城鎮(zhèn)污水處理廠高排放標(biāo)準(zhǔn)MSBR工藝運(yùn)行優(yōu)化研究

史昊然

針對環(huán)巢湖流域高排放出水標(biāo)準(zhǔn)，通過對該流域內(nèi)某污水廠MSBR工藝的運(yùn)行進(jìn)行研究，優(yōu)化MSBR工藝各反應(yīng)段運(yùn)行模式、改變各工段運(yùn)行時間以及內(nèi)外回流比，提升MSBR工藝脫氮效果。研究表明，通過優(yōu)化運(yùn)行模式，內(nèi)回流比調(diào)整為150%，污泥外回流比調(diào)整為100%，上清液回流比調(diào)整為50%，MSBR生化池平均TN去除量增加了9mg/L，TN去除率提高了26%，確保出水穩(wěn)定達(dá)到環(huán)巢湖排放標(biāo)準(zhǔn)。

隨著我國水污染問題的日益突顯，應(yīng)針對部分敏感區(qū)域制定更加嚴(yán)格、更加科學(xué)合理的污水處理地方標(biāo)準(zhǔn)。為了改善巢湖流域水環(huán)境質(zhì)量，2016年，安徽省頒布了地方標(biāo)準(zhǔn)《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染排放限值》（DB34/2710-2016），要求巢湖流域污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，其中總氮小于10mg/L。

MSBR是在傳統(tǒng)的SBR技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)成功的污水處理新工藝，具有SBR和A2/O工藝組合的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水、恒水位運(yùn)行，同步脫氮除磷。該方法為各種優(yōu)勢微生物的生長繁殖創(chuàng)造了最佳的環(huán)境條件和水力條件，使得有機(jī)物的降解、氨氮的硝化、反硝化，以及磷的釋放、吸收等生化過程保持高效反應(yīng)狀態(tài)，有效地提高生化去除率。該法采用組合式聯(lián)體結(jié)構(gòu)，占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低，剩余污泥量少。

一、項(xiàng)目基本情況

1.設(shè)計(jì)規(guī)模

該廠設(shè)計(jì)規(guī)模為5×104m3/d，主體工藝為MSBR+深度處理。

2.設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)根據(jù)一期進(jìn)水實(shí)際水質(zhì)濃度和區(qū)域內(nèi)類似廠進(jìn)行分析確定，出水執(zhí)行《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB34/2710-2016）的I類城鎮(zhèn)污水處理廠要求。該工程設(shè)計(jì)主要污染物指標(biāo)詳見表1。

3.工藝流程

圖1 工藝流程圖

4.主體工藝介紹

（1）MSBR單池工藝流程

圖2 MSBR單池工藝流程示意圖

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)表

該廠污水經(jīng)預(yù)處理工序后直接進(jìn)入MSBR反應(yīng)池的厭氧池與預(yù)缺氧池的回流污泥混合，富含磷污泥在厭氧池進(jìn)行釋磷反應(yīng)后進(jìn)入缺氧池，缺氧池主要用于強(qiáng)化整個系統(tǒng)的反硝化效果，由主曝氣池至缺氧池的回流系統(tǒng)提供硝態(tài)氮。缺氧池出水進(jìn)入主曝氣池經(jīng)曝氣反應(yīng)后再進(jìn)入序批池I或序批池II。如果序批池I作為沉淀池出水，則序批池II首先進(jìn)行缺氧反應(yīng)，再進(jìn)行好氧反應(yīng)，或交替進(jìn)行缺氧、好氧反應(yīng)。在缺氧、好氧反應(yīng)階段或預(yù)沉階段，序批池的混合液通過回流泵回流到泥水分離池，分離池上清液進(jìn)入主曝氣池，沉淀污泥進(jìn)入預(yù)缺氧池，經(jīng)缺氧反硝化脫氮后提升進(jìn)入?yún)捬醭嘏c進(jìn)廠污水混合釋磷，依次循環(huán)。各處理單元停留時間具體見表2。

表2 MSBR各處理單元停留時間

單元6至單元5的回流用于強(qiáng)化整個系統(tǒng)的反硝化效率，根據(jù)要求的反硝化效率的高低，可通過變速調(diào)節(jié)回流泵來改變系統(tǒng)的回流量。

