某污水處理廠MSBR工藝升級(jí)改造工程實(shí)例

摘要：昆明某污水處理廠一期建設(shè)規(guī)模為5×104 m3/d，主體工藝采用MSBR系統(tǒng)+濾布濾池系統(tǒng)，2014年12月建成通水后出水穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)。為進(jìn)一步提高該污水處理廠出水氮、磷等排放指標(biāo)，減輕尾水排放對(duì)水體的污染，于2018年初啟動(dòng)升級(jí)改造工程并于當(dāng)年6月投入運(yùn)行，改造工程的實(shí)施可確保出水穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）地表水IV類標(biāo)準(zhǔn)（TN指標(biāo)除外），同時(shí)為遠(yuǎn)期出水主要指標(biāo)達(dá)到地表水III類標(biāo)準(zhǔn)（TN指標(biāo)除外）打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：改良式序批間歇反應(yīng)器（MSBR）;氮;磷

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-0-02

Abstract：The treatment capacity of phase I projectof a wastewater treatment plant in Kunming is 5.0×104m3/d.The main process of this plant is “MSBR process + Disk filter”and the original effluent standard is Class I—A criteria specified in Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant （GB18918—2002）.Phase I project is completed in December2014 and achieved the designed effluent standard continuously. In order to meet stricter effluent standard of TN/TPand mitigate the pollution of receiving water， phase I upgrade project of the WWTP is initiated in early 2018 and completed in June. All the effluents （TN excepted） from theWWTP after upgrade project achieveClass IV criteriaspecified inEnvironmental Quality Standards for Surface Water （GB3838—2002） under design condition. The upgrade project also lays the foundation of achieving Class III criteria specified in Environmental Quality Standards for Surface Water （GB3838—2002） in the near future.

Key words：Modified sequential batch reactor （MSBR）;Nitrogen;Phosphorus

1 項(xiàng)目背景

昆明某污水處理廠總建設(shè)規(guī)模為10×104 m3/d，其中一期建設(shè)規(guī)模為5×104 m3/d。全廠為地埋式結(jié)構(gòu)，主體工藝采用MSBR系統(tǒng)+濾布濾池系統(tǒng)，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)。一期工程于2014年12月建成通水，出水穩(wěn)定達(dá)到排放及回用標(biāo)準(zhǔn)。隨著近年來國家對(duì)于環(huán)保要求的不斷提高，對(duì)城市污水處理廠出水（尤其TN/TP）的要求越發(fā)嚴(yán)格，提標(biāo)改造成為各污水處理廠越來越迫切的要求[1]，因此該污水處理廠一期升級(jí)改造項(xiàng)目的實(shí)施是十分必要和迫切的。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

一期升級(jí)改造工程規(guī)模為50，000m3/d，主要通過提升TN、TP出水指標(biāo)，以減輕尾水排放水體的富營養(yǎng)化程度。改造后要求全廠出水主要指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）地表水IV類標(biāo)準(zhǔn)（TN指標(biāo)除外），遠(yuǎn)期要求出水主要指標(biāo)（CODCr、總氮除外）達(dá)到國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類地表水要求，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

3 工程方案

3.1 工藝流程

該污水處理廠原主體工藝采用高度集約型的一體化設(shè)計(jì)，且為地埋式構(gòu)筑物，整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，此外廠區(qū)用地有限，不具備新增脫氮除磷構(gòu)筑物的條件。因此本次改造工程主要考慮對(duì)原核心工藝-MSBR系統(tǒng)和濾池的局部功能進(jìn)行優(yōu)化改造，以強(qiáng)化系統(tǒng)脫氮除磷功能。

升級(jí)改造采取的措施主要包括在原MSBR系統(tǒng)投加填料、投加碳源及混凝劑、提高濾池過濾精度等三項(xiàng)，原一期項(xiàng)目的其他處理構(gòu)筑物及設(shè)備繼續(xù)使用。升級(jí)改造后的污水處理廠工藝流程如圖1所示。

