污水处理中MSBR工艺

污水处理中MSBR工艺 . s序R改c茑 污水处理中的MSBR工艺 罗万申 目前选择污水处理工艺的趋势是选择那 些流程简洁,控制灵活,单元操作简单以及 能节约用地的一体化工艺流程.1998年8 月在深圳市进行的盐田污水处理厂方案设计 招标中,6个方案中有2个方案采用了MS. BR工艺,2个方案采用了Unltank工艺, 由此可见目前一体化或集约化工艺在污水处 理厂方案设计中所占比例正日益提高.而深 圳市盐田污水处理厂方案设计招标专家组评 价:MSBR(改良序批法)工艺为最新, 最集约化,……专家们认为MSBR从生物 除磷脱氮工艺来看.处理效果相对较好”. 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 面比较.MSBR均具有明显的优势 [:::::;;: i::;:………一一I喜: 茎— J =]-— 图1MSBR.袅统原理图 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苗在此进行 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.有机物在 这里被好氧降解,活性污泥充分吸磷后再进 入起沉淀作用的SBR池.澄清后的污水被 排放.此时另一边的SBR在1.5Q回流量的 . ; 目前MSBR(ModifiedSequencingBotch Reactor)工艺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MSBR工 艺的污水处理厂.我国目前仅有上海市为了 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 则将是国内建设的第一座采用此工艺的污水 处理厂,目前已经通过了初步设计审查.本 文拟对MSBR系统的原理,运行方式及其 特点等作一介绍. 1MSBR的组成 MSBR工艺是八十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.其原理如图1所 示. 图2MSBR平面布置示意图 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1.5Q 西南抬排水1999年第4期?21? 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是具有 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,使 各单元起着不同的作用.典型的MSBR平 面布置如图2所示. 单元1和单元7是SBR池,单元2是 污泥浓缩池,单元3是缺氧池,单元4是厌 氧池.单元5是缺氧池.单元6是好氧池. 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,而上清液(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 用是氧化有机物并对污永进行充分的硝化. 并让聚磷菌在本单元中过量吸磷. MSBR工艺中涉及的部分专利技术目前 属于美国的Aqua—AerobicSystemInc.所 有. 2MSBR的运行方式 与T型氧化沟,Unitcmk等SBR工艺 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将一十运转周期分为6个时段. 由3十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, 其余各单元的运转方式完全一样. MSBR的运转周期持续120min,由3 ? 22?西南绐排木 个时段组成,各时段的持续时间如下: 时段l40min 时段250mln 时段330min 第二个半周期内各时段(即时段4至时 段6)的持续时间与第一个半周期相同. 原污水由MSBR的单元4进入,在各 个时段内的流向见表1. MSBR的污水流向表1 时段进承单元藏烃单元出水单元 时段1单元4单元5,单元6单元7 时段2单元4单元5,单元6单元’ 时段3单元4单元5,单元6单元7 时段4单元4单元5,单元6单元1 时段5单元4单元5,单元6单元I 时段6单元4单元5,单元6单元1 由表l可以看出.第一十半周期内.起 沉淀作用的是单元7.而在第二十半周期内 则是由单元1起沉淀池的作用. MSBR系统的回流由两部分组成.,鄢 分是污泥回流,另一部分是混合液回流.丽 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2. MSBR的污泥画流表2 时段旧流种共同流逢径 裱缩污伲回流单元l_?