摘要：文章應用MBBR（流動床生物膜反應器）工藝對某石化公司生活污水處理裝置進行改造，并研究影響該工藝高效脫氮的主要因素，即pH 值、DO含量和污泥回流比。結果表明：實際運行中，pH 值控制在7．5、DO在1～4mg／L、污泥回流比R≤3，能取得較好的脫氮效果，將氨氮降至3mg／L以下，同時，將污泥濃度維持在5～8g／L，還可在短時間內實現(xiàn)CODCr高去除率。實踐證明，MBBR工藝在生活污水完善項目中的應用，能夠有效降低污水中污染物含量，為后續(xù)深度處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供可靠保障。

關鍵詞：MBBR工藝；生活污水；生物脫氮；影響因素

0 引言

某石化公司污水處理廠生活污水處理裝置始建于1993年10月，采用普通活性污泥法對廠前區(qū)生活污水進行處理，設計處理能力為400t／h，該裝置對特征污染物CODCr、BOD5和SS具有較好的處理效果，但脫氮效果較差。此外，其固體接觸曝氣池經(jīng)過多年運行，處理系統(tǒng)老化，處理效果逐年降低，因此，必須對現(xiàn)有工藝進行改造。

流動床生物膜反應器（Moving-Bed　BiofilmReactor，MBBR）是一種新型、高效的污水處理設施，與傳統(tǒng)的好氧處理工藝相比，具有不易堵塞、水頭損失小、無需反沖洗、有機負荷高等優(yōu)點。MBBR工藝應用靈活，可在好氧、厭氧各種條件下運行，既可單獨使用，也可多級串聯(lián)進行脫氮［1］。將MBBR 工藝替換原有普通活性污泥法處理生活污水，可彌補原有工藝不能有效脫氮的缺陷，提高二沉池出水水質，確保后續(xù)深度處理裝置穩(wěn)定運行。

1　MBBR工藝概述

1．1MBBR工藝原理

MBBR工藝原理如圖1所示，運用生物膜法的基本原理，既充分體現(xiàn)活性污泥法的優(yōu)點，又克服了傳統(tǒng)活性污泥法及固定式生物膜法的缺點。技術關鍵在于利用密度接近于水、輕微攪拌下易于隨水自由運動的生物填料。其工藝原理是：污水經(jīng)過MBBR反應器內的懸浮填料并逐漸在填料內外表面形成生物膜，通過生物膜上的微生物作用，使污水得到凈化。作為MBBR工藝核心的懸浮填料具有好氧和厭氧代謝活性，可良好地脫氮除磷［2］。

圖1　MBBR工藝原理

1．2MBBR的特點［3］

◆采用特殊結構的載體填料，填料比表面積大，容積負荷高，緊湊省地，可通過投加載體填料的方式完成處理能力和處理效果的提升，而不必新增生化反應池。

◆耐沖擊性強，性能穩(wěn)定，運行可靠。

◆池體無堵塞，池體容積得到充分利用，沒有死角。

◆系統(tǒng)靈活方便。池體不拘泥于形狀；且可靈活選擇不同的填料填充率，實現(xiàn)對現(xiàn)有系統(tǒng)處理能力的提升。

◆ MBBR工藝可方便地與原有工藝有機結合，形成活性污泥—MBBR組合工藝。

◆使用壽命長。優(yōu)質耐用的生物填料、曝氣系統(tǒng)和出水裝置可保證整個系統(tǒng)長期使用而無需更換。

1．3應用現(xiàn)狀

目前，國內外已對MBBR工藝進行了多項試驗研究，并在實際應用中取得了較好的效果。由于MBBR工藝設備占地面積小，易于在原有設施基礎上進行改造和系統(tǒng)升級，且處理效果好，歐美、亞洲等各國均建有MBBR型污水處理廠。MBBR工藝應用廣泛，對高濃度、低濃度污染物均有較好的處理效果，有關資料顯示該工藝對進水CODCr在76～20　140mg／L的污水，CODCr去除率均能達到90％以上，尤其對于垃圾滲透液和印染行業(yè)的高濃度廢水有較好的處理效果，由于MBBR工藝在脫氮方面的優(yōu)良表現(xiàn)，該技術得到了更廣泛的應用［4］。

