A2O-MBBR工藝應(yīng)用于污水處理廠提標改造的案例分析

摘要：以廣東省某污水處理廠為例，建立“厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）-移動床生物膜反應(yīng)器（Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR）+高效沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”工藝系統(tǒng)，成功解決了城市污水處理廠中氧化溝池容不足和池型設(shè)計缺陷等問題，同時實現(xiàn)了污水處理出水的提標，使出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。改造后，每噸水每天的運營成本約為0.52元。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；提標改造；移動床生物膜反應(yīng)器；高效沉淀池；纖維轉(zhuǎn)盤濾池

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0258-03

Case Analysis of A2O-MBBR Process Applied to Upgrading and Reconstruction of Wastewater Treatment Plant

CEN Yanjun

（Guangdong Environmental Protection Engineering Research and Design Institute Co.， Ltd.， Guangzhou 510062， China）

Abstract： Taking a sewage treatment plant in Guangdong province as an example， the process system of “Anaerobic-Anoxic-Oxic（A2O）-Moving Bed Biofilm Reactor （MBBR） + high efficiency sedimentation tank + fiber rotary disk filter” is established， which successfully solved the problems of insufficient oxidation ditch tank capacity and tank type design defects in urban sewage treatment plants. At the same time， the standard of sewage treatment effluent is improved， so that the effluent water quality is stable and up to standard. After the renovation， the daily operating cost of each ton of water is about 0.52 yuan.

Keywords： sewage treatment plant; upgrading and reconstruction; moving bed biofilm reactor; high efficiency sedimentation tank; fiber rotary filter

根據(jù)廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳和生態(tài)環(huán)境廳發(fā)布的《關(guān)于進一步加快敏感區(qū)域污水處理設(shè)施提標改造工作的通知》及地方相關(guān)政策，敏感區(qū)域的污水處理設(shè)施需要進行提標改造，以確保出水水質(zhì)達到《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）第二時段一級標準[1]及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準[2]中的較嚴值。為了響應(yīng)政策號召，廣東省某污水處理廠進行了提標改造工作。這次提標改造對于水資源再生和環(huán)境保護具有重要意義。

1 工程概況

1.1 工程介紹

某污水處理廠設(shè)計處理規(guī)模為4.0×104 m3/d，通過改造，主體工藝由“A2O氧化溝+二沉池”變?yōu)椤癆2O-MBBR+高效沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”，出水水質(zhì)能穩(wěn)定達到排放標準。

1.2 改造前工程運行存在的問題

一是細格柵柵距過大，對顆粒物的攔截效果差。二是厭氧區(qū)停留時間僅約1.98 h，缺氧區(qū)和好氧區(qū)停留時間合計約12.65 h，停留時間不足以滿足要求，出水無法穩(wěn)定達到提標后的設(shè)計標準。三是近一年內(nèi)進水的五日生化需氧量與總氮的比值小于3，碳源不足，導(dǎo)致生物脫氮效果有限。四是缺氧區(qū)和好氧區(qū)之間無隔墻，也無硝酸鹽回流門，導(dǎo)致無法調(diào)節(jié)好氧區(qū)至缺氧區(qū)的回流污水量（富含硝酸鹽），不利于進一步去除總氮。五是氧化溝內(nèi)推流器功率偏小，與彎道、曝氣盤距離偏小，是推流器故障頻發(fā)的主要原因之一。另外，由于氧化溝排泥量少，污泥累積濃度過高（曾達到10 g/L），導(dǎo)致推流器易發(fā)生故障。六是污水廠進水水質(zhì)濃度偏低，鼓風機風量供應(yīng)過大，導(dǎo)致好氧區(qū)溶解氧濃度過高（4～5 mg/L），直接影響缺氧區(qū)缺氧環(huán)境的形成，進而導(dǎo)致脫氮能力降低。七是生化池內(nèi)部分鼓風曝氣管、曝氣盤局部淤堵，喪失曝氣功能。

2 提標改造設(shè)計

2.1 工程規(guī)模、水質(zhì)特點

此次改造工程的設(shè)計規(guī)模和進水水質(zhì)與原有規(guī)模保持一致，設(shè)計目標為出水水質(zhì)符合地標第二時段一級標準[1]和國家行業(yè)標準一級A標準[2]中較嚴值。改造工程設(shè)計進出水水質(zhì)指標如表1所示。

