MBBR工艺在污水处理厂升级改造中的应用王翥田

MBBR工艺在污水处理厂升级改造中的应用王翥田于振滨宋美芹（青岛思普润水处理有限公司，青岛266555）摘要介绍了MBBR工艺在无锡芦村污水处理厂升级改造中的应用。无锡芦村无锡污水处理厂升级改造是在“江苏省太湖流域城镇污水厂提标改造”的政策指导下顺利完成的。规模为20万m3/d，分三期依次改造，主体改造工艺采用A2/O投加悬浮填料工艺（即MBBR工艺），出水稳定达到一级A排放标准。关键词MBBR工艺提标改造悬浮填料MBBR工艺（即MovingBedBio-filmReactor，流化床生物膜反应器工艺）是向活性污泥曝气池中投加悬浮填料作为微生物附着生长的载体，使污水处理的机理和效能都大为改变。在这种系统中，微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变为气、液、固三相，这种转变为微生物创造了更丰富的存在形式，形成了一个更复杂的复合式生态系统。载体表面的生物膜与液相中的悬浮污泥共同发挥作用，各自发挥自己的降解优势。大量吸附生长在生物填料上的生物膜使生物池中的活性生物量大大增加，MBBR工艺结合了活性污泥法和生物膜法两者的优点，在提高系统抗冲击负荷能力的同时,使系统具有良好脱氮除磷能力。1工程概况无锡芦村污水处理厂改造规模为20万m3/d，分三期依次改造，主体改造工艺采用A2/O投加悬浮填料工艺（即MBBR工艺），即在A2/O工艺的好氧段投加新型生物填料形成MBBR工艺，工艺流程示意图见图1。图1工艺流程示意图采用A2/O工艺，污泥回流100%，内回流200%。厌氧反应区接受来自沉淀池的回流污泥，在该区域完成磷的释放；缺氧反应区，接收内部硝化液回流，主要作用是反硝化脱氮；浮动填料放在好氧反应区内，浮动填料为青岛思普润推广的SPR-1生物载体，呈圆柱状，圆柱体中心有网格结构，外侧沿不同径向伸展许多尾翘，直径为25mm、高度为10mm，密度为0.96g/cm3，略小于水，受保护的有效比表面积大于500m2/m3，挂膜后填料外观如图2，典型膜面生物图像见图3。无锡芦村污水处理厂改造好氧池MBBR部分填料填充率为50%，反应器底部安装微孔曝气装置，其主要作用是降解有机物，去除COD、硝化以及磷的吸收。图2挂膜后填料(SPR-1型)图3膜面生物图像2MBBR工艺在实际改造工程中的应用效果芦村污水处理厂改造分三期进行，首先改造的是原有二期工程，选取了其中3号池进行改造投加新型填料——SPR-1型，根据设计，选取了原有A2/O工艺好氧段的一部分投加填料，填充率为50%。3号池从2008年8月底投加填料完毕，已稳定运行6个月。2.1MBBR工艺对污染物的去除效能分析22..11..11MBBR工艺对COD的去除效果COD去除效果图01002003004005006007008009001000110013579111315171921232527日期浓度(mg/l)0102030405060708090100COD去除率(%)进水COD出水COD去除率(%)图4COD进、出水及去除率随时间的变化曲线COD进水和出水情况见图4，在此期间，进水COD波动剧烈，最高值在1000mg/l以上，出水COD浓度却能够维持在40～60mg/l之间，处理效果十分稳定，显示了MBBR工艺较高的抗冲击负荷能力。随着生物膜菌落的稳定，生物膜逐渐成熟，生物膜的作用得到充分的发挥，工艺稳定运行之后，COD的去除率基本在85%以上。2.1.2常温下MBBR工艺对氮的去除效果选取2008年10月底到11月底一个月的数据进行分析，此时水温较高（高于16℃）。在投加填料2个月之后，填料挂膜良好。系统已表现出良好的稳定性。由这一段的氨氮和总氮的去除效果图可以很清楚的看到在进水氨氮、总氮波动很大的情况下，出水依旧可以稳定达标。详见图5，图6。