镇安污水处理厂提标改造MBBR工艺技术试验

谭愫韵

摘 要： 根据《广东省水污染防治行動计划实施方案》要求，镇安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，由于现状生物池已无法满足处理要求，拟采用MBBR工艺对镇安污水厂一期工程进行提标改造，在提标改造前在厂区进行MBBR工艺中试试验，根据中试成果，评估该工艺可行性。

关键词： 镇安污水厂；提标改造；MBBR工艺；技术试验

镇安污水厂一期工程污水处理量为10万m3/d，采用A/O工艺，现出水指标执行《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》要求，镇安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，现状生物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。经专家评审，镇安污水厂一期工程针对提高NH3-N去除率问题拟对原有生化池进行改造，采用MBBR工艺增大原有池容处理负荷。在实施提标改造前，厂区进行了MBBR工艺中试试验，根据试验过程调控和水质分析，评估该工艺可行性，为未来提标改造实施提供相关数据参考。

1.MBBR工艺

MBBR工艺提标改造思路：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.试验方案

2.1试验目的

1）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；

2）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；

3）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

（1）改造前镇安一期东工艺图

进水→厌氧区→好氧区→沉淀池→出水

（2）中试试验工艺图

一期东生化池厌氧区→进水→中试B池（投加2.5m3悬浮填料）（好氧区）→中试D池（沉淀池）→出水

2.2.2试验原理

试验在镇安污水厂中试基地进行，利用中试基地现有装置模拟改造后好氧池运行过程，B池模拟生化池好氧区，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。试验在B池投加悬浮填料，B池进水从一期东生化池厌氧末端用潜水切割泵抽取，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挂膜情况，定时取样检测出水。

试验投加的是HDPE空白悬浮填料，投加填料体积大概2.5m3，填充率约12.5%。每个填料都为一个微型反应器，在曝气或潜水混合搅拌作用下，使废水与生长在填料的生物膜广泛和频繁接触。

2.2.3 试验方案

（1）试验组

试验地点：中试基地B池、D池 试验内容：在B池中投加悬浮填料

（2）对照组

试验地点：一期东生化池 试验内容：无

采样地点：一期东生化池厌氧末端，一期东1#（或2#）二沉池出水，中试D池出水

检测项目：COD、TN、NH3-N

中试B池进水泵流量约6m3/h，HRT约3.3h，一期现行工艺HRT为5h，模拟好氧区改造后缩减的HRT进行试验验证。该阶段过程DO在2-4mg/L范围。

2.2.4试验过程

2017年1月中旬，对中试装置进行设备调试与试运行，2月27日中试装置进入正常运行阶段，B池中悬浮填料开始挂膜。从4月17日起，中试试验以连续进、出水运行方式运行，作水质情况记录。

4月17日至5月2日，使用中试装置B池作MBBR池，D池作沉淀池进行试验。从一期东生化池厌氧末端抽取泥水混合物进入B池进行反应，在B池出水堰位置安装孔径10mm、孔距10mm大型钢板出水拦截筛网，拦截填料并实现填料良好流化，反应后混合液从B池出水堰位置流到D池沉淀出水。（共15日）

3.试验结果与分析

3.1 NH3-N分析

此阶段试验DO稳定维持在2～4mg/L，试验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HRT由5h缩短至3.3h后，中试出水NH3-N一直保持稳定，取样频率2～3次/天，出水均值0.4mg/L。此阶段试验过程中，试验组NH3-N平均去除率为92.5%，对照组NH3-N平均去除率为90.9%，出水NH3-N效果稳定且试验组优于对照组。

以上充分说明：

1）中试装置模拟提标改造后系统运行稳定，在进水量、DO等控制条件稳定情况下，出水NH3-N较为稳定。

2）在实现连续进出水运行条件下，悬浮填料经过前期培养驯化初步挂膜后，在连续运行阶段，填料生物膜生长较前期更为成熟，可更充分发挥生物膜高效硝化处理功能；

3）悬浮填料生长较前期成熟，填料表面生物膜富集生长了活性较高的硝化类细菌等优势菌种，可始终存在与好氧环境中持续有效发挥硝化工效，而活性污泥中硝化细菌随活性污泥循环流动，在厌氧阶段为受抑制阶段，在好氧反应初期为抑制状态的硝化细菌被激活过程，硝化细菌实际反应时间远低于设计HRT，在池中投加悬浮填料可显著提高单位池容处理负荷。

3.2 TN分析

试验过程中，池中DO达到2～4mg/L，始终处于好氧环境，而反硝化去除TN要求DO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去除主要途径。在该过程对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。

3.3 COD分析

中试试验过程中，对进水COD也表现出良好的稳定去除作用，出水COD可稳定达到25mg/L以下。

4.试验总结

1）中试试验通过提升水量模拟停留时间从5h降低至3.3h（改造后好氧池HRT），出水NH3-N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处理负荷，说明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；

2）中试试验悬浮填料挂膜良好，但限于中试试验仅模拟了好氧池中运行情况，不能对污水厂存在的问题进行及时调整，如污泥浓度过高，污泥龄过程等，严重影响了悬浮填料快速挂膜，导致实际挂膜周期长于正常挂膜周期（8～12d），后续实际工程可通过降低污泥浓度以及污泥龄，加快挂膜速度，可缩短调试周期，尽早实现出水稳定达标。

3）中试调试过程中，出现污水中纤维垃圾堵塞筛网和潜水泵现象，日后提标改造后对生产是一个值得重视的隐患。堵塞问题对生化池设备正常运行和水量保障有重大影响，针对该问题已计划进行细格栅更换计划，但细格栅更换后能否完全解决原水垃圾进入生化池问题仍需考证，若仍无法解决，生产运行上可能存在频繁设备故障和无法保证生产水量问题，在镇安污水厂实施可行性仍需评估。

4）若采用MBBR工艺对镇安厂进行提标改造，填料投加将加大对日常生产设备维修，清池等工作量，在生物池需要清池时，需先转移填料再排空池体，该工作量耗费人力物力暂无法估量，需寻求转移填料的解决措施。