浅谈MBBR工艺在污水处理厂提标改造过程中的应用

朱晓琳

（康达环保（临沂）水务有限公司，山东临沂 276000）

0 引言

社会经济发展必然带来环境承载力的增加，环境保护是城市发展必不可少的组成部分，水环境保护是城市环境保护的重要组成部分。随着中国城市城镇化建设速度的加快，城市发展导致人口的不断增加，必然导致污水排放量的激增，低标准的排放尾水，必然带来收纳水体的高污染。

而早期城市污水处理厂的建设却与社会发展的要求有差距，有很多污水处理厂排放标准不能满足完全一级A标，排水已经不能满足人们对环境保护的需求。这就要求我们必须对城市污水和工业污水的治理进行高标准的处理，提高出水标准，进而实现综合整治，使水资源实现循环利用，以满足经济社会可持续发展的要求。

为了流域水质，提高周边居民生活水平，老旧污水厂进行提标改造工程建设迫在眉睫。常规的二级生化处理很难全面稳定达到一级A标准，因此提标工程需要增加深度处理工段，同时也一并解决老旧污水厂的噪声扰民以及臭气影响空气环境的问题，需要改变生化池的充氧方式，改成鼓风底部曝气，增加除臭系统。

1 污水处理提标工艺设计原则

城区早期建设的污水处理厂工程建设和运行一般投资较大，且受工艺、技术、环境、科技等多种原因制约和影响。在提标改造过程中污水处理工艺方案的选择及优化对确保污水处理厂的高效节能运转至关重要。

提标改造工程在工艺设计方面遵循以下原则：

（1）建设内容主要包括二级生物处理的改造、深度处理、臭气治理、充氧模式的更换。

（2）预期性原则，结合当地实际地质特点及污水处理厂近年来进出水变化的指标，充分考虑水质未来预期变化的特点。

（3）节约降耗原则，优先采用能耗低、处理效果稳、操作简便、工艺成熟的工艺，降低投资和运行成本。

（4）设备的稳定性，关键设备选择高效、稳定、管理方便及维修维护操作方便专用污水和污泥处理设备。

（5）污水处理厂的进、出水水质应满足国家及地方现行的有关标准、法规。

（6）节约用地的原则，总平面布置在工艺合理的基础上，综合考虑环境的内外影响，尽量减少土方工程量，降低投资。各工段设计充分考虑运行工艺调整的灵活性。

2 MBBR工艺概述

移动床生物膜反应器（MBBR）采用聚乙烯中空圆筒结构，内有十字支撑，外有翅片。密度约为0.95g/cm2。MBBR的有效比表面积大于500m2/m3。载体的密度和特殊形状使微生物在被保护载体的内表面生长，更有效地去除废水中的污染物。自1989年第一套生物移动床工艺建成以来，已在50多个国家建成上千座城市和工业废水处理设施，并取得了良好的效果。

2.1 MBBR工艺原理

MBBR工艺以悬浮填料为载体，为微生物提供可供附着的良好生存环境，悬浮填料在水中呈现流化状态，通过与污水的充分接触，使污水得到高效处理。此工艺融合了生物接触氧化和生物流化床的优点，拥有高传质效率、高处理效率、较低流化动力等优势，运用生物膜法原理和活性污泥法的优点，实现了生物膜工艺的活性污泥方式运行。按照运行形式分类，分为悬浮填料工艺和活性污泥-悬浮填料复合工艺。技术关键在于生物填料，填料比重需接近于水，轻微搅拌下能在水中自由上下运动，且具有较大有效表面积，利于微生物附着生长等优点，填料的特征结构应能够为微生物生长提供受保护的内表面积（绿色为刚刚修改的或者增加的）。

