要求，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，將溶解態的磷酸鹽物質從水相中去除，以進一步控制出水總磷的濃度，達到良好的除磷效果。

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 結語

1)采用A2O-MBBR工藝對污水處理廠進行改造，強化生物脫氮除磷，提高了硝化-反硝化、生物除磷能力，能夠較好地適應進水水質、水量的波動，有較強的抗沖擊負荷能力。

2)COD、氨氮、總磷等主要污染物進水質量濃度分別為120～200 mg/L、42～65 mg/L、4.5～6.8 mg/L。COD出水平均質量濃度為 30.9 mg/L，去除率由原來的76.4%提升到81.7%；氨氮出水平均質量濃度為 4.2 mg/L，去除率由原來的69.7%提升到92.6%；總磷出水平均質量濃度為 0.45 mg/L，去除率由原來的62.3%提升到91.8%；出水水質穩定，各項指標均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。