MBBR移動(dòng)床工藝在城市污水處理廠升級(jí)改造中的應(yīng)用 牛學(xué)義 AnoxKaldnes Global (安能國(guó)際北京代表處) 摘要：本文介紹了移動(dòng)床生物膜污水處理工藝在城市污水處理廠升級(jí)改造和工業(yè)污水深度處理回用中的應(yīng)用實(shí)例，列舉了MBBR生物膜工藝與活性污泥工藝組合工藝在城市和工業(yè)污水處理廠改造中應(yīng)用的效果。
關(guān)鍵詞：MBBR工藝，MBBR和活性污泥組合工藝，升級(jí)改造，脫氮除磷 1 MBBR工藝特點(diǎn) 移動(dòng)床生物膜污水處理工藝 （Moving Bed Bio-film Reactor簡(jiǎn)稱MBBR）采用的生物載體是聚乙烯中空?qǐng)A柱體，內(nèi)部有十字支撐，外部有翅片，密度0.95 g／cm2左右，可供生物膜附著的有效比表面積500 m2／m3以上。這種載體的密度和特殊形狀使微生物在有保護(hù)的載體內(nèi)表面生長(zhǎng)而更加有效的去除廢水中的污染物，MBBR和它與各種活性污泥的組合工藝被北歐的瑞典安能士公司(Anox)和挪威卡能士公司（Kaldnes）（現(xiàn)兩公司合并為瑞典國(guó)際集團(tuán)Anoxkaldnes Global）推廣應(yīng)用到47個(gè)國(guó)家和地區(qū)，現(xiàn)已具有500個(gè)大中型市政和工業(yè)污水處理廠工程應(yīng)用實(shí)例。該工藝具有以下特點(diǎn)：
1) 占地面積?。涸谏锾盍咸畛渎试?7%左右和相同的污染負(fù)荷的條件下，MBBR生物處理池約占常規(guī)生物處理池（包括厭氧/缺氧/好氧）20-30％的池容。
2) 適合于污水處理廠的擴(kuò)容：由于MBBR生物池的設(shè)計(jì)可根據(jù)污染負(fù)荷的大小使其內(nèi)生物填料的填充率控制在10％-67%之間，所以，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)水水質(zhì)或水量發(fā)生變化時(shí)，只通過提高填料填充率，即可保證原設(shè)計(jì)生物池容不變的情況下，滿足原設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)。
3) 適合于現(xiàn)有城市和工業(yè)污水處理廠的升級(jí)改造：MBBR工藝在設(shè)計(jì)和運(yùn)行上具有靈活簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，一是它可以采用各種池型(深淺方圓/不同建筑結(jié)構(gòu))，而不影響工藝的處理效果；二是它可以很靈活地選擇不同的填料和填充率；三是MBBR生物池可“鑲嵌”（組合）到已建污水處理廠的大部分工藝中，如AAO工藝、AO工藝、普通活性污泥工藝、SBR工藝和氧化溝工藝等；所以，它適合于將城市或工業(yè)污水處理廠升級(jí)改造，使其滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級(jí)A或一級(jí)B出水標(biāo)準(zhǔn)。
4) MBBR反應(yīng)器既具有傳統(tǒng)生物膜法耐沖擊負(fù)荷、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少、無(wú)污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生的特點(diǎn)，又具有活性污泥法的高效性和運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性。另一方面，溫度變化對(duì)MBBR工藝的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對(duì)活性污泥法的影響，當(dāng)溫度變化、污水成分發(fā)生變化、或污水毒性增加時(shí)，MBBR耐受力很強(qiáng)。
5) MBBR的攪拌和曝氣系統(tǒng)操作方便，維護(hù)簡(jiǎn)單：曝氣系統(tǒng)采用穿孔曝氣管系統(tǒng)，不堵塞。攪拌器采用具有香蕉型攪拌葉片，外形輪廓線條柔和，不損壞填料，整個(gè)攪拌和曝氣系統(tǒng)很容易維護(hù)管理。 2 MBBR工藝用于國(guó)內(nèi)城市污水處理廠改造實(shí)例 山東某市城市污水廠原工藝采用AB法活性污泥工藝，由A段短時(shí)曝氣、中沉池、B段曝氣、二沉池等工藝池組成，現(xiàn)出水達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)污水處理廠實(shí)際進(jìn)水量從原設(shè)計(jì)處理能力4萬(wàn)噸/天已增加到6萬(wàn)噸/日，出水要求也要求滿足（GB18918－2002）一級(jí)A新標(biāo)準(zhǔn)，原預(yù)留場(chǎng)地又有限。所以，基于此狀況，建議采用MBBR和活性污泥組合的脫氮除磷工藝。
