城鎮(zhèn)污水處理廠高排放標準MSBR工藝運行優(yōu)化研究

史昊然

針對環(huán)巢湖流域高排放出水標準，通過對該流域內某污水廠MSBR工藝的運行進行研究，優(yōu)化MSBR工藝各反應段運行模式、改變各工段運行時間以及內外回流比，提升MSBR工藝脫氮效果。研究表明，通過優(yōu)化運行模式，內回流比調整為150%，污泥外回流比調整為100%，上清液回流比調整為50%，MSBR生化池平均TN去除量增加了9mg/L，TN去除率提高了26%，確保出水穩(wěn)定達到環(huán)巢湖排放標準。

隨著我國水污染問題的日益突顯，應針對部分敏感區(qū)域制定更加嚴格、更加科學合理的污水處理地方標準。為了改善巢湖流域水環(huán)境質量，2016年，安徽省頒布了地方標準《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染排放限值》（DB34/2710-2016），要求巢湖流域污水處理廠出水標準要嚴于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》，其中總氮小于10mg/L。

MSBR是在傳統(tǒng)的SBR技術的基礎上改進成功的污水處理新工藝，具有SBR和A2/O工藝組合的特點，可實現(xiàn)連續(xù)進水、恒水位運行，同步脫氮除磷。該方法為各種優(yōu)勢微生物的生長繁殖創(chuàng)造了最佳的環(huán)境條件和水力條件，使得有機物的降解、氨氮的硝化、反硝化，以及磷的釋放、吸收等生化過程保持高效反應狀態(tài)，有效地提高生化去除率。該法采用組合式聯(lián)體結構，占地面積小，運行費用低，剩余污泥量少。

一、項目基本情況

1.設計規(guī)模

該廠設計規(guī)模為5×104m3/d，主體工藝為MSBR+深度處理。

2.設計進出水水質

該項目設計進水指標根據(jù)一期進水實際水質濃度和區(qū)域內類似廠進行分析確定，出水執(zhí)行《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB34/2710-2016）的I類城鎮(zhèn)污水處理廠要求。該工程設計主要污染物指標詳見表1。

3.工藝流程

圖1 工藝流程圖

4.主體工藝介紹

（1）MSBR單池工藝流程

圖2 MSBR單池工藝流程示意圖

表1 設計進出水水質表

該廠污水經(jīng)預處理工序后直接進入MSBR反應池的厭氧池與預缺氧池的回流污泥混合，富含磷污泥在厭氧池進行釋磷反應后進入缺氧池，缺氧池主要用于強化整個系統(tǒng)的反硝化效果，由主曝氣池至缺氧池的回流系統(tǒng)提供硝態(tài)氮。缺氧池出水進入主曝氣池經(jīng)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，沉淀污泥進入預缺氧池，經(jīng)缺氧反硝化脫氮后提升進入?yún)捬醭嘏c進廠污水混合釋磷，依次循環(huán)。各處理單元停留時間具體見表2。

表2 MSBR各處理單元停留時間

單元6至單元5的回流用于強化整個系統(tǒng)的反硝化效率，根據(jù)要求的反硝化效率的高低，可通過變速調節(jié)回流泵來改變系統(tǒng)的回流量。

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。

表3 MSBR系統(tǒng)污水流向

各單元的工作狀態(tài)根據(jù)各循環(huán)周期內的時段確定，見表4。

表4 MSBR各單元的工作狀態(tài)

（2）設備分布圖及泵類運作模式

MSBR生物池設備分布圖見圖3，主要設備清單見表5。

圖3 主要設備分布示意圖

表5 主要設備分布表

二、存在問題與優(yōu)化措施

1.存在問題分析

進水濃度變化大，MSBR生化池脫氮效果差，總氮去除效率低，后端深度處理脫氮負荷大，出水TN難以保證穩(wěn)定達到《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB34/2710-2016）的I類城鎮(zhèn)污水處理廠要求。

2.優(yōu)化措施

（1）運行模式調整

通過調整MSBR各設備運行模式，如JB01-JB04為常開模式，JB05-JB12為間歇式運行；內回流泵開啟1臺；ZM01、ZM02關閉，ZM03、ZM04開啟，上清液回流至缺氧池；HLB01、HLB02為間歇式運行；WNB01、WNB02改為常開模式，調整后間歇式設備運行時間分布見表6，這樣可以有利于系統(tǒng)形成缺氧狀態(tài)。

表6 間歇式設備運行時間分布表

調整后的內回流比約150%，污泥外回流比約100%，上清液回流比約50%。

（2）調整前后的工藝參數(shù)和運行效果分析

為更好的進行MSBR的運行效果評估，曝氣池溶解氧控制在1.0～1.5左右，檢測取樣點做出相應調整。從圖4可以看出，優(yōu)化前進水COD濃度和進水C/N明顯高于優(yōu)化后進水濃度，其中優(yōu)化前平均進水COD濃度為143mg/L，平均進水C/N濃度為6.12，優(yōu)化后平均進水COD濃度為112，平均進水C/N濃度為4.05; 優(yōu)化前進水TN濃度和進水氨氮明顯低于優(yōu)化后進水濃度，其中優(yōu)化前平均進水TN濃度為23.6mg/L，平均進水氨氮濃度為15.6，優(yōu)化后平均進水TN濃度為28.1，平均進水氨氮濃度為24.2。由此可見，優(yōu)化后整體進水濃度脫氮條件較優(yōu)化前進水濃度脫氮條件差，但從圖5明顯顯示出優(yōu)化后脫氮效果大大高于優(yōu)化前脫氮效率，其中優(yōu)化前MSBR生化池平均出水總氮為14.62mg/L， TN去除量為8.98mg/L，去除率37.41%；優(yōu)化后MSBR生化池平均出水總氮為10.12mg/L，TN去除量為17.99mg/L，去除率63.38%。通過工藝優(yōu)化，MSBR生化池平均TN去除量增加了9mg/L，TN去除率提高了26%，確保出水TN穩(wěn)定達到環(huán)巢湖排放標準。

圖4 優(yōu)化前后MSBR生化池進水濃度對比圖

圖5 優(yōu)化前后MSBR生化池TN去除效果對比圖

三、結語

通過優(yōu)化運行模式，內回流比調整為150%，污泥外回流比調整為100%，上清液回流比調整為50%，MSBR生化池平均TN去除量增加了9mg/L，TN去除率提高了26%，確保出水TN穩(wěn)定達到環(huán)巢湖排放標準。