污水厂准Ⅳ类水Bardenpho-MBBR提标改造分析

MBBR改造后，在好氧区投加悬浮载体，保证了好氧区附着态微生物的泥龄大于30d，有利于长泥龄的硝化菌群的富集。填料的挂膜过程与胞外聚合物(EPS)密不可分，当微生物活性越强时，EPS分泌越旺盛，越容易挂膜;微生物活性减弱时，EPS分泌减少，在流化水力剪切的作用下脱离老化生物膜，实现生物膜的自然动态更新，保障了填料上的微生物一直处于较高的活性[9]。

图4 改造后生化系统对氨氮的处理效果

3.2 系统改造前后对TN的去除效果

系统在改造前进水TN均值21.55mg/L，出水均值13.91mg/L，平均去除率为35.45%，并且出水TN波动较大，不稳定。经过Bardenpho-MBBR改造后，进水TN均值为24.73mg/L，出水TN均值8.43mg/L，TN平均去除率65.91%，如图5、图6所示。

从两组数据可以对比出，系统经过Bardenpho-MBBR改造后，在进水TN负荷升高的情况下，出水依然能够稳定达标，平均去除率比改造前高出近一倍。

为进一步探索系统TN去除效果改善的原因，在2017年12月底，对系统各工艺段进行了TN去除分析。系统内各区域均有总氮去除，厌氧区、前置缺氧区、好氧MBBR区、后置缺氧区和后置好氧区的总氮去除率分别为9.57%、29.92%、9.02%、11.31%和3.62%，总氮去除率为63.44%，如图7所示。

改造前后系统的总回流比均为150%，厌氧区和前置缺氧区共去除TN39.49%，略优于改造前，原因在于系统运行的污泥浓度不再受硝化菌群长泥龄要求的限制，整个系统内污泥活性较改造前有明显提升。

图5 改造前系统对TN的去除效果

图6 改造后系统对TN的去除效果

在好氧区发生了明显的TN去除现象，好氧段同步硝化反硝化对TN的去除率为12.64%，合计去除氮素3.08mg/L，占总去除率的20.00%。生物膜上典型的缺/好氧微环境，以及对功能微生物的富集作用，促进了同步硝化反硝化作用的进行，使得在好氧区仍有对TN的进一步去除。在众多采用MBBR的污水厂，均在好氧填料区发现了显著的SND现象[1-3]，TN去除量在3-8mg/L不等，且基质浓度较高的污水厂，SND效果更佳显著。由于好氧填料区有机物含量已很低，进一步推测SND的碳源可能与生物膜的内碳源相关。

关于生物膜、泥膜复合系统SND的研究有待进一步深化，但对于进水TN50mg/L、出水TN要求10mg/L的污水厂，TN去除率要求80%，总回流比至少需400%;当SND去除5mg/LTN时，总回流比可降至350%，且可减少25mg/LBOD碳源投加，节能降耗显著。而对于进水基质浓度不高的污水厂，甚至可完全节约外投碳源，使得MBBR除了在池容做到深度挖潜外，真正实现了基质利用上的深度挖潜，应用前景广阔。

后置缺氧区对TN的去除量为2.76mg/L，由于该区域无碳源投加，且原水碳源基本已在前端消耗殆尽，分析该段内可能是发生了内碳源的水解，产生了部分碳源被微生物利用。系统该区域内出现氨氮的少量溶解也证明了内碳源水解的发生。

图7 沿程断面氮素变化

由于改造前，对于准IV类水标准，系统的COD已可稳定达到，氨氮基本可达到，COD、氨氮和TP并非改造难点，效果与经济的核心矛盾在TN上。通过Bardenpho工艺的采用，有效开发了系统的内碳源，增加了后置反硝化区，强化TN去除效果;而MBBR的使用，是系统实现原池改造Bardenpho的前提，在大幅削减好氧池容的前提下，系统氨氮处理效果并未受到影响，好氧泥龄大幅缩小的前提下未影响硝化菌群的活动，悬浮载体上SND的出现，更为节约碳源投加、降低回流比创造了条件。

在实际的运行过程中，TN的去除基本上在生化段就可以完成，深度处理的反硝化深床滤池作为保障性工艺，正常状态下按普通滤池运行，保证SS以及TP达标即可。

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