MBBR+BAF组合工艺在城市混流污水处理中的应用

刘黎明

（合肥市排水管理办公室，安徽 合肥 230001）

合肥市南淝河水体达标整治工作时间紧、任务重，建成区雨污混接整治时间跨度大，部分河道排口混流污水入河问题仍未得到有效控制，尤其是河道边某雨水排涝泵站进水箱涵中仍有较多的混流污水，其在晴天直排入河，在雨天溢流到河道中，严重污染河道水质。为解决上述问题，城市排水管理部门在开展雨污分流工作的同时，在该雨水排涝泵站旁选址建设一座混流污水水质净化处理站，应用运行稳定、工艺可靠的移动床生物膜反应器（MBBR）+曝气生物滤池（BAF）组合工艺处理混流污水，有效地控制了泵站收水区域内混流污水直排和溢流问题。

1 设计水质和工艺流程

1.1 设计处理水量和进出水水质

通过现场调查和水质连续监测，河道排口混流污水的平均水质如下：化学需氧量（COD）为180.23 mg/L，氨氮（NH3-N）为30.34 mg/L，总氮（TN）为35.83 mg/L，总磷（TP） 为2.91 mg/L，碱度为261.24 mg/L，pH=7.09。水样感观很差，呈黑色，有异味，悬浮物（SS）较多，无油脂，水量受雨季影响较大。依据上述现场调查与水质连续监测结果，结合排水主管部门考核要求，参照《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》（DB 34/ 2710—2016）的表2 主要污染物排放限值[1]，确定该混流污水水质净化处理站的设计处理规模为10 000 t/d，设计进出水水质如表1所示。

表1 工程设计进出水水质

1.2 工艺流程

通过水质采样检测分析，河道排口混流污水COD 浓度较高，取水点水质、水量波动大，且项目面临工期短、用地紧张、排放标准要求严格等情况。为确保出水水质达标，该混流污水水质净化处理站采用二级生化处理系统（一级MBBR，二级BAF）+一级物化处理系统（磁混凝）的组合工艺去除主要污染物，处理工艺流程为：进水→预处理→MBBR →磁混凝系统→BAF →达标排放。

该混流污水水质净化处理站设在泵站进水箱涵一侧，取水点设在箱涵截流井处，截流井设置潜污泵取水，然后将其提升至站内调节池，经机械格栅，拦截来水中较大的SS 及漂浮物。调节池出水提升至MBBR，填料通过曝气作用处于流化状态后可与污水充分接触[2]，进而在池内形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，通过好氧微生物的代谢分解，去除大部分有机物和部分NH3-N。MBBR 系统出水提升至磁混凝系统，经过化学混凝、机械搅拌、加载沉淀、斜管分离等物化反应去除TP 和部分COD、SS，然后自流进入中间提升水箱。中间水箱提升泵出水进入BAF，因来水中大部分有机物在MBBR 和前端物化系统去除，BAF 以硝化功能为主，在好氧条件下，通过滤料上附着生长的硝化菌的硝化作用，去除NH3-N和剩余有机物，出水达标排放至河道。

2 系统组成及工艺参数

2.1 一级生化系统（MBBR）

MBBR 功能为去除大部分有机物和部分NH3-N。其设4 组12 格，每4 格为1 套MBBR 钢制箱体，共有12 套，箱体尺寸（长×宽×高）为16.0 m×3.0 m×3.5 m，体积为168 m3，水力停留时间约为4.84 h。系统选用Φ25 mm×12 mm 填料，配套罗茨风机和曝气器。在20 ℃的水温条件下，五日生化需氧量（BOD5）表面有机负荷取5 ～15 g BOD5/（m2·d），表面硝化负荷取0.5 ～2 g NH3-N/（m2·d）。悬浮填料的填充率不大于反应池容积的2/3[3]。

2.2 二级生化系统（BAF）

BAF 共有5 套，箱体尺寸（长×宽×高）为16.0 m×3.0 m×3.5 m，水力停留时间为53.5 ～56.3 min（反洗时），滤速为2.0 ～2.1 m/h，滤料层填装高度为2.5 m。滤料材质选用人工陶粒，粒径为3 ～5 mm，比表面积不小于2×104cm2/g，孔隙率大于42%，满足《水处理用人工陶粒滤料》（CJ/T 299—2008）的指标要求[4]。

