A/O-MBBR 工藝在污水處理廠提標(biāo)工程改造中的應(yīng)用

任龍剛，余 波

（中鐵水務(wù)集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710065）

0 引言

傳統(tǒng)的活性污泥處理法存在CODcr（化學(xué)需氧量）負(fù)荷低,硝化及脫氮效率低、污染物處理效能在低溫下難以保證等問(wèn)題,尤其是對(duì)于一些氨氮濃度相對(duì)較高的污水,去除效果難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。通常采用懸浮填料是一種有效的提高反應(yīng)器中微生物濃度的方法,可以提高反應(yīng)器的容積負(fù)荷和處理效率[1]。

常規(guī)的移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（moving bed biofilm reactor,MBBR）通過(guò)在反應(yīng)器中添加懸浮的生物填料,使微生物附著生長(zhǎng)在填料上,懸浮填料在反應(yīng)器內(nèi)隨著混合液的流動(dòng)作用而自由流化,以便達(dá)到處理污水的目的。反應(yīng)器中懸浮填料能與污水頻繁多次接觸,因此被稱(chēng)為“移動(dòng)的生物膜”[2]。MBBR 工藝不僅克服了傳統(tǒng)活性污泥法占地面積大、污泥膨脹及污泥流失等缺點(diǎn),還解決了固定床生物膜法需定期反沖洗、清洗濾料等復(fù)雜的操作問(wèn)題,同時(shí)在保證傳質(zhì)效率的基礎(chǔ)上,克服了傳統(tǒng)流化床反應(yīng)器使載體流化動(dòng)力消耗過(guò)大的缺點(diǎn)[3],因此MBBR 工藝技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。尤其近年隨著環(huán)保要求的不斷提升,眾多污水處理廠面臨提標(biāo)改造,但污水處理廠一般都是在原有工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,怎樣盡可能地減少投資,并且提高現(xiàn)有池容利用率,解決改建無(wú)多余占地的問(wèn)題,同時(shí)保證出水水質(zhì),都是一連串污水處理廠改造亟待解決的問(wèn)題。

MBBR 工藝?yán)锚?dú)特的優(yōu)勢(shì),在盡可能不過(guò)多改造原有池體的基礎(chǔ)上,增加生化單元的容積負(fù)荷。由于生物膜上的微生物沒(méi)有受到強(qiáng)烈的曝氣攪拌沖擊,生物膜為微生物的繁衍、增殖創(chuàng)造了良好的運(yùn)行條件,使微生物多樣化,且量多,能存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物,很好地保護(hù)了生長(zhǎng)慢的微生物[4],比如世代時(shí)間比較長(zhǎng)的硝化生物細(xì)菌,如此能可靠地用于生物脫氮,增強(qiáng)處理效果。

鑒于MBBR 工藝的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì),本工程選用MBBR 工藝作為污水處理廠的改造工藝,根據(jù)污水廠的實(shí)際狀況,結(jié)合MBBR 工藝的優(yōu)勢(shì),針對(duì)性地解決水質(zhì)達(dá)標(biāo)問(wèn)題,并且分析工程運(yùn)行結(jié)果,為類(lèi)似提標(biāo)改造工程提供技術(shù)參考。

1 工程概況

寧夏吳忠市政污水處理廠建設(shè)規(guī)模為6 萬(wàn)m3/d,該污水處理采用前置選擇（厭氧）池的卡魯賽爾2000 氧化溝工藝,設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)改擴(kuò)建工程技術(shù)要求本項(xiàng)目出水水質(zhì)提標(biāo)至《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

污水處理廠原設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 原設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

該污水處理廠實(shí)際進(jìn)水COD、SS、NH3-N、TP 指標(biāo)分別在205 mg/L～325 mg/L、206 mg/L～295 mg/L、22.19 mg/L～53.05 mg/L、1.59 mg/L～6 mg/L 之間,實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)除COD 外,各項(xiàng)指標(biāo)均高于原設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。而實(shí)際出水COD、SS、NH3-N、TP指標(biāo)分別在29.59 mg/L～46.65 mg/L、11 mg/L～28 mg/L、11.55 mg/L～24 mg/L、0.16 mg/L～0.8 mg/L 之間,水質(zhì)能夠滿足原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

從原工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看到,原設(shè)計(jì)工藝COD 和TP已達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn),而TN、NH3-N、SS 與一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)要求差距較大。因此,本工程改造重點(diǎn)考慮工藝處理對(duì)TN、NH3-N、SS 的去除效果。

2 改造思路

2.1 氮的去除

對(duì)比污水廠進(jìn)出水監(jiān)測(cè)指標(biāo),現(xiàn)有的卡魯賽爾2000 氧化溝對(duì)氨氮降解效果良好,氨氮出水指標(biāo)不穩(wěn)定主要與曝氣量不足有關(guān),自控系統(tǒng)的癱瘓,導(dǎo)致表曝機(jī)無(wú)法隨著進(jìn)水水質(zhì)變化進(jìn)行曝氣量的相應(yīng)調(diào)整。

由于實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)氨氮、總氮濃度較高,經(jīng)過(guò)計(jì)算原氧化溝池容不能滿足需要。但原有水廠占地有限,不具備新建構(gòu)筑物的條件,需要在原有氧化溝池容基礎(chǔ)上通過(guò)提高容積負(fù)荷來(lái)滿足池容需求。因此在生化處理單元增加生物填料,采用MBBR 處理工藝。同時(shí)從原有污水處理廠運(yùn)行效果看存在碳源不足的情況。因此,將現(xiàn)有氧化溝改造為兩級(jí)A/O 系統(tǒng),一級(jí)A/O 添加填料,二級(jí)A 池投加碳源進(jìn)一步去除總氮,保證出水總氮達(dá)標(biāo)。

