石狮市某污水处理厂Carrousel2000型氧化沟与MSBR工艺实践比对

刘春辉

（皇宝（福建）环保工程投资有限公司福建石狮362700）

石狮市某污水处理厂Carrousel2000型氧化沟与MSBR工艺实践比对

刘春辉

（皇宝（福建）环保工程投资有限公司福建石狮362700）

石狮市某污水处理厂原Carrousel2000氧化沟处理工艺，由于当初的设计能力无法满足该市发展和不断增长的污水水量的现实处理要求，遂对现有工艺进行提标改造，并建设扩建工程，其采用MSBR工艺。处理水量由5万吨/日提高至10万吨/日，提标改造后的CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP平均处理率达到90.6%、97.7%、95.3%、99.7%、75.7%、92.5%，出水水质由《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准提高到了一级A标准。

污水处理工艺；MSBR；工艺技术改造

引言

1 废水来源及水量水质

1.1 废水来源及特征

石狮市某污水处理厂位于位于宝盖镇塘头村和蚶江镇水头村交界处，服务范围主要是市区宝盖镇、灵秀镇、湖滨街道、凤里街道等，污水成分主要为城市生活污水，以及少量工业废水。

1.2 水量水质及出水指标

石狮市某污水处理厂于2008年3月竣工投入运行，原有设计选择Carrousel2000氧化沟工艺，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，污水处理能力为5万吨/d。原设计进水水质如表1：

随着工业化、城市化进程的加快，城市污水处理厂建设数量和规模不断增加，根据住建部发布的《2015年城乡建设统计公报》公布的数据显示，截至2015年12月，全国城市共建有污水处理厂1943座，城市污水处理厂的处理能力达到1.4亿m3/d，城市污水处理率91.9%，比上年增加了1.72个百分点，其中污水处理厂集中处理率为87.97%，比上年增加了2.03个百分点。石狮市某污水处理厂2007年5月基本完成工程建设并投入试运行阶段，2008年3月通过环保竣工验收并正式投入运行，设计处理能力为5万吨/d，工艺采用Carrousel2000氧化沟法，主要去处污水中的碳污染物和悬浮物。自运行以来，一直严格按照设计标准和要求，确保出水水质达标排放。至2010年，石狮市中心区的污水量将达到15万m3/d，现有的处理规模不能满足城市发展的现实需要。扩建工程自2009年4月开工建设，2010年5年建成并投入试运行，工艺采用MSBR工艺，经调试，处理水量达到10万吨/d，出水水质稳定排放达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准限值要求，尾水作为再生水源经泵站引入东沟和龟湖溪作为景观用水，取得了良好的经济收益和环境效益。

表1 原设计进水水质mg/L

原设计出水水质指标：BOD5≤20mg/L、CODcr≤60mg/L、SS≤20mg/L、NH3-N≤8（15）mg/L、TP≤1.0mg/L；

提标改造后实际出水水质月均值：BOD5＝6.7mg/L、COD＝14mg/L、SS＝5.4mg/L、NH3-N＝0.6mg/L、TP＝0.35mg/L

2 工艺流程对比

2.1 改造前污水处理工艺

石狮市某污水处理厂一期工程采用的是Carrousel2000氧化沟工艺，城市污水经厂外污水中途泵站提升压力进入污水处理厂，经过电磁流量计计量，进入细隔栅和沉砂池，沉砂池的出水自流进入厌氧池（生物选择器），污水经过选择器后自流进入位于氧化沟前端的兼氧区，然后流入氧化沟好氧区。氧化沟出水进入配水井分配到二沉池，泥水分离后，尾水经消毒计量排放。剩余污泥采用一体式带式压滤机进行处理，干泥与隔栅、沉砂池截留的干渣一并送石狮市生活垃圾处理场填埋处理（见图1）。

图1 石狮市某污水处理厂扩建前污水处理工艺

Carrousel2000氧化沟工艺作为改良的氧化沟系统，具有内部前置反消化功能区，借助于螺旋桨将混合液循环至前置的反硝化区，在反硝化菌的作用下，污水中的有机物和亚硝酸盐进行反硝化，同时采用延时曝气硝化效果良好，有效解决了传统氧化沟脱氮能力不足的难题。

但Carrousel2000氧化沟工艺在运行过程中也存在一些亟待解决的问题[1]：（1）污泥膨胀。当废水中的碳水化合物含量较高时，N、P含量不均衡，pH值偏低，氧化沟中的污泥负荷过高时，污水中的细菌会吸取大量的营养物质，代谢速度较慢，会积贮大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥表面的附着水大大增加，形成了污泥膨胀。（2）除磷脱氮。氧化沟如果在运行过程中充氧过多，处理系统便只停留在硝化阶段，使得出水的硝酸盐氮浓度偏高，不利于聚磷菌以及其他好氧菌的竞争生长，使其失去了生长优势，导致出水水质中的总磷指标不稳定。（3）污泥上浮。氧化沟工艺中的污泥在二沉池中的停留时间若控制不准，容易使腐化污泥上浮。曝气时间过久，二沉池易发生反硝化作用，产生氮气使污泥上浮；此外，废水中过高的含油量也会减小泥质密度，污泥挟油上浮[2]。（4）流速不均匀及污泥沉积。Carrousel2000氧化沟工艺需要充分的曝气或机械推力辅助其完成工艺流程，但若曝气不足或机械推力不足，且水速偏低时，会产生大量的污泥沉积沟底，会降低氧化沟的有效容积，降低处理效果，也会影响污水的出水水质。