3.2 MSBR工藝改造

MSBR工藝由Dr. Chester Yang于20世紀(jì)90年代首創(chuàng)，其涵蓋了厭/缺氧、好氧、序批反應(yīng)、沉淀出水等功能，具有流程簡潔、控制靈活、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，是目前污水處理技術(shù)中最新、自動(dòng)化程度最高的污水處理工藝[2]。該污水處理廠采用的MSBR系統(tǒng)為一池七單元結(jié)構(gòu)，中間依次包括2號(hào)泥水分離單元、3號(hào)預(yù)缺氧單元、4號(hào)厭氧反應(yīng)單元、5號(hào)缺氧反應(yīng)單元及6號(hào)好氧單元，兩側(cè)為1號(hào)及7號(hào)序批單元。改造后MSBR系統(tǒng)平面示意如圖2所示，主要改造措施包括：

（1）在MSBR系統(tǒng)6號(hào)好氧單元增設(shè)3道導(dǎo)流擋墻，優(yōu)化好氧單元水力流態(tài);按照好氧單元15%的容積比投放專用懸浮填料，以提高區(qū)域污泥濃度和反應(yīng)速率，確保在水力停留時(shí)間不變的情況下，提升氨氮以及總氮的去除率;（2）在MSBR系統(tǒng)6號(hào)好氧單元增設(shè)4臺(tái)潛水?dāng)嚢杵?，將部分主曝氣單元區(qū)域改為兼氧區(qū)，延長整體缺氧反應(yīng)時(shí)間;同時(shí)降低6號(hào)單元末端至序批單元的溶解氧濃度，強(qiáng)化序批單元缺氧反硝化的功能;（3）為避免回流上清液擠占MSBR系統(tǒng)5號(hào)及6號(hào)單元的反應(yīng)時(shí)間，在上清液渠道出口增設(shè)兩道導(dǎo)流墻，將大部分上清液導(dǎo)入1或7號(hào)序批單元，延長前置反應(yīng)區(qū)域的實(shí)際水力停留時(shí)間，提高系統(tǒng)脫氮功能;（4）在4號(hào)厭氧單元、5號(hào)缺氧單元和1/7號(hào)序批單元共設(shè)置4個(gè)碳源投加點(diǎn)，碳源投加系統(tǒng)與原MSBR控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊和控制，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行外碳源補(bǔ)充，強(qiáng)化系統(tǒng)反硝化脫氮功能;（5）在6號(hào)好氧單元和1/7號(hào)序批單元設(shè)置3處混凝除磷劑投加點(diǎn)，形成多點(diǎn)加藥功能，進(jìn)一步強(qiáng)化化學(xué)除磷效果;（6）改造后MSBR系統(tǒng)單組池容為17750m3，總水力停留時(shí)間為17.14 h，其中缺氧反應(yīng)時(shí)間由1.68h調(diào)整為2.94小時(shí)，好氧反應(yīng)時(shí)間隨著懸浮填料的投放，由6.59小時(shí)調(diào)整為5.33小時(shí)。