2.1 工藝改造方案設(shè)計(jì)
該污水處理廠升級(jí)改造的進(jìn)出水質(zhì)： | 項(xiàng)目 名稱 | CODCr (mg/l) | BOD5 (mg/l) | SS (mg/l) | NH4-N (mg/l) | TN (mg/l) | TP (mg/l) | | 進(jìn)水 | 380 | 150 | 240 | 35 | 45 | 4 | | 出水 | 50 | 10 | 10 | 5 | 15 | 0.5 |
采用活性污泥-MBBR組合工藝是把MBBR工藝結(jié)合到活性污泥池中，該污水處理廠改造的特點(diǎn)為：
1) 原有A段曝氣池和平流式中間沉淀池改造為缺氧池和厭氧池，在缺氧池體積不足的情況下，在其旁邊空地上再增加一組缺氧池，用于生物除磷和反硝化去除TN；
2) 由于水量的增加，新建一組二沉池；
3) 污水在原B段曝氣池的停留時(shí)間太短，硝化細(xì)菌硝化NH4-N所需的泥齡不夠，所以，將B段曝氣池改為活性污泥-MBBR生物膜組合池（HYBAS池）；在其池內(nèi)，硝化主要由生物填料上的生物膜承擔(dān)，大大地減少了好氧泥齡，節(jié)省了池容。
4) 通過以上的改造措施，新形成的厭氧區(qū)用于除磷，缺氧區(qū)用于前置反硝化。在活性污泥-MBBR生物膜組合池內(nèi)，硝化自養(yǎng)菌主要附著生物膜上和懸浮生長(zhǎng)在脫落的生物膜上(60-80%)，而去除BOD的異養(yǎng)菌對(duì)BOD的去除則主要由HYBAS池內(nèi)的懸浮的活性污泥完成。另外，脫落的生物膜進(jìn)入活性污泥混合液中，又會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生懸浮硝化污泥接種作用，強(qiáng)化了整個(gè)生物膜和活性污泥系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷的穩(wěn)定性。再者，由于活性污泥泥齡短，不存在污泥膨脹現(xiàn)象，生物除磷通過適當(dāng)結(jié)合厭氧區(qū)和短泥齡好氧區(qū)而實(shí)現(xiàn)并得到強(qiáng)化(而活性污泥中硝化的長(zhǎng)泥齡往往不利于磷的好氧吸收)。
5) 由于在生物填料的流化攪動(dòng)下可大大提高氧的轉(zhuǎn)移效率，所以曝氣系統(tǒng)改為幾乎無(wú)需維護(hù)的管式曝氣系統(tǒng)和出水裝置，導(dǎo)致運(yùn)行管理成本較活性污泥工藝低。
6) 日常運(yùn)行管理簡(jiǎn)便，只需控制幾個(gè)參數(shù)(通過控制鼓風(fēng)機(jī)控制DO，堿度，氨氮及總氮濃度)。 
圖1 改造后的工藝簡(jiǎn)圖 
圖2 平面布置圖 2.2 工藝計(jì)算 | 1）回流 | | 總回流(污泥和水) | 250% (150000 m3/d) | | 污泥回流 | 100% (60000 m3/d ) | | 含硝水內(nèi)回流 | 150% (90000 m3/d ) | | 2）污泥混合液 | | 設(shè)計(jì)MLSS | 4000 mg/l | | MLVSS/MLSS | 75% | | 3）活性污泥段：反硝化/除磷 | | 體積 | 6720 m3 | | 反硝化速率 | 3.6 gNO3-N/kgVSS.h | | 4）性污泥-MBBR生物膜組合池 （HYBAS池） | | 體積 | 5760 m3 | | DO | 4-5 mg/l (max), 2-3 mg/l | | 總需氧量 | 700 kgO2/h | | 5）泥齡和產(chǎn)泥量 | | 總泥齡 | 12,41d | | 活性污泥泥齡 | 7,90d | | 好氧生物膜泥齡 | 4,51d | | 生物段產(chǎn)泥量 | 7400 kg TSS/d |
3 MBBR工藝用于國(guó)內(nèi)煉油廢水深度處理改造實(shí)例 3.1 中試結(jié)果
為配合中石化某大型石化公司8000m3/d的污水深度處理與回用項(xiàng)目，選擇采用了MBBR技術(shù)，2005底首先進(jìn)行了為期三個(gè)多月的中試試驗(yàn)。
中試模擬實(shí)際改造方案的參數(shù)和流程。MBBR池進(jìn)水來(lái)自現(xiàn)有污水處理廠二級(jí)沉淀池出水，經(jīng)MBBR反應(yīng)器處理后，再經(jīng)過濾后作為后續(xù)的UF+RO雙膜處理系統(tǒng)的進(jìn)水，雙膜系統(tǒng)出水達(dá)到循環(huán)水補(bǔ)給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
