MSBR工艺在城镇污水处理厂设计应用探讨

蔡鹏

中图分类号：U664.9+2

摘 要：MSBR工艺采用单池多格方式，结合了传统活性污泥法和SBR技术的优点。不但无需间断流量，还省去了多池工艺所需要的更多的连接管、泵和阀门，是一种经济有效、运行可靠、易于实现计算机控制的污水处理工艺。本文通过MSBR处理工艺，对工程各单元设计进行了详细介绍。

关键词：MSBR工艺；污水处理；设计

随着城市污水处理厂规模的不断扩大和处理程度的不断提高,污水处理产生的污泥量也日益增加,污泥处理已经成为污水处理的重要内容。目前,我国每年排放干污泥约为550×104t~600×104t,且不断增加。污泥管理将是一个严峻挑战,选择污泥处理处置方法也将会有更大的经济、环境内在意义。

1工艺流程

污水处理厂采用MSBR处理工艺。MSBR系统是由A2/O系统与SBR系统串联组成，并集合了A2/O与SBR的全部优势，出水水质稳定高效，有较强的耐冲击负荷能力，较好地解决了硝态氮对除磷的不利影响，特别是对于C/N、C/P比不是特别高的污水，更能显示工艺的优越性。污水处理厂的出水水质在满足GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A排放标准的基础上，结合当地对景观河道水质的要求，最终确定污水处理厂的出水水质需氧量（BOD5）、重铬酸钾法检测的化学需氧量CODcr、悬浮物SS、氨氮含量指标NH3-N、总氮TN、总磷TP等指标。采用的工艺流程见图1。

图1污水处理厂工艺流程图

2主体构筑物工程设计

2.1粗格栅及提升泵房

提升泵房由进水前池和集水池组成。在提升泵房的总入口处设置溢流装置，厂内设2路电源，发生故障时可应急使用。近期在进水前池内设置1道栅条间隙为20mm、栅宽为1.4m的回转式格栅除污机，未设置备用格栅。在另一格栅流道内设置手动简易粗格栅以备检修停机时使用。由于进水含砂量很大，在进水前池前设置了砂斗，并配置了抓砂装置。集水池内设置潜污泵，近期设3台（2用1备），为节约能耗，其中1台设置变频，另外2台设置软起。

2.2细格栅及沉砂池

细格栅采用旋转式格栅除污机，近期设置1套，栅宽1.6m，栅条间距6mm；另一细格栅流道内设置手动简易细格栅以备检修停机时使用。

沉砂池采用钟式旋流沉砂池，共设置2座，近期使用1座，每座直径为3.65m，采用气提方式提砂，另外在沉砂池出砂管与砂水分离器之间设置气液隔离罐，利于砂、水分离。

2.3初沉池

近期设2座准20m的中心进水周边出水的辐流式沉淀池。高日高时的表面水力负荷2.88m3/（m2•h），高时停留时间1.14h，池边有效水深达3.3m，超高0.5m。采用单条集水渠双侧三角堰出水，在内侧设置浮渣挡板和浮渣斗。刮泥机为半桥式周边传动刮泥机，单机功率0.75kW。

2.4 MSBR反应池

(1)由于MSBR工艺强化了各反应区的功能，为各优势菌种创造了更优越的反应条件、生长环境和水力条件，无论从理论上分析，还是实际的运行结果，MSBR工艺是最理想的污水生物除磷脱氮工艺。

(2)MSBR池工艺设计。近期设置2座MSBR池，总池容22620m3。每座反应池设计规模1.5万t/d，每座MSBR池包括7个单元，7个单元组合成1座矩形池，单座平面尺寸56m×37m。各单元功能、容积分配及平均流量下水力停留时间HRT见表1。

表2每座MSBR反应池各单元功能及容积分配

设计水温14℃；泥龄11.7d；反应池平均混合液悬浮固体浓度MLSS为3500mg/L；剩余污泥产率，即干污泥DS与BOD5的质量分数为0.97；污泥负荷，即BOD5与MLSS的质量分数为0.114/d。气水比为8.3:1；6号池混合液回流比为100%；1号、7号污泥回流比为100%～200%；3号池污泥回流比为50%～100%。

每座反应池在厌氧段、缺氧段设置3套带撇渣浮筒搅拌器，单台电动机功率5.6kW；在序批段设置4套带撇渣浮筒搅拌器，单台电动机功率5.6kW；好氧池在底部均布微孔曝气管256根，每根2m，为微生物生长提供氧气，同时确保池内混合液呈悬浮状态；序批反应池内设置可提升微孔曝气系统，每一序批池设置4组、每组25根、每根2m的微孔曝气管。

2.5混凝沉淀池

由于本工程出水水质要求较高，为一级A标准，所以在二级反应的基础上，增设了深度处理工艺。深度处理采用混凝沉淀过滤+臭氧脱色消毒工艺。混凝沉淀池按近期3.0万t/d规模设计。混凝时间100s，共2格；絮凝时间20min，共4格；斜管沉淀部分表面负荷为9m3/（m2•h），设2座斜管沉淀池。混合池设置快速搅拌器2台，单台准1.25m，絮凝池设慢速搅拌器4台，单台准2.5m。沉淀池设置2台中心驱动刮泥机，单台准11.9m。混合池前端设置2格臭氧接触扩散区域，共用1套45m3/h尾气破坏装置。

