| 标题 | 污水处理厂改造MBBR中试试验研究 |
| 范文 | 赖竹筠 摘 要：镇安污水厂提标改造方案考虑保留现有生物池各部分功能不变，向好氧池中投加悬浮型填料作为附着生长微生物的载体，以此增加污泥停留时间，以满足生产要求。本论文主要是模拟镇安污水处理厂一期项目生化池好氧段添加SPR-1型悬浮填料，进行MBBR中试试验研究，为提标改造提供技术参考。 关键词：MBBR；中试试验；TN；NH3-N 1 镇安污水厂一期工程提标改造概况 镇安污水厂一期主要指标原设计处理标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准。根据《广东省水污染防治行动计划实施方案》（2015年12月31日）文件要求，污水厂出水执行标准需从原二级标准提升至《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，现状生化池已无法满足处理要求，需对污水厂一期工程进行提标改造扩大其处理能力，以满足更高的处理需求。 MBBR工艺（Moving Bed Biofilm Reactor，移动床生物膜工艺），即悬浮填料在好氧曝气或缺氧搅拌的动力带动下均匀流化，强化处理效果，是一种新型高效污水处理技术。采用MBBR工艺对一期工程进行提标改造的工艺思路为：优先满足脱氮所需的缺氧池容，好氧区池容不足部分通过投加填料补充，保留污水厂一期生物池厌氧区池容不变，将现有好氧池第一廊道改为缺/好氧调节区，在好氧区投加悬浮填料，设置MBBR区，强化好氧池有机物氧化和硝化功能，保证COD和NH3-N的有效去除。 2 中試试验 2.1 试验目的 1）为达到一级A出水水质要求，拟在一期现有生化系统的基础上，将原好氧区第一廊道改为缺/好氧调节区，由此引起的好氧区池容减少、停留时间缩短等变化，采用在好氧区第二廊道投加悬浮填料的方式，强化好氧池中有机物氧化和硝化作用，以确保NH3-N的有效去除。 2）对污水厂一期工程改造方案进行中试试验模拟，考察升级改造后工艺对当前进水水质的处理效果并验证工艺可行性； 3）考察改造工艺系统的去除效果，尤其是硝化效果，同时验证MBBR工艺系统运行的稳定性； 4）中试试验通过模拟现有好氧池改造后运行过程，为提标改造工程提供技术参考。 2.2 试验装置与方法 2.2.1 工艺流程图 2.2.2中试装置 2.2.2.1试验原理 本次中试试验装置采用镇安污水厂中试基地中试装置进行，利用B池模拟生化池好氧区，通过对B池投加悬浮填料与镇安一期东生化池好氧段对比进行试验，投加的填料体积大概是2.5m3，填充率约为12.5%。试验在B池投加悬浮填料，中试试验B池进水从一期东生化池厌氧末端利用潜水切割泵抽取，B池通过曝气及机械搅拌使池内填料流化。试验过程观察投加填料后的挂膜情况，定时取样对出水水质进行检测。本试验加入B池的填料为空白填料，即填料上没有生物膜的。 2.2.2.2试验过程 第一个阶段（2月27日至4月13日），利用中试基地中试装置B池作为MBBR池，D池作为沉淀池进行试验。由于设备自身原因，此阶段试验过程采用间接进水与间接出水运行方式，类似序批式SBR工艺运行方式运行。（共50日） 第二个阶段（4月16日至4月30日），进行了中试装置改造，继续沿用潜污泵取水方式，在B池出水堰位置安装了孔径为10mm、孔距为10mm大型钢板出水拦截筛网，可有效拦截填料不随水出流，并实现填料良好流化，试验过程拦截筛网没有出现污堵现象，实现了中试连续进水试验，反应后的混合液直接从B池的出水堰位置流出，取消D池使用，取样时通过人工方式取出水混合液，沉淀后取上清液进行检测。（共15日） 2.3 中试试验结果与分析 2.3.1第一阶段试验结果与分析 第一阶段中试试验TN出水效果如图2.3.1-1、图2.3.1-2所示。此阶段中试工艺对TN表现出较好的处理效果，TN处理效果优于污水厂一期东池同期。此阶段后期出水TN稳定达到15mg/L以下，甚至可达到10mg/L以下，试验组TN在好氧段平均去除率为26%，对照组TN在好氧段平均去除率为9%，去除率增加17%分析原因主要为： 1）第一阶段中试试验过程采取间接进出水序批式运行方式，在按照进水-反应-出水运行周期中，B池在反应周期结束并出水至低液位后进水初期，池中混合液中NO3-N浓度较高，B池在大量进水的条件下，生物池中活性污泥混合液溶解氧值很低，为0～2mg/L，混合液中高浓度NO3-N可充分利用进水中有机碳源进行反硝化脱氮； 2）中试装置在间接进出水序批式运行方式下，进水初期池层中混合液溶解氧数值偏低，在试验后期，在随着填料生物膜挂膜至逐渐生长成熟，在外界环境溶解氧值偏低的情况下，容易发生同步硝化反硝化现象。 