2　生活污水處理裝置現(xiàn)狀

2．1進水水質

生活污水處理裝置設計處理能力為400t／h，實際處理量為170t／h，特征污染物為CODCr、BOD5、氨氮、SS、油類等。裝置進水水質情況見表1，由表1可看出，該裝置實際進水CODCr為72．3～376．5mg／L、BOD5為34～105mg／L、SS為18～327mg／L、氨氮為12．89～21．07mg／L，屬于低負荷污水。

表1　生活污水處理裝置進水水質情況（2009年）

2．2工藝流程說明

某石化公司廠前區(qū)生活污水匯集后由污水管線自流進入生活污水處理裝置，首先通過機械格柵進入沉砂池，由一級螺旋泵提升，進入一沉池，出水自流進入生物濾池，由旋轉布水器均勻分配。生物濾池出水通過二級螺旋泵提升至固體接觸曝氣池，處理后自流進入二沉池，二沉池活性污泥由三級螺旋泵提升回流至固體接觸曝氣池，二沉池出水流經(jīng)氯接觸池后，自流進入生活污水深度處理系統(tǒng)，生活污水處理裝置工藝流程見圖2。

工藝流程

2．3處理效果及存在問題

生活污水處理裝置二沉池出水水質情況見表2，從表2中可看出一、二級處理設施對CODCr、BOD5及SS 具有一定處理效果，但氨氮的去除率只有30．61％，且該裝置已運行近二十年，系統(tǒng)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，處理效果逐年下降，如不進行裝置改造，將會影響到后續(xù)深度處理設施的穩(wěn)定運行。

表2　生活污水處理裝置污染物去除率統(tǒng)計（2009年）

3　生活污水處理裝置改造

3．1選擇MBBR工藝的主要原因

◆ MBBR工藝污泥齡較長，可保持較多的硝化菌，比活性污泥法具有更好的脫氮效果。

◆ MBBR工藝可方便地與原有的工藝有機結合，形成活性污泥—MBBR組合工藝。

◆ MBBR可在較低曝氣量下完全流化，有效避免短流，可縮小反應器總體積，基建投資小，運行費用低，比活性污泥法更經(jīng)濟。

◆ MBBR可在較高有機負荷下運行，便于應對來水污染物濃度高等異常情況。

3．2裝置改造方案

3．2．1改造內容

改造技術核心采用MBBR工藝，將原有固體接觸曝氣池改造成為MBBRTM（載體流化床）池，提升整體處理效果，改善出水水質。拆除原有固體接觸曝氣池中的設備，在池底增加穿孔曝氣管系統(tǒng)，用于池內污水的曝氣；在出水端隔墻上增設出水孔并設置篩網(wǎng)系統(tǒng)，以防填料的流失；池體中填加K3填料。

3．2．2MBBRTM 池參數(shù)

MBBRTM 池：20m×5m×3．3m×2座；有效深度：2．8m；單池有效容積280m3。

填料（K3）：材質：高密度聚乙烯；比表面積：（500±20）m2／m3；密度：（0．95±0．04）×103　kg／m3；最小堆積密度：90kg／m3；直徑：（25±2）mm；高度：（10±1）mm；填充率32％。

3．2．3工藝流程說明

將原有的兩間固體接觸曝氣池改造為MBBRTM生物預處理系統(tǒng)，在不改變現(xiàn)有構筑物容量和水力條件的前提下，實現(xiàn)系統(tǒng)的升級改造。將兩池串聯(lián)運行，提供的是高低負荷合理的MBBRTM 系統(tǒng)，其負荷能力較高。池中污泥濃度維持在5～8g／L，污泥濃度高，生物量大，因此可以在很短的停留時間內實現(xiàn)較高的CODCr去除率。

MBBRTM系統(tǒng)出水中攜帶的活性污泥密度大、沉降性能好，有利于提高后段鼓風曝氣池中活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使鼓風曝氣池污泥性狀更好，易于沉降，有效控制污泥膨脹的發(fā)生。改造后工藝流程見圖3。

圖3　改造后工藝流程

3．3影響MBBR工藝脫氮效果的因素分析

3．3．1pH 值

pH 值是影響廢水生物脫氮工藝運行的重要因素，在硝化階段要消耗廢水中的堿度而使pH 值下降，而在反硝化階段會產生一定量的堿度使pH 值有所上升，但反硝化階段所產生的堿度不能彌補硝化階段所消耗的堿度。根據(jù)硝化、反硝化反應的方程式可知，反硝化階段產生的堿度只能彌補硝化階段消耗堿度的一半，因此對于整個生物脫氮過程而言，廢水經(jīng)過硝化和反硝化處理后，系統(tǒng)的pH 值將下降。硝化菌反應的最適合pH 值為8．0～8．4，反硝化菌最適合pH 值為6．5～8．0，而在實際運行過程中，將pH 值控制在7．5左右最為合適［5］。

