MBBR在污水處理水質提標改造的環保應用

高意(陜西合立環境工程有限公司，陜西 西安 710000)

1 概述

吳忠市區位于寧夏銀川平原南端，北距銀川市58 km，地處黃河沖積平原，地勢平坦，原設計出水為GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準。為了響應當地環保的新排放標準，現需要對原有污水處理廠進行提標改造，增加深度處理措施。

2 污水廠現狀

水廠收集污水70%以上為工業生產排污，水質復雜。就周邊調查看，多數是食品行業廢水，生化性較好。

設計處理能力20 000 m3/d，平均時水量：833 m3/h，最大時水量：1 288 m3/h。生化池采用懸掛鏈曝氣倒置AAO工藝。其中，缺氧池HRT為3 h；厭氧池HRT為3 h；好氧池HRT為16.5 h。

主要建構筑物：旋流沉砂池2座，Φ2 430 mm；生化池1座(包括厭氧池 1座，2 500 m3，缺氧池1 座，2 500 m3，好氧池1 座，13 750 m3，穩定池 1 座，1 570 m3)。

改造前生化池采用懸掛鏈曝氣器，微孔爆氣器損壞嚴重，氧化池內溶解氧不足，機械類設備均能正常運轉，需對該污水處理廠進行技術升級和設備更新。

3 提標改造設計

需改造的污水廠進出水水質如表1所示。

表1 污水處理廠提標改造設計進出水水質表

4 改造設計

4.1 水質分析

根據水質表，重點需去除的污染物：一是BOD5，需要考慮增加污泥負荷及水力停留時間等；二是還需去除的污染物有氨氮、總氮，但要考慮外加碳源措施。

4.2 提標改造工程方案選擇

目前二級生物脫氮除磷工藝主要有生物膜工藝與活性污泥法工藝兩種：(1)生物膜工藝是通過微生物和微型動物附著在濾料上或某些載體上生長繁育，并在其上形成膜狀生物污泥-生物膜；(2)活性污泥法是通過曝氣與活性污泥充分混合，完成生物去除污染物的過程。

MBBR填料選用改性生物懸浮填料，此填料的特點具有較大的比表面積、容易掛膜、不易脫落、親水性好、生物活性高、處理效果好等。目前該填料已成功應用于市政污水、工業廢水，尤其適用于污水處理廠升級改造及占地面積有限的新建污水處理廠[1]。

升級改造項目采用MBBR工藝無需新增構筑物，可節約占地，填料的流化無需額外曝氣量，只需保證去除污染物所需曝氣量即可，耗電量少；與原有活性污泥法運行方法一致，調試簡單；填料無需反沖洗，無需更換；抗沖擊負荷能力強，低溫下氨氮穩定達標。對于本項目冬季低溫條件下，MBBR長泥齡及局部存在好氧、缺氧微環境，有利于適應低溫條件的微生物篩選與富集，利于馴化嗜冷菌的富集。生物膜傳質比活性污泥慢，同樣生物降解產生的熱量與水體交換較慢，提高微生物的局部環境溫度，有利于細菌活性的維系，表現出MBBR在低溫條件下，仍有較好的處理效果。

4.3 改造內容

為了達到出水的要求，改造的核心構筑物主要在A/MBBR/O系統上，其運行情況直接影響污水處理廠的出水。該系統同步實現除磷脫氮：對于除磷，污水中的磷在厭氧狀態下(DO＜0.3 mg/L)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系統。對于脫氮，缺氧段要控制DO＜0.5 mg/L，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD作為氫供給體(有機碳源)，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣排出，達到脫氮的目的[2]。

基于以上原理，改造通過調整生化池比例、缺氧池增加改性懸浮填料提高反硝化能力、改用空氣懸浮鼓風機提高曝氣效果、更換微孔曝氣器、增加攪拌器提高缺氧池反硝化能力、補充反硝化碳源(甲醇)、新增在線分析儀表等措施保證總氮的去除。通過增設濾布濾池、投加絮凝劑等措施保證出水SS達標，通過生物除磷輔助化學除磷的措施保證出水TP達標。

(1)改建缺氧區，增加高效填料。本次改造采用分區設置，將缺氧區分為高負荷區及低負荷區，通過梯度負荷增強生物脫除總氮的能力。同時為了提高缺氧池的處理能力，本次改造采用了MBBR高效復合填料，提高了總氮去除率。

(2)在好氧池末端設置硝化液回流區。為降低二沉池處理負荷，本次改造在好氧池末端增設硝化液回流區，該區域同時兼作二沉池預沉淀區，通過回流泵將預沉淀的硝化液及泥水進行回流，在降低二沉池污泥負荷的同時還可增強主生化區污泥濃度，保障系統穩定可靠運行。

根據前述流動床生物膜工藝，對生化綜合池進行改造：改變池內缺氧區比例；換鼓風機；在缺氧區增加生物填料；將沉淀區改為缺氧區；在沉淀區增加潛水推流器等。具體改造內容如表2所示。

表2 生化綜合池改造容積及HRT

原有生化綜合池池容分配情況：缺氧區2 500 m3；厭氧區2 500 m3；好氧區 13 750 m3；沉淀區 4 950 m3；穩定區 1 570 m3。

改造后生化綜合池池容分配情況：厭氧區2 500 m3；缺氧區2 500 m3；好氧區13 750 m3；缺氧2區填料區4 950 m3；穩定區1 570 m3。

設計參數：改造后缺氧池1增加潛水攪拌器3臺，曝氣器改為進口管式微孔擴散器，原羅茨風機改為進口空氣懸浮風機3臺，風量風壓均增加；增加MBBR填料，并考慮到曝氣時填料容易堆積到出水口，專門采用攔截柵網均勻布置與出水側。深度處理增加濾布濾池1座，保證出水SS和總磷達標。

5 處理廠建成后對水環境的改善

按近期工程日處理污水量30 000 m3計算，污水處理廠工程建成前后主要污染物削減量如表3所示。

表3 本工程建成前后主要污染物的削減量表 單位：t/a

6 結語

水質提標改造工程的工藝技術選擇必須在對現狀分析的基礎上，通過科學的分析論證，技術經濟比較，合理確定。當二級污水處理工藝實際運行效果較好，主要水質指標達標時，工藝技術提標改造應該著重考慮改造工藝簡單、運行易于操作、運營成本要低等這幾個重要方面。