其中時段1、2、3為第一個半周期，時段4、5、6為第二個半周期。原污水由MSBR的單元4進(jìn)入，在各個時段內(nèi)的流向見表3。

表3 MSBR系統(tǒng)污水流向

各單元的工作狀態(tài)根據(jù)各循環(huán)周期內(nèi)的時段確定，見表4。

表4 MSBR各單元的工作狀態(tài)

（2）設(shè)備分布圖及泵類運(yùn)作模式

MSBR生物池設(shè)備分布圖見圖3，主要設(shè)備清單見表5。

圖3 主要設(shè)備分布示意圖

表5 主要設(shè)備分布表

二、存在問題與優(yōu)化措施

1.存在問題分析

進(jìn)水濃度變化大，MSBR生化池脫氮效果差，總氮去除效率低，后端深度處理脫氮負(fù)荷大，出水TN難以保證穩(wěn)定達(dá)到《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB34/2710-2016）的I類城鎮(zhèn)污水處理廠要求。

2.優(yōu)化措施

（1）運(yùn)行模式調(diào)整

通過調(diào)整MSBR各設(shè)備運(yùn)行模式，如JB01-JB04為常開模式，JB05-JB12為間歇式運(yùn)行；內(nèi)回流泵開啟1臺；ZM01、ZM02關(guān)閉，ZM03、ZM04開啟，上清液回流至缺氧池；HLB01、HLB02為間歇式運(yùn)行；WNB01、WNB02改為常開模式，調(diào)整后間歇式設(shè)備運(yùn)行時間分布見表6，這樣可以有利于系統(tǒng)形成缺氧狀態(tài)。

表6 間歇式設(shè)備運(yùn)行時間分布表

調(diào)整后的內(nèi)回流比約150%，污泥外回流比約100%，上清液回流比約50%。

（2）調(diào)整前后的工藝參數(shù)和運(yùn)行效果分析

為更好的進(jìn)行MSBR的運(yùn)行效果評估，曝氣池溶解氧控制在1.0～1.5左右，檢測取樣點(diǎn)做出相應(yīng)調(diào)整。從圖4可以看出，優(yōu)化前進(jìn)水COD濃度和進(jìn)水C/N明顯高于優(yōu)化后進(jìn)水濃度，其中優(yōu)化前平均進(jìn)水COD濃度為143mg/L，平均進(jìn)水C/N濃度為6.12，優(yōu)化后平均進(jìn)水COD濃度為112，平均進(jìn)水C/N濃度為4.05; 優(yōu)化前進(jìn)水TN濃度和進(jìn)水氨氮明顯低于優(yōu)化后進(jìn)水濃度，其中優(yōu)化前平均進(jìn)水TN濃度為23.6mg/L，平均進(jìn)水氨氮濃度為15.6，優(yōu)化后平均進(jìn)水TN濃度為28.1，平均進(jìn)水氨氮濃度為24.2。由此可見，優(yōu)化后整體進(jìn)水濃度脫氮條件較優(yōu)化前進(jìn)水濃度脫氮條件差，但從圖5明顯顯示出優(yōu)化后脫氮效果大大高于優(yōu)化前脫氮效率，其中優(yōu)化前MSBR生化池平均出水總氮為14.62mg/L， TN去除量為8.98mg/L，去除率37.41%；優(yōu)化后MSBR生化池平均出水總氮為10.12mg/L，TN去除量為17.99mg/L，去除率63.38%。通過工藝優(yōu)化，MSBR生化池平均TN去除量增加了9mg/L，TN去除率提高了26%，確保出水TN穩(wěn)定達(dá)到環(huán)巢湖排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 優(yōu)化前后MSBR生化池進(jìn)水濃度對比圖

圖5 優(yōu)化前后MSBR生化池TN去除效果對比圖

三、結(jié)語

通過優(yōu)化運(yùn)行模式，內(nèi)回流比調(diào)整為150%，污泥外回流比調(diào)整為100%，上清液回流比調(diào)整為50%，MSBR生化池平均TN去除量增加了9mg/L，TN去除率提高了26%，確保出水TN穩(wěn)定達(dá)到環(huán)巢湖排放標(biāo)準(zhǔn)。