MBBR工艺原理示意图如图1、图2所示。在好氧区曝气充氧时，气泡上升过程可推动填料、悬浮污泥和周围的水体充分的混合、接触反应，填料自身孔隙以及水和填料之间的空隙会阻滞上升气流，并将底部上升的气流分割成更多的细小气泡。在这个过程中，填料被充分搅拌和混合在污水中，并被完全分成小气泡，以改善生物膜与氧气的接触，提高氧气传递和传质的效率。流化床生物膜工艺突破了传统生物膜工艺的堵塞和水分配不均的问题，生物流化床的流态化局限性，为生物膜法在废水生物处理中的更广泛应用奠定了良好的基础。

图1流动床生物膜工艺原理

图2悬浮载体填料

2.2 MBBR工艺的主要优点

2.2.1高容积负荷，节省用地

通过向生化池中投加生物填料，对比其他传统污泥法，可大量增加生物有效生物数量，对比生物膜法，填料流化显著提高传质效果。占地可较活性污泥法节约30%～50%用地。

2.2.2可同步强化脱氮除磷

采用活性污泥-悬浮填料复合方法，可实现同一生物反应池内不同泥龄的微生物实现共存。脱氮菌群（硝化菌群）一般为生存在长泥龄里的细菌，需较长泥龄（15—25d）；除磷菌群（聚磷菌）一般为短泥龄细菌，需较短泥龄（3—7d）；复合工艺由于生物填料的投加，为硝化细菌的生长提供了载体，延长其污泥龄，增强脱氮效果；同时控制活性污泥体系为短泥龄，可增强除磷效果[2]。

2.2.3抗冲击负荷能力强，恶劣水质条件下仍表现较好处理效果

MBBR工艺填料区污泥龄长，增大微生物种群的丰度，有利于难降解有机物的处理。低温、高盐、低基质等恶劣水质条件下，MBBR长泥龄及局部存在好氧、缺氧微环境，有利于其对于恶劣水质条件下，适应微生物的筛选与富集，利于驯化嗜冷菌、耐高盐菌等的富集。

2.2.4无活性污泥工艺易污泥膨胀等问题，产泥率低，节约处置费

采用活性污泥-悬浮填料复合工艺时，由于老化脱落的生物膜无机质比例较高，密度大易于沉降，具有接触絮凝效果，提高污泥聚集以及沉降性能，易于降低污泥含水率，可节约污泥处置费用。

2.2.5系统寿命长

填料耐磨耐用，搅拌器采用香蕉型的搅拌叶片，外形轮廓线条柔和，不损坏填料；整个搅拌和曝气系统很容易维护管理，由于填料对气泡的切割作用提高氧转移效率，可使用穿孔曝气提高曝气系统安全性，延长检修周期。

2.2.6适用于污水处理厂升级改造及立体扩容

工艺方式的转变比较灵活：①它适用于不同的池型结构，而对原工艺效果不会产生不利影响；②可以根据实际生产需要灵活选择各种比表面积的填料及不同填料的填充率；③移动床生物膜工艺非常容易溶入原生物处理工艺，如AAO工艺、AO工艺、SBR及其改进工艺和各类氧化沟工艺等，形成活性污泥-生物膜组合型工艺。所以，它非常适合于城镇或工业污水处理厂升级改造，使其满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A出水标准要求。

2.3 MBBR工艺的主要缺点

因填料价格较贵，因此采用MBBR工艺改造的前期投资相对高一些。

3 论证结论

经分析论证可知，为了确定方案的合理性，建议改成MBBR工艺方案，通过对原生化系统进行原位改造，在好氧区投加填料，增大好氧区负荷，确保氮的达标处理，并通过后续采用高密度沉淀池+滤布滤池来对SS、TP进行把控，能保障出水稳定达到一级A标准。

MBBR工艺以及在活性污泥法中增设MBBR的各类组合工艺运行状态稳定、操作便捷、易于调整控制，对进水水质、水量的变化承受能力强，脱氮除磷效果好，是一种经济、高效、稳定的污水处理方法；随着国家和地方对各污水处理厂出水水质要求的提高，对于存在早期建设但工艺尚无法满足新要求、用地紧张、土地成本过高、资金困难等问题的项目，该工艺是非常合适的解决方法之一，在城市或工业污水处理厂的升级改造中必将得到更加广泛的应用。