一、概況

中國石化撫順乙烯有限公司年產(chǎn)乙烯30萬t ，廠區(qū)生活污水及沖洗水混合排放， 平均流量約2 440 t/d。乙烯公司擬對廠區(qū)的生活污水(含沖洗水) 進行深度處理后回用，作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補充水。為此，經(jīng)過多方面調(diào)查研究論證，根據(jù)乙烯公司生活污水排放量大，有機物濃度低的特點，確定了用移動床生物膜反應(yīng)器(Moving Bed Biofilm Reactor簡稱MBBR) 進行生化處理，再絮凝沉淀，兩級過濾，加氯消毒的工藝流程。

MBBR 是一種新型、高效的污水處理設(shè)施，與傳統(tǒng)的好氧處理工藝相比具有很多優(yōu)點，如不易發(fā)生堵塞，無需反沖洗，水頭損失小，有機負荷高，一般不需要污泥回流等。MBBR 應(yīng)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。好氧處理時，一般用于有機物濃度及有機負荷都比較高的場合。將MBBR 與接觸氧化工藝聯(lián)用，處理城市污水，可以獲得滿意的效果。本工程用其處理低濃度生活污水，主要考慮了以下幾個方面的因素：

首先，MBBR 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;其次，生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等生物膜反應(yīng)器雖然運行費用較低，但是濾池蠅較多，受氣候的影響較大，不利于保持廠區(qū)環(huán)境衛(wèi)生，也不能很好地適應(yīng)撫順地區(qū)冬季嚴寒(最低溫度可達-40 ℃) 的氣候條件，而MBBR 則不存在濾池蠅的問題，并且可以方便地伴熱、保溫;再有，MBBR 可在較低曝氣量下完全流化，有效避免了短流，減少了死體積，可縮小反應(yīng)器總體積，基建投資小， 運行費用低， 比接觸氧化法更經(jīng)濟。同時，MBBR 可在較高有機負荷下運行，便于日后增添部分生產(chǎn)污水，進一步提高負荷。

二、小試研究

2.1 小試研究的條件

MBBR小試裝置曝氣池體積約11 L，沉淀池體積約5L。填料與實際工程中采用的相同，由聚乙烯塑料制成，其外形為小圓柱體，直徑約10 mm，高8～9 mm ，圓柱體中有十字支撐，外壁帶豎條狀鰭翅，總表面積約為500 m2/m3，內(nèi)表面積約為300 m2/m3，密度約0.95g/cm3 (長滿生物膜后比重約為1)。該填料的這些性質(zhì)，有利于微生物在填料內(nèi)側(cè)附著生長，形成較穩(wěn)定的生物膜，并且容易形成流化狀態(tài)。試驗中填料填充比約30%。生活污水取自大連理工大學(xué)化工學(xué)院東院食堂下水道，經(jīng)靜置沉淀后用紗布過濾除去雜物，稀釋到CODCr濃度約為60 mg/L。水溫在25 ℃以上。

2.2 小試研究的結(jié)果

小試采用排泥掛膜法，接種污泥( 濃度約2000 mg/L) 后悶曝24 h，接著開始以計量泵進水，使MBBR 的水力停留時間(HRT) 保持在3 h左右，CODCr有機負荷約0.64 g/L·d;氣水比6：1 ;溶解氧(DO) >5 mg/L;試驗結(jié)果見圖1。

試驗結(jié)果見圖1。

從圖1小試階段的CODCr去除情況可見：進水2d后，反應(yīng)器中的活性污泥基本被排空，但此時填料上還幾乎沒有生物膜，因此CODCr的去除率相當?shù)�。從�? d開始，CODCr去除率開始緩慢上升，到第7 d后達到60 % ，此時已可以在填料表面及內(nèi)部觀察到明顯的淺黃色生物膜。第9 d后，CODCr去除率基本穩(wěn)定，第20 d取部分填料用超聲波清洗，測定剝落下來的生物膜量，計算結(jié)果為0.14g/L。由于在此負荷下MBBR 中幾乎沒有什么懸浮污泥，可以計算出填料生物膜的污泥負荷約為4.6g/g。

在顯微鏡下觀察接種污泥和填料生物膜，發(fā)現(xiàn)兩者的微生物種類基本相同，但是填料生物膜中的絲狀菌比例大大增加。

MBBR 中脫落的生物膜沉降性能較差，從沉淀池中取出的污泥SV30為60 %。而加入20mg/L的聚合氯化鋁后，污泥的SV30變?yōu)榧s30%。因此在工程設(shè)計中，又增添了絮凝劑投加工序。

三、工程調(diào)試情況

3.1　工程概況

3.1.1　簡要流程

撫順乙烯公司原有1 套活性污泥系統(tǒng)，處理工廠的生產(chǎn)廢水。在新建污水回用設(shè)施之前，所有的生活污水都混同生產(chǎn)廢水處理后排放。MBBR 建在原有活性污泥曝氣池旁，一方面便于日后管理，另一方面也可以引入活性污泥，便于MBBR 接種啟動。