单元2单元3单元4 时段l单元5一单元6一单元I 上精堆回谊单元l单元2一单元一单元1 浓缩污泥回诫单元l单元2一单元,一单元4 时段2一单元5一单元6单元l 上滑灌回赢单元l一单元2--单元6一单元1 浓鲭污泥回流无回赢时段3 上清灌回藏无回馥 浓缩污泥回谊单元7-.单元2一单元,一单元4 时段4一单元54单元6一单元’ 上滑灌回赢单元7一单元2单元6一单元7 浓缩污泥回赢单元7一单元2单元,_+单元4 时段5一单元5一单元6一单元7 上清蒗回藏单元,一单元2一单元6单元7 裱鲭污泥回谴无回藏时段6 上{骨灌回赢无回流 MSBR的混台液回流情况见表3. 1999年第4期 MSBR的混合液回流表3 时段回斑途径 时段l单元6单元5单元6 时段2单元6单元5单元6 时段3单元6单元5单元6 时段4单元6单元5单元6 时段5单元6单元5单元6 时段6单元6单元5单元6 MSBR内的连续运转单元(单元2至单 元6)的运行状态保持不变,两边的SBR池 (即单元1和单元7)的工作状态在循环周 期内的不同时段采取不同的方式运行,分别 进行搅拌(缺氧反硝化),曝气(好氧硝 化),预沉或沉淀,见表4. MSBR各单元的工作状态表4 时段单元1单元2单元3单元4单元5单元6单元’ 时段1搅拌浓绾揖拌搅拌搅拌曩气沉淀 时段2曩气浓缩搅拌搅拌搅拌曩气沉淀 时段3璜沉浓缩搅拌搅拌搅拌曩气沉谜 时段4沉淀浓绾搅拌搅拌搅拌曝气搅拌 时段5沉淀浓雏搅拌搅拌搅拌曩气曩气 时拉6沉淀浓缩搅拌搅拌搅拌曩气顼沉 3MSBR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: 3.1MSBR系统是从连续运行的单元 (如厌氧池)进水,而不是从SBR单元(旁边 的起沉淀作用的池子)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了主曝气池中,其 结果是改善了设备的利用率.对生物除磷来 说,从连续运转的厌氧池进水可大大提高厌 氧区BODs及V”FA(挥发性脂肪酸)的浓度. 从而改善除磷效果. 3.2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.也即提高了缺氧区 的反应速率以及曝气区的BOD5降解速率和 硝化反应速率.从而改善了系统的整体处理 效果.使得出水水质更好.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 西南给排木 大提高,从而达到缩小系统体积的目的. 3.3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.而一般的SBR系统则有相 当一部分污水直接进入SBR池,当冲击负荷 到来时,可能有相当一部分残留有机物无法 在SBR池中降解而被带出系统,直接影响到 系统的出水水质. 3.4MSBR增加了低水头,低能耗的回 流设施.从表面上看是增加了设备量和运行 能耗.但是从更深层次来看问题,增加的基 建费用和能耗有限,而回流设旅极大地改善 了系统中各个单元内MLSs的均匀性,即增 加了连续运行单元的MLss浓度(特别是提 高了硝化反应的反应速率)和减少了SBR池 的MLSS浓度,这样使得SBR池沉淀出水时 的污泥层厚度大为降低,从而降低了出水中 的悬浮物及由悬浮物带出的有机物数量(在 出现水量冲击负荷时其优势更为明显),提高 了整个系统的保证率. 3.5MSBR增加的回流设施使得整个 系统对污水处理过程不仅能像一般的SBR 工艺一样采用调整各运行时段比饲的方式进 行时间控制,而且能像传统的A2/o工艺一 样采用调整回流比的方式来调整F:M比值 和回流的硝酸盐量.使得工艺过程控制更加 灵活,适应性更强. 3.6MSBR系统的SBR池在起始阶段 采用缺氧运行.缺氧运行能利用硝酸盐作为 氧源来进行微生物的自身消化反应,稳定了 活性污泥及减少了污泥产量,同时也降低了 需氧量及能耗.同时.由于丝状菌一般无法 在缺氧条件下生存,缺氧运行也就改善了污 泥的絮凝性能,沉降性能及浓缩性能.使得预 沉淀区的污泥层更稳定.厚度也更小.进一步 保证了悬浮物不会被出水带走. 3.7MSBR系统的SBR池的水力条件 1999年第4期?23? 经过了专门的处理.在SBR池中间设置的 底部挡板避免了水力射流的影响.从而改善 了水力运行状态.在SBR池的前端的水流 状态是由下而上,而非通常的平流状态.当 SBR池转为沉淀池出水前的预沉淀过程中, 在它的下部形成了一个高浓度(借助于起始 缺氧运行)的污泥层.该池的进水由SBR池 的底部配水槽进入.穿过污泥层,污泥层起着 接触过滤的作用.也即在利用来自曝气池混 合液中的硝酸盐作为氧源进行污泥自身硝化 稳定的同时将进水中的悬浮物滤除.更确切 地说,MSBR系统的SBR池在出水时起到的 是污泥层的过滤作用而不是沉淀的作用.这 与其他SBR工艺的工作原理有着本质的区 别. 3.8MSBR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.