3．3．2溶解氧

溶解氧的含量對生物脫氮工藝的去除率有很大影響。在硝化階段，反應必須在好氧條件下運行，溶解氧控制在1～4mg／L 較為合適。當DO 高于4mg／L時，生物膜由于所受剪切力過大而不易掛膜。當DO低于0．5～0．7mg／L時，硝化反應的速率和效率均會受到抑制。對于懸浮型活性污泥反應器，反硝化過程中DO濃度應控制在0．5mg／L以下，才能保證正常的反硝化速度；而對于生物膜反應器，由于生物膜系統(tǒng)中的傳遞阻力較大，所以可以允許較高的溶解氧濃度，一般溶解氧濃度不超過1．0mg／L［6］。

3．3．3污泥回流比

一般情況下，反硝化脫氮工藝中，混合液回流比越大，氮的去除率越高，但是回流比過高會使厭氧池內DO值過高，對反硝化反應產生抑制作用。當回流比R＞3時，混合液的溶解氧始終保持在0．5mg／L以上，難以滿足反硝化脫氮的要求，而且回流比越大，混合液的DO值越高。因此，選擇適當?shù)幕亓鞅仁鞘直匾模亓鞅萊≤3較合理。

3．4改造后預期處理效果

目前，生活污水完善項目正處于項目審查、施工階段，將生活污水處理裝置改造前后二沉池出水的設計指標進行對比，結果見表3，結果表明：MBBR工藝能夠有效去除生活污水中的氨氮，可使其含量降低至3mg／L以下，同時該工藝也可大幅度降低CODCr、BOD5和SS的含量。因此，可以預測該工藝實施后，可有效降低生活污水中的各類污染物含量，為后續(xù)深度處理裝置的穩(wěn)定運行提供可靠保障。

表3　裝置改造前后二沉池出水指標對比mg／L

4　結論

◆ MBBR工藝應用于生活污水處理裝置完善項目，可有效降低生活污水中的各類污染物含量，尤其是脫氮效果好，能將二沉池出水氨氮降至3mg／L以下。

◆影響MBBR工藝脫氮效果的主要因素有：pH 值、DO含量和污泥回流比。研究發(fā)現(xiàn)，實際運行中，pH值控制在7．5、DO在1～4mg／L、污泥回流比R≤3，能取得較好的脫氮效果。

◆ MBBR池中污泥濃度維持在5～8g／L，可實現(xiàn)在較短的停留時間內，較高的CODCr去除率，將CODCr降至40mg／L以下。

◆ MBBR工藝運行穩(wěn)定可靠、抗沖擊能力強、脫氮效果好，是一種經(jīng)濟高效的污水處理工藝，應用于城市和工業(yè)污水處理廠的升級改造和中水回用工程，將具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

［1］　張興文，楊鳳林，馬建勇，等．MBBR處理低濃度污水的工程應用［J］．環(huán)境工程，2002，20（5）：12-15．

［2］　M．Meganck，D．Malnou，P．Le　Flohic，et　al．The Importance　of　the　Acidogenic　Microflora　in　Biological Phosphorus　Removal［J］．Water　Science　and　Technology， 1985，17（11-12）：199-212．

［3］　崔金久，范麗華，雷雪飛，等．MBBR在污水回用工程中的應用［J］．工業(yè)水處理，2006，26（9）：75-77．

［4］　李博．MBBR移動床在污水處理技術中研究應用［J］．煤礦現(xiàn)代化，2009，4：65-66．

［5］　Hellinga　C．，Schellen　A．A．J．C．，Mulder　J．W．，et　al．The　sharon　process：an　innovative　method　for　nitrogen removal　from　ammonium-rich　waste　water ［J］．Water Science　and　Technology，1998，37（9）：135-142．

［6］　孫錦宜．含氮廢水處理技術與應用［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2003．

趙燕，2006年畢業(yè)于陜西科技大學生物化工專業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)在中國石油蘭州石化公司污水處理廠從事工藝技術管理工作。