新型污水处理工艺_MSBR

新型污水处理工艺———MSBR 罗万申 (中国市政工程西南设计研究院) 　　目前污水处理工艺的发展趋势是流程简洁、控 制灵活、单元操作简单以及节约用地的一体化工艺 流程 ,MSBR(改良型 SBR) 工艺在目前被认为是最 新、集约化程度最高的污水处理工艺。从系统的可 靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本 和节约用地等多方面来看 ,均具有明显的优势。 目前 MSBR 系统主要在北美和南美应用 ,韩国 汉城正在建造亚洲第一座采用该工艺的污水处理 厂。我国仅有上海市为了合流污水处理厂的建设 , 对 MSBR 工艺进行了小试及中试 ,而深圳市盐田污 水处理厂将是国内建设的首座采用此工艺的城市污 水处理厂。本文拟对 MSBR 系统的原理、运行方式 及特点等作一介绍。 1 　工作原理 MSBR 工艺是 80 年代初期发展起来的污水处 理工艺 ,经过不断改进和发展 ,目前最新的工艺是第 三代工艺 ,其工作原理如图 1 所示。 图 1 　MSBR 系统原理图 　　MSBR 系统的运行原理如下 :污水进入厌氧池 , 回流活性污泥中的聚磷菌在此进行充分放磷 ,然后 混合液进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进 入好氧池 ,有机物被好氧降解、活性污泥充分吸磷后 再进入起沉淀作用的 SBR 池 ,澄清后污水排放。此 时另一边的 SBR 在 115 Q 回流量的条件下进行反 硝化、硝化 ,或进行静置预沉。回流污泥首先进入浓 缩池进行浓缩 ,上清液直接进入好氧池 ,而浓缩污泥 则进入缺氧池。这样 ,一方面可以进行反硝化 ,另一 方面可先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸 盐 ,为随后进行的缺氧放磷提供更为有利的条件。 在好氧池与缺氧池之间有 115 Q 的回流量 ,以便进 行充分的反硝化。 由其工作原理可以看出 ,MSBR 是同时进行生 物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。 在工程实践中 ,通常将整个 MSBR 设计成为一 座矩形池 ,并分为不同的单元 ,各单元起着不同的作 用。典型的 MSBR 平面布置见图 2。 11SBR 池 　21 污泥浓缩池 　31 缺氧池 　41 厌氧池 51 缺氧池 　61 好氧池 　71SBR 池 图 2 　MSBR 系统平面布置示意图 　　单元 1 和 7 的功能是相同的 ,均起着好氧氧化、 缺氧反硝化、预沉淀和沉淀作用 ;单元 2 是污泥浓缩 池 ,被浓缩的活性污泥进入单元 3 ,上清液 (富含硝 酸盐)则进入单元 6 (也可以进入单元 5) ;单元 3 是 缺氧池 ,除回流活性污泥中溶解氧在本单元中被消 耗外 ,回流活性污泥中的硝酸盐也被微生物的自身 氧化所消耗 ;单元 4 是厌氧池 ,原污水由本单元进入 MSBR 系统 ,回流的浓缩污泥在本单元中利用原污 水中的快速降解有机物完成磷的释放 ;单元 5 是缺 氧池 ,污水与由曝气单元 6 回流至此的混合液混合 , 完成生物脱氮过程 ;单元 6 是好氧池 ,其作用是氧化 ·22· 　 　　中国给水排水 1999 Vol. 15 　　　　　　　　　　CHINA WA TER & WASTEWA TER 　　　　　　　　　　No. 6 有机物并对污水进行充分的硝化 ,让聚磷菌在本单 元中过量吸磷。 由此可以看出 , MSBR 系统实质上是 A2/ O 工 艺与 SBR 系统串联而成。 