2.2 改造重點

根據(jù)設(shè)計要求、工程實際運行情況，此次改造中需要考慮的重點問題如下。

一是五日生化需氧量。改造工程要求出水水質(zhì)的五日生化需氧量不超過10 mg/L，相應(yīng)的去除率不小于94.4%?？紤]到現(xiàn)有缺氧區(qū)和好氧區(qū)的停留時間和池容不足，該項目需要增加生化池容量，或通過改造工藝提高容積負荷，從而提高五日生化需氧量的去除率。

二是懸浮物?，F(xiàn)有工程出水水質(zhì)的懸浮物濃度約為12 mg/L，不符合改造工程要求，因此需要增加深度處理措施，進一步提高懸浮物去除率。

三是氨氮。改造工程要求出水水質(zhì)的氨氮濃度小于5 mg/L，去除率提高至85.7%。氨氮的去除主要通過硝化過程實現(xiàn)，而要求提高氨氮去除率直接導(dǎo)致好氧區(qū)的計算池容和供氧量增加[3]。因此，在生化池的設(shè)計中需要重點考慮氨氮指標。

四是總磷。改造工程要求出水水質(zhì)的總磷濃度小于0.5 mg/L，但實際運行情況顯示，出水水質(zhì)的總磷濃度在1.0～5.0 mg/L，高于改造工程要求的出水水質(zhì)?？紤]到用地有限，無法擴大厭氧池容量的情況下，需要在深度處理階段進一步進行除磷處理。

五是總氮。改造工程要求出水水質(zhì)的總氮去除率提高到66.7%。隨著去除率的提高，生化系統(tǒng)中的污泥回流比也需要進一步提高，生化池容量也應(yīng)相應(yīng)增加。同時，反硝化過程可以提供部分堿度，合理配置反硝化過程有利于生產(chǎn)運行。

2.3 工藝流程

考慮現(xiàn)有工程用地、投資及運行成本等因素，最終確定采用“A2O氧化溝-移動床生物膜反應(yīng)器（Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR）+高效沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”工藝。

生化處理部分：將現(xiàn)有的A2O氧化溝改造為A2O氧化溝-MBBR組合。厭氧池的設(shè)計不做改變，新增了隔墻，將其劃分為缺氧池區(qū)，以滿足反硝化所需池容。對于好氧區(qū)缺少的池容，通過設(shè)置MBBR區(qū)域，提高容積負荷，以滿足要求。同時，設(shè)置攔截篩網(wǎng)和填料專用推流器，以確保填料良好流化，并防止其隨水流失。根據(jù)生化處理需求，增加曝氣系統(tǒng)曝氣量，以確保氨氮和總氮達到國家行業(yè)標準中的一級A標準[2]。

深化處理部分：采用高效沉淀池和纖維轉(zhuǎn)盤濾池，以處理懸浮物和總磷。出水經(jīng)過紫外消毒后，細菌和微生物都被殺滅，最終達到排放標準。

3 提標工程設(shè)計

3.1 更換細格柵

該項目更換整套細格柵。改造后細格柵為2套，渠寬1.5 m，柵條間距3 mm，功率1.5 kW。

3.2 改造A2O-MBBR

原工程設(shè)置2座A2O氧化溝，每座處理規(guī)模2萬m3/d。改造后，缺氧池池容6 792 m3，剩余好氧池池容14 297 m3。需要投加懸浮填料以補充好氧池池容不足，需要投加懸浮填料的有效生物膜面積4.987×105 m2；MBBR區(qū)核算池容4 980 m3，總膜面積折合有效比表面積不小于800 m2/m3的填料體積為209 m3，核算填充率為12.5%。

該項目新增內(nèi)回流泵6臺（2臺變頻），流量為833.4 m3/h；更換缺氧區(qū)潛水攪拌器4套，功率為4.5 kW；更換填料專用推流器4套，功率為4.5 kW；新增懸浮填料，規(guī)格為?25×10 mm，填料填充率為12.5%，比表面積為800 m2/m3；新增進出水攔截系統(tǒng)2套；新增底部輔助流化系統(tǒng)，設(shè)計通氣量為0～5 m3/h；保留原有盤式曝氣器。

