A/O-MBBR 工艺在污水处理厂提标工程改造中的应用

任龙刚，余 波

（中铁水务集团有限公司,陕西 西安 710065）

0 引言

传统的活性污泥处理法存在CODcr（化学需氧量）负荷低,硝化及脱氮效率低、污染物处理效能在低温下难以保证等问题,尤其是对于一些氨氮浓度相对较高的污水,去除效果难以达到排放标准的相关要求。通常采用悬浮填料是一种有效的提高反应器中微生物浓度的方法,可以提高反应器的容积负荷和处理效率[1]。

常规的移动床生物膜反应器（moving bed biofilm reactor,MBBR）通过在反应器中添加悬浮的生物填料,使微生物附着生长在填料上,悬浮填料在反应器内随着混合液的流动作用而自由流化,以便达到处理污水的目的。反应器中悬浮填料能与污水频繁多次接触,因此被称为“移动的生物膜”[2]。MBBR 工艺不仅克服了传统活性污泥法占地面积大、污泥膨胀及污泥流失等缺点,还解决了固定床生物膜法需定期反冲洗、清洗滤料等复杂的操作问题,同时在保证传质效率的基础上,克服了传统流化床反应器使载体流化动力消耗过大的缺点[3],因此MBBR 工艺技术得到了广泛的应用。尤其近年随着环保要求的不断提升,众多污水处理厂面临提标改造,但污水处理厂一般都是在原有工艺基础上进行改造,怎样尽可能地减少投资,并且提高现有池容利用率,解决改建无多余占地的问题,同时保证出水水质,都是一连串污水处理厂改造亟待解决的问题。

MBBR 工艺利用独特的优势,在尽可能不过多改造原有池体的基础上,增加生化单元的容积负荷。由于生物膜上的微生物没有受到强烈的曝气搅拌冲击,生物膜为微生物的繁衍、增殖创造了良好的运行条件,使微生物多样化,且量多,能存活世代时间较长的微生物,很好地保护了生长慢的微生物[4],比如世代时间比较长的硝化生物细菌,如此能可靠地用于生物脱氮,增强处理效果。

鉴于MBBR 工艺的特点及优势,本工程选用MBBR 工艺作为污水处理厂的改造工艺,根据污水厂的实际状况,结合MBBR 工艺的优势,针对性地解决水质达标问题,并且分析工程运行结果,为类似提标改造工程提供技术参考。

1 工程概况

宁夏吴忠市政污水处理厂建设规模为6 万m3/d,该污水处理采用前置选择（厌氧）池的卡鲁赛尔2000 氧化沟工艺,设计出水水质为《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中的二级排放标准。根据改扩建工程技术要求本项目出水水质提标至《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A 排放标准要求。

污水处理厂原设计进出水水质见表1。

表1 原设计进出水水质

该污水处理厂实际进水COD、SS、NH3-N、TP 指标分别在205 mg/L～325 mg/L、206 mg/L～295 mg/L、22.19 mg/L～53.05 mg/L、1.59 mg/L～6 mg/L 之间,实际进水水质除COD 外,各项指标均高于原设计进水水质。而实际出水COD、SS、NH3-N、TP指标分别在29.59 mg/L～46.65 mg/L、11 mg/L～28 mg/L、11.55 mg/L～24 mg/L、0.16 mg/L～0.8 mg/L 之间,水质能够满足原设计标准。

从原工艺运行数据可以看到,原设计工艺COD 和TP已达到一级A 标准,而TN、NH3-N、SS 与一级A 标准要求差距较大。因此,本工程改造重点考虑工艺处理对TN、NH3-N、SS 的去除效果。

2 改造思路

2.1 氮的去除

对比污水厂进出水监测指标,现有的卡鲁赛尔2000 氧化沟对氨氮降解效果良好,氨氮出水指标不稳定主要与曝气量不足有关,自控系统的瘫痪,导致表曝机无法随着进水水质变化进行曝气量的相应调整。

由于实际进水水质氨氮、总氮浓度较高,经过计算原氧化沟池容不能满足需要。但原有水厂占地有限,不具备新建构筑物的条件,需要在原有氧化沟池容基础上通过提高容积负荷来满足池容需求。因此在生化处理单元增加生物填料,采用MBBR 处理工艺。同时从原有污水处理厂运行效果看存在碳源不足的情况。因此,将现有氧化沟改造为两级A/O 系统,一级A/O 添加填料,二级A 池投加碳源进一步去除总氮,保证出水总氮达标。