空气堰防止了曝气 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.若采用初期放空则会增 加进水的流量负荷. 3,9最新的MSBR的除磷系统附带了 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.这项技 术在上海进行的测试中也证实可以将总磷从 7--8mg/L降到0.3mg/L以下. 3.10MSBP.的SBP.池有延时氧化阶 段,而其他SBR工艺在运行时它的SBR池 无延时氧化阶段,即在停止进水时立即停止 曝气,开始预沉淀,这就使得一些有机物可能 残留在SBR池内随出水带出.延时氧化是 MSBR的专利,其他SBR工艺是不能任意采 用这种方式运行的. 综上所述,MSBR系统实质上是A2/O 工艺与SBR系统串联而成,其结果是取消了 单独的二沉池.也无需设置专门的回流泵房. /O工艺所具有的良好的除磷脱氮效果是 ? 24西南结排水 大家所公认的,因此MSBR也具有较为理想 的生物除磷脱氯功能.取消二沉池后,除因 减少了单元构筑物使污水处理工艺流程缩短 外,还使构筑物布置更为紧凑.使得用地减 少,水头损失减少.总之,将A2/O与SBR两 种工艺融为一体后,既能满足生物除磷脱氯 方面的要求,又能简化工艺流程,简化单元操 作,节约用地和降低污水处理过程中的水头 损失.并且,这个构筑物出水水质稳定和高 效,具有极大的净化潜力. 4MSBR的主要设计参数 因为MSBR是具有生物除磷脱氮功能 的工艺.所以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.在主 要进行生物除磷时其设计泥龄应较短,而在 以进行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天 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 (MLSS)为2200,3000mg/L.但设计供氧量 往往按能满足MLSS为4000,5000mg/L的 需要进行计算.这样在设计MLSS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MLSS较高(FM值较低,而泥龄 较长)时更容易满足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12,14h. MSBR的单池规模最大可达5万/d, 超过此规模就宜再进行分组. MsBR可选择的池深范围也较大,为 3.50--6.00m,对于缺氧池和厌氧池还可以 加大池深达8.00m左右.这样可以充分节 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(1.3,1.5)Q,浓缩污 泥回流量为(0.3--0.5)Q. Aquo—AerobicSystemInc.公司开发了 MSBR运转的模拟程序.可对处理效果进行 1999年第4期 模拟,并能提供设计和运转管理所需的参数. 5MSBR的主要设备 深池型MSBR的曝气方式一般采用鼓风 曝气.如深圳市盐田污水处理厂采用的是可升 降式徽孔曝气器,可以提高充氧动力效率. 在单元1,单元3,单元4,单元5和单元 7内设有搅拌设备,提供在厌氧或缺氧条件 下的搅拌功能.如果单元6中的曝气器不是 在整个池内满铺,则在单元6内也应该设置 搅拌设备,以便使整个曝气单元内的溶解氧 均匀一致. 在单元1,单元6和单元7内设有低扬 程的回流泵用于混合液回流及活性污泥回 流.单元3内设有浓缩污泥回流泵. 在单元1和单元7内设有剩余污泥排出 泵. 典型的MSBR采用的是空气控制出水 堰.这是一项A_qu0一AerobicSystemIne.公 司的专用技术.其原理是在普通的出水堰上 加一套密封罩,当向罩内鼓入空气时罩内的 堰前水位降低至出水堰以下,由于空气堰内 压缩空气的水封作用.空气堰不出水;当罩内 空气被排出时,罩内的堰前水位升高至出水 堰以上,出水越过堰口进入集水渠,处理后污 水从空气堰流出.空气堰的原理见图3. 因3空气堰原理图 ?作者通讯处:610081成都市曹巷B1号中国市政工程 西南设计研究院 (上接第35页)【!1,———卜———4 传统布置方r日]改进布置一长方间改进布置二 因43平方米带淋浴器的卫生问两种布置的比较 综上所述,采用导流孔式地漏和密封软北.华北的城市住宅建设中大 面积推广应用, 连接脸盘排水管后在使用功能,造型美观,获得建设单位和用户的好 评. 施工简便,工程造价等方面都显示出诸多的 优点.目前已在哈尔滨的和平,红旋,闽江, 天津的华苑等安居试点小区工程中以及东 ?作者通讯处:1500~g喑尔演市建筑质量监督站柘雷 喑尔滨市新世纪自控技术应甩研究所 董掘真 西南绐排木1999年第4期?25?