MBBR工艺在污水处理厂提量增效中的应用

2.2改造方案

本项目最终的工艺路线如图1所示。

图1 扩容后工艺流程

改造方案主要包括五部分：

1)提量水量分配，对增加的2万m3/d的水量其中二、三期设施各增加7500m3/d，四期设施增加5000m3/d，生化池的改造在原池基础上进行，将原A/A/O工艺的O段镶嵌入MBBR工艺，满足提量要求，强化处理效果，提高系统稳定性;

2)MBBR功能区设计，为了尽可能缩短工期，在改造过程中厌氧区保持不变，把原缺氧区和好氧区的前40%部分变为缺氧区;好氧区采用两级MBBR设计，采用微动力混合池型，强化系统抗冲击能力，且实际运行过程中可以根据氨氮和总氮的去除情况，灵活调控第一级MBBR区溶解氧，实现同步硝化反硝化(SND)，平衡氨氮和总氮处理效果;选用SPR-3型填料，有效比表面积为800m2/m3，符合《水处理高密度聚乙烯悬浮载体填料》行业标准[6]，具有水力特性好、能耗低、使用寿命长等优点;设计时考虑今后进一步提标的可能性，控制填充区域填充率<45%，为今后可能的提标留有余地;

3)二沉池改造，考虑提量后二沉池表面负荷增高的影响，对二三四期平流式沉淀池采取增加水力挡板和集水槽优化等措施，改造刮吸泥设备;

4)高效沉淀池改造，新增混合区，将原有混合区改为絮凝区，混合和絮凝设备重新优化选型，对加药和回流位置进行优化调整。增加絮凝时间，使其处理能力达到10万m3/d，沉淀区尺寸为29.73m×31.10m，混合时间为1min，絮凝沉淀时间为8min，上升流速为15.30m/h;

5)转鼓过滤器;现有V型滤池尺寸为30×38m，设计规模为8万m3/d，滤料采用石英砂均质滤料，有效粒径d10为0.9-1.2mm，不均匀系数K80≤1.4，滤料厚度为1.20m，滤速为5.97m/h，运行时间为175min。反冲洗时间为25min;考虑到水厂现有空地及工期问题，选用转鼓过滤器对高效出水进行过滤，去除悬浮物指标，设计进水量2万m3/d，出水SS≤10mg/L;

2.3系统调试

由于调试初期，系统受到冲击，进水COD和氨氮远高于设计值，调试分为两个阶段，第一阶段使系统恢复正常，第二阶段填料挂膜，填料挂膜关键是调节好填料的流化状态，根据出水情况逐步提升水量，控制MBBR-1区溶解氧为2-3mg/L，控制MBBR-2区溶解氧为3-4mg/L，外回流为100%，内回流为200%，系统恢复正常后经过约30d的调试运行，水量达到设计值(12万m3/d)，稳定运行。

03运行效果分析

3.1系统的COD和氨氮处理效果

调试初期(1-4d)进水COD远高于设计值，约为800-1000mg/L之间，疑似部分垃圾渗滤液进入污水管线，正常条件下(5-100d)生物池进水COD均值为600.00mg/L，生化系统对COD去除效果如图2所示。调试初期，考虑到系统受到冲击，加大排泥量，及时将受到冲击的污泥排出系统，促进新的活性污泥的生长。

图2 生化系统对COD的去除效果

生化系统降解COD的变化规律分为三个阶段，第一阶段是系统恢复期(5-22d)，出水COD均值为42.48mg/L;第二阶段为系统恢复后(22-52d)，生物池出水COD均值为28.00mg/L;第三阶段为填料成熟后(52-100d)，生物池出水COD均值为22.00mg/L。填料挂膜后出水COD比之前降低21.40%，分析原因可能是随着好氧池填料的投加，某些污泥龄较长的专性菌种在填料上富集，提高了COD的去除效果。

调试初期，生化系统已遭受进水冲击，进水COD和氨氮远超设计值，出水严重波动。系统恢复后，水质波动仍然存在，进水氨氮最大值为72.00mg/L、最小值为35.00mg/L、均值为53.30mg/L，超出设计值，但出水水质已经达标，并且随着填料上生物膜的成熟，出水氨氮降低到1.00mg/L以下，生化系统对氨氮的去除效果如图3所示。

图3 生化系统对NH4+-N的去除效果

对比系统恢复后(22-52d)和生物膜成熟后(52-100d)的氨氮数据，生物池出水氨氮均值分别为4.20mg/L和0.50mg/L，去除率分别为92.12%和99.06%。这主要是两方面的原因，一方面是随着悬浮填料的投加，容易使污泥龄较长的硝化菌在填料表面大量生长，增强了系统的硝化能力，另一方面是随着硝化反应的进一步加强，回流的硝态氮浓度的升高，在缺氧区发生的反硝化反应消耗了更多的碳源，降低了好氧区的COD负荷，促进了硝化反应的进行。

对于冲击，实质上是有机物超过设计值进入了好氧区，挤占了悬浮态污泥中硝化菌群的代谢和增殖空间，使之在污泥中占比不足，难以达到预期效果;而悬浮载体的加入，尽管仍存在水质冲击，但可提供空间让硝化菌群逐步富集，系统的抗冲击能力提升，系统处理效果逐步改善。

3.2系统的TN去除效果

生物池进水TN均值为63.00mg/L，系统恢复后(5-22d)和生物膜成熟后(52-100d)生化池出水TN均值分别为13.70mg/L和10.40mg/L，去除率分别为78.25%和83.50%，出水TN稳定达标，生化系统对TN去除效果如图4所示。改造前，系统的TN去除率平均为75.00%，且需要投加碳源20.00mg/L(BOD计，乙酸钠)以保证处理效果稳定;改造后，未投加碳源、水量增加20.00%的情况下，TN去除率提高至83.50%。

之所以改造后系统TN去除性能显著提升，一方面，系统硝化的彻底为反硝化提供了基质，是反硝化良好的前提;另一方面，系统改造后，硝化主要由悬浮载体承担，污泥龄控制在8-12d，显著低于改造前的污泥龄10-20d，泥龄的降低使得污泥活性进一步提升;同时，系统的总回流比为300%，理论上TN去除率为75.00%，实际TN去除率高于理论值，推测伴随着其他途径的总氮去除方式。

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