2.2 SS 的去除

SS 的去除主要是通过过滤和沉淀,在此工艺中首先更换细格栅,调整格栅运行间隙,以便减少大的固体污染,减轻后续单元的处理压力。同时,增加尾水深度过滤处理单元,进一步保证SS 的出水浓度。

3 改造设计

3.1 进出水水质

根据工程实际运行数据,污水处理厂一级A 升级改造进出水水质见表2。

表2 原设计进出水水质

3.2 工艺流程

针对存在的问题,结合实际运行过程中积累的经验,以及改造前原工艺运行数据分析（重点是NH3-N、TN、SS 的去除）,本着节约成本、增强效果的原则,改造工艺见图1。

图1 改造工艺流程图

改造思路主要是将原有氧化沟工艺改为两级A/O 工艺,一级A/O 中投加MBBR 填料。同时,在二级A/O 中的A 段投加碳源,保证出水总氮达标。为了保证SS 的处理效果,增加深度过滤处理系统。

3.3 工艺设计

3.3.1 预处理单元

将原有三座细格栅换成孔径为3 mm 的孔板式格栅,提高拦截效率。

3.3.2 生化单元

（1）池体改造。现有氧化沟三座,每座四条沟道,单沟道宽9 m,直壁长59.5 m,有效水深4.3 m,单沟容积约12668 m3,其中缺氧段容积约2960 m3。在原卡鲁赛尔氧化沟内增加导流墙、隔墙,将氧化沟改为两级A/O,包括：缺氧池→好氧池→脱氧池→缺氧池→好氧池。

根据设计进水水质,氧化沟改造参数见表3。

表3 氧化沟改造参数

利用穿墙回流泵（3 台）,穿墙泵设在脱氧池与前缺氧池的墙壁,完成一级A/O-MBBR 的内回流。

（2）生物填料。在一级A/O 中投加MBBR 悬浮填料,一级A 池填料填充比为8%,一级O 池生物填料填充比为30%。生物填料采用小直径圆形填料,具体参数见表4。

表4 氧化沟改造参数

（3）曝气系统。原来氧化沟每沟设有倒伞形表曝机2 台,曝气机充氧效率低。改造采用空气悬浮风机4 台（三用一备,Q=155 m3/min,60 kPa）,将表曝机改为底部曝气,增加曝气系统装置。采用板式微孔曝气器,在满足充氧效率的基础上,减少维修成本。

（4）搅拌器系统。MBBR 中采用耐磨叶片及耐磨电机的潜水搅拌器,在均匀而慢速搅拌下,以便达到均匀混合的效果,搅拌器安装位置和角度可以相应调整,以便达到系统运作的最佳流化态。

（5）出水拦截设施。为生物填料恒定的保持在生物池中,MBBR 出水设置拦截网,本工程采用φ6 的平板式拦截网,并且在拦截网底部设置穿孔管（气刀）,穿孔管与曝气系统相连,利用空气吹扫避免拦截网填料堆积堵塞。

3.3.3 深度处理单元

深度处理采用滤布滤池,过滤精度在5μm～15μm 之间,截留水中的悬浮杂质,保证出水SS 达标。

4 运行效果

污水处理厂实际进水COD、SS、NH3-N、TP、TN 指标分别在276.76 mg/L～394.35 mg/L、189 mg/L～315.33 mg/L、27.64 mg/L～62.48 mg/L、3.25 mg/L～6.51 mg/L、31.69 mg/L～69.18 mg/L 之间。运营稳定后出水COD、SS、NH3-N、TP、TN 指标分别在31.07 mg/L～40.94 mg/L、6.53 mg/L～9.93 mg/L、0.34 mg/L～4.43 mg/L、0.26 mg/L～0.94 mg/L、10.7 mg/L～15.48 mg/L之间,出水基本达到一级A 排放标准要求,但总氮的去除还需在运行中进一步寻找更多的手段。

5 结论

（1）采用MBBR 处理工艺改造现状的卡鲁塞尔2000 氧化沟,施工土建工程量较小、施工周期短、投加生物填料提高容积负荷,增强生化效能。

（2）MBBR 工艺生物膜上的微生物没有受到强烈的曝气搅拌冲击,在填料上能存活世代时间较长的硝化细菌,并且生物填料挂膜后局部存在好氧、缺氧微环境,有利于微生物筛选与富集,即使是在冬季低温条件下,也有利于细菌活性的维系,保证脱氮效果。

（3）改造从实际运营出发,配置合理的工艺设备选型,减少运营成本。