2.6滤站

本工程设置滤站1座，2格，每格设1组纤维转盘过滤器，每组12片准2m的纤维转盘。

构筑物平面尺寸为9.9m×9.4m，设计最大滤速15m/h，均日滤速≤15m/h。设计进水SS≤20mg/L，平均出水SS≤5mg/L，水头损失0.5m。每组转盘设置1台0.55kW的旋转驱动电机，设2台2.2kW的反冲洗泵。

2.7臭氧接触池

本工程采用臭氧作为脱色消毒单元，接触池臭氧投加量8mg/L。

2.8鼓风机房

全厂设1座鼓风机房，内设3台带有隔音罩的单级高速涡轮鼓风机（2用1备），单机风量5160m3/h（20℃下大气压），风压为0.072MPa，电动机功率为122kW。鼓风机进气的取风口设计为低位百叶取风，同时每台鼓风机又配备过滤装置，鼓风机采用油冷却。在侧墙高位设置2套轴流风机，轴流风机与取风百叶高低呼应，通过强制对流通风的方式对室内进行换风。

2.9臭氧发生间

全厂设1座臭氧发生间，内设2台纯氧气源臭氧发生器，每台臭氧发生量10kg/h。前臭氧投加量3mg/L，臭氧接触池臭氧投加量8mg/L。

2.10污泥浓缩脱水机房

本工程初沉、剩余、化学污泥的干污泥DS产生量总和为15.773t/d，混合后含水率约为98.5%。设计采用3套环牒式浓缩脱水一体机（2用1备），单机DS处理量300～360kg/h，功率2.2kW。每套牒式浓缩脱水一体机分别配套1台进料泵，进料泵采用单螺杆泵。进料泵单泵流量Q为25～60m3/h，出口压力20kPa，电动机功率7.5kW。絮凝剂选用聚丙烯酰胺PAM，按PAM与DS的质量分数为5g/kg计算，配药浓度0.2％，药液经2次稀释至0.1％。

2.11加药间

加药间设置PAC（聚合氯化铝）、PAM投加装置，用以脱色除磷。PAC投加量100mg/L，PAM投加量1mg/L。加药间设PAC加药泵4台（2用2备），单台流量240L/h，扬程20m，功率0.75kW。PAM絮凝剂制备装置1套，功率1.3kW，制备能力2kg/h，投加浓度为0.2%。为了创造安全的操作环境，加药间墙壁高位设置轴流风机2台，单台风量3000m3/h，功率0.37kW，叶轮准355mm。

3优化设计点

目前为止，国内已有几座MSBR工艺的工程实例。针对具体的设计项目，公开了一些设计参数，积累了一定的运行管理经验，同时也暴露出了一些问题。针对上述问题，本工程进行了优化设计，具体如下。

(1)绝大部分采用MSBR工艺的污水处理厂均未设置初沉池，考虑到本工程进水SS数值较高，为减轻后续处理构筑物的负荷和能耗，本次设置了初沉池。适当缩短停留时间让SS沉淀一部分，同时又避免过多的碳源损失，考虑了灵活的超越管道，必要时污水可超越初沉池直接进入反应池。

(2)MSBR反应池各单元之间通过底部连通或回流泵回流的设置方式和空气堰的出水方式，产生了浮渣进入系统就富集于池面的现象。虽然MSBR反应池内搅拌器设有撇渣浮筒，但除渣效果不好。本次预处理设置了除渣效果较好的细格栅，并且设置的初沉池浮渣挡板水下部分＞300mm，有效地减少了栅渣由栅渣斗落水，并从水下进入集水槽，再进入MSBR反应池的可能性。

(3)本工程鼓风机房中的进风口和室内排风口设置在相对的墙面，高低错落，有效地避免了室内排出的热空气通过进风口进入鼓风机的可能性，使得风机运行更加平稳。

(4)本工程臭氧采用2点投加方式，每处又分为2个系列。前后臭氧投加点各设置1台臭氧破坏装置，2个系列共用，节省了投资。

(5)通过厂区平面图的优化，初沉污泥泵房与污泥贮存池距离较短，所以初沉污泥泵房设置了旁通管路，静压可排泥时利用静压排泥，节省运行费用。

(6)污泥贮泥池根据不同泥质进行分隔存放，有效抑制释磷。

(7)针对空气堰跑泥、出水流量不稳定、加压过量等问题，本次设计经与设备供货商充分的协商，最终设备从管路和控制系统上进行了改进。

(8)针对MSBR池中污泥回流泵回流管道的腐蚀问题，本次设计全部采用了不锈钢材质，从根本上杜绝了管道腐蚀对运行的影响。

4 结束语

综上所述，MSBR工艺由于结合了传统A/A/O和SBR的优点，在污染物去除，尤其是氮和磷的同时去除上有较大的优势，出水水质优且稳定，同时具有流程简洁、控制灵活、单元操作简单而且占地省、投资和运行费用较低等特点。

参考文献

[1] 全玉芳 梅荣武，MSBR工艺处理低浓度城镇污水的设计与运行控制参数[J].中国给水排水,2010.08

[2] 严华勇 杨一帆 叶敏, MSBR工艺的设计与运行[J].中国新技术新产品,2009.08

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。