MBBR耦合MBR工艺用于西南某高温高尺度污水厂工程计划

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污水处置厂夏季高温运转时代硝化速率明显降低，面对氨氮达标坚苦的问题，需停止工艺进级以强化零碎的硝化才能，焦点是进步零碎的有用生物量，常用的工艺有膜生物反映器（MBR）及挪动床生物膜反映器（MBBR）。MBR工艺经由过程膜的过滤感化，可完成更高的污泥浓度以及更长的污泥龄，增添了零碎生物量，但膜净化是该工艺难以免的问题。一方面高污泥浓度下活性污泥微生物絮体轻易正在膜概况构成滤饼层，另外一方面小份子物资如胞外聚合物（EPS）或者消融性微生物产品（SMP）等梗塞膜孔隙，并能够会形成不成逆净化，膜净化问题也进步了MBR工艺的运转本钱以及膜改换本钱。MBBR工艺则是经由过程投加悬浮载体，为微生物供给附着发展的场合，正在悬浮载体概况构成附着态生物膜，完成了菌群的高效富集，从而包管高温前提下氨氮的不变去除了。Leiknes以及Ødegaard等提出了MBBR+MBR组合工艺，MBBR工艺对于某些EPS或者SMP有降解感化，使其构成成份发作转变，进而减缓MBR工艺膜净化问题；经由过程MBR工艺的过滤感化，同步完成MBBR工艺的泥水份离进程，节流后端两沉池占地。

MBBR+MBR组合工艺已经正在小试及中试范围的实验中获得了杰出的处置结果，但今朝对于MBBR+MBR组合工艺应用于现实污水处置厂研讨案例鲜有报导。本文以长春市某污水处置厂同时提标提量革新名目为例，引见了MBBR+MBR组合工艺正在现实污水厂占地受限前提下的工程计划以及应用，并引见了季相温度转变时的运转环境，以期为同范例名目提标革新供给参考。

01

名目布景与工艺挑选

1.1名目简介

表1 计划收支水水质

1.2名目难点与工艺挑选

1）夏季永劫间低水温严峻影响零碎硝化机能：名目运转时代生化池最低水温低至8℃，且继续时间长达近2个月；面临一级A排放尺度，高温时代，出水水质不变达标另有难度，减量至2.0×104m3/d运转后出水可以或许牵强到达一级A尺度，但到达出水氨氮浓度＜1.5mg/L的尺度仍具有难度；MBR素质仍属活性污泥法，其永劫间高温运转硝化机能降低较着，虽已经年夜幅度进步零碎内污泥浓度至12g/L以上，耽误污泥龄，但仍不克不及从素质上处理零碎高温硝化没有不变问题；

2）MBR持久高污泥浓度运转运维本钱高：为应答夏季2个月的高温期，零碎污泥浓度一直连结正在12g/L以上，持久的高MLSS运转，导致膜净化严峻，膜通量降低，进步了工艺的运维本钱；

3）名目可用地盘充足：本名目处置水量需从2.5×104m3/d晋升至6×104m3/d，但因为厂区周边多为农田、路途及防洪堤坝，可征用扩建用地少，需采纳节地办法，生化池HRT需节制正在24h如下，即原2.5×104m3/d最低可减量至2×104m3/d运转，并按此HRT新建4×104m3/d的污水处置举措措施；

4）进水水质打击负荷较年夜：该名目进水含有必然比例的产业废水，占比正在10-40%，CODcr、氨氮以及TN浓度动摇年夜，现有工艺正在蒙受打击时达标坚苦，需强化零碎抗打击负荷才能；

5）出水水质尺度进步进一步加年夜达标压力：该名目出水尺度从一级A晋升至“准III类”，出水水质加倍严酷，而现有零碎运转中可调剂余地较低，提标压力年夜。

综上，处理高温硝化问题、污泥浓渡过高问题、新建缺地问题、晋升零碎抗打击负荷才能问题、进步排放尺度问题，素质便是要晋升零碎的容积负荷；正在没法进一步进步污泥浓度的条件下，连系MBBR正在国际的乐成应用经历，拟采纳MBBR镶嵌MBR工艺，经由过程增添附着态生物量，恰当减小悬浮态生物量的前提下晋升零碎容积负荷。

