某污水处理厂MSBR工艺升级改造工程实例

摘要：昆明某污水处理厂一期建设规模为5×104 m3/d，主体工艺采用MSBR系统+滤布滤池系统，2014年12月建成通水后出水穩定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标。为进一步提高该污水处理厂出水氮、磷等排放指标，减轻尾水排放对水体的污染，于2018年初启动升级改造工程并于当年6月投入运行，改造工程的实施可确保出水稳定达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）地表水IV类标准（TN指标除外），同时为远期出水主要指标达到地表水III类标准（TN指标除外）打下基础。

关键词：改良式序批间歇反应器（MSBR）;氮;磷

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）07-0-02

Abstract：The treatment capacity of phase I projectof a wastewater treatment plant in Kunming is 5.0×104m3/d.The main process of this plant is “MSBR process + Disk filter”and the original effluent standard is Class I—A criteria specified in Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant （GB18918—2002）.Phase I project is completed in December2014 and achieved the designed effluent standard continuously. In order to meet stricter effluent standard of TN/TPand mitigate the pollution of receiving water， phase I upgrade project of the WWTP is initiated in early 2018 and completed in June. All the effluents （TN excepted） from theWWTP after upgrade project achieveClass IV criteriaspecified inEnvironmental Quality Standards for Surface Water （GB3838—2002） under design condition. The upgrade project also lays the foundation of achieving Class III criteria specified in Environmental Quality Standards for Surface Water （GB3838—2002） in the near future.

Key words：Modified sequential batch reactor （MSBR）;Nitrogen;Phosphorus

1 项目背景

昆明某污水处理厂总建设规模为10×104 m3/d，其中一期建设规模为5×104 m3/d。全厂为地埋式结构，主体工艺采用MSBR系统+滤布滤池系统，出水水质标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标。一期工程于2014年12月建成通水，出水稳定达到排放及回用标准。随着近年来国家对于环保要求的不断提高，对城市污水处理厂出水（尤其TN/TP）的要求越发严格，提标改造成为各污水处理厂越来越迫切的要求[1]，因此该污水处理厂一期升级改造项目的实施是十分必要和迫切的。

2 设计参数

一期升级改造工程规模为50，000m3/d，主要通过提升TN、TP出水指标，以减轻尾水排放水体的富营养化程度。改造后要求全厂出水主要指标达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）地表水IV类标准（TN指标除外），远期要求出水主要指标（CODCr、总氮除外）达到国家《地表水环境质量标准》Ⅲ类地表水要求，设计进出水水质如表1所示。

3 工程方案

3.1 工艺流程

该污水处理厂原主体工艺采用高度集约型的一体化设计，且为地埋式构筑物，整体结构较为复杂，此外厂区用地有限，不具备新增脱氮除磷构筑物的条件。因此本次改造工程主要考虑对原核心工艺-MSBR系统和滤池的局部功能进行优化改造，以强化系统脱氮除磷功能。

升级改造采取的措施主要包括在原MSBR系统投加填料、投加碳源及混凝剂、提高滤池过滤精度等三项，原一期项目的其他处理构筑物及设备继续使用。升级改造后的污水处理厂工艺流程如图1所示。

3.2 MSBR工艺改造

MSBR工艺由Dr. Chester Yang于20世纪90年代首创，其涵盖了厌/缺氧、好氧、序批反应、沉淀出水等功能，具有流程简洁、控制灵活、占地面积小等优点，是目前污水处理技术中最新、自动化程度最高的污水处理工艺[2]。该污水处理厂采用的MSBR系统为一池七单元结构，中间依次包括2号泥水分离单元、3号预缺氧单元、4号厌氧反应单元、5号缺氧反应单元及6号好氧单元，两侧为1号及7号序批单元。改造后MSBR系统平面示意如图2所示，主要改造措施包括：

（1）在MSBR系统6号好氧单元增设3道导流挡墙，优化好氧单元水力流态;按照好氧单元15%的容积比投放专用悬浮填料，以提高区域污泥浓度和反应速率，确保在水力停留时间不变的情况下，提升氨氮以及总氮的去除率;（2）在MSBR系统6号好氧单元增设4台潜水搅拌器，将部分主曝气单元区域改为兼氧区，延长整体缺氧反应时间;同时降低6号单元末端至序批单元的溶解氧浓度，强化序批单元缺氧反硝化的功能;（3）为避免回流上清液挤占MSBR系统5号及6号单元的反应时间，在上清液渠道出口增设两道导流墙，将大部分上清液导入1或7号序批单元，延长前置反应区域的实际水力停留时间，提高系统脱氮功能;（4）在4号厌氧单元、5号缺氧单元和1/7号序批单元共设置4个碳源投加点，碳源投加系统与原MSBR控制系统进行通讯和控制，根据实际运行情况进行外碳源补充，强化系统反硝化脱氮功能;（5）在6号好氧单元和1/7号序批单元设置3处混凝除磷剂投加点，形成多点加药功能，进一步强化化学除磷效果;（6）改造后MSBR系统单组池容为17750m3，总水力停留时间为17.14 h，其中缺氧反应时间由1.68h调整为2.94小时，好氧反应时间随着悬浮填料的投放，由6.59小时调整为5.33小时。