MSBR 工艺中涉及的部分专利技术目前属于美 国的 Aqua - Aerobic System Inc. 所有。 2 　运行方式 与 T 型氧化沟、Unitank 等 SBR 系统类似 , MSBR也是将运行过程分为不同的时间段 ,在同一 周期的不同时段内 ,一些单元采用不同的运转方式 , 以便完成不同的处理目的。 MSBR 将一个运转周期分为 6 个时段 ,由 3 个 时段组成一个半周期 ,在两个相邻的半周期内 ,除 SBR 池的运转方式不同外 ,其余各个单元的运转方 式完全一样。MSBR 的运转半周期持续 120 min ,由 3 个时段组成 ,各时段的持续时间为 :时段 1 , 40 min ;时段 2 ,50 min ;时段 3 ,30 min。 第二个半周期内各时段 (即时段 4 至 6) 的持续 时间与第一个半周期相同。 原污水由单元 4 进入 ,流经单元 5、6 ,在第一个 半周期内从单元 7 出水 ,在第二个半周期内从单元 1 出水。可见 ,第一个半周期内起沉淀作用的是单 元 7 ,而在第二个半周期内则由单元 1 起沉淀池的 作用。 MSBR 系统的回流由两部分组成 :污泥回流和 混合液回流。污泥回流又有两条路径 :浓缩污泥回 流路径和上清液回流路径。MSBR 的污泥回流情况 见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。而混合液回流则较为简单 ,在各时段均为 从单元 6 至单元 5、再由单元 5 回流至单元 6。 表 1 　MSBR 的污泥回流 时 段 回流种类 回流途径 1 2 3 4 5 6 浓缩污泥回流 1 →2 →3 →4 →5 →6 →1 上清液回流 1 →2 →6 →1 浓缩污泥回流 1 →2 →3 →4 →5 →6 →1 上清液回流 1 →2 →6 →1 浓缩污泥回流 无回流 上清液回流 无回流 浓缩污泥回流 7 →2 →3 →4 →5 →6 →7 上清液回流 7 →2 →6 →7 浓缩污泥回流 7 →2 →3 →4 →5 →6 →7 上清液回流 7 →2 →6 →7 浓缩污泥回流 无回流 上清液回流 无回流 　　MSBR 各单元的工作状态根据各循环周期内的 时段确定 ,见表 2。 表 2 　MSBR 各单元的工作状态 时段 单元 1 单元 2 单元 3 单元 4 单元 5 单元 6 单元 7 1 搅拌 浓缩 搅拌 搅拌 搅拌 曝气 沉淀 2 曝气 浓缩 搅拌 搅拌 搅拌 曝气 沉淀 3 预沉 浓缩 搅拌 搅拌 搅拌 曝气 沉淀 4 沉淀 浓缩 搅拌 搅拌 搅拌 曝气 搅拌 5 沉淀 浓缩 搅拌 搅拌 搅拌 曝气 曝气 6 沉淀 浓缩 搅拌 搅拌 搅拌 曝气 预沉 3 　MSBR 的特点 由 MSBR 的工作原理及运行方式可以看出 , MSBR 与一般的 SBR 工艺比较具有如下的特点 : ①　MSBR 系统是从连续运行的单元 (如厌氧 池)进水 ,而不是从 SBR 单元进水 ,这样就将大部分 好氧量从 SBR 池转移到连续运行的主曝气池中 ,从 而将需氧量也移到主曝气池中 ,改善了设备的利用 率。 　　②　由于所有的生化反应都与反应物的浓度有 关 ,从连续运行的厌氧池进水也就加速了厌氧反应 速率。厌氧后的污水进入缺氧池 ,然后再进入曝气 池 ,提高了缺氧区的反应速率及曝气区的 BOD5 降 解和硝化反应速率 ,从而改善了系统的整体处理效 应 ,提高了出水水质 ,同时也使系统的体积效率大大 提高 ,即系统的 F∶M 值和容积负荷大大提高 ,从而 达到缩小系统体积的目的。 ③　从连续运行单元进水极大地改善了系统承 受水力冲击负荷和有机物冲击负荷的能力。