1.3MBBR的抗高温机能及MBBR-MBR研讨停顿

高温下长泥龄的硝化菌群活性变差，世代时间进一步耽误，硝化菌随残剩污泥的排挤而散失，零碎内硝化菌数目慢慢降低，与此同时好氧异养菌会挤占硝化菌生态位，零碎硝化机能敏捷降低且不容易规复，终极招致出水氨氮不容易达标。MBBR工艺经由过程向生化池内投加悬浮载体，正在载体概况构成生物膜，进步了生化池有用生物量。对于活性污泥及生物膜停止高通量测序，成果表白生物膜物种多样性高于同零碎内活性污泥，其对于硝化菌的富集才能是活性污泥的10倍以上，完成了长泥龄硝化菌的专性富集，且生物膜泥龄长，正在水力、曝气剪切力下停止静态更新，没有受排泥限定。生物膜外层包裹EPS，为高温下微生物的保存以及推陈出新供给庇护感化，增添了微生物对于高温情况的抵当性，为其正在高温前提下到达杰出的处置结果奠基了根本。

MBBR工艺发源于欧洲，正在高温前提下获得了杰出的应用结果。表2罗列了MBBR工艺正在外洋高温下的运转案例，如挪威Lilleha妹妹er污水处置厂采纳MBBR工艺，夏季高温期内，最低水温到达3.5℃，零碎硝化机能杰出，出水简直无氨氮，均匀出水TN仅为2.8mg/L，可以或许不变到达排放尺度，运转没有受高温影响，自1994年通水以来已经不变运转近27年。Gardermoen污水处置厂夏季水温仅为6～7℃，均匀出水氨氮浓度仅为0.03mg/L，具有杰出的硝化机能，出水不变达标。国际天津某污水处置厂采纳MBBR工艺停止提标革新，正在夏季9～11℃高温前提下，出水COD、氨氮及TN均值别离为24.5二、0.29及6.82mg/L，不变到达出水尺度，硝化实验表白活性污泥正在此高温下简直已经无硝化活性，而悬浮载体生物膜仍连结较高活性，简直承当了零碎内全数的氨氮去除了。内蒙古某污水处置厂夏季高温期长，昔时12月至次年3月均匀水温仅为7.5℃，最低水温缺乏6℃，出水达标坚苦，采纳MBBR工艺革新后，夏季出水氨氮均值为仅1.5mg/L，氨氮去除了率到达94.2%。可见，MBBR工艺具备杰出的抗高温机能，高温前提下仍可以或许包管出水不变达标，适于正在高温地域应用。

表2 高温前提下MBBR工艺净化物去除了环境

MBBR与MBR工艺的连系充实阐扬了两种工艺的劣势。

起首，前端MBBR工艺能够缓解MBR工艺膜净化问题。MBBR工艺经由过程正在悬浮载体概况构成生物膜，完成了菌群的高效富集，可年夜年夜降低悬浮态污泥浓度，从而降低膜净化危害，进步膜通量，其对于 EPS以及SMP等小份子无机物的降解也削减了膜孔隙梗塞的能够性，耽误了膜的洗濯周期。Luo平分别研讨了保守MBR反映器（CMBR）以及MBBR-MBR反映器的膜净化特征。成果表白，MBBR-MBR工艺明显降低了膜净化程度，MBBR-MBR反映器跨膜压差到达35kPa历时89d，而CMBR反映器仅历时16d跨膜压差即到达38.5kPa，首要缘由正在于对于SMP的降解，测定两反映器内的SMP别离为4.02～6.32 mg/L以及21.78～33.04 mg/L，更高的SMP浓度招致了更高的膜净化水平。

其次，MBBR与MBR工艺都可以完成功用菌的高效持留，而且经由过程悬浮载体的加载，进步了生化池氧操纵率及抗打击机能，使患上工艺结果加倍不变。

最初，操纵MBR的膜过滤感化，可同步完成MBBR工艺的泥水份离进程，节流了2沉池占地，流程加倍松散，合用于占地受限且排放尺度高的污水处置名目。今朝，MBBR+MBR组合工艺正在处置废水微净化物、含盐废水和市政废水方面均有相干研讨且获得了较好的处置结果，但多为小试或者中试范围，缺少年夜范围工程应用。