改造后，进厂污水经预处理工序后进入MSBR系统的4号厌氧反应单元，与3号预缺氧单元的回流污泥混合，富含磷污泥在4号厌氧反应单元进行厌氧释磷反应后进入5号缺氧反应单元，利用原水中的碳源进行反硝化脱氮，由6号好氧单元至5号缺氧反应单元的回流硝化液或来自2号泥水分离单元的上清液提供硝态氮，同时也可以促进聚磷菌在缺氧单元的磷吸附。5号缺氧反应单元出水进入6号好氧单元，经有机物降解、硝化、磷吸附反应后交替进入1/7号序批单元。当1号序批单元作为沉淀池出水，则7号序批单元首先交替进行缺氧及好氧反应，之后进入静置沉淀出水阶段。在序批单元的反应或出水阶段，单元内混合液通过回流泵回流到2号泥水分离单元，2号泥水分离单元的上清液优先进入1/7号序批单元，亦可进入5号缺氧反应单元或6号好氧单元;2号泥水分离单元底部的沉淀污泥进入3号预缺氧单元富集，经内源反硝化脱氮后提升进入4号厌氧反应单元与进厂污水混合释磷。上述过程依次循环[3]。

4 改造效果分析

系统改造后于2018年6月投入运行，迄今为止运行情况良好，期间未投加碳源，仅按最大4mg/L聚合氯化铝（PAC）的投加量辅以化学除磷。改造前后半年时间内的主要运行数据如表2及表3所示。

由表2、3可知，污水处理厂改造前后进水水质浓度变化不大，经升级改造后的出水水质优于改造前的排放情况，且稳定达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）的地表水IV类标准（TN指标除外）。

（1）MSBR系統6号好氧单元投放悬浮填料后形成悬浮微生物与附着微生物共生、协同去除污染物的系统[4]，进一步提高了好氧单元污泥浓度和生物总量，降低了有机负荷，强化了系统的有机物降解及硝化功能;

（2）MSBR系统在原6号好氧单元内划分出两个兼氧区，该区域通常在低溶解氧条件下运行，一方面该反应区可进一步利用原水碳源进行反硝化反应，同时也可控制进入后续1/7序批单元的溶解氧浓度，确保序批单元的缺氧反硝化充分进行;

（3）MSBR系统通过渠道改造，将2号泥水分离单元的上清液在水质合格的情况下优先回到1/7号序批单元[5]，这一措施提高了各前置反应单元的水力停留时间，有效避免了对于碳源及污泥浓度的稀释效应，从而提高了前置各反应单元的反应速率;

（4）聚磷菌与反硝化菌在碳源需求上存在竞争关系，改造后的MSBR系统出水及回流污泥中的硝酸盐浓度进一步降低，从而避免了其对于4号厌氧反应单元厌氧释磷的干扰[6]，确保MSBR系统充分的厌氧释磷，为聚磷菌在好氧和缺氧条件下的磷吸附反应提供了保障。

5 结论

昆明某污水处理厂一期升级改造工程规模为50，000m3/d，经过调试及系统优化，在没有投加碳源、辅以少量同步投加PAC化学除磷的条件下，出水稳定达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）的IV类标准（TN指标除外）。

参考文献

[1]庄磊，黄勇.城市污水处理厂升级改造的探讨[J].工业用水与废水，2010，41（1）：14-18.

[2]罗万申.新型污水处理工艺-MSBR[J].中国给水排水，1999，15（6）：22-24.

[3]杨殿海，顾国维.改进型MSBR工艺特点与运行效果[J].中国给水排水，2004，20（1）：62-65.

[4]孙华，张菊萍，李湘霖.投加悬浮填料改善活性污泥法处理性能的试验研究[J].重庆环境科学，2001（06）：37-40.

[5]戴步峰.MSBR工艺在海门市第二污水处理厂的应用[J].水处理技术，2011，37（11）：125-127.

[6]张自杰.排水工程（下册）[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.

收稿日期：2019-03-08

作者简介：沈磊（1984-），男，汉族，本科学历，工程师，研究方向为水污染控制。