MBBR工艺用于污水处理厂提标改造工程的探讨

马树坚

（广东正诚环境科技有限公司广州分公司，广东 广州 510000）

MBBR 是在20世纪90年代中期得到开发和应用的，其兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，是一种新型高效的污水处理方法。迄今为止，国外已应用MBBR 进行处理生活污水、工业废水的小试、中试及生产性实验研究，均取得了较好的效果。在过去的10年中，移动床生物膜技术在挪威得到了快速发展，现已有100 多个基于此技术的污水处理厂。该技术在17 个国家中投入使用或在建造之中，它们主要用于去除市政污水或工业废水中的有机物及氨氮[1]。

目前，对污水处理厂的升级改造目标是实现一级A 排放标准或更高的排放标准，包括升级改造现有污水处理设施、强化脱氮除磷功能。在升级改造中，需关注低温硝化效率低、脱氮除磷碳源不足、改造用地受限等问题，MBBR 能解决脱除总氮难题及原位提高污水处理生化系统的微生物量，实现原位提标，在国内外污水处理厂中应用广泛。

1 MBBR 工艺介绍

1.1 工艺原理

移动床生物膜工艺（MBBR），以密度接近于水的悬浮填料为微生物提供生长载体，通过悬浮填料的充分流化，强化生化处理系统的COD、BOD5、NH3-N 和TN 等指标去除效率和去除能力。在污水处理厂提标改造中通过投加MBBR 生物填料、对池体改造设计优化、结合曝气系统、配置拦截筛网、填料推流器布置，取得良好的污染物去除效果。

1.2 工艺特点

1）填料密度接近于水，轻微搅拌下易于随水自由运动。

2）MBBR 工艺可突破常规工艺对TN 去除的限制，处理出水达到类 Ⅳ类水质标准，同时对COD、氨氮也可达到良好的去除效果，非常适用于进水TN高且出水要求高的升级改造工程或新建工程[2-3]。

3）可实现原位改造，改造增加的设备量少，管理方便。MBBR 通过池容的合理划分，扩大缺氧区池容，最大程度利用原水碳源。悬浮载体的合理设计和运行，能实现10%～20%稳定的同步硝化反硝化，进一步降低了碳源投加量和回流比，节约碳源和回流能耗。

4）比表面积大，亲水性好，生物活性高。

5）挂膜快，处理效果好，使用寿命长。

2 工程实例

2.1 工程概况

汕头市某污水处理厂原设计规模12 万m3·d-1，设计出水水质采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2008）中二级标准，实际基本能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B 标准。提标改造后出水均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2008）中一级A 标准及《广东省水污染物排放限值》（DB44/26—2001）第二时段一级标准中较严者，设计进、出水水质如表1所示。

表1 设计进出水水质指标 mg·L-1

提标改造工艺采用“粗格栅及进水泵房+细格栅及涡流沉砂池+A/A/O（改造为MBBR）+二沉池+二级提升泵房+磁混凝沉淀+过滤（远期预留）+二氧化氯消毒+尾水排放泵房”。项目对生化工艺段进行升级改造，通过对A/A/O 氧化沟工艺镶嵌MBBR 工艺，提升生化段出水水质。

2.2 原有生化段参数

A/A/O 生化池（4 座，每座3 万m3）。设计参数如下：

1）单座生化池平均时流量：Q＝1 250 m3·h-1；

2）污泥浓度：MLSS=3.5 g·L-1BOD5；

3）容积负荷为0.36 kg BOD5·m-3·d-1BOD5；

4）污泥负荷为0.103 kg BOD5·kg-1MLSS·d-1；

5）总停留时间：HRT=11 h；

6）总污泥龄为14 d，好氧区污泥龄为11 d；

7）有效水深为6 m，厌氧池停留时间为1.3 h，单座有效容积为1 625 m3，缺氧池停留时间为1.6 h，单座有效容积为2 000 m3，好氧池停留时间为8.1 h，单座有效容积为10 125 m3；

8）剩余污泥总量（12 万 m3·d-1规模）为12 500 kg·d-1，含水率 99.3%；

9）最大供气总量（12 万 m3·d-1规模）为29 000 m3·h-1平均供气。

2.3 提标改造工艺流程

工艺流程如图1所示。

图1 提标改造工艺流程

A/A/O 生化池MBBR 改造，保留原有厌、缺氧池池容不变，分割部分好氧池容为缺氧池容，优先满足反硝化脱氮所需池容，剩余池容作为好氧区，在好氧区中设置MBBR 工艺区，投加悬浮MBBR 填料，强化好氧有机物氧化和氨氮硝化去除效果，设置进出水拦截筛网，保证填料良好流化且不随水流失。改造后各段停留时间：厌氧区为1.3 h；缺氧区为3.09 h；好氧区为6.61 h；总停留时间为11 h。在MBBR 区投加填料，规格为Φ25×10 mm，采用HDPE 材质，4 组MBBR 池投加填料的总有效膜面积大于 1.041 6×106m2，有效比表面积大于500 m2·m-3。MBBR 区设置进出水拦截系统，确保填料流化不流失。

2.4 MBBR 提标改造应用效果

污水处理厂经过MBBR 提标改造后，运行监测MBBR 生化池进、出水水质数据如表2所示。

表2 MBBR 生化池进、出水水质数据 mg·L-1

通过连续进、出水监测数据得出，污水处理厂经过对原生化池进行MBBR 提标改造后、有机物、氨氮、总氮去除效果明显，BOD5去除率为96.5%，CODcr去除率为91.8%，氨氮去除率为94.5%，总氮去除率在81.7%，出水水质稳定达到一级A 标准。

3 MBBR 在提标改造中存在的问题

3.1 MBBR 生化池改造，需停产施工

MBBR 在污水处理厂提标改造中的应用，有良好的有机物、氨氮、总氮去除效果，但在不同工艺改造中如氧化沟、CASS 等工艺应用，需停水、停产施工改造。在原有生化池中对池形进行MBBR 工艺改造，设置安装推流器、进出水填料栏截网、防堆积、防堵塞吹扫管路系统，工期较长，造成污水厂改造期间停产或减产。

3.2 存在对钢筋混凝土生化池壁造成永久性磨损风险

MBBR 填料分软质与硬质材料，大部分采用HDPE 硬质材料制成，在生化池中水力推动、穿孔曝气作用下，循环流化，日积月累，在运行中会对池体钢筋混凝土池壁造成永久性磨损风险。

4 MBBR 提标改造中应用建议

1）针对MBBR 生化池改造，需停产施工，探索采用模块化MBBR 可提升式装置，可将MBBR 填料装进工厂预制好的方形不锈钢箱网内，不锈钢板开孔口径按填料粗细小于填料直径，以防填料漏过为宜，如MBBR 填料直径为Φ25 mm，可开孔20 mm，并在箱网内预制好填料吹扫管路，直接吊装MBBR可提升式装置放进待改造的生化池内，并利用软管与装置吹扫管路连接，可减少生化池改造、停水、停产施工对污水厂运营造成的减产影响。

2）MBBR 提标改造会对钢筋混凝土生化池壁造成永久性磨损风险，则在MBBR 提标改造设计中应考虑生化池壁进行加固措施，涂刷耐磨材料保护层或采用不锈钢板进行防护。