MBBR工艺用于污水处理厂提标改造工程

朱　智

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原　030002)



·水·暖·电·

MBBR工艺用于污水处理厂提标改造工程

朱智

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原030002)

针对阳泉市污水处理厂提标改造工程情况，提出了移动床生物膜(MBBR)工艺作为主体工艺，介绍了该工程的工艺流程及设计参数，并从污水、污泥处理系统、除臭系统方面，对其工艺技术要求及特点进行了总结，指出该工程的改造建设取得了良好的环境、社会及经济效益。

污水厂，提标改造，MBBR工艺

1　项目概况

阳泉市污水处理厂位于阳泉市东部，桃河南岸，主要服务范围为阳泉市区的桃北、桃南、义井河三个系统所有范围内污水。阳泉市污水处理厂始建于2000年10月，现状规模8万m3/d。原设计污水处理厂出水排放标准执行GB 8978—1996污水综合排放标准二级标准。

近年来，随着城市的发展，该服务区域的污水量达到11万m3/d，需按照规划扩建污水处理厂。由于污水厂预留用地已被占用建成电厂，部分已建构筑物还将拆除用来修建铁路。因此本工程只能按照减产提标、异地扩建的原则进行设计，本次设计为现状污水厂提标改造工程，设计规模6万m3/d，多余的污水纳入同步新建的污水厂二期工程。

2　设计水质

出水水质执行GB 18918—2002城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。

通过对现状污水厂近三年实测进水水质进行数理统计[1]，并以一定保证率为前提下确定的提标改造进出水水质如表1所示。

表1　设计进、出水水质　mg/L

3　工艺流程

提标改造工程工艺流程见图1。

4　工程设计

提标改造工程新建的构筑物有高效反应沉淀池、加药间、加乙酸钠间，改造的构筑物有粗格栅、进水提升泵房、细格栅、曝气沉砂池、MBBR生物池、脱气井、加氯间、加药间、加乙酸钠间、回流及剩余污泥泵房、中间提升泵房、脱水机房及鼓风机房，并对厂区道路、围墙管线等进行改造。

4.1污水处理系统

4.1.1粗格栅及进水提升泵房

粗格栅及进水提升泵房土建利用，对构筑物内设备进行更换。粗格栅间平面尺寸L×B×H=9.4 m×12 m×5.5 m，分为2组，可独立运行，单格栅渠宽度B=1 200 mm。主要设备有钢丝绳粗格栅3套(2用1备)，栅隙e=20 mm。进水提升泵房平面尺寸L×B×H=12 m×4.8 m×5.5 m，内设潜污泵4台(3用1备，其中1台变频)，单泵流量Q=1 200 m3/h ，扬程H=18.6 m。

4.1.2细格栅及曝气沉砂池

现状细格栅间平面尺寸L×B×H=11.1 m×10 m×3.0 m，分为3组，可独立运行，单格渠宽1 200 mm。土建全部保留利用，对现有3台回转式格栅更换为内进流式旋转细格栅。主要设备有内进流旋转式格栅3套，栅隙e=3 mm，安装角度90°，中压冲洗水泵4台(3用1备)，单泵流量10 m3/h，扬程H=78 m，冲洗水箱1套。

现状曝气沉砂池平面尺寸L×B×H=16 m×12 m×4.45 m，分成2组，土建部分保留利用。单格设计流量Q=0.472 m3/s，水平流速0.05 m/s，有效水深2.5 m，停留时间5.67 min。主要设备有罗茨鼓风机2台(1用1备)，风量Q=590 Nm3/min，风压H=3.5 m，功率N=11 kW；吸砂池桥驱动设备2套，跨度B=4 m，池深H=4.45 m，功率N=0.55 kW。

4.1.3MBBR生物池

MBBR生物池为二级生物处理工艺核心构筑物，在该构筑物内完成污水中有机物的氧化、氨氮的硝化以及生物脱氮、除磷。MBBR生物池采用现状AOC生物池改造。工艺改造的思路：优先保证预缺氧区、厌氧区、缺氧区池容，好氧区池容不足部分通过投加填料来补充。改造前，单池好氧区容积为14 000 m3，厌氧区容积3 000 m3。单池直径56 m，内环为厌氧区,直径23.4 m，外环为好氧区。设计将内环(直径23.4 m)改造作预缺氧区、厌氧区，并增设阀门井(半径3.7 m)，外圈增加中环(直径45.6 m),作为缺氧区，剩余部分作为好氧区。好氧区容积不足，硝化作用及有机物去除能力降低，需设置好氧MBBR区域，投加悬浮填料，利用生长在填料上的生物膜进行氨氮的硝化及有机物的去除，好氧区末端增加内回流泵，将硝化混合液回流至缺氧区进行反硝化脱氮。改造前后单池示意图见图2，图3。