02

工艺计划

本名目同时提标提量，总处置范围需进步至6.0×104m3/d。近况MBR工艺镶嵌MBBR零碎停止革新，处置范围由2.5×104m3/d减量至2.0×104m3/d运转。新建工程采纳MBBR-MBR组合工艺，处置范围4.0×104m3/d。

2.1工艺流程

名目原工艺采纳“A2/O+MBR”，革新后切割池容停止功用区从头分派，耦合MBR工艺构成改进Bardenpho工艺，并将好氧池投加悬浮载体构成好氧MBBR池。污水顺次颠末粗细格栅、曝气沉砂池、膜格栅、生化池、MBR池，MBR出水经初级氧化进一步去除了难降解COD并同步实现消毒后外排，残剩污泥脱水后外运处置，扩建名目工艺流程与革新名目分歧，详细工艺流程如图1所示。

图1 革新与新建名目工艺流程图

2.2污水厂近况处置工艺革新1.1.1生化池革新

生化池总池容为18752m3，有用水深5m，革新前厌氧池容3375m3，缺氧池容5252m3，好氧池容10125m3，总逗留时间18h，此中厌氧池逗留时间3.24h，缺氧池逗留时间5.04h，好氧池逗留时间9.72h，膜池兰交氧池污泥回流比为100%，好氧池至缺氧池污泥回流比为400%，缺氧池至厌氧池污泥回流比为300%，污泥浓度6.67g/L。核算，原A2/O工艺厌氧池容过年夜而缺氧池容缺乏，革新时拆改隔墙，切割部门厌氧池革新为前缺氧池，并切割部门好氧池革新为前、后缺氧池，同时好氧池投加悬浮载体构成好氧MBBR池，并耦合后端MBR工艺终极构成改进Bardenpho工艺。因为处置水量降低，总逗留时间耽误至22.5h。革新后。回流比连结稳定，计划污泥浓度降低至5g/L。厌氧池设双曲面潜水搅拌器两台，N=3kW；前缺氧池设潜水搅拌器8台，N=2.3kW；后缺氧池设潜水搅拌器4台，N=2.3kW。好氧MBBR区投加SPR-III 型悬浮载体，悬浮载体比重约 0.94～0.97，材质为 HDPE，合适《水处置用高密度聚乙烯悬浮载体填料》行业尺度（CJ/T461-2014)，设悬浮载体公用推流器8台，N=5.5kW。改换膜池兰交氧池污泥回流泵4台，Q=450m3/h，H=1.5m，N=3kW，两用两备。

1.1.2MBR膜池革新

改换膜池出水泵，使患上扬程知足将膜池出水泵送至臭氧打仗池的请求，更配置5台，Q=417m3/h，H=12m，N=30kW，4用1备。

1.1.3鼓风机房革新

因为近况生化池有用水深较浅，（H=5m）溶氧率较低，因为污水厂管网搜集规模转变招致进水水质较原计划进步较多，从头校核了需宇量，新增氛围悬浮曝气风机1台（Q=34Nm3/min，H=60kPa，N=42kW），使曝气风量知足近况生化池提标后的曝气风量请求。

2.3污水厂新建1.1.4预处置举措措施

（1）粗格栅，去除了污水中较年夜漂泊物，并阻挡直径年夜于10妹妹的杂物，以包管晋升零碎一般运转。采纳3条钢筋砼平行渠道，设反转展转式固液分手机2台，计划流量0.63m3/s，栅渠宽度1100妹妹，栅条间隙10妹妹，格栅倾角70°，N=1.1kW；配套无轴螺旋栅渣压实机一体机1台，W≥5 m3/h，L=8.5m，N=1.5kW；栅渣压实机1台，W≥5 m3/h， N=1.1kW；