2.2 SS 的去除

SS 的去除主要是通過(guò)過(guò)濾和沉淀,在此工藝中首先更換細(xì)格柵,調(diào)整格柵運(yùn)行間隙,以便減少大的固體污染,減輕后續(xù)單元的處理壓力。同時(shí),增加尾水深度過(guò)濾處理單元,進(jìn)一步保證SS 的出水濃度。

3 改造設(shè)計(jì)

3.1 進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)工程實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),污水處理廠一級(jí)A 升級(jí)改造進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 原設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

3.2 工藝流程

針對(duì)存在的問(wèn)題,結(jié)合實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn),以及改造前原工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)分析（重點(diǎn)是NH3-N、TN、SS 的去除）,本著節(jié)約成本、增強(qiáng)效果的原則,改造工藝見(jiàn)圖1。

圖1 改造工藝流程圖

改造思路主要是將原有氧化溝工藝改為兩級(jí)A/O 工藝,一級(jí)A/O 中投加MBBR 填料。同時(shí),在二級(jí)A/O 中的A 段投加碳源,保證出水總氮達(dá)標(biāo)。為了保證SS 的處理效果,增加深度過(guò)濾處理系統(tǒng)。

3.3 工藝設(shè)計(jì)

3.3.1 預(yù)處理單元

將原有三座細(xì)格柵換成孔徑為3 mm 的孔板式格柵,提高攔截效率。

3.3.2 生化單元

（1）池體改造。現(xiàn)有氧化溝三座,每座四條溝道,單溝道寬9 m,直壁長(zhǎng)59.5 m,有效水深4.3 m,單溝容積約12668 m3,其中缺氧段容積約2960 m3。在原卡魯賽爾氧化溝內(nèi)增加導(dǎo)流墻、隔墻,將氧化溝改為兩級(jí)A/O,包括：缺氧池→好氧池→脫氧池→缺氧池→好氧池。

根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì),氧化溝改造參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 氧化溝改造參數(shù)

利用穿墻回流泵（3 臺(tái)）,穿墻泵設(shè)在脫氧池與前缺氧池的墻壁,完成一級(jí)A/O-MBBR 的內(nèi)回流。

（2）生物填料。在一級(jí)A/O 中投加MBBR 懸浮填料,一級(jí)A 池填料填充比為8%,一級(jí)O 池生物填料填充比為30%。生物填料采用小直徑圓形填料,具體參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 氧化溝改造參數(shù)

（3）曝氣系統(tǒng)。原來(lái)氧化溝每溝設(shè)有倒傘形表曝機(jī)2 臺(tái),曝氣機(jī)充氧效率低。改造采用空氣懸浮風(fēng)機(jī)4 臺(tái)（三用一備,Q=155 m3/min,60 kPa）,將表曝機(jī)改為底部曝氣,增加曝氣系統(tǒng)裝置。采用板式微孔曝氣器,在滿足充氧效率的基礎(chǔ)上,減少維修成本。

（4）攪拌器系統(tǒng)。MBBR 中采用耐磨葉片及耐磨電機(jī)的潛水?dāng)嚢杵?在均勻而慢速攪拌下,以便達(dá)到均勻混合的效果,攪拌器安裝位置和角度可以相應(yīng)調(diào)整,以便達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)作的最佳流化態(tài)。

（5）出水?dāng)r截設(shè)施。為生物填料恒定的保持在生物池中,MBBR 出水設(shè)置攔截網(wǎng),本工程采用φ6 的平板式攔截網(wǎng),并且在攔截網(wǎng)底部設(shè)置穿孔管（氣刀）,穿孔管與曝氣系統(tǒng)相連,利用空氣吹掃避免攔截網(wǎng)填料堆積堵塞。

3.3.3 深度處理單元

深度處理采用濾布濾池,過(guò)濾精度在5μm～15μm 之間,截留水中的懸浮雜質(zhì),保證出水SS 達(dá)標(biāo)。

4 運(yùn)行效果

污水處理廠實(shí)際進(jìn)水COD、SS、NH3-N、TP、TN 指標(biāo)分別在276.76 mg/L～394.35 mg/L、189 mg/L～315.33 mg/L、27.64 mg/L～62.48 mg/L、3.25 mg/L～6.51 mg/L、31.69 mg/L～69.18 mg/L 之間。運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定后出水COD、SS、NH3-N、TP、TN 指標(biāo)分別在31.07 mg/L～40.94 mg/L、6.53 mg/L～9.93 mg/L、0.34 mg/L～4.43 mg/L、0.26 mg/L～0.94 mg/L、10.7 mg/L～15.48 mg/L之間,出水基本達(dá)到一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)要求,但總氮的去除還需在運(yùn)行中進(jìn)一步尋找更多的手段。

5 結(jié)論

（1）采用MBBR 處理工藝改造現(xiàn)狀的卡魯塞爾2000 氧化溝,施工土建工程量較小、施工周期短、投加生物填料提高容積負(fù)荷,增強(qiáng)生化效能。

（2）MBBR 工藝生物膜上的微生物沒(méi)有受到強(qiáng)烈的曝氣攪拌沖擊,在填料上能存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的硝化細(xì)菌,并且生物填料掛膜后局部存在好氧、缺氧微環(huán)境,有利于微生物篩選與富集,即使是在冬季低溫條件下,也有利于細(xì)菌活性的維系,保證脫氮效果。

（3）改造從實(shí)際運(yùn)營(yíng)出發(fā),配置合理的工藝設(shè)備選型,減少運(yùn)營(yíng)成本。