设计生物池10%～30%进水直接进入预缺氧区，70%～90%进水通过配水管进入厌氧区，并通过阀门分配进水流量。利用原水中的碳源通过反硝化作用去除回流污泥及原水中的部分硝态氮，降低硝态氮对厌氧环境释放磷的影响，保证厌氧除磷的效果。厌氧区后为缺氧区，缺氧区与好氧区相邻，回流硝化液中的硝态氮与厌氧池的来水混合，实现反硝化脱氮，缺氧池污水进入好氧池，在好氧池内实现污水中BOD5的降解，将氨氮转化成硝态氮，并实现磷的摄取；好氧区为环流特征，为完全混合型，具有较强的抗冲击负荷能力[2]。

预缺氧区、厌氧区、缺氧区不充氧，潜水搅拌机及潜水推流器用于混合液的搅拌及推流，厌氧区DO控制在0.2 mg/L以下，缺氧区DO控制在0.5 mg/L以下，好氧区DO控制在2 mg/L。

设计在预缺氧区、厌氧区分别设置潜水搅拌器1台，单台功率7.5 kW；缺氧区设潜水推流器6台，其中，外圈3台推流器单台功率为5.5 kW，内圈3台推流器单台功率为3.5 kW；好氧区(填料区)设填料专用潜水推流器3台，单台功率为5.5 kW。设计填料拦截筛网，防止填料进入其他区域。此外，好氧区(填料区)底部安装微孔曝气器，拦截网筛附近采用管式曝气器，同时辅助一些吹脱措施防止填料堵塞或沉降，使填料达到流化状态。由于好氧区(填料区)池容较小，为避免回流泵对好氧区流态的干扰，也避免填料对水泵的影响，本次改造工程在生物池后的每座脱气井内设置硝化液回流泵2台，单台流量110 m3/h，扬程4 m；在污泥泵房内设置污泥回流泵6台(3用3备)，单台840 m3/h，扬程7.5 m。

生物池基本设计参数如表2所示。

表2　MBBR生物池设计参数

4.1.4二沉池

现状3座二沉池采用中心进水、周边出水辐流式沉淀池，单座规模20 000 m3/d，表面负荷qmax=0.54 m3/(m2·h)，直径52 m，有效水深3.6 m，沉淀时间t=6.7 h。相应配备半桥式周边传动刮吸泥机。本工程对现状二沉池土建保留利用，对二沉池中心传动刮泥机进行更换。

4.1.5高效反应沉淀池

新建2座高效反应沉淀池，单座平面尺寸14 m×22.3 m，该构筑物由反应、预沉—浓缩及斜管沉淀等反应单元组成，在此构筑物中从低速反应区到斜管沉淀区矾花能保持完整，并且产生的矾花质均密度高，在斜管沉淀高密度矾花得到很好的沉淀。单座高效反应沉淀池设计参数如表3所示。

表3　高效反应沉淀池设计参数

4.1.6中间提升泵房及滤池

中间提升泵房利用原提升泵房，不再新建。提升泵房位于滤站内，为将污水提升至V形混凝土滤池，滤站内设V形混凝土滤池4组，每组滤床面积49 m2。站内设提升泵房，为 V形混凝土滤池提供进水；站内还设有鼓风机为滤池反洗供气；设有反洗水泵2台(互为备用)为滤池反洗供水。另外还设有3台水泵供带式脱水机滤带冲洗，2台绿化浇洒泵进行厂区绿化浇洒。设专用空压机1台。站内还设有必要的提升设备及配电、值班等配套用房。主要设备有立式离心泵，4台(3用1备，其中1台变频启动)，流量Q=670 m3/h，扬程H=10.5 m，功率N=30 kW；滤池反冲洗泵(利用)，3台(2用1备)，单台流量Q=735 m3/h，扬程H=9 m；脱水机房滤带冲洗泵3台(2用1备)，单台流量Q=40 m3/h，扬程H=60 m；绿化浇洒泵2台，单台流量Q=20 m3/h，扬程H=50 m；罗茨鼓风机(利用)，2台(1用1备)，单机风量Q=45 Nm3/min，风压H=5 m。