（2）进水泵房，计划流量0.63m3/s，计划水位201.5m，设没有梗塞潜水离心泵4台，此中3用1备，单台流量760 m3/h，扬程15.5m，功率50kW；

（3）细格栅，进一步去除了污水中细小的漂泊物，出格是丝状、带状漂泊物，包管后续处置零碎的一般运转。采纳钢筋混凝土布局，直壁平行渠道，设板式细格栅两台，互为备用，渠道宽度2000妹妹，栅条间隙3妹妹，N=1.7kW；配套低压冲刷水泵1台，Q=1.68 m3/h，H=12Mpa，N=7.5kW；中压冲刷水泵 2台，1用1备Q=20 m3/h，H=68m，N=7.5kW；无轴螺旋保送机1台，Φ260，L=5m，N=1.5kW；高排水型螺旋压迫机1台，φ500妹妹，Q=5 m3/h，N=2.2kW；

（4）曝气沉砂池，去除了原水中比严重于2.65，粒径年夜于0.2妹妹的有机砂粒，以包管后续流程的一般运转。共一座，钢筋砼布局，逗留时间7min，气水比0.2。设挪动式刮砂桥1套，长×宽为25m×7.1m；吸砂泵2台，计划流量25m3/h，N=3.5kW，H=3.5m；砂水份离器1台，20L/s，N=0.37kW；鼓风机3套，2用1备，Q=4.5m3/min，N=5.5kW，H=5m；

（5）膜格栅，防止纤维状物资对于MBR膜的环绕纠缠，包管MBR膜池的不变任务及出水。共一座，采纳矩形钢筋混凝土布局。选用内进流板式邃密格栅3台，此中2用1备，过栅流量320L/s /台，单机宽度1800妹妹，栅条间隙1妹妹，格栅倾角5°，N=2.2kW；配套冲刷水泵 3台，2用1备，Q=32 m3/h，H=88m，N=15kW，压迫机 1套，D=320妹妹，N=2.2kW；

1.1.5生化池

采纳改进Bardenpho池型，前端顺次为厌氧池-前缺氧池-好氧池-后缺氧池-好氧池（MBR膜池），外回流污泥从MBR膜池兰交氧池，内回流污泥从好氧池至前缺氧池，夹杂液回流畴前缺氧池至厌氧池。膜池污泥回流比100%，好氧池至前缺氧池回流比400%，前缺氧池至厌氧池回流比300%。采纳矩形钢筋混凝土布局，长×宽×高为90m×65m×8.2m，有用水深7.2m，总逗留时间22.45h，计划污泥浓度5g/L，好氧池投加同型号悬浮载体。

厌氧区设可晋升式年夜叶片潜水促进器4台，单台功率2.3kW；前缺氧区设可晋升式年夜叶片潜水促进器8台，单台功率4.3kW；后缺氧区设小叶轮潜水搅拌器4台，单台功率2.3kW；好氧MBBR区设悬浮载体公用推流器8套，直径φ=1600妹妹，功率7.5kW；好氧池至前缺氧池夹杂液内回流泵6台，4用2备，单泵流量1670 m3/h，扬程1m，功率9kW；前缺氧池至厌氧池污泥回流泵6台，4用2备，单泵流量1250 m3/h，扬程1m，功率5.5kW。

1.1.6MBR膜池

合计1座，计划水量4万m3/d；设膜组件60组，Q=667m3/d，膜面积2100m2/组，名誉膜通量15L/(m2·h)；产水泵11台，10用1冷备，Q=267 m3/h，H=10m，N=18.5kW；NaClO加药化工泵，2台，1用1备，Q=5.2m 3/h，H=20m，N=1.1kW；柠檬酸加药化工泵，2台，1用1备，Q=4.5m3/h，H=20m，N=1.1kW；PE储药罐1套，有用容积为20m3；氛围紧缩机2台，1用1备，排宇量1.0m3/min，排气压力0.8MPa，N=7.5kW；冷干机1台，Q=1.5m3/min，N=0.55kW；紧缩氛围储罐1个，容积1.0m3，压力0.80Mpa；液环真空泵2台，1用1备，Q=165m3/h，最年夜真空度84%，N=4kW；真空罐1台，V=1m3；汽水份离罐1个，V=0.12m3；残剩污泥泵2台，1用1备，Q=70m3/h，H=22m，N=9kW；膜池兰交氧池污泥回流泵4台，2用2备，Q=840m3/h，H=1.3m，N=7.5kW；除了臭污泥回流泵3台，2用1冷备，Q=50m3/h，H=12m，N=3kW；设置装备摆设间排水泵2台，1用1备，Q=15m3/h，H=10m，N=1.1kW。

