MBBR工藝用于污水處理廠提標改造工程的探討

馬樹堅

（廣東正誠環境科技有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510000）

MBBR 是在20世紀90年代中期得到開發和應用的，其兼具傳統流化床和生物接觸氧化法兩者的優點，是一種新型高效的污水處理方法。迄今為止，國外已應用MBBR 進行處理生活污水、工業廢水的小試、中試及生產性實驗研究，均取得了較好的效果。在過去的10年中，移動床生物膜技術在挪威得到了快速發展，現已有100 多個基于此技術的污水處理廠。該技術在17 個國家中投入使用或在建造之中，它們主要用于去除市政污水或工業廢水中的有機物及氨氮[1]。

目前，對污水處理廠的升級改造目標是實現一級A 排放標準或更高的排放標準，包括升級改造現有污水處理設施、強化脫氮除磷功能。在升級改造中，需關注低溫硝化效率低、脫氮除磷碳源不足、改造用地受限等問題，MBBR 能解決脫除總氮難題及原位提高污水處理生化系統的微生物量，實現原位提標，在國內外污水處理廠中應用廣泛。

1 MBBR 工藝介紹

1.1 工藝原理

移動床生物膜工藝（MBBR），以密度接近于水的懸浮填料為微生物提供生長載體，通過懸浮填料的充分流化，強化生化處理系統的COD、BOD5、NH3-N 和TN 等指標去除效率和去除能力。在污水處理廠提標改造中通過投加MBBR 生物填料、對池體改造設計優化、結合曝氣系統、配置攔截篩網、填料推流器布置，取得良好的污染物去除效果。

1.2 工藝特點

1）填料密度接近于水，輕微攪拌下易于隨水自由運動。

2）MBBR 工藝可突破常規工藝對TN 去除的限制，處理出水達到類 Ⅳ類水質標準，同時對COD、氨氮也可達到良好的去除效果，非常適用于進水TN高且出水要求高的升級改造工程或新建工程[2-3]。

3）可實現原位改造，改造增加的設備量少，管理方便。MBBR 通過池容的合理劃分，擴大缺氧區池容，最大程度利用原水碳源。懸浮載體的合理設計和運行，能實現10%～20%穩定的同步硝化反硝化，進一步降低了碳源投加量和回流比，節約碳源和回流能耗。

4）比表面積大，親水性好，生物活性高。

5）掛膜快，處理效果好，使用壽命長。

2 工程實例

2.1 工程概況

汕頭市某污水處理廠原設計規模12 萬m3·d-1，設計出水水質采用《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2008）中二級標準，實際基本能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B 標準。提標改造后出水均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2008）中一級A 標準及《廣東省水污染物排放限值》（DB44/26—2001）第二時段一級標準中較嚴者，設計進、出水水質如表1所示。

表1 設計進出水水質指標 mg·L-1

提標改造工藝采用“粗格柵及進水泵房+細格柵及渦流沉砂池+A/A/O（改造為MBBR）+二沉池+二級提升泵房+磁混凝沉淀+過濾（遠期預留）+二氧化氯消毒+尾水排放泵房”。項目對生化工藝段進行升級改造，通過對A/A/O 氧化溝工藝鑲嵌MBBR 工藝，提升生化段出水水質。

2.2 原有生化段參數

A/A/O 生化池（4 座，每座3 萬m3）。設計參數如下：

1）單座生化池平均時流量：Q＝1 250 m3·h-1；

2）污泥濃度：MLSS=3.5 g·L-1BOD5；

3）容積負荷為0.36 kg BOD5·m-3·d-1BOD5；

4）污泥負荷為0.103 kg BOD5·kg-1MLSS·d-1；

5）總停留時間：HRT=11 h；

6）總污泥齡為14 d，好氧區污泥齡為11 d；

7）有效水深為6 m，厭氧池停留時間為1.3 h，單座有效容積為1 625 m3，缺氧池停留時間為1.6 h，單座有效容積為2 000 m3，好氧池停留時間為8.1 h，單座有效容積為10 125 m3；

8）剩余污泥總量（12 萬 m3·d-1規模）為12 500 kg·d-1，含水率 99.3%；

9）最大供氣總量（12 萬 m3·d-1規模）為29 000 m3·h-1平均供氣。

2.3 提標改造工藝流程

工藝流程如圖1所示。

圖1 提標改造工藝流程

A/A/O 生化池MBBR 改造，保留原有厭、缺氧池池容不變，分割部分好氧池容為缺氧池容，優先滿足反硝化脫氮所需池容，剩余池容作為好氧區，在好氧區中設置MBBR 工藝區，投加懸浮MBBR 填料，強化好氧有機物氧化和氨氮硝化去除效果，設置進出水攔截篩網，保證填料良好流化且不隨水流失。改造后各段停留時間：厭氧區為1.3 h；缺氧區為3.09 h；好氧區為6.61 h；總停留時間為11 h。在MBBR 區投加填料，規格為Φ25×10 mm，采用HDPE 材質，4 組MBBR 池投加填料的總有效膜面積大于 1.041 6×106m2，有效比表面積大于500 m2·m-3。MBBR 區設置進出水攔截系統，確保填料流化不流失。

2.4 MBBR 提標改造應用效果

污水處理廠經過MBBR 提標改造后，運行監測MBBR 生化池進、出水水質數據如表2所示。

表2 MBBR 生化池進、出水水質數據 mg·L-1

通過連續進、出水監測數據得出，污水處理廠經過對原生化池進行MBBR 提標改造后、有機物、氨氮、總氮去除效果明顯，BOD5去除率為96.5%，CODcr去除率為91.8%，氨氮去除率為94.5%，總氮去除率在81.7%，出水水質穩定達到一級A 標準。

3 MBBR 在提標改造中存在的問題

3.1 MBBR 生化池改造，需停產施工

MBBR 在污水處理廠提標改造中的應用，有良好的有機物、氨氮、總氮去除效果，但在不同工藝改造中如氧化溝、CASS 等工藝應用，需停水、停產施工改造。在原有生化池中對池形進行MBBR 工藝改造，設置安裝推流器、進出水填料欄截網、防堆積、防堵塞吹掃管路系統，工期較長，造成污水廠改造期間停產或減產。

3.2 存在對鋼筋混凝土生化池壁造成永久性磨損風險

MBBR 填料分軟質與硬質材料，大部分采用HDPE 硬質材料制成，在生化池中水力推動、穿孔曝氣作用下，循環流化，日積月累，在運行中會對池體鋼筋混凝土池壁造成永久性磨損風險。

4 MBBR 提標改造中應用建議

1）針對MBBR 生化池改造，需停產施工，探索采用模塊化MBBR 可提升式裝置，可將MBBR 填料裝進工廠預制好的方形不銹鋼箱網內，不銹鋼板開孔口徑按填料粗細小于填料直徑，以防填料漏過為宜，如MBBR 填料直徑為Φ25 mm，可開孔20 mm，并在箱網內預制好填料吹掃管路，直接吊裝MBBR可提升式裝置放進待改造的生化池內，并利用軟管與裝置吹掃管路連接，可減少生化池改造、停水、停產施工對污水廠運營造成的減產影響。

2）MBBR 提標改造會對鋼筋混凝土生化池壁造成永久性磨損風險，則在MBBR 提標改造設計中應考慮生化池壁進行加固措施，涂刷耐磨材料保護層或采用不銹鋼板進行防護。