MBBR移动床工艺在城市污水处理厂升级改造中应用技术
2013-08-06 11:44 分类：技术应用 来源：中国污水处理工程网
摘要:本文介绍了移动床生物膜污水处理工艺在城市污水处理厂升级改造和工业污水深度处理回用中的应用实例,列举了MBBR生物膜工艺与活性污泥工艺组合工艺在城市和工业污水处理厂改造中应用的效果。
关键词:MBBR工艺,MBBR和活性污泥组合工艺,升级改造,脱氮除磷
1MBBR移动床特点
移动床生物膜污水处理工艺(Moving Bed Bio-film Reactor简称MBBR)采用的生物载体是聚乙烯中空圆柱体,内部有十字支撑,外部有翅片,密度0.95g/cm2左右,可供生物膜附着的有效比表面积500m2/m3以上。这种载体的密度和特殊形状使微生物在有保护的载体内表面生长而更加有效的去除废水中的COD、氨氮、磷等多种污染物,MBBR移动床与各种活性污泥的组合工艺具有以下特点:
1) 占地面积小：在生物填料填充率在 67%左右和相同的污染负荷的条件下，MBBR 生物处理池约占常规生物处理池（包括厌氧/缺氧/好氧）20-30％的池容。
2) 适合于污水处理厂的扩容：由于MBBR 生物池的设计可根据污染负荷的大小使其内生物填料的填充率控制在10％-67%之间，所以，当实际运行进水水质或水量发生变化时，只通过提高填料填充率，即可保证原设计生物池容不变的情况下，满足原设计出水标准。
3) 适合于现有城市和工业污水处理厂的升级改造：MBBR 工艺在设计和运行上具有灵活简单的特点，一是它可以采用各种池型(深浅方圆/不同建筑结构)，而不影响工艺的处理效果；二是它可以很灵活地选择不同的填料和填充率；三是MBBR 生物池可“镶嵌”（组合）到已建污水处理厂的大部分工艺中，如AAO 工艺、AO 工艺、普通活性污泥工艺、SBR 工艺和氧化沟工艺等；所以，它适合于将城市或工业污水处理厂升级改造，使其满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A 或一级B 出水标准。
4) MBBR 反应器既具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少、无污泥膨胀现象发生的特点，又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性。另一方面，温度变化对MBBR工艺的影响要远远小于对活性污泥法的影响，当温度变化、污水成分发生变化、或污水毒性增加时，MBBR 耐受力很强。
5) MBBR 的搅拌和曝气系统操作方便，维护简单：曝气系统采用穿孔曝气管系统，不堵塞。搅拌器采用具有香蕉型搅拌叶片，外形轮廓线条柔和，不损坏填料，整个搅拌和曝气系统很容易维护管理。
2 MBBR 工艺用于国内城市污水处理厂改造实例
山东某市城市污水厂原工艺采用 AB 法活性污泥工艺，由A 段短时曝气、中沉池、B 段曝气、二沉池等工艺池组成，现出水达到国家二级标准。现污水处理厂实际进水量从原设计处理能力4万吨/天已增加到6 万吨/日，出水要求也要求满足（GB18918－2002）一级A 新标准，原预留场地又有限。所以，基于此状况，建议采用MBBR 和活性污泥组合的脱氮除磷工艺。
2.1 工艺改造方案设计
该污水处理厂升级改造的进出水质：
采用活性污泥-MBBR 组合工艺是把MBBR 工艺结合到活性污泥池中，该污水处理厂改造的特点为：
1) 原有 A 段曝气池和平流式中间沉淀池改造为缺氧池和厌氧池，在缺氧池体积不足的情况下，在其旁边空地上再增加一组缺氧池，用于生物除磷和反硝化去除TN；
2) 由于水量的增加，新建一组二沉池；
3) 污水在原 B 段曝气池的停留时间太短，硝化细菌硝化NH4-N 所需的泥龄不够，所以，将B 段曝气池改为活性污泥-MBBR 生物膜组合池（HYBAS 池）；在其池内，硝化主要由生物填料上的生物膜承担，大大地减少了好氧泥龄，节省了池容。
4) 通过以上的改造措施，新形成的厌氧区用于除磷，缺氧区用于前置反硝化。在活性污泥-MBBR 生物膜组合池内，硝化自养菌主要附着生物膜上和悬浮生长在脱落的生物膜上(60-80%)，而去除BOD 的异养菌对BOD 的去除则主要由HYBAS 池内的悬浮的活性污泥完成。另外，脱落的生物膜进入活性污泥混合液中，又会自动产生悬浮硝化污泥接种作用，强化了整个生物膜和活性污泥系统抗冲击负荷的稳定性。再者，由于活性污泥泥龄短，不存在污泥膨胀现象，生物除磷通过适当结合厌氧区和短泥龄好氧区而实现并得到强化(而活性污泥中硝化的长泥龄往往不利于磷的好氧吸收)。
5) 由于在生物填料的流化搅动下可大大提高氧的转移效率，所以曝气系统改为几乎无需维护的管式曝气系统和出水装置，导致运行管理成本较活性污泥工艺低。