1.1.7鼓风机房

为生化池污水处置供给充足的氛围量和为MBR膜池供给膜吹扫的氛围量，设氛围悬浮鼓风机（用于生化处置）3台，2用1备，Q=120Nm3/min，H=85kpa，N=220kW，气水比8.64：1；氛围悬浮鼓风机（用于MBR膜吹扫）3台，2用1备，Q=160Nm3/min，H=45kpa，P=140kW，气水比11.5：1；主动卷帘式氛围过滤器2套，Q=300m3/min。

1.1.8加药间

加药间首要包括PAC投加零碎、乙酸钠投加零碎及次氯酸钠投加零碎，别离用于化学除了磷、弥补碳源及自来水消毒，详细计划以下：

（1）PAC投加零碎1座，混凝剂拔取聚合氯化铝溶液，加药量45mg/L，投加浓度10%；设变频调速隔阂式计量泵3台，2用1备，单泵流量100L/h，扬程20m，功率0.37kW；PAC卸料泵2台，1用1冷备，Q=30m3/h，H=10m，P=1.1kW；PAC储罐1台，V=20m3；

（2）乙酸钠投加零碎1座，选用液态乙酸钠作为外投碳源，加药量174mg/L，投加浓度20%；设变频调速隔阂式计量泵3台，2用1备，单泵流量1.5m3/h，扬程20m，功率1.1kW；乙酸钠卸料泵2台，1用1备，Q=60m3/h，H=10m，P=2.2kW；乙酸钠储罐6台，V=30m3；

（3） 次氯酸钠投加零碎1座，药剂为次氯酸钠，加药量10mg/L，投加浓度10%；设变频调速隔阂式计量泵2台，1用1备，单泵流量100L/h，扬程30m，功率0.37kW；卸料泵2台，1用1备，Q=30m3/h，H=10m，P=1.1kW；次氯酸钠储罐1台，V=20m3（与膜组器洗濯共用）；

1.1.9污泥处置工艺

本工程污泥处置采纳间接稀释、脱水工艺，思索原厂运转环境以及请求，断定出泥含水率为60%，配置重力稀释+真空高温板框脱水工艺，改扩建共用。

为进步污泥含固率，加重近况脱水机房负荷，知足出泥请求，新建污泥稀释池2座，尺寸为φ15m×4.5m, 固体负荷45kgDS/m2，钢筋混凝土布局；设污泥稀释分手机零碎2套，近况污水厂1套，扩建部门1套，直径15m，单台功率1.5kW；新建排泥泵房1座，与近况污水厂共用，采纳框架布局，污泥螺杆泵3台，2用1备，Q=100m3/h，H=10m，N=7.5kW；

新建污泥脱水机房1座，采纳2层框架布局，计划进泥量Q=533～800 m3/d，计划出泥量Q=40 m3/d，计划出泥含水率60%，任务时长12～16h；设板框压滤机2台，1用1备，配套导料斗，过滤面积600m 2，N=25.5kW；高压进泥泵2台，Q=100m3/h，P=0.8MPa，N=45kW；低压进泥泵2台，Q=30m3/h，P=1.2MPa， N=22kW；洗濯泵1台，Q=215L/min，P=6.0MPa，N=30kW；洗濯水箱1套，V=15m3；压迫泵2台，Q=15m3/h，P=2.09MPa，N=15kW；压迫水箱1套，V=15m3；空压机1台，Q=8.03m3/min，P=0.8MPa，N=45kW；冷干机1台，Q=2.1m3/min，N=1.0kW；回吹用储气罐1套，V=15m3，P=1.05Mpa；仪表用储气罐1套V=2m3，P=1.05Mpa；絮凝剂储罐1套，V=25m3，D×H=3.0m×3.7m；加药计量泵2台，Q=1.0m³/h，H=2bar，P=0.75kW；机上水平歪斜保送机2套，L=13m，P=7.5kW；一级刮板保送机1台，P=11kW，L=10m，歪斜4°；电动单梁桥式起重机1套，B=17.4m，T=2t，N=3.0kW；电动葫芦1套，T=2t，N=3.0+2×0.4kW。

