MBBR移動床工藝在城市污水處理廠升級改造中的應用 牛學義 AnoxKaldnes Global (安能國際北京代表處) 摘要：本文介紹了移動床生物膜污水處理工藝在城市污水處理廠升級改造和工業污水深度處理回用中的應用實例，列舉了MBBR生物膜工藝與活性污泥工藝組合工藝在城市和工業污水處理廠改造中應用的效果。
關鍵詞：MBBR工藝，MBBR和活性污泥組合工藝，升級改造，脫氮除磷 1 MBBR工藝特點 移動床生物膜污水處理工藝 （Moving Bed Bio-film Reactor簡稱MBBR）采用的生物載體是聚乙烯中空圓柱體，內部有十字支撐，外部有翅片，密度0.95 g／cm2左右，可供生物膜附著的有效比表面積500 m2／m3以上。這種載體的密度和特殊形狀使微生物在有保護的載體內表面生長而更加有效的去除廢水中的污染物，MBBR和它與各種活性污泥的組合工藝被北歐的瑞典安能士公司(Anox)和挪威卡能士公司（Kaldnes）（現兩公司合并為瑞典國際集團Anoxkaldnes Global）推廣應用到47個國家和地區，現已具有500個大中型市政和工業污水處理廠工程應用實例。該工藝具有以下特點：
1) 占地面積小：在生物填料填充率在67%左右和相同的污染負荷的條件下，MBBR生物處理池約占常規生物處理池（包括厭氧/缺氧/好氧）20-30％的池容。
2) 適合于污水處理廠的擴容：由于MBBR生物池的設計可根據污染負荷的大小使其內生物填料的填充率控制在10％-67%之間，所以，當實際運行進水水質或水量發生變化時，只通過提高填料填充率，即可保證原設計生物池容不變的情況下，滿足原設計出水標準。
3) 適合于現有城市和工業污水處理廠的升級改造：MBBR工藝在設計和運行上具有靈活簡單的特點，一是它可以采用各種池型(深淺方圓/不同建筑結構)，而不影響工藝的處理效果；二是它可以很靈活地選擇不同的填料和填充率；三是MBBR生物池可“鑲嵌”（組合）到已建污水處理廠的大部分工藝中，如AAO工藝、AO工藝、普通活性污泥工藝、SBR工藝和氧化溝工藝等；所以，它適合于將城市或工業污水處理廠升級改造，使其滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A或一級B出水標準。
4) MBBR反應器既具有傳統生物膜法耐沖擊負荷、泥齡長、剩余污泥少、無污泥膨脹現象發生的特點，又具有活性污泥法的高效性和運轉靈活性。另一方面，溫度變化對MBBR工藝的影響要遠遠小于對活性污泥法的影響，當溫度變化、污水成分發生變化、或污水毒性增加時，MBBR耐受力很強。
5) MBBR的攪拌和曝氣系統操作方便，維護簡單：曝氣系統采用穿孔曝氣管系統，不堵塞。攪拌器采用具有香蕉型攪拌葉片，外形輪廓線條柔和，不損壞填料，整個攪拌和曝氣系統很容易維護管理。 2 MBBR工藝用于國內城市污水處理廠改造實例 山東某市城市污水廠原工藝采用AB法活性污泥工藝，由A段短時曝氣、中沉池、B段曝氣、二沉池等工藝池組成，現出水達到國家二級標準。現污水處理廠實際進水量從原設計處理能力4萬噸/天已增加到6萬噸/日，出水要求也要求滿足（GB18918－2002）一級A新標準，原預留場地又有限。所以，基于此狀況，建議采用MBBR和活性污泥組合的脫氮除磷工藝。
2.1 工藝改造方案設計
該污水處理廠升級改造的進出水質： | 項目 名稱 | CODCr (mg/l) | BOD5 (mg/l) | SS (mg/l) | NH4-N (mg/l) | TN (mg/l) | TP (mg/l) | | 進水 | 380 | 150 | 240 | 35 | 45 | 4 | | 出水 | 50 | 10 | 10 | 5 | 15 | 0.5 |
采用活性污泥-MBBR組合工藝是把MBBR工藝結合到活性污泥池中，該污水處理廠改造的特點為：
1) 原有A段曝氣池和平流式中間沉淀池改造為缺氧池和厭氧池，在缺氧池體積不足的情況下，在其旁邊空地上再增加一組缺氧池，用于生物除磷和反硝化去除TN；
2) 由于水量的增加，新建一組二沉池；
3) 污水在原B段曝氣池的停留時間太短，硝化細菌硝化NH4-N所需的泥齡不夠，所以，將B段曝氣池改為活性污泥-MBBR生物膜組合池（HYBAS池）；在其池內，硝化主要由生物填料上的生物膜承擔，大大地減少了好氧泥齡，節省了池容。
4) 通過以上的改造措施，新形成的厭氧區用于除磷，缺氧區用于前置反硝化。在活性污泥-MBBR生物膜組合池內，硝化自養菌主要附著生物膜上和懸浮生長在脫落的生物膜上(60-80%)，而去除BOD的異養菌對BOD的去除則主要由HYBAS池內的懸浮的活性污泥完成。另外，脫落的生物膜進入活性污泥混合液中，又會自動產生懸浮硝化污泥接種作用，強化了整個生物膜和活性污泥系統抗沖擊負荷的穩定性。再者，由于活性污泥泥齡短，不存在污泥膨脹現象，生物除磷通過適當結合厭氧區和短泥齡好氧區而實現并得到強化(而活性污泥中硝化的長泥齡往往不利于磷的好氧吸收)。
5) 由于在生物填料的流化攪動下可大大提高氧的轉移效率，所以曝氣系統改為幾乎無需維護的管式曝氣系統和出水裝置，導致運行管理成本較活性污泥工藝低。
6) 日常運行管理簡便，只需控制幾個參數(通過控制鼓風機控制DO，堿度，氨氮及總氮濃度)。 
圖1 改造后的工藝簡圖 