MBBR中試系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量2.4m3/d，水力停留時(shí)間6h，主要出水控制指標(biāo)為BOD5≤6mg/L，氨氮≤3mg/L。中試結(jié)果如下（見表1）： 表1部分中試數(shù)據(jù) 單位：mg/l | 時(shí)間 | CODcr | NH4+-N | | 二沉池出水 | 實(shí)驗(yàn)出水 | 去除率 | 二沉池出水 | 實(shí)驗(yàn)出水 | 去除率 | | 06-01-03 | -- | 92.7 | -- | ―― | 0.28 | -- | | 4 | 94.1 | 68.5 | 18.5% | 32 | 1 | 96.9% | | 5 | 159.0 | 36.7 | 77.0% | 35 | 1 | 97.1% | | 6 | 136.0 | ―― | 29.4% | 34 | 2 | 94.1% | | 7 | -- | 64.0 | -- | -- | 1 | -- | | 8 | -- | 36.1 | -- | -- | 0.56 | -- | | 9 | 50.0 | 42.2 | 15.6% | 33 | 1 | 97.0% | | 10 | 88.0 | 44.0 | 55.0% | 36 | 2 | 94.4% | | 11 | 137.0 | 56.2 | 59.0% | 37 | 1 | 97.3% | | 12 | 65.5 | 20.2 | 69.2% | ―― | ―― | ―― | | 13 | 75.2 | 20.3 | 73.0% | 39 | 1 | 97.4% | | 14 | 64.8 | 44.5 | 31.3% | 36 | 2 | 94.4% | | 15 | ―― | ―― | -- | 40 | 2 | 95.0% | | 16 | 86.2 (BOD:20) ※ | 50.3 (BOD:未檢出) | 41.6% | -- | -- | -- | | 17 | 68.0 | 52.0 | 23.5% | 47 | 2 | 95.7% | | 18 | 60.7 (BOD:32) ※ | 28.6 (BOD:1.3) | 52.9% | 40 | 2 | 95.0% | | 平均值★ | 90.04 | 41.26 | 54.2% | 37.7 | 1.46 | 96.1% | | 說(shuō)明：※為公司研究院測(cè)定數(shù)據(jù)，CODcr，BOD5同步測(cè)定結(jié)果； ★從1月5日開始計(jì)算得出試驗(yàn)后期兩周的平均值。 |
3.1 污水廠改造后運(yùn)行結(jié)果
實(shí)際的工程改造是將原污水處理廠二沉池后面的接觸氧化池內(nèi)的懸掛的彈性填料廢除，將其改造為MBBR生物池，對(duì)原有曝氣系統(tǒng)和出水系統(tǒng)也進(jìn)行部分改造。改造后的污水處理廠與2006年10月底開始試運(yùn)行，到2007初即運(yùn)行正常。從2007年1月運(yùn)行到2007年5月MBBR生物處理池的運(yùn)行效果統(tǒng)計(jì)如下： 項(xiàng)目 名稱 | CODCr (mg/l)去除情況 | NH4-N (mg/l)去除情況 | | 最高值 | 最低值 | 平均值 | 最高值 | 最低值 | 平均值 | | 進(jìn)水 | 159 | 50 | 90.04 | 47 | 32 | 37.7 | | 出水 | 64 | 20.2 | 41.26 | 2 | 0.56 | 1.46 | | 去除率 | 77% | 15.6% | 54.2% | 97.4% | 94.1% | 96.1% |
4 結(jié)論 實(shí)踐證明，MBBR工藝以及以該工藝為核心的MBBR-活性污泥組合工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，脫氮除磷效果好，是一種經(jīng)濟(jì)、高效的污水處理方法；針對(duì)我國(guó)部分早期建設(shè)的城市和工業(yè)污水廠處理效果不能滿足新的出水標(biāo)準(zhǔn)、用地緊張、資金不足等問題，該工藝無(wú)疑是非常合適的解決方法，將廣泛應(yīng)用于城市和工業(yè)污水處理廠的升級(jí)改造和中水回用工程。
牛學(xué)義 安能國(guó)際北京代表處（污水生物處理工程技術(shù)公司） 首席代表，郵箱：bjniu_inves@163.com 公司網(wǎng)址：www.anoxkaldnes.com 100028北京朝陽(yáng)區(qū)左家莊路1號(hào)國(guó)門大廈A座A209 011-64684676 | 