6) 日常运行管理简便，只需控制几个参数(通过控制鼓风机控制DO，碱度，氨氮及总氮浓度)。
2.2 工艺计算
1）回流
总回流(污泥和水) 250% (150000 m3/d)
污泥回流 100% (60000 m3/d )
含硝水内回流 150% (90000 m3/d )
2）污泥混合液
设计MLSS 4000 mg/l
MLVSS/MLSS 75%
3）活性污泥段：反硝化/除磷
体积 6720 m3
反硝化速率 3.6 gNO3-N/kgVSS.h
4）性污泥-MBBR 生物膜组合池 （HYBAS 池）、
体积 5760 m3
DO 4-5 mg/l (max), 2-3 mg/l
总需氧量 700 kgO2/h
5）泥龄和产泥量
总泥龄 12,41d
活性污泥泥龄 7,90d
好氧生物膜泥龄 4,51d
生物段产泥量 7400 kg TSS/d
3 MBBR 工艺用于国内炼油废水深度处理改造实例
3.1 中试结果
为配合中石化某大型石化公司 8000m3/d 的污水深度处理与回用项目，选择采用了MBBR 技术，2005 底首先进行了为期三个多月的中试试验。中试模拟实际改造方案的参数和流程。MBBR 池进水来自现有污水处理厂二级沉淀池出水，经MBBR 反应器处理后，再经过滤后作为后续的UF+RO 双膜处理系统的进水，双膜系统出水达到循环水补给水水质标准。MBBR 中试系统设计处理水量2.4m3/d，水力停留时间6h，主要出水控制指标为BOD5≤6mg/L，氨氮≤3mg/L。中试结果如下（见表1）：
3.1 污水厂改造后运行结果
实际的工程改造是将原污水处理厂二沉池后面的接触氧化池内的悬挂的弹性填料废除，将其改造为MBBR 生物池，对原有曝气系统和出水系统也进行部分改造。改造后的污水处理厂与2006年10 月底开始试运行，到2007 初即运行正常。从2007 年1 月运行到2007 年5 月MBBR 生物处理池的运行效果统计如下：具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
4 结论
实践证明，MBBR 工艺以及以该工艺为核心的MBBR-活性污泥组合工艺运行稳定可靠，抗冲击负荷能力强，脱氮除磷效果好，是一种经济、高效的污水处理方法；针对我国部分早期建设的城市和工业污水厂处理效果不能满足新的出水标准、用地紧张、资金不足等问题，该工艺无疑是非常合适的解决方法，将广泛应用于城市和工业污水处理厂的升级改造和中水回用工程。
关键词:MBBR工艺,MBBR和活性污泥组合工艺,升级改造,脱氮除磷
1MBBR移动床特点
移动床生物膜污水处理工艺(Moving Bed Bio-film Reactor简称MBBR)采用的生物载体是聚乙烯中空圆柱体,内部有十字支撑,外部有翅片,密度0.95g/cm2左右,可供生物膜附着的有效比表面积500m2/m3以上。这种载体的密度和特殊形状使微生物在有保护的载体内表面生长而更加有效的去除废水中的COD、氨氮、磷等多种污染物,MBBR移动床与各种活性污泥的组合工艺具有以下特点:
1) 占地面积小：在生物填料填充率在 67%左右和相同的污染负荷的条件下，MBBR 生物处理池约占常规生物处理池（包括厌氧/缺氧/好氧）20-30％的池容。
2) 适合于污水处理厂的扩容：由于MBBR 生物池的设计可根据污染负荷的大小使其内生物填料的填充率控制在10％-67%之间，所以，当实际运行进水水质或水量发生变化时，只通过提高填料填充率，即可保证原设计生物池容不变的情况下，满足原设计出水标准。
3) 适合于现有城市和工业污水处理厂的升级改造：MBBR 工艺在设计和运行上具有灵活简单的特点，一是它可以采用各种池型(深浅方圆/不同建筑结构)，而不影响工艺的处理效果；二是它可以很灵活地选择不同的填料和填充率；三是MBBR 生物池可“镶嵌”（组合）到已建污水处理厂的大部分工艺中，如AAO 工艺、AO 工艺、普通活性污泥工艺、SBR 工艺和氧化沟工艺等；所以，它适合于将城市或工业污水处理厂升级改造，使其满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A 或一级B 出水标准。
4) MBBR 反应器既具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少、无污泥膨胀现象发生的特点，又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性。另一方面，温度变化对MBBR工艺的影响要远远小于对活性污泥法的影响，当温度变化、污水成分发生变化、或污水毒性增加时，MBBR 耐受力很强。