圖2 平面布置圖 2.2 工藝計算 | 1）回流 | | 總回流(污泥和水) | 250% (150000 m3/d) | | 污泥回流 | 100% (60000 m3/d ) | | 含硝水內回流 | 150% (90000 m3/d ) | | 2）污泥混合液 | | 設計MLSS | 4000 mg/l | | MLVSS/MLSS | 75% | | 3）活性污泥段：反硝化/除磷 | | 體積 | 6720 m3 | | 反硝化速率 | 3.6 gNO3-N/kgVSS.h | | 4）性污泥-MBBR生物膜組合池 （HYBAS池） | | 體積 | 5760 m3 | | DO | 4-5 mg/l (max), 2-3 mg/l | | 總需氧量 | 700 kgO2/h | | 5）泥齡和產泥量 | | 總泥齡 | 12,41d | | 活性污泥泥齡 | 7,90d | | 好氧生物膜泥齡 | 4,51d | | 生物段產泥量 | 7400 kg TSS/d |
3 MBBR工藝用于國內煉油廢水深度處理改造實例 3.1 中試結果
為配合中石化某大型石化公司8000m3/d的污水深度處理與回用項目，選擇采用了MBBR技術，2005底首先進行了為期三個多月的中試試驗。
中試模擬實際改造方案的參數和流程。MBBR池進水來自現有污水處理廠二級沉淀池出水，經MBBR反應器處理后，再經過濾后作為后續的UF+RO雙膜處理系統的進水，雙膜系統出水達到循環水補給水水質標準。
MBBR中試系統設計處理水量2.4m3/d，水力停留時間6h，主要出水控制指標為BOD5≤6mg/L，氨氮≤3mg/L。中試結果如下（見表1）： 表1部分中試數據 單位：mg/l | 時間 | CODcr | NH4+-N | | 二沉池出水 | 實驗出水 | 去除率 | 二沉池出水 | 實驗出水 | 去除率 | | 06-01-03 | -- | 92.7 | -- | ―― | 0.28 | -- | | 4 | 94.1 | 68.5 | 18.5% | 32 | 1 | 96.9% | | 5 | 159.0 | 36.7 | 77.0% | 35 | 1 | 97.1% | | 6 | 136.0 | ―― | 29.4% | 34 | 2 | 94.1% | | 7 | -- | 64.0 | -- | -- | 1 | -- | | 8 | -- | 36.1 | -- | -- | 0.56 | -- | | 9 | 50.0 | 42.2 | 15.6% | 33 | 1 | 97.0% | | 10 | 88.0 | 44.0 | 55.0% | 36 | 2 | 94.4% | | 11 | 137.0 | 56.2 | 59.0% | 37 | 1 | 97.3% | | 12 | 65.5 | 20.2 | 69.2% | ―― | ―― | ―― | | 13 | 75.2 | 20.3 | 73.0% | 39 | 1 | 97.4% | | 14 | 64.8 | 44.5 | 31.3% | 36 | 2 | 94.4% | | 15 | ―― | ―― | -- | 40 | 2 | 95.0% | | 16 | 86.2 (BOD:20) ※ | 50.3 (BOD:未檢出) | 41.6% | -- | -- | -- | | 17 | 68.0 | 52.0 | 23.5% | 47 | 2 | 95.7% | | 18 | 60.7 (BOD:32) ※ | 28.6 (BOD:1.3) | 52.9% | 40 | 2 | 95.0% | | 平均值★ | 90.04 | 41.26 | 54.2% | 37.7 | 1.46 | 96.1% | | 說明：※為公司研究院測定數據，CODcr，BOD5同步測定結果； ★從1月5日開始計算得出試驗后期兩周的平均值。 |
3.1 污水廠改造后運行結果
實際的工程改造是將原污水處理廠二沉池后面的接觸氧化池內的懸掛的彈性填料廢除，將其改造為MBBR生物池，對原有曝氣系統和出水系統也進行部分改造。改造后的污水處理廠與2006年10月底開始試運行，到2007初即運行正常。從2007年1月運行到2007年5月MBBR生物處理池的運行效果統計如下： 項目 名稱 | CODCr (mg/l)去除情況 | NH4-N (mg/l)去除情況 | | 最高值 | 最低值 | 平均值 | 最高值 | 最低值 | 平均值 | | 進水 | 159 | 50 | 90.04 | 47 | 32 | 37.7 | | 出水 | 64 | 20.2 | 41.26 | 2 | 0.56 | 1.46 | | 去除率 | 77% | 15.6% | 54.2% | 97.4% | 94.1% | 96.1% |
4 結論 實踐證明，MBBR工藝以及以該工藝為核心的MBBR-活性污泥組合工藝運行穩定可靠，抗沖擊負荷能力強，脫氮除磷效果好，是一種經濟、高效的污水處理方法；針對我國部分早期建設的城市和工業污水廠處理效果不能滿足新的出水標準、用地緊張、資金不足等問題，該工藝無疑是非常合適的解決方法，將廣泛應用于城市和工業污水處理廠的升級改造和中水回用工程。
牛學義 安能國際北京代表處（污水生物處理工程技術公司） 首席代表，郵箱：bjniu_inves@163.com 公司網址：www.anoxkaldnes.com 100028北京朝陽區左家莊路1號國門大廈A座A209 011-64684676 | 