3.3 新增中間提升泵站

該項目新增中間提升泵站，以提升二沉池的出水至高效沉淀池，設(shè)計流量為2 350 m3/h，有效容積為236 m3，配備3臺中間提升泵（2用1備）及1套電動單梁起重機。

3.4 新增高效沉淀池

該項目新增高效沉淀池，通過在高效沉淀池投加聚合氯化鋁（Polyaluminium Chloride，PAC）、聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）等，利用其混凝沉淀作用進一步去除水中的有機物、懸浮物和總磷。設(shè)計流量為4萬m3/d（最大5.64萬m3/d），表面負荷為8.17 m3/（m2·h）[最大11.52 m3/（m2·h）]。

3.5 新增纖維轉(zhuǎn)盤濾池

該項目新增纖維轉(zhuǎn)盤濾池深度過濾高效沉淀池出水。設(shè)計流量為1 667 m3/h，濾速為5.6～7.8 m3/hm2。

3.6 更換紫外消毒水渠

該項目繼續(xù)利用原三期紫外線消毒渠，更換現(xiàn)有紫外線設(shè)備，設(shè)計流量為56 400 m3/d；裝機總功率為33.22 kW，滿足提標后出水標準。

3.7 新增加藥間

該項目新增加藥間為A2O-MBBR池預(yù)留碳源投加系統(tǒng)，為高效沉淀池提供PAC、次氯酸鈉（NaClO）、PAM等，進一步去除水中的懸浮物和總磷。

3.8 更換鼓風機房

該項目改造后氣水比為7∶1，需要更換2臺鼓風機，以加大氧化溝曝氣量。新增風機每臺設(shè)計流量為115 m3/min，功率為152 kW。此外，由于原設(shè)備基礎(chǔ)不能滿足新鼓風機的要求，需要將原設(shè)備基礎(chǔ)的尺寸由1 250 mm×2 400 mm×100 mm（長 ×寬×高）調(diào)整為1 600 mm×2 400 mm×100 mm。

4 運行情況及成本分析

該項目已通過環(huán)保驗收，目前運行效果良好。從進水水質(zhì)來看，污水廠進水濃度較低，主要是因為目前配套管網(wǎng)系統(tǒng)以合流制為主，存在外水侵入。然而，隨著區(qū)域內(nèi)雨污分流改造的實施，進水濃度將逐步提高。從出水水質(zhì)來看，改造后出水穩(wěn)定，滿足排放要求（見表2）。

該項目運行費用主要包括職工薪酬、藥劑費、外購燃料及動力費、水費、污泥外運處置費、修理費和其他費用等。全年按運行365天計算，該項目每年的綜合運行費用約為759.21萬元，換算后每噸水每天的運行成本為0.52元。

5 結(jié)論

該改造工程通過將原有A2O氧化溝改造為

A2O-MBBR，在不增加生化池規(guī)模的前提下，顯著提高了生化處理能力，實現(xiàn)了五日生化需氧量、氨氮和總氮達標的要求。同時，增加高效沉淀池和纖維轉(zhuǎn)盤濾池等，以確保出水穩(wěn)定地達到標準。改造后，每年綜合運營成本約為759.21萬元，換算后每噸水每天的運行成本為0.52元。該改造項目可為類似占地受限型污水廠提標項目的設(shè)計提供一定參考。

參考文獻

1 廣東省環(huán)境保護局，廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.水污染物排放限值：DB 44/26—2001[S/OL].（2005-11-08）[2024-08-16].https：//gdee.gd.gov.cn/attachment/0/386/386657/2900349.pdf.

2 國家環(huán)境保護總局，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準：GB 18918-2002[S/OL].（2002-07-01）[2024-08-16].https：//www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/shjbh/swrwpfbz/200307/t20030701_66529.shtml.

3 張喜寶.活性污泥法中控制氨氮去除效果的方法[J].凈水技術(shù)，2014（增刊2）：35-40.