2.2 改造后污水处理工艺

图2 石狮市某污水处理厂扩建后污水处理、污泥处置总体工艺流程

（1）生化处理工艺选择。本扩建项目为5万m3/d规模的污水全部回用，由于深度处理工艺对氮、磷去除效果不佳，扩建后的工艺在前部二级生化处理段加强脱氮除磷。考虑到本项目污水处理后全部回用，采取MSBR工艺后，MSBR池集曝气、沉淀、排水于一池，不需要污泥回流设备及构筑物数量较少，占地面积小，运行也较灵活，供氧采用微孔管式曝气进行鼓风曝气。（2）沉砂池选型。MSBR工艺省却了初沉池，因此，主要污水处理构筑物为MSBR工艺和沉砂池，选择曝气沉砂池。（3）消毒工艺。石狮市某污水处理厂扩建工程选择MSBR工艺，采用次氯酸钠溶液投加，不仅可以有效灭杀细菌、病毒以及其他致病体，还可以维持回用水中一定浓度的余氯，保证了回用水输送至用水点时仍保持洁净状态，该消毒技术无污染，有效氯成分的高效率杀菌，投加增加的含盐量对工艺影响很小，后期运行安全、可靠，运行维护简单，能够维持回用水中的有效余氯。经过滤布滤池处理后的污水采用次氯酸钠溶液消毒，确保回用管末端余氯浓度符合再生水标准要求后再通过紫外消毒，进一步去除污水中的细菌，确保污水出水水质达标排放。（4）污泥处理工艺。石狮市某污水处理厂处理对象主要是城市生活污水，产生的污泥为二级污水处理厂的剩余污泥，近期污泥不进行消化处理，直接浓缩、脱水，采用带式一体化浓缩压滤机，并配套絮凝剂投配装置、污泥进料泵、污泥输送机等辅助设施。具体的处理工艺为：

剩余污泥及初沉污泥→储泥池→污泥浓缩、脱水一体机脱水→外运

目前，对于污泥的最终处置，焚烧是彻底解决解决污水厂污泥出路的较好方法，但能耗方面消耗较大，由此产生的污泥委托第三方建材公司进行处置。

2.3 MSBR处理流程

图3 MSBR系统流程示意图

进厂污水经预处理工序后直接进入MSBR反应池的厌氧池与缺氧池（一）的回流污泥混合，富含磷污泥在厌氧池进行释磷反应后进入缺氧池（二），缺氧池（二）主要用于强化整个系统的反硝化效果，由主曝气池至缺氧池（二）的回流系统提供硝态氮。缺氧池（二）出水进入主曝气池经曝气反应后再进入序批池I或序批池II。如果序批池I作为沉淀池出水，则序批池II首先进行缺氧反应，再进行好氧反应，或交替进行缺氧、好氧反应。在缺氧、好氧反应阶段或预沉阶段，序批池的混合液通过回流泵回流到泥水分离池，分离池上清液进入主曝气池，沉淀污泥进入缺氧池（一），经缺氧反硝化脱氮后提升进入厌氧池与进厂污水混合释磷，依次循环。

表2 各时段持续时间min

单元6至单元5的回流用于强化整个系统的反硝化效率，根据要求的反硝化效率的高低，可通过变速调节回流泵来改变系统的回流量。MSBR将一个运转周期分为6个时段，由3个时段组成一个半周期。在两个相邻的半周期内，除序批池的运转方式不同外，其余各单元的运转方式完全一样。其中时段1、2、3为第一个半周期，时段4、5、6为第二个半周期。原污水由MSBR的单元4进入，在各个时段内的流向见表3。第一个半周期内，单元7起的是沉淀池的作用，而在第二个半周期内单元1在起沉淀池的作用。

表3 MSBR系统污水流向

2.4 改造后的处理效果

石狮市某污水处理厂的污水处理工艺扩建后经过2010年4月23日-25日的验收监测，结果表明，整个系统运行稳定，排水稳定达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准，处理水量由5万吨/d扩大到目前的10万吨/d。

表4 设施去除率统计表mg/L

在验收监测的工况条件下，该扩建项目主要污染物指标浓度的平均去除率：SS为95.3%，COD为90.6%，BOD5为97.7%，氨氮为99.7%，总磷为92.5%，总氮为75.7%，动植物油为96.7%。

结语

综上，石狮市某城市污水处理厂原采用Carrousel2000氧化沟法工艺，运行多年已经无法满足日益增长的污水处理需求，以及环境发展的环境保护对污水深度去除氮和磷的要求，达不到现有的城镇污水厂排放要求，改造后采用MSBR工艺，污水经专门的污水管网收集并输送到该污水处理设施处理，处理后的尾水目前作为再生水源，经泵站引入龟湖溪和东沟作为景观用水，实现了中水回收利用。后期，在实际运行中需要根据实际情况及时做好调试和改进，实践证明，改进后的系统运行稳定且排水浓度稳定达标，污水厂的废水处理类型和处理规模得到了极大的提高。每天产生的污泥，由泵提至污泥池进行浓缩，经脱水机房脱水后转至建材公司进行综合利用处置，取得了良好的经济效益、社会效益和环境效益，同时也可以为其他污水处理行业提供经验借鉴。

[1]郑晨，龙盼.卡鲁塞尔2000氧化沟工艺概述[J]金田，2013（3）：334

[2]刘长荣，常建一.卡鲁塞尔氧化沟的脱氮除磷工艺设计[J]中国给水排水，2002（1）：67-70

刘春辉（1980.4-），男，本科，汉族，福建顺昌人，中级职称，主要从事市政污水处理厂运营管理和污泥处置研究。