4.1.7加氯间及接触消毒池

现状加氯间内采用液氯消毒，由于本地难以购买液氯，外地运输较为不便且费用较高，加上液氯消毒安全隐患较多，管理水平需要提高。因此本次将现有加氯设施更换为二氧化氯消毒。选用复合型二氧化氯发生器，以氯酸钠和盐酸为原料，将产生的含有二氧化氯和氯气的复合消毒剂投加到水中，加氯间利用原加氯间改造而成。设计投氯量12 mg/L(有效氯)每日所需氯酸钠量426.3 kg(原料转化率≥85%)，氯酸钠配置浓度33%，每日所需盐酸量779.25 kg，浓度31%。氯酸钠原材料贮罐按照最大用量7 d考虑，盐酸原材料贮罐按照最大用量10 d考虑。

受阳大铁路工程建设影响现状接触消毒池需要拆除。拆除后污水厂出水将汇集至滤站B滤后水池进行接触消毒。滤站B滤后水池有效容积6 000 m3。满足消毒接触时间要求(≥30 min)。

4.1.8加药、加乙酸钠间

加药的目的是为污水化学除磷提供除磷剂(聚铝)，加乙酸钠的目的是向生物池反硝化反应提供碳源。新建加药间及加乙酸钠间，加药间内设一体化PAC加药装置及一体化PAM加药设备各一套,混凝剂(PAC)投加量25 mg/L，助凝剂(PAM)投加量0.5 mg/L；加乙酸钠间内设溶液池、溶解池及加药泵，乙酸钠投加量100 mg/L。

4.2污泥处理系统

现状阳泉市污水处理厂污泥处理采用污泥浓缩脱水压滤机，把污泥浓缩与脱水两个环节结合在一起考虑，实现了污泥浓缩脱水一体化，这一技术不仅可以节省占地，降低基建投资，减少高分子絮凝剂的用量，同时从污泥处理技术发展方向及污泥处理设施对环境的影响等方面考虑，采用污泥机械浓缩脱水还可以大大减少臭气源与大气的接触面积，减轻对大气的影响及污染。因此本工程设计污泥处理仍采用浓缩脱水一体化技术。

目前，阳泉市污水厂已经与格盟电力公司签署了污泥无害化处理的协议文件，污水厂污泥经浓缩脱水后(含水率≤80%)输送到电力公司，并由后者采用低温碳化技术进行污泥的后续无害化处理和处置。

4.3除臭系统

同污水处理工艺一样，臭味的处理方法也有很多，有物理法、化学法和生物法三大系列。主要方法有：活性炭吸附法、化学吸收法、生物滤池法、离子除臭法等。不同的除臭方法，除臭的机理不同，其技术特点、适用条件等也不尽相同。根据各种不同除臭技术的特点，结合本工程实际情况使用离子除臭工艺。

5　经济分析

该工程总投资6 975.95万元，其中建设工程费用6 067.79万元。主要经济指标：单位处理成本1.52元/m3，单位经营成本1.18元/m3。

6　设计特点

1)本着充分发挥现有处理设施处理能力，避免现有设施闲置及过低负荷运行(预处理、二沉池)的原则进行设计。

2)设计采用可同步强化脱氮除磷的移动床生物膜(MBBR)工艺，该工艺容积负荷高，节约占地，适用于污水处理厂升级改造及立体扩容。

3)采用高效反应沉淀池作为混凝沉淀工艺。该工艺由反应区、预沉浓缩区、斜管分离区三个主要部分组成，是典型的高效混凝沉淀工艺，混凝、反应、沉淀功能于一体的高效反应沉淀池。

7　结语

该工程的改造建设，不仅可以减轻桃河水体污染，还可为娘子关水源水质提供有效保障，具有重大的环境、社会、经济效益。

[1]周丽颖，张竑，张云霞.泰州第一污水处理厂升级改扩建工程AAO工艺的应用[J].中国给排水，2014,30(20)：90-93.

[2]张万里，周平，毛小伟，等.改良型A2O+反硝化滤池工艺用于污水处理扩建工程[J].中国给排水，2015,31(24)：52-55.

Sewage plant upgrading transformation engineering with MBBR technology

Zhu Zhi

(TaiyuanAcademyofMunicipalEngineeringDesign,Taiyuan030002,China)

In light of Yangquan sewage plant upgrading transformation engineering conditions, the paper puts forward MBBR technology as major technology, introduces the engineering technology procedures and design parameters, summarizes its technological demands and properties from aspects of sewage, slurry treatment system and deodorizing system, and finally points out that: the transformation engineering construction achieves great environmental social and economic benefits.

sewage plant, upgrading transformation, MBBR technology

1009-6825(2016)08-0146-03

2016-01-05

朱智(1983- )，男，硕士，工程师

X703

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