新建的生活污水回用系統(tǒng)的簡要流程見圖2，包括1座調(diào)節(jié)池，1座MBBR(分為2格) ，1座輻流式沉淀池，1座中間水池，2座纖維球過濾罐，2座活性炭過濾罐。此外，還包括絮凝劑投加裝置，投氯消毒裝置，伴熱保溫設(shè)施等。各工程構(gòu)筑物的主要設(shè)計參數(shù)列于表1。

表1 　工程構(gòu)筑物的主要設(shè)計參數(shù)

3.1.2　工程運行原理

生活污水匯集到調(diào)節(jié)池中，秋、冬季向池內(nèi)通蒸汽，保持調(diào)節(jié)池水溫在20℃左右。調(diào)節(jié)池的潛水泵由液位控制系統(tǒng)控制，以約100m3/h的流量將污水抽至MBBR 底部進水。MBBR 為鋼筋混凝土構(gòu)筑物，為了提高運行的靈活性，將其分隔為2座。每座MBBR長5m ，寬5m ，高6m 有效容積約120m3，池內(nèi)投加約30%的填料。曝氣采用工廠風，填料掛膜之前氣水比約為5：1 此時剛好可以使填料完全流化，掛膜啟動成功之后，氣水比可以降低到約4∶1。污水在MBBR中的HRT約2.4 h，經(jīng)填料上的生物膜處理，從反應(yīng)器上方溢流口出水。為了避免堵塞，并且很好地阻攔填料，設(shè)計溢流口與反應(yīng)器同寬，出水處篩板選用孔寬約6 mm不銹鋼絲網(wǎng)。MBBR 出水重力自流進入輻流式沉淀池，絮凝劑通過計量泵注入沉淀池進水管道內(nèi)，并在管道內(nèi)完成攪拌、混合。沉淀池出水重力自流進入中間水池，該池內(nèi)的潛水泵由液拉控制系統(tǒng)控制，以約100m3/h的流量將水注入纖維球過濾罐。一般情況下，纖維球過濾罐的出水能夠達到回用水要求，可以不經(jīng)過活性炭過濾罐，直接投氯消毒后補充到循環(huán)冷卻水管路中去，否則，還須經(jīng)過活性炭過濾罐，再進入消毒工序。

3.2　工程調(diào)試情況

3.2.1污水水質(zhì)情況

接種和啟動考慮到生活污水中有機物濃度低，水溫也不及試驗室小試時高，可能會影響到填料掛膜，因此，最初計劃向MBBR中投加糞肥，加速掛膜進程。調(diào)試過程中MBBR出水水質(zhì)較差，所以沉淀池出水進入中間水池后，不通過纖維球過濾罐，而是直接溢流到下水道排水管。

MBBR各池中投加池容30 %的填料后，灌入糞肥約4 t，并從旁邊的活性污泥池引入污泥，使池內(nèi)活性污泥濃度保持在2000 mg/L左右，上清液CODCr濃度800mg/L左右。打開氣閥， 使所有填料流化，悶曝48h。此時，池內(nèi)上清液CODCr濃度已下降到300mg/L左右，但是只有極少數(shù)填料表面出現(xiàn)菌斑。因此以50m3/h的流速進水5 h，沖走部分活性污泥后，重又加入糞肥，繼續(xù)悶曝48 h。悶曝結(jié)束后，約有1/5的填料上可以觀察到菌斑。于是開始以60m3/h的流速持續(xù)進水。因為前期加入了糞肥，所以從第5 d到第8 d，MBBR的出水CODCr值都高于進水。進水到第10 d后，除了悶曝初期掛上部分生物膜的填料，其它填料仍然保持白色，肉眼看不到菌斑，顯微鏡下觀察也沒有發(fā)現(xiàn)什么微生物。為了促進填料掛膜，早日實現(xiàn)污水回用， 從第11d到第13d，每天向MBBR池內(nèi)投加白糖30kg，面粉30kg，及適量的尿素和磷酸氫二鈉。由于調(diào)試時期是10 月中旬，撫順地區(qū)夜間的最低氣溫已降到0℃以下。所以選擇白天投加營養(yǎng)物進行悶曝，晚上進水保溫。第14 d后，所有的填料都已基本掛膜成功，從白色變?yōu)榱嘶液谏�。將填料上的微生物膜振蕩下來，在顯微鏡下觀察。發(fā)現(xiàn)其微生物構(gòu)成與原曝氣池中的活性污泥幾乎相同，沒有觀察到絲狀菌。至此，填料掛膜成功，MBBR 啟動完成。

啟動后系統(tǒng)的運行情況

由于污水有機物濃度低，而MBBR 又不存在污泥膨脹的問題，所以MBBR 填料掛膜成功后，系統(tǒng)馬上開始正常運行，進水流量約100 m3/L，氣水比約4：1，曝氣池中的溶解氧能滿足需要。從表2的進水水質(zhì)情況分析，生活污水中的氮和磷是充足的，因此啟動后不再補充營養(yǎng)鹽。

四、結(jié)論

用移動床生物膜反應(yīng)器處理低濃度生活污水，進行回用是一個全新的研究方向。本研究從小試到工程應(yīng)用，都證明了移動床生物膜反應(yīng)器處理低濃度污水可以獲得很滿意的效果，對CODCr特別是氨氮的去除率比較高，并且成本合理，是一種值得推廣的工藝。

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