1.1.10臭氧初级氧化

因为本名目持久具有产业废水打击，生物处置后仍含有部门难降解COD，是以新建臭氧打仗氧化池1座，去除了COD并对于污水停止脱色除了味，计划最年夜流量为0.94 m3/s，钢筋混凝土矩形布局，逗留时间60min；设高效臭氧溶气装配4台，N=0.75kW；尾气粉碎器2台，处置宇量1100kg/h，N=46.5kW；臭氧催化初级氧化流程定制泵5台，4用1冷备，Q=600m 3/h，H=33m，N=90kW；均相催化反映器2台，N=14.4kW；潜水潜污泵2台，1用1备，Q=100m3/h，H=110kPa，N=5.5kW。

同时配套臭氧制备间1座制备臭氧，为去除了COD并脱色供给氧化剂，计划臭氧投加量36mg/L，计划臭氧投加浓度 10%；设臭氧发作器以及PSU单位4台，Q≥25Kg/h，N=248kW；轮回水泵4台，Q=45m3/h，H=21.5m，N=5.5kW；空压机2台，Q=0.8m3/min，H=0.8MPa，N=8kW；枯燥机1台，Q=50m3/h，进口露点≤-70℃；储气罐1套，V=0.5m3，H=10bar；热互换器1台Q=170m3/h，热负荷900kW。

臭氧初级氧化可同步阐扬杀菌消毒感化，是以后续再也不别的增添消毒办法。

03

工艺结果

名目于2021年5月实现悬浮载体的投加，悬浮载体生物膜状况如图2所示，投加7d后悬浮载体呈现生物膜附着，跟着MBBR区生物膜的发展幼稚，零碎污泥浓度降低至4.6g/L，较革新前降低30%。名目高温运转时代，正在水温8～10℃前提下出水水质不变到达计划尺度，出水COD 均值为16.45mg/L＜20mg/L；出水SS均值为3.46mg/L＜5mg/L；出水氨氮均值为0.57mg/L＜1.5mg/L；出水TP为0.04mg/L＜0.2mg/L；出水TN均值为7.86mg/L＜15mg/L。取好氧MBBR区悬浮载体以及污泥别离停止泥膜复合零碎以及纯泥零碎的硝化速率测试，正在小试温度4～6℃前提下，泥膜复合零碎的硝化速率为纯泥零碎的2.5倍，悬浮载体的投加晋升了零碎的抗高温机能。而且生化零碎污泥浓度的降低使MBR池膜组件洗濯周期耽误50%，降低了运维本钱。

图2 悬浮载体生物膜状况

04

经济阐发

本名目总投资5.4亿元，新建名目现实工程总用空中积36085m2，此中新建修建物占地15469.6m2，因为采纳A2/O原位镶嵌MBBR的手艺停止革新以及新建，悬浮载体生物膜承当了部门硝化负荷，生化池吨水占地较纯活性污泥法削减约34.1%。

05

论断

长春市某污水厂面对同时提标提量，此中出水需晋升至“准III类”水尺度，原工艺达标压力年夜，采纳“MBBR+MBR”工艺停止革新，革新后出水不变达标，此中出水COD 均值为16.45mg/L＜20mg/L；出水SS均值为3.46mg/L＜5mg/L；出水氨氮均值为0.57mg/L＜1.5mg/L；出水TP为0.04mg/L＜0.2mg/L；出水TN均值为7.86mg/L＜15mg/L。正在产业水打击以及高温前提下出水仍可不变达标，零碎抗打击才能强。革新后MBR膜组件洗濯周期耽误50%，降低了运维本钱。“MBBR+MBR”工艺可同时完成脱氮机能晋升以及占地节流，为国际同范例污水处置厂提标革新或者新建供给了参考。

END

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