5) MBBR 的搅拌和曝气系统操作方便，维护简单：曝气系统采用穿孔曝气管系统，不堵塞。搅拌器采用具有香蕉型搅拌叶片，外形轮廓线条柔和，不损坏填料，整个搅拌和曝气系统很容易维护管理。
2 MBBR 工艺用于国内城市污水处理厂改造实例
山东某市城市污水厂原工艺采用 AB 法活性污泥工艺，由A 段短时曝气、中沉池、B 段曝气、二沉池等工艺池组成，现出水达到国家二级标准。现污水处理厂实际进水量从原设计处理能力4万吨/天已增加到6 万吨/日，出水要求也要求满足（GB18918－2002）一级A 新标准，原预留场地又有限。所以，基于此状况，建议采用MBBR 和活性污泥组合的脱氮除磷工艺。
2.1 工艺改造方案设计
该污水处理厂升级改造的进出水质：
采用活性污泥-MBBR 组合工艺是把MBBR 工艺结合到活性污泥池中，该污水处理厂改造的特点为：
1) 原有 A 段曝气池和平流式中间沉淀池改造为缺氧池和厌氧池，在缺氧池体积不足的情况下，在其旁边空地上再增加一组缺氧池，用于生物除磷和反硝化去除TN；
2) 由于水量的增加，新建一组二沉池；
3) 污水在原 B 段曝气池的停留时间太短，硝化细菌硝化NH4-N 所需的泥龄不够，所以，将B 段曝气池改为活性污泥-MBBR 生物膜组合池（HYBAS 池）；在其池内，硝化主要由生物填料上的生物膜承担，大大地减少了好氧泥龄，节省了池容。
4) 通过以上的改造措施，新形成的厌氧区用于除磷，缺氧区用于前置反硝化。在活性污泥-MBBR 生物膜组合池内，硝化自养菌主要附着生物膜上和悬浮生长在脱落的生物膜上(60-80%)，而去除BOD 的异养菌对BOD 的去除则主要由HYBAS 池内的悬浮的活性污泥完成。另外，脱落的生物膜进入活性污泥混合液中，又会自动产生悬浮硝化污泥接种作用，强化了整个生物膜和活性污泥系统抗冲击负荷的稳定性。再者，由于活性污泥泥龄短，不存在污泥膨胀现象，生物除磷通过适当结合厌氧区和短泥龄好氧区而实现并得到强化(而活性污泥中硝化的长泥龄往往不利于磷的好氧吸收)。
5) 由于在生物填料的流化搅动下可大大提高氧的转移效率，所以曝气系统改为几乎无需维护的管式曝气系统和出水装置，导致运行管理成本较活性污泥工艺低。
6) 日常运行管理简便，只需控制几个参数(通过控制鼓风机控制DO，碱度，氨氮及总氮浓度)。
2.2 工艺计算
1）回流
总回流(污泥和水) 250% (150000 m3/d)
污泥回流 100% (60000 m3/d )
含硝水内回流 150% (90000 m3/d )
2）污泥混合液
设计MLSS 4000 mg/l
MLVSS/MLSS 75%
3）活性污泥段：反硝化/除磷
体积 6720 m3
反硝化速率 3.6 gNO3-N/kgVSS.h
4）性污泥-MBBR 生物膜组合池 （HYBAS 池）、
体积 5760 m3
DO 4-5 mg/l (max), 2-3 mg/l
总需氧量 700 kgO2/h
5）泥龄和产泥量
总泥龄 12,41d
活性污泥泥龄 7,90d
好氧生物膜泥龄 4,51d
生物段产泥量 7400 kg TSS/d
3 MBBR 工艺用于国内炼油废水深度处理改造实例
3.1 中试结果
为配合中石化某大型石化公司 8000m3/d 的污水深度处理与回用项目，选择采用了MBBR 技术，2005 底首先进行了为期三个多月的中试试验。中试模拟实际改造方案的参数和流程。MBBR 池进水来自现有污水处理厂二级沉淀池出水，经MBBR 反应器处理后，再经过滤后作为后续的UF+RO 双膜处理系统的进水，双膜系统出水达到循环水补给水水质标准。MBBR 中试系统设计处理水量2.4m3/d，水力停留时间6h，主要出水控制指标为BOD5≤6mg/L，氨氮≤3mg/L。中试结果如下（见表1）：
3.1 污水厂改造后运行结果
实际的工程改造是将原污水处理厂二沉池后面的接触氧化池内的悬挂的弹性填料废除，将其改造为MBBR 生物池，对原有曝气系统和出水系统也进行部分改造。改造后的污水处理厂与2006年10 月底开始试运行，到2007 初即运行正常。从2007 年1 月运行到2007 年5 月MBBR 生物处理池的运行效果统计如下：具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
4 结论
实践证明，MBBR 工艺以及以该工艺为核心的MBBR-活性污泥组合工艺运行稳定可靠，抗冲击负荷能力强，脱氮除磷效果好，是一种经济、高效的污水处理方法；针对我国部分早期建设的城市和工业污水厂处理效果不能满足新的出水标准、用地紧张、资金不足等问题，该工艺无疑是非常合适的解决方法，将广泛应用于城市和工业污水处理厂的升级改造和中水回用工程。
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