氨氮去除效果图0102030405013579111315171921232527日期氨氮浓度(mg/l)0102030405060708090100去除率(%)进水氨氮出水氨氮去除率图5氨氮去除效果图总氮去除效果图01020304050607080135791113151719212325日期总氮浓度（mg/l）01020304050607080去除率（%）进水总氮出水总氮去除率图6总氮去除效果图值得指出的是：08年11月21日，因并行运行的4号生物池发生水力事件，这期间3号池接纳了近5万m3/d的污水，大大超出设计值2.5万m3/d的处理量。11月28日4号池恢复进水后，其活性污泥大部分由3号生物池分流获得，致使3号池MLSS下降到2800mg/l以下。即使如此，从这一段的氨氮及总氮去除效果图上看，MBBR工艺能够耐受如此巨大的水量变化冲击负荷，并使出水稳定达标。在水量加大的时候，生物填料能够保留大量的生物膜，使系统的抗冲击性增强。2.1.3低温下MBBR工艺的处理效果进入冬季以后，整体运行状况进行了小的调整，2008年12月22日将3号池的过渡段改成好氧段，即在原有基础上增加了1个小时的好氧段。另外为了保证冬季氨氮达标，在水温降低的同时，加大了曝气量，DO提升到5mg/l以上。从09年1月份业主反馈回的信息看，投加了SPR-1型填料改造后的生物池，在冬季低温情况下，氨氮亦能保证非常高的去除率，使出水稳定达标。而在改造之前，整个冬季的氨氮几乎是没有处理效果的。选择冬季2008年12月中旬至2009年1月中旬，水温较低（低于12摄氏度）的一个月的数据进行分析。COD去除效率图如下图7，氨氮的去除效率图如图8。COD去除效率图0100200300400500600135791113151719212325272931日期COD浓度（mg/l）020406080100去除率（%）进水COD出水CODCOD去除率 图7COD去除效率图氨氮去除效率图0510152025303540135791113151719212325272931日期氨氮浓度（mg/l）020406080100去除率（%）氨氮进水氨氮出水氨氮去除率 图8氨氮去除效率图2008年12月底至2009年1月初，生物池水温已经降到了12℃以下，而整个系统对氨氮脱除效率依旧很高，可以稳定达标。原因是生物膜为世代较长的生长缓慢的硝化菌提供了非常有利的生存环境，生物膜的生物量大，污泥龄长，抗冲击负荷能力强，低温时候优势更加明显。2.2MBBR工艺的恢复能力分析2008年12月初几天系统因为接纳了不明黑水，进水各项指标超高，尤其是氨氮，对微生物有一定的抑制作用，使得出水氨氮也超标。现场发现情况及时采取措施，调整了曝气和进水量，在短短一周内就恢复了处理能力，出水达标。需要指出的是，此次水力事件发生时正遇上降温天气，污水厂生物池水温已经降到了12℃。08年11月28日到12月6日的氨氮实际检测数据如下图9。水力事件时的氨氮去除效果图01020304050123456789日期氨氮浓度(mg/l)0102030405060708090100去除率(%)进水氨氮出水氨氮去除率 图9  水力事件时氨氮去除效率图     在遭遇水力事件时，悬浮填料能够保留大量微生物，保持较高的生物活性，并能够快速恢复处理能力。3结论与展望（1）MBBR工艺抗冲击负荷的能力非常强，实际工程中能够抗击较大的水量负荷，而保持稳定的处理效果。（2）通过投加新型生物悬浮填料，能将原普通活性污泥法A2/O工艺简单改造成为活性污泥-MBBR复合生物处理工艺，在冬季水温低时，对氨氮有较高的去除效果，可以保证氨氮的达标排放。（3）活性污泥-MBBR复合生物处理工艺具有典型生物膜法及A2/O工艺的特点，投加填料的好氧池内有效生物量巨大，其耐受低温、抗冲击负荷及脱氮效果较单一的活性污泥法更强。投加新型填料改造的A2/O工艺的研究深入发展与技术运用，对我国现有的污水处理厂挖潜改造具有重大的现实意义，必将有助于我国污水处理水平的提高，势必推动我国环境保护事业的发展和技术进步，为实现我国水资源的可持续发展，创造不容忽视的环境效益、经济效益和社会效益。目前，芦村污水处理厂三期改造都已完成，MBBR工艺稳定运行中。