第一阶段试验过程中在上述两方面因素的共同作用下，中试试验中MBBR-活性污泥复合系统对TN表现出良好的去除效果。 第一阶段中试试验NH3-N出水效果如图2.3.1-3、图2.3.1-4所示。此阶段中试试验出水可达到5mg/L以下，有时可达到1mg/L以下，与对照组相比，出水波动比较大，试验组NH3-N平均的去除率为84%，对照组NH3-N平均去除率为97%，去除率减少13%。分析原因为： 1）第一阶段中试试验中，活性污泥混合液在池中的停留时间约为3h，中试装置B池一个周期结束进入下一周期时，进水从低液位升高至高液位过程中，混合液溶解氧呈逐渐升高状态，在进水初期一段时间内溶解氧较低，约为0～2mg/L，不能满足氨氮硝化所需溶解氧量，好氧池处于好氧状态的水力停留时间小于3h，进水初期溶解氧不足以及水力停留时间缩短，共同导致中试装置中NH3-N反应不完全，出水NH3-N呈现波动状态。 2）进水口与取样点位均在池面上方，取样时极容易取到刚进入B池未来得及反应完全的高浓度进水混合液，从而导致检测出水NH3-N值偏高。 3）反应过程中溶解氧不稳定，B池不能实现推流效果，生化池混合液在B池中停留时间不一致，反应时间不足，导致出水NH3-N去除率不及对照组。 2.3.2第二阶段试验结果与分析 第二阶段中试试验效果如图2.3.2-1、图2.3.2-2所示。 此阶段试验过程中溶解氧可稳定维持在2～4mg/L左右，中试中投加的悬浮填料数量可提高单位池容容积负荷约为20%～30%，试验中水力停留时间由4.5h缩短至3.3h后，中试出水氨氮一直持续保持稳定的效果，试验组NH3-N平均的去除率为92.5%，對照组NH3-N平均去除率为90.9%，试验组优于对照组，出水氨氮较为稳定。 池中溶解氧可达到2～4mg/L，池中始终处于好氧环境，而反硝化去除TN所要求去环境为溶解氧低于0.5mg/L的缺氧环境，悬浮填料表面生物膜虽可发生同步硝化反硝化现象，去除TN量约为10%～20%，但不是TN去除的主要途径，综上，在第二阶段中试试验过程中对TN去除作用有限，试验主要是考察改造后生物池好氧系统的NH3-N及有机物去除作用。 3 中试悬浮填料生物膜生物相 如图3-1所示为新填料挂膜前与挂膜初期填料挂膜情况。中试试验过程中经初步培养驯化后，目前为填料挂膜初期，悬浮填料表观挂膜良好，处于半成熟状态，已具备良好的污染物降解处理效果，后续经过进一步培养驯化后，污染物去除稳定性能力与抗冲击负荷能力也会进一步增强。 中试进水浓度偏低，COD平均在50mg/L左右，而生化系统里污泥浓度较高且污泥龄较长，MLSS为4500～5000mg/L，不太利于快速挂膜，因此要完全挂膜需要较长时间。后续实际生产运行过程中，可降低生化池中污泥浓度，缩短污泥龄，实现快速挂膜。 如图3-2所示，通过镜检填料表面生物膜生物相发现，填料表面生物膜生长良好，生物膜密实紧致，各类菌群中指示性微生物生物相丰富，存在较多的钟虫、累枝虫、轮虫等原、后生动物，指示性微生物种类丰富，数量多且活跃性高。 4 中试试验总结 1）第一阶段中试试验过程中试装置B池以间接进、出水序批式方式运行，生化池系统中溶解氧等运行参数控制不能稳定，以及设备自身存在的问题，导致出水氨氮波动较大； 2）第二阶段中试试验过程实现了连续进出水运行方式，中试装置B池中悬浮填料生物膜日渐生长成熟，B池中生物池系统处理效果较第一阶段更加稳定，出水氨氮均值为0.4mg/L，处理效果优于同期污水厂一期东池出水； 3）第二阶段中试试验中通过提升水量模拟停留时间从4.5h降低3.3h（改造后好氧池水力停留时间），出水氨氮仍稳定且优于污水厂一期同期出水，验证了通过投加悬浮填料可显著提高单位池容的处理负荷，MBBR工艺可解决镇安污水厂一期池容不足的实际问题，可适用于一期生化池提标改造。 |
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