3 两级生化处理系统运行控制

3.1 MBBR 运行控制

3.1.1 挂膜

曝气系统及进水管保证完好畅通，并经清水调试合格。MBBR 反应池进水至出水口位置后，停止进水，在曝气的同时加入悬浮生物填料，填料填充率为0.3 左右。在此过程中，采用间歇曝气，培养生物膜。曝气2 h 停止1 h，夜间可采用连续曝气，但是减少曝气量。

运行24 h 后，连续进水2 ～3 h，再继续上述曝气。运行48 h 后，观察填料上挂膜情况，并加大进水量，延长进水时间，检查池内溶解氧（DO）状况，使其保持在1.5 ～2.0 mg/L。运行72 h 后，连续进水逐步达到设计要求，根据常规检查水质情况，7 d 左右达到预处理设计水质要求。

3.1.2 MBBR 参数控制

MBBR 运行时，主要参数有单位载体有机负荷、DO、pH 和温度等。对于单位载体有机负荷，当考虑硝化时，应采用较低的负荷值；当仅考虑碳类物质去除时，应采用高负荷[5]。MBBR 反应池中DO 控制在2～3 mg/L。MBBR 反应器内水温宜控制在20～38 ℃。MBBR 反应池内的pH 应维持在6.5 ～7.5。

3.2 BAF 运行控制

3.2.1 挂膜

BAF 启动采用接种污泥挂膜，闷曝前，先投加30%池容的污水处理厂剩余活性污泥，之后开始曝气。根据水质数据判断BAF 挂膜效果，夏季气温较高时，闷曝约1 d 即可按设计流量的20%连续进行挂膜，同时间歇曝气控制曝气量。

每天取单池进、出水做水质化验，当NH3-N 去除率超过80%时，进一步提升进水量，一般按设计水量的10%～15%逐步增加。该阶段每天至少取样检测出水水质2 次，当出水NH3-N 低于2 mg/L 时，挂膜成功，一般约需要6 d。

BAF 挂膜成功后，在满负荷运行阶段，由于池中已培养了良好高活性、足够数量的成熟微生物膜，池中曝气量调节至满负荷。此过程同步监测DO，控制曝气风机的运行，使BAF 内部的DO 保持在4 ～6 mg/L，出水DO 控制在3 ～4 mg/L。

3.2.2 反冲洗

BAF 运行一段时间后，随着滤料中截留的SS 增多和生物膜的增厚及脱落，滤池水头损失逐渐增加。当水头损失达到一定值时，必须对BAF 进行反冲洗。根据压力传感器反馈的滤池系统压力值，启动反冲洗程序，当监测到压力达到30 kPa 时，输出指令执行自动反冲洗。反冲洗流程为：降水位→气洗→气水联合洗→清水漂洗→放气。其中，气洗时间为4 min，气水联合洗时间为4 ～6 min，清水漂洗时间为6 min，反冲洗总历时为14 ～16 min。冲洗水量为208 m3/h，水冲洗强度为4.8 L/（s·m2），空气冲洗强度宜为20 L/（m2·s）。

4 实际运行情况分析

自建成投入运行以来，该混流污水水质净化处理站已连续运行26 个月（截至2022年2月7日），累计处理污水269 万t，日平均处理9 440 t，负荷率为94.4%。运行期间，排水管理部门对该站出水指标进行了99 次采样监测，其中达标98 次，超标1 次，总体满足水质稳定达标要求。出水的COD、NH3-N、TP 监测结果如图1所示。

图1 投运以来出水COD、NH3-N 和TP 监测结果

经统计，进水COD 平均值为383.43 mg/L，出水COD 平均值为21.34 mg/L，COD 总去除率为94.44%；进水NH3-N 平均值为10.41 mg/L，出水NH3-N 平均值为0.32 mg/L，NH3-N 总去除率为96.92%；进水TP 平均值为6.02 mg/L，出水TP 平均值为0.06 mg/L，TP 总去除率为99.01%。通过对比以上数据，实际COD、TP 进水平均值均超过设计值，且变化幅度大，系统在运行期经受了负荷冲击，去除率满足且高于设计要求，如表2所示。

表2 COD、NH3-N、TP 总去除率对比

5 结语

本研究充分利用MBBR 工艺和BAF 工艺的特点，采用两级生化处理系统去除城市混流污水中的主要污染物COD、NH3-N 和TP。该工艺具有项目占地面积小、工艺灵活、耐冲击负荷、出水水质观感好且稳定达标等特点，满足设计和监管考核要求。