改造后，進(jìn)廠污水經(jīng)預(yù)處理工序后進(jìn)入MSBR系統(tǒng)的4號(hào)厭氧反應(yīng)單元，與3號(hào)預(yù)缺氧單元的回流污泥混合，富含磷污泥在4號(hào)厭氧反應(yīng)單元進(jìn)行厭氧釋磷反應(yīng)后進(jìn)入5號(hào)缺氧反應(yīng)單元，利用原水中的碳源進(jìn)行反硝化脫氮，由6號(hào)好氧單元至5號(hào)缺氧反應(yīng)單元的回流硝化液或來自2號(hào)泥水分離單元的上清液提供硝態(tài)氮，同時(shí)也可以促進(jìn)聚磷菌在缺氧單元的磷吸附。5號(hào)缺氧反應(yīng)單元出水進(jìn)入6號(hào)好氧單元，經(jīng)有機(jī)物降解、硝化、磷吸附反應(yīng)后交替進(jìn)入1/7號(hào)序批單元。當(dāng)1號(hào)序批單元作為沉淀池出水，則7號(hào)序批單元首先交替進(jìn)行缺氧及好氧反應(yīng)，之后進(jìn)入靜置沉淀出水階段。在序批單元的反應(yīng)或出水階段，單元內(nèi)混合液通過回流泵回流到2號(hào)泥水分離單元，2號(hào)泥水分離單元的上清液優(yōu)先進(jìn)入1/7號(hào)序批單元，亦可進(jìn)入5號(hào)缺氧反應(yīng)單元或6號(hào)好氧單元;2號(hào)泥水分離單元底部的沉淀污泥進(jìn)入3號(hào)預(yù)缺氧單元富集，經(jīng)內(nèi)源反硝化脫氮后提升進(jìn)入4號(hào)厭氧反應(yīng)單元與進(jìn)廠污水混合釋磷。上述過程依次循環(huán)[3]。

4 改造效果分析

系統(tǒng)改造后于2018年6月投入運(yùn)行，迄今為止運(yùn)行情況良好，期間未投加碳源，僅按最大4mg/L聚合氯化鋁（PAC）的投加量輔以化學(xué)除磷。改造前后半年時(shí)間內(nèi)的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2及表3所示。

由表2、3可知，污水處理廠改造前后進(jìn)水水質(zhì)濃度變化不大，經(jīng)升級(jí)改造后的出水水質(zhì)優(yōu)于改造前的排放情況，且穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）的地表水IV類標(biāo)準(zhǔn)（TN指標(biāo)除外）。

（1）MSBR系統(tǒng)6號(hào)好氧單元投放懸浮填料后形成懸浮微生物與附著微生物共生、協(xié)同去除污染物的系統(tǒng)[4]，進(jìn)一步提高了好氧單元污泥濃度和生物總量，降低了有機(jī)負(fù)荷，強(qiáng)化了系統(tǒng)的有機(jī)物降解及硝化功能;

（2）MSBR系統(tǒng)在原6號(hào)好氧單元內(nèi)劃分出兩個(gè)兼氧區(qū)，該區(qū)域通常在低溶解氧條件下運(yùn)行，一方面該反應(yīng)區(qū)可進(jìn)一步利用原水碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，同時(shí)也可控制進(jìn)入后續(xù)1/7序批單元的溶解氧濃度，確保序批單元的缺氧反硝化充分進(jìn)行;

（3）MSBR系統(tǒng)通過渠道改造，將2號(hào)泥水分離單元的上清液在水質(zhì)合格的情況下優(yōu)先回到1/7號(hào)序批單元[5]，這一措施提高了各前置反應(yīng)單元的水力停留時(shí)間，有效避免了對(duì)于碳源及污泥濃度的稀釋效應(yīng)，從而提高了前置各反應(yīng)單元的反應(yīng)速率;

（4）聚磷菌與反硝化菌在碳源需求上存在競爭關(guān)系，改造后的MSBR系統(tǒng)出水及回流污泥中的硝酸鹽濃度進(jìn)一步降低，從而避免了其對(duì)于4號(hào)厭氧反應(yīng)單元厭氧釋磷的干擾[6]，確保MSBR系統(tǒng)充分的厭氧釋磷，為聚磷菌在好氧和缺氧條件下的磷吸附反應(yīng)提供了保障。

5 結(jié)論

昆明某污水處理廠一期升級(jí)改造工程規(guī)模為50，000m3/d，經(jīng)過調(diào)試及系統(tǒng)優(yōu)化，在沒有投加碳源、輔以少量同步投加PAC化學(xué)除磷的條件下，出水穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）的IV類標(biāo)準(zhǔn)（TN指標(biāo)除外）。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-03-08

作者簡介：沈磊（1984-），男，漢族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)樗廴究刂啤?/p>