因为在 一般情况下 ,连续运行曝气池容积都较大 ,其承受能 力也较大 ,进水冲击负荷在经过多级处理后 ,对出水 水质的影响也就大为降低。 ④　MSBR 增加了低水头、低能耗的回流设施 , 从而极大地改善了系统中各个单元内 ML SS 的均 匀性 ,即增加了连续运行单元的 ML SS 浓度 (特别 是提高了硝化反应的反应速率) 和减少了 SBR 池的 ML SS 浓度。 ⑤　MSBR 系统 SBR 池的水力条件经过了专 门处理。在 SBR 池中间设置的底部挡板避免了水 力射流的影响 ,并且改善了水力状态 ,使得 SBR 池 前端的水流状态是由下而上 ,而非通常的平流状态。 这样 SBR 池在出水时起到的是悬浮污泥床的过滤 作用而非一般的沉淀作用 ,这与其他 SBR 工艺的工 ·32· 1999 Vol. 15 　　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水 　　　　　　　　　　　　　　　No. 6 作原理有着本质的区别。 ⑥　MSBR 系统采用空气堰控制出水 ,而不是 采用出水初期放空的形式排除已经进入集水槽内的 悬浮固体 ,防止了曝气期间的任何悬浮物进入出水 堰 ,从而有效地控制了出水悬浮物。 ⑦　最新的 MSBR 附带了一项最新的除磷工 艺专利。在回流污泥进入厌氧池前增加了一个污泥 浓缩区 ,这样就减少了硝酸盐进入厌氧区的机会 ,减 少了 VFA 因回流而造成稀释 ,增加了厌氧区的实际 停留时间 ,从而大大提高了除磷效率。上海进行的 测试也证实这项技术可以将总磷从 7～8 mg/ L 降 到 013 mg/ L 以下。 综上所述 ,MSBR 系统是由 A2/ O 系统与 SBR 系统串联组成 ,并集合了二者的全部优势 ,因而出水 水质稳定、高效 ,并有极大的净化潜力。 4 　主要设计参数 MSBR 具有生物除磷脱氮功能 ,故其设计参数 主要根据污水处理对除磷脱氮的要求来确定。也就 是说 ,主要进行生物除磷时其设计泥龄应较短 ,而以 生物脱氮为主时应采用较长的设计泥龄。MSBR 的 设计泥龄一般控制在 7～20 d 左右 ,在实际运行过 程中可根据进、出水水质对混合液污泥浓度进行调 整 ,以达到调整泥龄的目的。 MSBR 的平均设计混合液污泥浓度 ML S S 为 2 200～3 000 mg/ L ,但设计供氧量往往按能满足 ML S S 为 4 000～5 000 mg/ L 的需要进行计算。这 样在设计 ML SS 较低 (也就是 F∶M 值较高) 的情况 下系统都能满足要求 ,一般在 ML SS 较高 ( F∶M 值 较低 ,而泥龄较长)时更容易达到要求的出水水质指 标。 水力停留时间与进水水质和处理要求有关 ,一 般为 12～14 h。 MSBR 的单池规模最大可达 5 ×104 m3/ d ,超过 此规模就宜进行再分组。 MSBR 可选择的池深范围较大 ,为 3150～6100 m ,对于缺氧池和厌氧池还可以加大池深达 8100 m 左右 ,充分节约用地。 MSBR 的混合液回流 (内回流)和活性污泥回流 (外回流) 比为 (113～115) Q ,浓缩污泥回流量为 (013～015) Q 。 作者通讯处 :518003 　深圳市罗湖区景贝南小区 32 幢 201室中国市政工程西南设计研究院深圳 分院 电话 : (0755) 5410400 传真 : (0755) 5524544 (收稿日期 　1999 - 04 - 09) ·42· 1999 Vol. 15 　　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水 　　　　　　　　　　　　　　　No. 6